في تصميم المنتجات الإلكترونية، بدءًا من إنشاء المخطط التخطيطي وصولًا إلى تصميم لوحة الدوائر المطبوعة وتحديد مساراتها، قد تحدث أخطاء متنوعة نتيجةً لنقص الخبرة أو المعرفة، مما قد يعيق التقدم، وفي الحالات الخطيرة، قد يجعل لوحة الدوائر غير قابلة للاستخدام. ولمنع حدوث مثل هذه المشكلات، من الضروري تعزيز فهمنا لهذا المجال وتجنب الأخطاء الشائعة.
ستتناول هذه المقالة بعض المشكلات الشائعة المتعلقة بالحفر أثناء تصميم لوحات الدوائر المطبوعة (PCB) لمساعدتك على تجنب تكرار الأخطاء نفسها. يمكن تصنيف الحفر إلى ثلاثة أنواع: الثقوب النافذة، والثقوب العمياء، والثقوب المدفونة. تشمل الثقوب النافذة الثقوب المطلية (PTH)، والثقوب غير المطلية (NPTH)، والوصلات الرأسية (Vias)، وجميعها تُستخدم لتوفير التوصيل الكهربائي بين الطبقات. وبغض النظر عن النوع، فإن عدم وجود ثقوب قد يؤدي إلى أعطال وظيفية كبيرة، مما يجعل تصميم الحفر الصحيح أمرًا بالغ الأهمية.
المشكلة 1: تم وضع فتحات الفتحات على الطبقة الخاطئة في تصميم Altium
- وصف المشكلة:تم تفويت فتحة الفتحة، مما جعل المنتج غير صالح للاستخدام.
- تحليل السببأخطأ المصمم في إنشاء فتحة مكوّن USB أثناء تصميم العبوة. عند تصميم اللوحة، لاحظ المشكلة ولكنه لم يعدّل العبوة؛ بل أضاف الفتحة على طبقة الثقب. قد يبدو هذا النهج مقبولًا نظريًا، إلا أنه أثناء التصنيع، يتم الحفر باستخدام طبقات الثقب، مما قد يؤدي إلى إغفال فتحة الثقب في الطبقات الأخرى، مما يؤدي إلى إغفال فتحة وتعطل المنتج.
- كيفية تجنب الوقوع في الفخلكل طبقة في ملف تصميم لوحة الدوائر المطبوعة وظيفة محددة. يجب وضع ثقوب الحفر وفتحات الشقوق في طبقة الحفر، وليس مجرد افتراض إمكانية تصنيعها لمجرد وجودها في التصميم.
المشكلة 2: الثقوب ذات القطر الصفري في تصميم Altium
- وصف المشكلة:المسارات المفقودة تؤدي إلى دوائر مفتوحة وعدم التوصيل.
- تحليل السببفي هذه الحالة، كان ملف التصميم يحتوي على فتحات تهوية مفقودة، والتي تم تحديدها أثناء فحص التصميم للتصنيع (DFM). بعد إجراء مزيد من البحث في برنامج Altium، تبيّن أن قطر الفتحة مضبوط على 0، مما يعني أنه غير موجود فعليًا في ملف التصميم.
- سببنشأت هذه المشكلة بسبب خطأ في تركيب المُصمم للفتحة، مما أدى إلى فتحة قطرها صفر. إذا لم تُكتشف المشكلة أثناء فحص DFM، فقد لا تُلاحظ الفتحات المفقودة، مما يؤدي إلى فتح الدوائر الكهربائية وتعطلها.
- كيفية تجنب الوقوع في الفخبعد إكمال مخطط الدائرة، يُرجى إجراء فحص DFM دائمًا لضمان قابلية التصنيع. غالبًا ما يصعب اكتشاف الفتحات المفقودة، ولكن فحص DFM قبل التصنيع سيساعد في تحديد هذه المشاكل.
المشكلة 3: مخرجات Via المفقودة في تصميم PADS
- وصف المشكلة:إن عدم وجود مسارات كهربائية يؤدي إلى دوائر مفتوحة وعدم توصيل.
- تحليل السببأثناء فحص DFM في نظام PADS، تم اكتشاف العديد من الفتحات المفقودة. بعد التحقيق، تبيّن أن إحدى مجموعات الفتحات مصممة بشكل خاطئ على أنها فتحات شبه موصلة، مما تسبب في حذف نظام PADS لهذه الفتحات من ملفات الإخراج. في هذه الحالة، لم يسمح تصميم لوحة الدوائر المطبوعة ثنائية الجوانب بوجود فتحات شبه موصلة، وحدث الخطأ عندما أخطأ المهندس في تكوين الفتحات على أنها شبه موصلة. منع هذا الخطأ إخراج الفتحات أثناء عملية الحفر، مما أدى إلى فقدانها.
- كيفية تجنب الوقوع في الفخمن الصعب اكتشاف هذا النوع من الأخطاء دون تحليل DFM. احرص دائمًا على إجراء فحص شامل لـ DFM بعد الانتهاء من التصميم للتأكد من عدم وجود أي مشاكل في مخرجات الوصلات، خاصةً في التصاميم المعقدة ذات أنواع الوصلات المختلفة.
المشكلة رقم 4: فتحة مفقودة في ملفات Allegro Gerber
- وصف المشكلة:عدم وجود فتحات دبابيس لمكونات HDMI، مما يؤدي إلى عدم القدرة على إدخال الدبابيس.
- تحليل السببأثناء فحص DFM، تم تحديد ثقوب الفتحات المفقودة. وبعد إجراء مزيد من التحقيق، تبيّن أن ملف Gerber لا يتضمن طبقة فتحة الفتحة. حدثت هذه المشكلة لأن ملف الحفر كان مُخرجًا بشكل صحيح، ولكن تم حذف طبقة فتحة الفتحة، مما أدى إلى فقدان فتحات لمكونات مثل موصلات HDMI. في هذه الحالة، لا يُمكن إدخال دبابيس المكونات، وإذا كانت الفتحة مخصصة لشبكة أرضية، فقد يؤدي حفرها لاحقًا إلى فتح شبكة أرضية.
- كيفية تجنب الوقوع في الفخهذا النوع من الأخطاء شائع بين المبتدئين، إذ يسهل نسيان إخراج طبقة فتحة الشق. تأكد دائمًا من إجراء فحص DFM قبل إرسال التصميم للتصنيع للتأكد من تضمين جميع الطبقات اللازمة، بما في ذلك فتحات الشق، في ملفات Gerber.
أهمية الثقوب في تصميم لوحة الدوائر المطبوعة
تُعدّ الثقوب في تصميم لوحات الدوائر المطبوعة (PCB) أساسيةً للتوجيه والدعم الهيكلي ووضع المكونات. يجب تصميم وتركيب الثقوب العابرة، وثقوب التموضع، وثقوب المكونات مثل حزم DIP بشكل صحيح. قد يؤدي عدم وجود ثقوب أو وضعها بشكل غير صحيح إلى فشل التصميم. يُعدّ ضمان تصميم الثقوب بشكل صحيح وإجراء فحوصات شاملة لـ DFM خطوتين أساسيتين لتجنب الأخطاء المكلفة وضمان عمل المنتج النهائي على النحو المطلوب.
