شیار در PCB چیست و چرا با فرز CNC ساخته میشود؟
شیار در PCB (Slot) یک دهانه کشیده در بدنه برد است که یا با مته ساخته و آبکاری میشود (Plated) یا با فرز CNC بدون مس باقی میماند (Non-Plated). شیار پایه کانکتور، زبانه سوئیچ، جای پیچ بیضی یا مسیر عبور کابل را فراهم میکند. نکتهای که خیلی از طراحها دیر میفهمند: ابزار برش، تیغه گرد است. هر شیار، هر Notch و هر گوشه داخلی که با فرز ساخته شود، ناچاراً شعاع دارد؛ گوشه کاملاً تیز ۹۰ درجه بدون ترفند تولید نمیشود. این محدودیت فیزیکی، شکل هندسی مجاز، حداقل عرض، فاصله از لبه و حتی قیمت سفارش را تعیین میکند.
در این راهنما، اعداد را از مستندات قابلیت دو سازنده بزرگ (JLCPCB و Eurocircuits) آوردهایم. این اعداد نمونه قابلیت صنعتیاند و کارخانه شما ممکن است محدودیت متفاوتی داشته باشد؛ همیشه جدول قابلیت سازندهای را که با آن کار میکنید ملاک بگیرید.
شیار Plated در برابر Non-Plated: دو مسیر ساخت متفاوت
اولین تصمیمی که قبل از هر اندازهای باید بگیرید این است: شیار آبکاری میخواهد یا نه؟
- شیار آبکاریشده (PTH Slot): دیوارههایش مثل سوراخ متالیزه با مس پوشیده میشود تا اتصال الکتریکی بدهد؛ مثلاً برای پایههای کشیده بعضی کانکتورها. در بسیاری کارخانهها با متههای پشتسرهم (چند سوراخ مماس) ساخته میشود، نه با فرز. نمونه JLCPCB: شیار آبکاریشده «با ابزار مته» و شیار بدون آبکاری «با CNC» ساخته میشود.
- شیار بدون آبکاری (NPTH Slot): فقط یک دهانه مکانیکی است؛ جای پیچ، شیار تنظیم، یا بریدگی ایزولاسیون. چون تیغه فرز قطورتر و کندتر از مته است، حداقل عرض بزرگتری هم میخواهد.
یک قاعده تشخیص که Eurocircuits صریح نوشته: اگر روی شیار در لایه بالا و پایین مس باشد، بهصورت PTH و اگر مس نباشد NPTH پردازش میشود — «مگر اینکه خلافش مشخصاً قید شود.» یعنی اگر شیار بدون آبکاری میخواهید، حواستان باشد پد یا مس مزاحم کنار دهانه شیار نماند؛ و برعکس، اگر PTH میخواهید پد کشیده (Oblong Pad) در فایل Drill باشد.
محدودیتهای فرزکاری CNC که شکل طرح شما را تعیین میکند
چرا گوشه تیز در شیار وجود ندارد؟
تیغه فرز استوانهای است و هر مسیری که میبُرد، در گوشهها اثر شعاع تیغه را به جا میگذارد. به همین دلیل JLCPCB در جدول قابلیتهایش نوشته «سوراخ و شیار مستطیل بدون گوشه گرد پشتیبانی نمیشود». اگر طرح شما مستطیل با گوشه ۹۰ درجه دقیق میخواهد (مثلاً برای نشستن قطعهای در قاب)، دو راه دارید:
- پذیرفتن شعاع گوشه و طراحی مجدد قطعه یا قاب متناسب با آن.
- سوراخ NPTH در محل گوشهها، همان ترفندی که Eurocircuits توضیح میدهد: برای رسیدن به گوشه داخلی تیز، یک سوراخ بدون آبکاری به قطر مناسب دقیقاً در موقعیت گوشه قرار دهید تا فرز از داخل آن عبور کند. این کار باید در لایه مکانیکی صراحتاً مشخص شود.
شعاع گوشه داخلی هم به قطر تیغه وابسته است. طبق راهنمای Eurocircuits، برش دور برد معمولاً با تیغه ۲ میلیمتری انجام میشود، پس هر گوشه داخلی بهطور پیشفرض شعاع حداقل ۱ میلیمتر میگیرد؛ شعاع کوچکتر باید در لایه مکانیکی صریح درخواست شود.
حداقل عرض شیار
اعداد نمونه از جدول قابلیت JLCPCB (این مقادیر بین سازندهها متفاوت است):
| ویژگی | محدودیت نمونه (JLCPCB) | نکته |
|---|---|---|
| حداقل عرض شیار آبکاریشده | ۰٫۵ میلیمتر (دولایه) / ۰٫۳۵ میلیمتر (چندلایه) | باید با پد کشیده در Drill تعریف شود |
| طول شیار آبکاریشده | حداقل ۲ برابر عرض | شیارِ خیلی کوتاه عملاً سوراخ بیضی حساب میشود |
| حداقل عرض شیار بدون آبکاری | ۱٫۰ میلیمتر | در لایه مکانیکی (مثل GM1/GKO یا Edge.Cuts) کشیده شود |
| تلرانس عرض شیار | آبکاریشده: +0.13/-0.08mm؛ بدون آبکاری: ±۰٫۲ میلیمتر | تفاوت مته و فرز |
| تلرانس ابعاد برش CNC | ±۰٫۱ میلیمتر (دقیق) تا ±۰٫۲ میلیمتر (معمولی) | برای برد نازکتر از ۰٫۸ میلیمتر محدودیت سختتر است |
| حداقل عرض شیار در برد آلومینیوم/مسپایه | ۱٫۶ میلیمتر | اگر برد فلزپایه سفارش میدهید (راهنمای PCB آلومینیومی) این عدد را جدی بگیرید |
Eurocircuits هم حداقل عرض شیار را ۰٫۵ میلیمتر (اندازه نهایی) اعلام کرده. قاعده سرانگشتی خودتان این باشد: شیار بدون آبکاری را هرگز باریکتر از ۱ میلیمتر نکشید و اگر قطعهتان واقعاً به شیار باریکتر نیاز دارد، پیش از ثبت سفارش با سازنده هماهنگ کنید؛ این موارد معمولاً بازبینی دستی میخواهند و روی قیمت و زمان اثر میگذارند.
شیار کور (Blind Slot) و عمقزدایی
شیاری که کل ضخامت برد را نبُرد و فقط تا عمق مشخصی فرو رفت، شیار کور نام دارد. JLCPCB برای آن حداقلهای جداگانهای دارد: عرض ≥۱ میلیمتر، عمق ≥۰٫۲ میلیمتر، و فاصله ایمن ≥۰٫۲ میلیمتر از پد و مس. کاربردش بیشتر برای نشاندن قطعه همسطح یا کاهش موضعی ضخامت است. این یک سرویس تخصصی است؛ قبل از اینکه در طرح به آن تکیه کنید، از پشتیبانی تولید امکانسنجی بگیرید.
Notch و بریدگی لبه: فرق V-Cut و فرز
بریدگی یا Notch به هر شکلبرداری از لبه یا داخل برد گفته میشود: جای کارتخوان، شیار راهنمای جاگذاری، یا گوشه بریدهشده برای تشخیص جهت. دو ابزار اصلی دارید:
- فرز (Routing): هر شکلی را با شعاع گوشه میبُرد؛ تلرانس نمونه ±۰٫۲ میلیمتر (معمولی) یا ±۰٫۱ (دقیق، با شرایط ابعادی خاص). مس و ترک باید حداقل ۰٫۲ میلیمتر از لبه برشخورده فاصله داشته باشند.
- V-Cut (شیار V شکل): تیغه مورب از دو طرف برد نیمی از ضخامت را میبُرد تا بعداً بشکند. فقط خط مستقیم و معمولاً برای جداسازی پنل استفاده میشود؛ تلرانسش ضعیفتر است (نمونه: ±۰٫۴ میلیمتر) و مس باید حداقل ۰٫۴ میلیمتر از لبه V-Cut فاصله داشته باشد. جزئیات کامل در راهنمای پنلبندی PCB آمده است.
تصمیم عملی: Notch و شکلهای غیرخطی فقط با فرز؛ V-Cut فقط برای خطوط مستقیم جداسازی. اگر بردتان هم V-Cut دارد هم فرز، ترتیب تولید و طراحی پنل را با سازنده چک کنید چون بریدگی V نزدیک گوشه فرز میتواند ترک بخورد.
گوشه گرد برد: چرا گوشه تیز بیرونی هم توصیه نمیشود
گوشه بیرونی برد با فرز بریده میشود، اما گوشه تیز بیرونی لبههای شکنندهای میسازد که در حمل، مونتاژ و اتصال به کانکتور لبپر میشوند. توصیه رایج صنعتی، شعاع حداقل ۰٫۸ تا ۱ میلیمتر برای گوشههای بیرونی است (برآورد طراحی، وابسته به سازنده و ضخامت برد). دو دلیل دیگر هم دارد:
- گیر کردن در ریل دستگاه: بردهای با گوشه تیز در نوار نقاله و فیدر مونتاژ گیر میکنند؛ برای عبور از ماشین SMT گوشه گرد یا پنل با حاشیه ابزار لازم است.
- ثبات در فرزکاری: بردِ نازک با گوشه تیز موقع نگهداشتهشدن روی میز CNC آسیبپذیرتر است.
اگر محفظه محصول گوشه تیز میخواهد، برد را گرد کنید و قاب را طراحی کنید؛ ارزانتر و مطمئنتر از این است که برد تیز سفارش دهید و در مونتاژ بشکنید.
فاصله از لبه: قانونی که بیشتر خطاهای Gerber از آن میآید
«فاصله از لبه» (Clearance to Board Edge) یعنی حداقل فاصله هر عنصر تا خط برش. سه گروه را جدا بررسی کنید:
- مس و ترک: حداقل ۰٫۲ میلیمتر از لبه فرز شده و ۰٫۴ میلیمتر از لبه V-Cut (اعداد نمونه JLCPCB). مس نزدیک لبه موقع برش کنده یا دِفرمه میشود و اگر لبه آبکاری بخواهید (پایههای طلایی و Edge Connector) اصلاً طرح دیگری لازم است.
- سوراخ و شیار: فاصله مرکز سوراخ تا لبه باید حداقل نصف قطر سوراخ بهعلاوه حاشیه برش باشد؛ قاعده عملی رایج ۰٫۳ تا ۰٫۵ میلیمتر از لبه سوراخ تا خط برش است (برآورد طراحی؛ عدد دقیق را از سازنده بپرسید). سوراخی که به لبه خیلی نزدیک است عملاً تبدیل به Notch ناقص میشود و دیوارهاش ممکن است بشکند. اگر نیمسوراخ لبهای میخواهید، آن را عمداً به شکل Castellated طراحی کنید؛ قواعدش در راهنمای سوراخهای Castellated هست.
- ماسک و سیلک نزدیک لبه: ماسک روی لبه برش میشود؛ انتظار پوشش کامل تا خط برش نداشته باشید و نوشته سیلک را حداقل ۰٫۵ میلیمتر از لبه و از دهانه شیارها دور نگه دارید.
نکته ظریف: وقتی شیار یا Cut-out داخل برد میگذارید، همه قواعد «فاصله از لبه» برای لبههای آن شیار هم برقرار است. مسی که به دیواره شیار بدون آبکاری چسبیده، هم در فرز کنده میشود هم مسیر نشتی و خراش میسازد.
شیار و شکل برد را چطور در Gerber اعلام کنیم؟
خطاهای ساخت شیار، بیشتر از خودِ هندسه، از نحوه اعلام آن در فایل میآید. قواعدی که از راهنمای لایه مکانیکی Eurocircuits و رویه رایج سازندهها جمع شده:
- یک مسیر بسته و ۱:۱. خط دور برد و شکل شیارها باید چندضلعی بسته باشد، بدون مقیاسشدگی، بدون آینه و چرخش. ضخامت خط مهم نیست؛ مرکز خط، مرز واقعی برش است (وقتی اندازه قید نشده باشد).
- شیار آبکاریشده در فایل Drill، شیار بدون آبکاری در لایه مکانیکی. در KiCad شیار PTH را بهصورت pad بیضی در فایل Excellon خروجی بگیرید و شیار NPTH را روی Edge.Cuts بکشید؛ سازندههایی مثل JLCPCB شیار NPTH را از لایه مکانیکی (GM1/GKO) میخوانند.
- ابعاد و تلرانس بگذارید. طول، عرض و شعاع گوشه هر شیار را در لایه مکانیکی یا نقشه ساخت قید کنید، ترجیحاً از یک سوراخ مرجع. Eurocircuits تأکید میکند لایه مکانیکی باید «موقعیت و اندازه دقیق شیارها و بریدگیهای داخلی» را داشته باشد.
- اندازهگذاری لبهبهلبه یا مرکزبهمرکز را روشن کنید. ابهام در اینکه عرض شیار اندازه تمامشده است یا اندازه مته، یک دهم میلیمتر اختلاف در هر دو طرف میسازد.
- PTH/NPTH را صریح بنویسید. در فایل README یا مشخصات ساخت قید کنید کدام شیارها آبکاری میشوند؛ همانطور که دیدید، نبود مس روی دهانه فقط یک نشانه است نه قرارداد قطعی.
برای ساختار کلی بسته فایل، چکلیست بررسی Gerber قبل از سفارش را مرور کنید.
چکلیست سریع قبل از ثبت سفارش
- هر شیار یا Cut-out روی لایه مکانیکی بسته و ۱:۱ است و ابعاد خورده.
- عرض شیار NPTH ≥۱ میلیمتر و شیار PTH ≥۰٫۵ میلیمتر است (یا با سازنده هماهنگ شده).
- طول شیار PTH حداقل دو برابر عرضش است.
- هیچ گوشه داخلی تیزی بدون سوراخ NPTH کمکی یا شعاع اعلامشده نمانده.
- مس و ترک حداقل ۰٫۲ میلیمتر از لبه فرز و ۰٫۴ میلیمتر از V-Cut فاصله دارد.
- شعاع گوشه بیرونی برد ≥۰٫۸ میلیمتر در نظر گرفته شده (مگر الزام مکانیکی خاصی داشته باشد).
- PTH/NPTH بودن هر شیار در مشخصات ساخت قید شده.
- این موارد با قواعد DFM و ضخامت نهایی برد (راهنمای ضخامت برد و مس) سازگار است.
اگر بردتان کوچک است یا شکل پیچیدهای دارد، احتمالاً با پنلبندی هم سروکار خواهید داشت؛ حاشیه ابزار و Mouse Bites را در همان مرحله طراحی ببینید، نه بعد از قیمتگیری.
جمعبندی
- شیار در PCB دو مسیر ساخت دارد: PTH با مته و NPTH با فرز؛ حداقل عرض، تلرانس و نحوه اعلام هر کدام در فایل فرق میکند.
- تیغه فرز گرد است؛ پس گوشه تیز داخلی فقط با سوراخ کمکی یا شعاع اعلامشده ممکن است و مستطیل با گوشه ۹۰ درجه پشتیبانی نمیشود.
- تلرانس برش CNC نمونهای ±۰٫۱ تا ±۰٫۲ میلیمتر است؛ قطعهای که باید در برد بنشیند را با این تلرانس طراحی کنید، نه با عدد اسمی CAD.
- فاصله از لبه برای مس، سوراخ و شیارها یک قاعده واحد نیست؛ لبه فرز، V-Cut و لبه شیار داخلی هرکدام حاشیه خودشان را میخواهند.
- اعداد این مقاله نمونه قابلیت دو سازنده بزرگ است؛ جدول قابلیت کارخانه مقصد، مرجع نهایی است.
منابع
- PCB Manufacturing & Assembly Capabilities — JLCPCB (حداقل عرض شیار PTH/NPTH، تلرانسها، محدودیت گوشه، فاصله مس از لبه)
- Mechanical Layer — PCB Design Guidelines — Eurocircuits (تعریف Slot/Cut-out، شعاع گوشه تیغه ۲mm، سوراخ کمکی برای گوشه تیز، قاعده PTH/NPTH)
- Indicating slots, milling, contour and rout-outs in your PCB design — CeramicPCB (نحوه مستندسازی ابعاد و تلرانس شیار در نقشه ساخت)