إذا كنت مصمماً للوحات الورقية، فربما سمعت مهندسين كبار يتحدثون عن "النحاس المعزول" أو "النحاس الميت".هذان المصطلحان يشيران إلى نفس الشيء آثار النحاس على الـ "بي سي بي"قد تبدو غير مهمة، ولكن إذا لم يتم التعامل معها بشكل صحيح، فإنها يمكن أن تسبب انهيار أداء اللوحة بأكملها، أو حتى تؤدي إلى فشل المنتج!سنشرح مخاطر النحاس المعزول وكيفية حل المشكلة بعبارات بسيطةحتى المبتدئين يستطيعون فهمه بسهولة

ما هو "النحاس المعزول"؟ لماذا يحدث؟

ببساطة، النحاس المعزول هو آثار النحاس على اللوحة التي هي "معزولة" ليس لها خاصية كهربائية محددة وليس متصلة بأي شبكة دائرة (مثل GND أو VCC) ،مثل "يتيم" على لوحة الدوائر.

هذا النحاس المعزول لم يتم تصميمه عمداً، إنه في الغالب "حادث" يحدث بعد صب النحاس: إما أن المكونات على اللوحة المنسوجة بالكربون تكون كثيفة جداً، أو أن التوجيه معقد جداً،لمنع النحاس من تغطية المنطقة بالكامللا تعتقد أن هذه مشكلة بسيطة؛ قوتها المدمرة أكثر خطورة بكثير مما تتخيل!

احذروا من المخاطر الستة الرئيسية للنحاس المعزول التي تؤثر مباشرة على موثوقية المنتج

يعتقد العديد من المبتدئين، "إنها مجرد قطعة صغيرة من النحاس، لا داعي للقلق"، ولكن في المشاريع الفعلية،حتى جعل كل الجهود السابقة عديمة الفائدة:

• تأثير الهوائي

النحاس المعزول يعمل كالهوائية الخفية، ويستقبل ويصدر موجات كهرومغناطيسية، وخاصة في الدوائر عالية الترددمما يؤدي إلى تشابك الإشارة وزيادة الضوضاء، مما يجعل نقل الإشارة فوضى فوضوية

• انتشار الضوضاء

تصبح "قناة انتشار" للضوضاء عالية التردد. الإشارات الحساسة القريبة (مثل إشارات PWM وخطوط الساعة) تتداخل بسهولة ، مما يؤدي إلى اضطراب الإشارة وتشوه ،تؤثر في نهاية المطاف على وظائف المنتج;

• ربط السعة الموزعة

النحاس المعزول والأسلاك المجاورة تشكل "المكثفات غير المرئية" التي لا تتزاوج الضوضاء فحسب بل تغير أيضا خصائص عائق الإشارة"ضربة قاتلة" لنقل إشارة عالية السرعة;

• مخاطر الإدارة الحرارية

عندما تمر التيارات الكبيرة ، فإن منطقة النحاس المعزولة تعاني من تشتيت حرارة غير متساوية ، وزيادة المقاومة المحلية تؤدي بسهولة إلى ارتفاع درجة الحرارة ،تسريع شيخوخة الدوائر وتقصير عمر المنتج;

• مخاطر تشوه PCB

أثناء اللحام (مثل اللحام الموجي) ، تتوسع مساحات كبيرة من النحاس المعزول بشكل غير متساو بسبب الحرارة ، مما يؤدي إلى تشوه وقطع اللوحات PCB ، مما يجعل اللوحة غير صالحة للاستخدام.

• انخفاض موثوقية العملية

أثناء عمليات الحفر والطلاء ، فإن المناطق النحاسية المعزولة عرضة للانفصال عن ورق النحاس بسبب تركيز الإجهاد ، مما يؤثر على استقرار المنتج على المدى الطويل.

نصائح عملية: طريقتان للتعامل مع النحاس المعزول، سهلة للمبتدئين

بما ان النحاس المعزول يشكّل مثل هذه المخاطر الكبيرة، كيف يجب التعامل معه؟ فيما يلي طريقتان من أكثر الطرق استخداماً وموثوقة، اختر حسب احتياجاتك:

طريقة 1: إعطاء النحاس المعزول "نظام دعم" تعيين صفة GND
هذه هي الطريقة الأكثر شيوعًا. الفكرة الأساسية هي جعل النحاس المعزول "جزءًا من المجموعة". بشكل عام ، يتم تعيين النحاس المعزول لشبكة GND (الأرض). العملية بسيطة:إضافة قنوات GND إلى النحاس المعزولوربطها بطبقة النحاس GND الأساسية

ملاحظة: الشرط الأساسي هو أن الطبقة النحاسية الأساسية يجب أن يكون لها صفة GND؛ خلاف ذلك، فإنه سيؤدي إلى مشاكل كهربائية جديدة!

الطريقة 2: منع من المصدر إضافة منطقة استبعاد صب النحاس
إذا كنت ترغب في تجنب النحاس المعزول تمامًا ، فيمكنك "إعداد الدفاعات" مقدمًا. أخذ برنامج Altium Designer (AD) كمثال (العقلانية مشابهة في البرامج الأخرى) ،قبل صب النحاس، أولاً رسم المناطق التي يحظر فيها صب النحاس. وهذا يمنع توليد النحاس في هذه المناطق ، وبالتالي تجنب عزل النحاس من المصدر.

خطوات العملية: Open Altium Designer software → Click "Place" at the top → Select "Keepout" → Draw the area where copper pouring needs to be prohibited → Then perform the copper pouring operation to obtain a complete copper pour without isolated copper.

وأخيراً، تذكير:

قد يبدو معالجة النحاس المعزولة وكأنها "تفاصيل بسيطة" في تصميم PCB ، لكنها ترتبط مباشرة بأداء المنتج الكهربائي واستقراره ومدته.سواء كنت مبتدئ أو مهندس كبير، يجب أن تطور عادة التحقق من النحاس المعزول والتعامل معه عند تصميم PCB لتجنب الأخطاء المكلفة.