عند تصميمك أو طلبك للوحة دارة مطبوعة، ستجد أن “سماكة الـPCB” رقمٌ يظهر في كل نموذج تسعير. قد يبدو تفصيلاً صغيرًا، لكنه يؤثر على كل شيء: من القوة الميكانيكية والمعاوقة إلى ملاءمة اللوحة داخل الهيكل.
يشرح هذا الدليل السماكات القياسية، قواعد التحمّل، وطريقة من 3 خطوات لاختيار السماكة الأفضل لمشروعك.
الملخّص السريع (TL;DR)
- أكثر سماكة قياسية شيوعًا: 1.6 مم (≈ 0.062 بوصة).
- سماكات شائعة أخرى: 0.8 مم، 1.0 مم، 1.2 مم، 2.0 مم، 2.36 مم.
- معظم المصانع تصنع لوحات بسماكات تقريبًا من 0.2 مم إلى 3.2 مم، مع تحمّل ±10% عادةً.
ماذا نعني بـ “سماكة الـPCB”؟
تشير سماكة الـPCB إلى السماكة النهائية الكلية للوحة—بما يشمل جميع طبقات النحاس، والمواد العازلة (الديالكترك)، والطبقات الخارجية مثل قناع اللحام (Solder Mask) أو طلاء السطح.
تُعرض السماكة عادةً بـ الميليمتر (مم) أو البوصة (in) أو الميل
(1 ميل = 0.001 بوصة ≈ 0.0254 مم).
لوحة FR-4 الشائعة بسماكة 1.6 مم تساوي حوالي 62 ميل.
تتكوّن السماكة الكلية من لوح اللب (Core) وطبقات الـPrepreg (الربط) ونحاس الطلاء.
وبما أن سماكة النحاس تُقاس غالبًا بالأونصة لكل قدم مربع، تذكّر القاعدة التالية:
نحاس 1 أونصة ≈ 35 ميكرومتر ≈ 1.37 ميل لكل طبقة
النحاس الأسمك يزيد الصلابة الميكانيكية ويرفع السماكة الكلية للوحة.
السماكات القياسية للـPCB
استقر قطاع الإلكترونيات منذ عقود على سماكة 1.57 مم (1/16 بوصة) كمعيار فعلي لأنها تتناسب بسهولة مع الموصلات والهياكل وملحقات التثبيت. ما تزال معظم اللوحات الحديثة تتبع هذا التقليد.
لكن لا يوجد “رقم رسمي واحد”. فيما يلي الخيارات الأكثر شيوعًا في كتالوجات التصنيع:
| السماكة الاسمية (مم) | البوصة | الاستخدام المعتاد |
|---|---|---|
| 0.2 – 0.4 | 0.008 – 0.016 | فائقة الرقة، دعامات للـRigid-Flex/Flex |
| 0.6 | 0.024 | وحدات موفّرة للمساحة |
| 0.8 | 0.031 | أجهزة استهلاكية نحيفة، قابلات ارتداء |
| 1.0 – 1.2 | 0.039 – 0.047 | أجهزة متعددة الطبقات مدمجة |
| 1.6 | 0.062 | المعيار الشائع، لوحات 2–6 طبقات |
| 2.0 | 0.079 | لوحات قدرة، موصلات، ألواح كبيرة |
| 2.36 – 3.2 | 0.093 – 0.125 | تصاميم عالية المتانة أو متطلبات ميكانيكية قوية |
غالبًا ما يتيح المصنّعون تحمّل ±10% للسماكات ≥ 1.0 مم و±0.1 مم للسماكات الأقل من 1.0 مم.
مخطط سماكات: مم / بوصة / ميل
| مم | بوصة | ميل | تطبيق شائع |
|---|---|---|---|
| 0.2 | 0.008 | 8 | تدعيم للـFlex |
| 0.4 | 0.016 | 16 | حساسات فائقة الرقة |
| 0.6 | 0.024 | 24 | وحدات وإنترنت الأشياء |
| 0.8 | 0.031 | 31 | قابلات ارتداء، الدرون |
| 1.0 | 0.039 | 39 | لوحات 4 طبقات مدمجة |
| 1.2 | 0.047 | 47 | أجهزة صغيرة |
| 1.6 | 0.062 | 62 | لوحات 2–6 طبقات عامة |
| 2.0 | 0.079 | 79 | قدرة أو صناعي |
| 2.36 | 0.093 | 93 | موصلات، أحمال ميكانيكية |
| 3.2 | 0.125 | 125 | ألواح/لوحات إنشائية |
معلومة مفيدة: كثير من الهياكل البلاستيكية، وأُطر لوحات المفاتيح، وموصلات الحافة تُصمَّم لفتحات تناسب سماكة ≈ 1.6 مم.
لماذا تؤثر السماكة على تصميمك؟
1) القوة الميكانيكية
السماكات الأكبر تقاوم الانحناء والتقوّس أثناء اللحام أو التشغيل.
اللوحات الأرقّ من 1 مم قد تنثني تحت إجهاد الموصلات أو تغيّرات حرارة إعادة التدفق. لوحتك كبيرة؟ مكوّناتك ثقيلة؟ فكّر في 1.6–2.0 مم.
2) الأداء الكهربائي وسلامة الإشارة
تعتمد المعاوقة على ارتفاع العازل وعرض الممرّ النحاسي.
تغيير سماكة اللوحة يغيّر المسافة بين الطبقات النحاسية، ما قد يحرّك هدف المعاوقة (مثل 50 أوم Microstrip).
تصاميم السرعات العالية تحتاج تحكمًا دقيقًا في الرُّصّ (Stack-up) والسماكة.
3) الجوانب الحرارية والتصنيعية
اللوحة الأسمك توزّع الحرارة أفضل، لكنها قد تحتبس الإجهاد أثناء الكبس الحراري.
خلال الطلاء والمعالجة السطحية قد تزيد السماكة قليلًا—عادة بفرق موجب.
يجب موازنة نسبة عمق الثقب إلى قطره (Aspect Ratio) وتماثل الطبقات؛ اللوحة السميكة جدًا مع ثقوب دقيقة قد تفشل في اختبار الطلاء.
طريقة الاختيار من 3 خطوات
الخطوة 1 – ابدأ من تطبيقك
| الفئة | المجال المقترح |
|---|---|
| أجهزة فائقة الصغر/قابلة للارتداء | 0.6 – 1.0 مم |
| إلكترونيات عامة/إنترنت الأشياء/استهلاكي | 1.6 مم (الافتراضي) |
| صناعي/قدرة/موصلات | 2.0 – 2.36 مم |
| أحمال ميكانيكية عالية/Backplane | ≥ 2.36 مم |
اسأل نفسك: ما مقدار الإجهاد الميكانيكي وقوة إدخال الموصلات المتوقّعة؟
الخطوة 2 – اضبط حسب الكهرباء وتركيب الطبقات
في اللوحات متعددة الطبقات، السماكة = Core + Prepreg + طلاء النحاس.
يمكن إبقاء لوحة 4 طبقات عند 1.6 مم عبر تعديل سماكات العوازل الداخلية.
إذا احتجت معاوقة مضبوطة (50 أوم مفرد أو 90 أوم تفاضلي)، عدّل المسافات العازلة أولًا بدل تغيير السماكة الكلية.
سماكة النحاس مهمة أيضًا:
- 1 أونصة = 35 µm (قياسي)
- 2 أونصة = 70 µm (قدرة)
- ≥3 أونصات = نحاس ثقيل للحرارة/التيار
النحاس الأثخن قد يتطلب Prepreg أسمك للحفاظ على التباعد، ما يرفع الارتفاع الكلي.
الخطوة 3 – تحقّق من حدود المصنع والتحمّل
تنشر كل ورشة تصنيع جدول قدرات—تحقّق منه قبل الإقفال:
| المواصفة | قدرة شائعة |
|---|---|
| مجال السماكة النهائية | 0.2 – 3.2 مم |
| تحمّل السماكات ≥ 1.0 مم | ±10% |
| تحمّل السماكات < 1.0 مم | ±0.1 مم |
| نسبة العمق للقطر (الثقوب) | ≤ 8:1 |
| أقصى وزن نحاس | حتى 6 أونصات |
اطلب دائمًا مخطط الرُّصّ القياسي (Standard Stack-up) للتأكّد من التوافق مع عدد الطبقات المطلوب.
قاعدة قرار سريعة:
التطبيق → متطلبات الإشارة/القدرة → قدرات التصنيع = السماكة النهائية.
توصيات السماكة حسب عدد الطبقات
| عدد الطبقات | السماكة الكلية المعتادة | ملاحظات |
|---|---|---|
| ثنائي الطبقة (2L) | 1.6 مم افتراضيًا (مجال 0.8–2.0 مم) | الأكثر شيوعًا للنماذج الأولية والهواة؛ الأرق = أصغر، الأثخن = أقوى. |
| أربع طبقات (4L) | 1.2 – 1.6 مم | اضبط العازل لضبط المعاوقة. |
| 6–8 طبقات | 1.6 – 2.0 مم | حافظ على تماثل الرُّصّ لتقليل الالتواء. |
| 10 طبقات فأكثر | ≥ 2.0 مم | لدوائر HDI المعقدة والقدرة والـBackplanes. |
التماثل وتوازن النحاس أمران حاسمان. تجنّب رصًّا غير متناظر قد يسبب تقوّسًا بعد الكبس.
التحمّل والحد الأدنى من السماكة
التحمّل هو مقدار التفاوت المقبول بين قيمة التصميم والقيمة الفعلية بعد التصنيع.
بسبب الطلاء والمعالجات، غالبًا ما تكون النتيجة أسماك بقليل من القيمة المصمّمة.
القيم الشائعة:
- ≥ 1.0 مم: ±10%
- < 1.0 مم: ±0.1 مم
الحد الأدنى لسماكة لوحات FR-4 الصلبة يقارب 0.2–0.4 مم.
ما دون ذلك يتحوّل عادةً إلى Flex أو Rigid-Flex مع مواد خاصة ودعامات (Stiffeners).
بالنسبة للـMCPCB (قواعد معدنية) أو لوحات التيار العالي، يحدّد لوح القاعدة المعدني جزءًا مهمًا من السماكة ويجب تأكيده منفصلًا.
الأسئلة الشائعة (FAQ)
1) ما هي السماكة القياسية للـPCB (مم/بوصة)؟
الأكثر شيوعًا 1.6 مم (≈ 0.062 بوصة)، لكن العديد من المصنّعين يوفّرون خيارات بين 0.8–2.36 مم.
2) ما سماكة اللوحة ثنائية الطبقة القياسية؟
عادةً 1.6 مم. الأجهزة النحيفة قد تستخدم 0.8–1.2 مم، أما اللوحات الكبيرة أو المليئة بالموصلات فقد تختار 2.0 مم.
3) ما تحمّل سماكة الـPCB المعتاد؟
عادةً ±10% للسماكات ≥ 1 مم و±0.1 مم للسماكات الأدق. تأكّد دائمًا من مواصفات مورّدك.
4) ما الحد الأدنى لسماكة لوحات الـPCB؟
يمكن صنع لوحات صلبة بسماكة 0.2 – 0.4 مم، لكن التعامل معها يصبح حساسًا. الأرق من ذلك يُنصح بالتحوّل إلى Flex/Rigid-Flex.
5) ما علاقة سماكة الممر (النحاس) بسماكة اللوحة؟
سماكة النحاس تُقاس بالأونصة:
1 أونصة ≈ 35 ميكرومتر ≈ 1.37 ميل.
تؤثر قليلًا على السماكة الكلية، لكنها تؤثر بقوة على تحمّل التيار والحرارة.
6) هل يوجد “حاسبة سماكة/معاوقة”؟
نعم. معظم المصانع توفّر حاسبات ومعاينات للرُّصّ عبر الإنترنت، توضّح كيف يحقق مزيج وزن النحاس + ارتفاع العازل المعاوقة المطلوبة.
الخلاصة
اختيار سماكة الـPCB يصبح سهلًا حين تعرف ما الذي يحكم القرار:
ابدأ من متطلباتك الميكانيكية، ثم حقّق متطلبات الإشارة/الطبقات، وأخيرًا ثبّت التحمّل مع جهة التصنيع.
إن لم تكن متأكدًا، تبقى 1.6 مم الخيار الأكثر أمانًا وتوافقًا مع الموصلات وخيارات التجميع والهياكل. وعند تغيّر متطلبات الأداء أو المساحة، يمكن للمصنع تعديل الرُّصّ بسلاسة لتقديم السماكة المثلى لمشروعك.
