قناع لحام PCB: المواد، السُمك، التصميم، والعملية

عند أول تعامل لك مع تصميم أو تصنيع لوحات الدوائر المطبوعة، ستتعرف على قناع اللحام. يُعدّ دراسة قناع اللحام للوحات الدوائر المطبوعة جانبًا أساسيًا في تصنيعها. لا يقتصر دور قناع اللحام على تلوين لوحة الدوائر المطبوعة فحسب، بل الأهم من ذلك أنه يوفر الحماية لها أيضًا. في مقال اليوم، سنقدم لك:

    ما هو قناع لحام PCB

    لماذا لا يمكن للوحة الدوائر المطبوعة الاستغناء عنها؟

    Sمواد وأنواع الأقنعة القديمة

    ألوان قناع اللحام

    PCB sأقدم mاسأل DFM gالخطوط العامة

    Mعملية تصنيع قناع اللحام

أولاً، دعونا نقدم ما هو قناع لحام PCB.

ما هو قناع لحام PCB؟

قناع لحام PCB تُعرف أيضًا باسم قناع اللحام أو طبقة مقاومة اللحام. وهي طبقة واقية تُغطي سطح أسلاك النحاس على لوحة الدوائر المطبوعة. تعزل هذه الطبقة الواقية الهواء (الرطوبة والغبار والملوثات، إلخ) عن اللحام، مما يمنع أكسدة رقاقة النحاس. بالإضافة إلى ذلك، أثناء لحام بفضل هذه العملية، يُمكن أيضًا تجنب جسور اللحام، مما يُحافظ على موثوقية ونظافة لوحة الدائرة. كما هو موضح في الصورة التالية، هذه هي طبقة قناع اللحام في لوحة الدوائر المطبوعة.

قناع اللحام في معظم لوحات الدوائر الإلكترونية التي نراها أخضر اللون، لكن لونه لا يقتصر على الأخضر فحسب، بل يمكن أن يكون أيضًا أسود، أبيض، أحمر، أزرق، وألوانًا أخرى مختلفة. 

لماذا يعد قناع لحام PCB مهمًا؟

تعتبر طبقة قناع اللحام ذات أهمية بالغة في لوحات الدوائر المطبوعة ولها الجوانب التالية ذات الأهمية:

منع حدوث الدوائر القصيرة: يمكن لطبقة قناع اللحام منع الوسادات المتجاورة من حدوث قصر كهربائي فيما بينها، مما يمنع تدفق اللحام إلى مناطق اتصال غير مقصودة أثناء عملية اللحام.

حماية سطح النحاس من الأكسدة أو التآكل

تحسين العزل: تشكل طبقة قناع اللحام طبقة عازلة بين الأسلاك النحاسية المختلفة، مما يقلل من التسرب أو تداخل الإشارة.

تسهيل عملية اللحام الآلي: يمكن لطبقة قناع اللحام أن تحد من انتشار اللحام، وعند دمجها مع معجون اللحام الطباعة، فهو يعزز كفاءة اللحام الآلي.

المساعدة في وضع المكونات: بعد فتح طبقة قناع اللحام، يتم عرض الوسادات فقط، مما يؤدي إلى التمييز بوضوح بين المناطق القابلة للحام.

المواد والأنواع الشائعة لأقنعة لحام PCB

يُعد اختيار مواد قناع اللحام المناسبة أمرًا بالغ الأهمية لتصنيع لوحات الدوائر المطبوعة. الحبر المستخدم في طبقة اللحام في لوحة الدوائر المطبوعة هو مادة مركبة تتكون من راتنج، ومادة معالجة، وصبغة، ومواد مضافة. يُعد الراتنج المكون الرئيسي لهذه المواد، وهو الذي يحدد التصاق طبقة اللحام وصلابتها ومقاومتها لدرجات الحرارة العالية. تشمل الأنواع الشائعة من الراتنجات راتنجات الإيبوكسي، والبوليمرات القابلة للتصوير، والراتنجات القابلة للمعالجة بالأشعة فوق البنفسجية.

بالإضافة إلى ذلك، يُستخدم عامل المعالجة لتشكيل طبقة الحبر. تُحدد الصبغة لون اللحام (مثل الأخضر، الأسود، الأبيض). تُستخدم الحشوات والمواد المضافة لتعزيز السُمك ومقاومة الخدش وتأثير التسوية. بالنسبة لحبر قناع اللحام الحساس للضوء، يُضاف مُبادر ضوئي لتمكين التعرض للأشعة فوق البنفسجية وإمكانية التعريض.

بعد ذلك، سأقدم لك أربعة أنواع من أقنعة اللحام المستخدمة على نطاق واسع.

1. قناع لحام سائل إيبوكسي

كان قناع اللحام السائل الإيبوكسي من أقدم أنواع مواد قناع اللحام المستخدمة. يُطبع الحبر على سطح لوحة الدوائر المطبوعة بتقنية الطباعة بالشاشة، ثم يُخبز للتصلب.

المميزات:

    منخفضة التكلفة، عملية بسيطة

    مناسب لإنتاج PCB العادي

    دقة محدودة، غير مناسبة للوسادات ذات النغمة الدقيقة

    سمك غير متساوي

    المقاومة الكيميائية العامة ومقاومة الحرارة

تُستخدم طبقة قناع اللحام هذه عادةً في الأجهزة الإلكترونية الاستهلاكية منخفضة التكلفة، وأجهزة التحكم عن بعد، ولوحات الطاقة، ولوحات الدوائر المطبوعة البسيطة أحادية الجانب/المزدوجة الجانب.

2. قناع لحام LPI

المميزات:

    دقة عالية وسمك موحد

    مناسب للوحات الأسلاك ذات النغمة الدقيقة وBGA وQFN والكثافة العالية

    التصاق جيد وعزل كهربائي قوي

    مقاومة للتآكل الكيميائي ودرجات الحرارة العالية

    مناسب للأتمتة والإنتاج الضخم

يتم استخدامه غالبًا في اللوحات الرئيسية للهواتف المحمولة، والإلكترونيات الخاصة بالسيارات، والتحكم الصناعي، والمعدات الطبية، ولوحات الاتصالات 5G، وما إلى ذلك.

3. قناع لحام الفيلم الجاف

المميزات:

    دقة عالية، حواف واضحة للوسادة

    اتساق جيد لسمك قناع اللحام

    مناسب للأسلاك عالية الكثافة وعالية الدقة

    عملية معقدة وتكلفة عالية

    متطلبات عالية لتسطيح سطح اللوحة، ومرونة ضعيفة

4. قناع لحام قابل للمعالجة بالأشعة فوق البنفسجية

المميزات:

    سرعة معالجة سريعة وكفاءة عالية

    مركبات عضوية متطايرة منخفضة، أكثر ملاءمة للبيئة

    صلابة أقل ومقاومة للحرارة مقارنة بأفلام LPI أو الأفلام الجافة

    انخفاض الموثوقية على المدى الطويل

    غير مناسب لدرجات الحرارة العالية لحام أو البيئات القاسية

سمك قناع لحام PCB

قدّم القسم السابق مواد وأنواع طبقة قناع اللحام في لوحة الدوائر المطبوعة. أما في هذا الجزء، فسنناقش سُمك طبقة قناع اللحام.

يؤثر سُمك طبقة قناع اللحام بشكل مباشر على جودة اللحام، وأداء العزل، ومتانة قناع اللحام، وموثوقية لوحة الدوائر المطبوعة. لا يُحدد سُمكه بنوع المادة وطريقة الطلاء فحسب، بل يرتبط أيضًا بعوامل مثل وجود نوافذ وبنية سطح النحاس. يشمل سُمك قناع اللحام النموذجي ما يلي:

تصميم توسيع قناع اللحام

يُحدد سُمك قناع اللحام تأثير التغطية، بينما يُحدد تمدد قناع اللحام إمكانية تعريض الوسادات بسلاسة وإكمال عملية اللحام. سبق أن شرحنا سُمك قناع لحام لوحة الدوائر المطبوعة. الآن، لنُقدم بإيجاز جوانب التصميم المتعلقة بتمدد قناع اللحام.تعرف على المزيد حول توسيع قناع اللحام هنا!) 

من المحتوى أعلاه، يمكننا أن نفهم أنه من خلال التحكم في سمك قناع اللحام ليكون ضمن 10-30 μم (في منطقة الدائرة)، مع الحفاظ على منطقة وسادة اللحام عارية أو في حالة رقيقة للغاية، مع ضمان 0.05-توسيع نافذة قناع اللحام بمقدار 0.1 مم في التصميم، يمكن تحقيق أفضل تأثير لحام وحماية.

ألوان قناع لحام ثنائي الفينيل متعدد الكلور

يُعدّ قناع اللحام الأخضر اللون الأكثر استخدامًا في تصنيع لوحات الدوائر المطبوعة (PCB). ويعود ذلك إلى سهولة الحصول على حدود خطية ثابتة باللون الأخضر أثناء عمليات التعريض والتطوير. بالإضافة إلى ذلك، يُسهّل على مفتشي الجودة تحديد العيوب، مثل بقايا اللحام، وجسور اللحام، والخدوش، على لوحات الدوائر الخضراء. ومع ذلك، لا يقتصر استخدام قناع اللحام على اللون الأخضر فقط. فمع تزايد متطلبات مظهر المنتج، والاحتياجات الوظيفية، وشهرة العلامة التجارية، يُقدّم مُصنّعو لوحات الدوائر المطبوعة (PCB) مجموعة متنوعة من ألوان قناع اللحام للاختيار من بينها:

هل يؤثر لون قناع اللحام على أداء لوحة الدائرة؟ لا يُغيّر لون قناع اللحام نفسه الأداء التوصيلي أو العازل للوحة الدائرة المطبوعة. ومع ذلك، له بعض التأثيرات أثناء التصنيع والفحص:

①يؤثر اختلاف الألوان على عملية قناع اللحام في لوحة الدوائر المطبوعة. فالأحبار الداكنة، مثل قناع اللحام الأسود، تمتص الحرارة بسرعة، بينما يعكس قناع اللحام الأبيض الضوء بقوة.

②يؤثر لون قناع اللحام على جودة تحديد نقاط اللحام أثناء الفحص.

③ يؤثر على المظهر والتعرف على العلامة التجارية.

قناع لحام PCB الرئيسي DFM المجموعة الأساسية s

في القسم التالي، سنقدم عدة اقتراحات بخصوص قناع لحام PCB DFM:

1. يجب التحكم جيدًا في تمدد قناع اللحام. يشير تمدد قناع اللحام إلى المسافة بين حجم الوسادة وفتحة قناع اللحام. قيمة التمدد الموصى بها لقناع اللحام هي 0.05.-مم 0.10.

إذا كان التمدد صغيرًا جدًا، فقد يغطي حبر قناع اللحام الوسادة، مما يؤثر على تبليل اللحام. أما إذا كان التمدد كبيرًا جدًا، فتزداد مساحة النحاس المكشوفة حول الوسادة، مما يجعلها عرضة للأكسدة.

لذلك، يجب أن يكون توسيع قناع اللحام مناسبًا.

2. يجب أن يتوافق عرض جسر اللحام مع الحد الأدنى المطلوب. جسر اللحام عبارة عن شريط لحام رفيع يُستخدم للعزل بين الوسادات. يُنصح بأن يكون الحد الأدنى للعرض ≥ مم 0.10.

3. في حالة التغليف الدقيق، مثل BGA، يُنصح بتجنب تصميم قناع لحام بين الوسادات. أما بالنسبة لـ BGA والأجهزة التي تقل فيها المسافة بين الوسادات عن 0.25 مم، فيمكن استخدام طريقة NSMD أو SMD. لا يُنصح بوضع طبقة قناع لحام بين الوسادات؛ وإلا فقد يؤدي ذلك إلى لحام رديء أو حدوث قصر في دوائر كرة اللحام.

4. يجب ملء أو تغطية وصلات التوصيل في اللوحة. في حال وجود تداخل بين الوصلات والثقوب في تصميم لوحة الدوائر المطبوعة، يجب ملء الثقوب أو سدها أو تغطيتها.

5. يجب تجنب منطقة اللحام نقاط التثبيت ونقاط الاختبار. يجب أن تكون أسطح نقاط التثبيت ونقاط الاختبار الكهربائية النحاسية مكشوفة، وألا تُغطى بقناع اللحام؛ وإلا سيؤثر ذلك على التعرف البصري أو اتصال المسبار.

6. يجب أن تكون محاذاة طبقة قناع اللحام دقيقة. إذا لم تكن محاذاة طبقة قناع اللحام صحيحة مع طبقة الدائرة، فسيؤدي ذلك إلى:

    يتم تغطية وسادات اللحام جزئيًا أو تكون مواضع الفتح غير متوازنة.

    سمك قناع اللحام المحلي غير متساوٍ.

    أثناء عملية اللحام، يكون من المحتمل أن يتسبب ذلك في حدوث جسور لحام أو أكسدة منصات اللحام.

عملية تصنيع قناع لحام PCB

طبقة قناع اللحام خطوة أساسية في تصنيع لوحات الدوائر المطبوعة. فيما يلي التسلسل العام لعملية لحام لوحات الدوائر المطبوعة.

1. تنظيف سطح اللوحة والمعالجة المسبقة لسطح النحاس

قبل وضع حبر قناع اللحام، يجب تنظيف سطح لوحة الدوائر المطبوعة جيدًا. يجب إزالة طبقة الأكسيد، وبقع الزيت، وبصمات الأصابع، والغبار من لوحة الدوائر. في بعض الأحيان، يُجرى أيضًا حفر خفيف لتعزيز الالتصاق بين حبر قناع اللحام وسطح النحاس.

إذا لم يتم إجراء التنظيف بشكل صحيح، فمن المحتمل أن تؤدي عملية طبقة قناع اللحام اللاحقة إلى التقشير أو ظهور الفقاعات أو الانفصال.

2. قناع اللحيم طلاء الحبر

بعد التنظيف، يجب طلاء PCB بـ قناع اللحام الحبر. يمكن القيام بذلك من خلال الطباعة على الشاشة أو الرش أو طلاء الستارة. على خطوط النحاس، يكون سمك الطبقة المضادةلحام يتم التحكم في الطبقة بشكل عام عند 10-30 μm.

3. الخبز المسبق

بعد الطلاء، تُوضع لوحة الدوائر المطبوعة في فرن تجفيف لإجراء عملية خبز مسبقة منخفضة الحرارة. تهدف هذه الخطوة إلى تجفيف سطح حبر قناع اللحام قليلاً، مما يُسهّل محاذاة التعرض اللاحق، ويمنعه من الالتصاق أو التدفق.

4. التعرض للأشعة فوق البنفسجية

تحدد هذه الخطوة ما إذا كان النحاس في منطقة الوسادة مكشوفًا أم لا. إنها مرحلة حاسمة في تشكيل نمط قناع اللحام. أولًا، يُوضع غشاء على لوحة الدوائر المطبوعة (PCB) ويُحاذي الوسادات. ثم يُعالج حبر قناع اللحام في المناطق غير المكشوفة بالأشعة فوق البنفسجية. بعد ذلك، تبقى المناطق غير المكشوفة في مواقع الوسادات في حالة قابلة للتطوير.

5. النامية

بعد التعرض، تدخل لوحة الدوائر المطبوعة إلى خزان التحميض. يُزال حبر قناع اللحام غير المكشوف، وتُكشف الوسادات. تبقى الأجزاء المكشوفة والمُعالجة على سطح اللوحة.

6. المعالجة الكاملة

بعد اكتمال عملية التطوير، يجب معالجة طبقة قناع اللحام بالكامل. عادةً، تُخبز في نطاق درجة حرارة 140 درجة مئوية.-160°ج. يُعالَج حبر قناع اللحام بالأشعة فوق البنفسجية باستخدام الأشعة فوق البنفسجية. تضمن هذه العملية حصول طبقة قناع اللحام على الصلابة النهائية، والمقاومة الكيميائية، وخصائص العزل.

7. تفتيش

أخيرًا، يتم فحص طبقة قناع اللحام بأكملها في لوحة PCB. نحن بحاجة إلى جالجحيم:

    هل قناع اللحام منحرف أو يضغط على الوسادات؟

    هل هي الوسادة توسع هل تم الانتهاء من الطباعة ولا يوجد حبر متبقي على الفوط؟

    هل سمك قناع اللحام موحد؟

    لا يوجد فقاعات، ولا تساقط للزيت، ولا تلوث.

الخاتمة

طبقة قناع اللحام على لوحة الدوائر المطبوعة (PCB) هي طبقة حماية مهمة. تتوفر بألوان متنوعة، مثل الأخضر والأسود والأبيض والأصفر والأزرق، وغيرها. على الرغم من أنها طبقة رقيقة، إلا أن لها تأثيرًا كبيرًا على لحام الجودة، والعزل الكهربائي، ومقاومة الأكسدة، وموثوقية لوحة الدوائر المطبوعة على المدى الطويل. من الضروري جدًا معرفة المعلومات المتعلقة بطبقة قناع اللحام في لوحة الدوائر المطبوعة.

حول PCBasic

الوقت هو المال في مشاريعك - و PCBasic يحصل عليه. PCBasic هو شركة تجميع لوحات الدوائر المطبوعة الذي يُعطي نتائج سريعة وخالية من العيوب في كل مرة. خدمات تجميع ثنائي الفينيل متعدد الكلور تشمل دعمًا هندسيًا متخصصًا في كل خطوة، مما يضمن أعلى جودة في كل لوحة. بصفتنا شركة رائدة الشركة المصنعة لتجميع ثنائي الفينيل متعدد الكلور, نقدم حلاً شاملاً يُبسط سلسلة التوريد الخاصة بك. تعاون مع فريقنا المتطور مصنع نموذج ثنائي الفينيل متعدد الكلور لتحقيق تحولات سريعة ونتائج متفوقة يمكنك الوثوق بها.