ما الذي يجعل شريط التثبيت المزدوج مثاليًا لتجميع الإلكترونيات

الخصائص والوظائف الأساسية للشريط المزدوج الوجهين في الإلكترونيات

الربط الدقيق من خلال التحكم المتسق في طبقة اللصق

توفر الشُرائط المزدوجة الوجهين دقة استثنائية على مستوى الميكرون أثناء تجميع المكونات الإلكترونية بفضل تصميمات طبقة اللصق المتقدمة. يُعد التحكم الموحّد في السماكة، والذي يبلغ عادةً ±5 ميكرونات، يجعل من هذه الشُرائط خيارًا مثاليًا لربط الأجزاء الحساسة مثل المعالجات الدقيقة وأجهزة الاستشعار MEMS دون القلق بشأن فوضى تسرب اللصق التي تُعيب المواد اللاصقة السائلة التقليدية. عند اختيار الشريط المناسب، يقوم المصنعون بتعديل عوامل مثل اللزوجة والالتصاق اعتمادًا على نوع المادة التي يتم تثبيتها. لاحظت معظم الورش مؤخرًا اتجاهًا نحو الصيغ القائمة على الأكريليك. تشير البيانات السوقية إلى أن ما يقارب الثلثين من الشُرائط الصناعية المستخدمة حاليًا تنتمي إلى هذه الفئة، وذلك لأنها تتحمل الحرارة والإجهاد البدني بشكل أفضل مقارنة بالخيارات الأخرى.

الخصائص الرئيسية التي تُمكّن الموثوقية في الدوائر ذات الكثافة العالية والحجم الصغير

تجمع الأشرطة الحديثة بين ثلاث خصائص حاسمة لموثوقية الدوائر:

• قوة الديليكتريك (15–25 كيلو فولت/ملم) لمنع التفريغ الدقيق
• استقرار الأبعاد (انكماش أقل من 0.1% عند 150°م)
• مقاومة الزحف تحت الاهتزاز المستمر (وفقاً لمعيار MIL-STD-810H)

وهي خصائص أساسية في أجهزة الجيل الخامس ذات الموجات الملليمترية، حيث تتطلب المكونات ذات الملعب 0.2 ملم حلول لصق دائمة وفعالة من حيث المساحة.

المقارنة مع المثبتات الميكانيكية والمواد اللاصقة السائلة

على عكس البراغي التي تركز الإجهاد أو المواد اللاصقة السائلة التي تتطلب عملية إعداد شريط ثنائي الطبقة توفر لصق فوري مع توزيع متساوٍ للحمل. أظهرت مقارنة على خط التجميع في 2023 مزاياها:

خصائص العزل الحراري والكهربائي لشرائط المواد اللاصقة عالية الأداء

تقدم التركيبات المتقدمة القائمة على السيليكون توصيل حراري يصل إلى 3.5 واط/متر·كلفن مع الحفاظ على مقاومة حجمية كهربائية تصل إلى 10¹–أوم·سم. تسمح هذه الوظيفة المزدوجة للشرائط باستبدال المواد الحرارية التقليدية (TIMs) ووسادات العزل في أجهزة إنترنت الأشياء المدمجة، مما يقلل تكاليف قائمة المواد بنسبة 18% في الإلكترونيات الاستهلاكية.

التطبيقات الحرجة في الأجهزة الإلكترونية الحديثة

تثبيت المكونات في الهواتف الذكية والجهاز القابلة للارتداء باستخدام شرائط مزدوجة الطلاء رقيقة

تعمل الشريطات المغطاة من الجهتين والرقيقة للغاية بشكل ممتاز في تثبيت البطاريات والمايكروفونات داخل الأجهزة التي يجب أن تكون أقل من 8 مم من حيث السُمك الإجمالي. تحتوي هذه الشريطات على طبقات لاصقة رقيقة للغاية بسماكة 0.05 مم فقط، لكنها مع ذلك تتحمل الاهتزازات الشديدة. وهذا أمر مهم جدًا فيما يتعلق بالتقنيات القابلة للارتداء، حيث يقوم الأشخاص بثني معاصمهم آلاف المرات يوميًا. تشير الأرقام الأحدث من مجلة التجميع الإلكترونية إلى وجود شيء مثير للاهتمام يحدث الآن في جيوبنا. تستخدم ما يقرب من جميع الساعات الذكية (مثل 96 من أصل 100) وأغلب الهواتف الذكية (حوالي 82%) هذه الشريطات اللاصقة بدلًا من البراغي التقليدية في الوقت الحالي. يوفر هذا التحول مساحة قيمة داخل الجهاز - حيث أفاد المصنعون بوجود مساحة إضافية تتراوح بين 15% إلى 30% - كما أنه يمنع حركة المكونات التي قد تؤدي إلى حدوث مشاكل على المدى الطويل.

تثبيت الشاشات وأجهزة الاستشعار ووحدات الكاميرا باستخدام حلول شريطية دقيقة

يمكن الآن استخدام الشريط المطلي من الجهتين للوصول إلى تحملات محاذاة دقيقة للغاية تصل إلى زائد أو ناقص 0.1 مم عند استخدامه مع شاشات OLED وتلك الإعدادات المعقدة للكاميرات متعددة العدسات التي نراها في الوقت الحالي. تكمن التقنية في مواد لاصقة أكريليكية خاصة توزع إجهاد القص على الأسطح بالكامل بدلاً من تركيزه في نقطة واحدة. في الواقع، هذا يقلل من مشاكل معايرة مستشعر الصورة بنسبة تصل إلى 40٪ تقريبًا في الإضاءة الضعيفة، مما يحدث فرقًا كبيرًا في التصوير الليلي. كما أظهرت بعض الدراسات من العام الماضي نتائج مثيرة للإعجاب أيضًا: حيث تحملت المكونات الملصقة بالشريط حوالي 50٪ أكثر من التغيرات الحرارية من -20 درجة مئوية حتى 85 درجة مقارنةً بالمكونات المثبتة باللحام في الهواتف الذكية الحديثة المدعومة بشبكة 5G. هذا النوع من المتانة مهم حقًا في الأجهزة التي تتعرض لظروف بيئية قاسية.

تُستخدم في تعبئة أشباه الموصلات والإلكترونيات المطبوعة المرنة

في التعبئة على مستوى الشريحة (Wafer-Level Chip-Scale Packaging)، تؤمن شرائط التثبيت المزدوجة المضادة للإحصاء الكهربائي (Antistatic Double Coated Tapes) عملية تثبيت الشريحة (Die-Attach) مع انحراف موضعي أقل من 3 ميكرومتر أثناء عملية اللحام بالضغط الحراري (Thermal Compression Bonding). يستخدم مصنعو الإلكترونيات الهجينة المرنة (Flexible Hybrid Electronics) شرائط مدعمة باليوريثين (Urethane-Based Tapes) تتحمل درجات حرارة إعادة التدفق (Reflow Temperatures) حتى 300 درجة مئوية، مع الحفاظ على قوة التصاق تبلغ 12 نيوتن/سم² مع الركيزة البوليمرية (Polyimide Substrates)، متفوقة بنسبة 60% على البديلات القائمة على الإيبوكسي (Epoxy) في محاكاة اختبارات الانحناء (Bend-Test Simulations).

دور الشريط المزدوج التثبيت في تقليل سمك الجهاز ووزنه

تتطلب الإلكترونيات الحديثة تصميمًا بسمك أقل من 2 مم لا يمكن تحقيقه باستخدام المثبتات التقليدية. تلغي الشرائط المزدوجة التثبيت الحاجة إلى البراغي والمشابك بينما توفر قوة قص تبلغ 8–12 نيوتن/سم² (وفقاً لجمعية المكونات والتغليف IEEE، 2023)، مما يسمح بتصاميم هواتف ذكية أرق بنسبة 23%. يزيل هذا الأسلوب اللاصق التباين في الارتفاع الناتج عن الأجهزة الميكانيكية للتثبيت، ويضمن اتصالًا متسقًا مع الجلد في الأجهزة الطبية القابلة للارتداء.

تحقيق تصاميم رفيعة للغاية باستخدام شرائط موصلة ومقاومة للحرارة بأقل من 50 ميكرون

تجمع أحدث أجيال الأديبات الأكريليكية بين خصائص حرارية ممتازة ورقابة ملحوظة في السماكة. فهي توفر توصيلية تبلغ حوالي 0.03 واط لكل متر كلفن، وسمكها الإجمالي لا يتجاوز 50 ميكرومتر، مما يجعلها أرق بنسبة تصل إلى سبعين بالمائة مقارنةً بخيارات الإيبوكسي التقليدية. ويمكن لهذه المواد تحمل عدة دورات لحام إعادة عند درجات حرارة تصل إلى 150 درجة مئوية دون أن تنفصل عن الأسطح. وفي الوقت نفسه، تضمن بقاء المكونات التي تفصلها مسافة أقل من نصف ملليمتر معزولة كهربائيًا عن بعضها البعض. إن هذا النوع من الدقة مهم جدًا لتكنولوجيا الشاشات القابلة للطي. إذ تكون متطلبات التموضع دقيقة للغاية، أحيانًا تصل الفروقات إلى 0.1 ملم فقط، والنجاح في تحقيق ذلك يُحدث فرقاً كبيراً في عمر المفصلات قبل أن تتآكل.

دراسة حالة: شريط اللصق في وحدات مفصلات الهواتف القابلة للطي

أظهر تحليل تفكيك أُجري في عام 2023 وجود نظام لاصق مكون من 35 طبقة في الأجهزة القابلة للطي، حيث توفر الأشرطة المغطاة بطبقة لاصقة من الجهتين ما يلي:

يقلل هذا النهج المتعدد الوظائف في التثبيت من تعقيد المفصل بنسبة 40% مقارنة بالنموذج الأولي المبكر الذي استخدم مسامير دقيقة ووصلات لحام.

المزايا مقارنة بالطرق التقليدية للتجميع

توزيع أفضل للإجهاد ومقاومة للاهتزاز في الأجهزة المدمجة

تُلغي الأشرطة المغطاة بطبقة لاصقة من الجهتين نقاط تركز الإجهاد التي توجد بشكل جوهري في وصلات التثبيت الميكانيكية. وقد أظهرت دراسة أُجريت في عام 2023 في علم المواد أن الوصلات الملصقة تقلل الإجهاد الأقصى بنسبة تتراوح بين 40 و60% في تجميعات دوائر الهواتف الذكية مقارنة بالوصلات المثبتة. ويمنع هذا التوزيع المنتظم كسور وصلات اللحام أثناء سقوط الجهاز، مع الحفاظ على سمك خط التماس أقل من 0.1 مم لتلبية متطلبات التصاميم المحدودة المساحة.

إزالة خطوات الحفر واللحام وعملية المعالجة باستخدام الأشرطة المغطاة بطبقة لاصقة من الجهتين

تعمل الشريطات المزدوجة المبطنة بشكل عصري تحت الضغط لتوفير روابط فورية دون الحاجة إلى الحرارة أو المذيبات. يمكن للمصانع حذف حوالي خمس خطوات من عمليات التصنيع، مثل حفر الثقوب وإعداد الأسطح وتركيب العناصر الميكانيكية وفحص اللحامات والانتظار حتى تجف الألواح اللاصقة. وبحسب تقرير تصنيع الإلكترونيات الاستهلاكية لعام 2024، فإن هذا التغيير وحده يقلل من وقت تجميع وحدة الكاميرا حوالي ثلاثة أرباع. كما يمنع تلك الشقوق الدقيقة التي تتشكل غالبًا عندما يتم اللحام باستخدام الحرارة، وهي مشكلة حقيقية في تصنيع الإلكترونيات الدقيقة.

التحمل المحسن تحت دورة الحرارة والضغط الميكانيكي

تحافظ قلوب الأكريليك ذات الأداء العالي على سلامة التماسك عبر نطاق درجات حرارة يتراوح بين -40°م و150°م، مما يتفوق على الراتنجات الإيبوكسية التي تصبح هشة تحت درجة -20°م. وتُظهر الاختبارات المُسرَّعة للتدهور أقل من 5% فقدانًا في التماسك بعد 5000 دورة حرارية في تركيبات أجهزة الاستشعار في السيارات، مقارنةً بانخفاض 25–40% في التماسك في المواد اللاصقة السائلة القائمة على السيليكون تحت نفس الظروف.

الابتكارات في مواد اللصق للإلكترونيات الجيل الجديد

التطورات التكنولوجية في الشريط اللاصق لتطبيقات الجيل الخامس (5G) والإنترنت من الأشياء (IoT) والأجهزة ذات التردد العالي

تحتاج الجيل الأحدث من الأجهزة الإلكترونية إلى أشرطة لاصقة خاصة صُمّمت لتتعامل مع تلك الإشارات ذات الترددات العالية للغاية، فضلاً عن التصاقها بالقطع الصغيرة معًا بشكل صحيح. في الوقت الحالي، تعمل الشركات على تطوير هذه الأشرطة المزدوجة الجانب التي تحافظ على خصائصها الكهربائية بشكل ثابت حتى عندما تتجاوز الترددات 30 جيجاهرتز، وهو ما يُعد أمرًا مهمًا جدًا بالنسبة لأشياء مثل أنظمة هوائيات الجيل الخامس (5G) وأجهزة الاتصالات ذات الموجات الملليمترية التي نسمع عنها كثيرًا. ما يجعل هذه الأشرطة تعمل بشكل جيد هو كيفية خلطها لجزيئات موصلة دقيقة مع طبقات لاصقة حساسة للضغط رقيقة جدًا، تصل أحيانًا إلى 25 ميكرون فقط. مما يسمح لمصنعي المعدات بوضع درع الترددات الراديوية (RF) في الأماكن المطلوبة داخل أجهزة الاستشعار الصغيرة الخاصة بالإنترنت الآلي دون استهلاك مساحة إضافية.

تطوير أشرطة لاصقة ذات توصيل حراري وحاجز لتشويش المجال الكهرومغناطيسي (EMI-Shielding)

تعمل مختبرات علوم المواد في جميع أنحاء العالم على تطوير هذه الجيل الجديد من المواد اللاصقة التي تتعامل مع إدارة الحرارة والتشويش الكهرومغناطيسي في آن واحد. أظهرت الأبحاث الحديثة من العام الماضي شيئًا مثيرًا للاهتمام إلى حدٍ كبير - حيث خفضت تلك الشريط الحراري الخاص ذات التصنيف 5 واط/متر·كلفن فعليًا درجات حرارة معالجات الهواتف الذكية حوالي 18 درجة مئوية. وفي الوقت نفسه، بدأ المصنعون في استبدال السدادات المعدنية التقليدية بتلك الشريط المتقدمة لحجب التداخل الكهرومغناطيسي المُشبعة بجسيمات النانو الكربونية. والنتائج التي يحصلون عليها مذهلة أيضًا، إذ تمنع هذه الشريط التداخل مع توهين بلغ 60 ديسيبل مع نحافتها الشديدة، حيث لا تزيد سماكتها عن 0.1 ملليمتر. إن حقيقة أن هذه المواد قادرة على أداء مهمتين في وقت واحد تجعلها ضرورية تمامًا لتطبيقات مثل شاشات الهواتف القابلة للطي حيث تكون المساحة محدودة للغاية، كما أنها مهمة جدًا لنظم الرادار في السيارات التي تحتاج إلى أداء موثوق دون حدوث مشاكل ارتفاع حراري تؤثر على إشاراتها.

هل تواكب الأدhesiveات الحساسة للضغط متطلبات الإلكترونيات المتغيرة؟

بينما تتفوق شرائط الأدhesiveات الحساسة للضغط (PSA) في التركيبات المصغرة، تبقى ثلاث تحديات:

• الحفاظ على قوة التقشير بعد أكثر من 10,000 دورة حرارية (-40°م إلى 125°م)
• منع التلوث الأيوني في التصاق الدرجة المطلوبة للدوائر المتكاملة
• تمكين إمكانية الإصلاح لصيانة الدوائر المطبوعة متعددة الطبقات

تشير التطورات الحديثة في كيمياء الهجين السيليكوني-الأكريليكي إلى نتائج واعدة، حيث حافظت وحدات الاختبار على 95٪ من التصاقها الأولي بعد 3,000 دورة رطوبة. ومع ظهور نماذج أولية لتقنية 6G، تستهدف خريطة طريق الصناعة تصنيع أدhesiveات قادرة على تحمل استقرار حراري عند 200°م مع تفاوتات محاذاة دون الميكرون.

الأسئلة الشائعة

ما هي الخصائص الأساسية للشرائط المغطاة بطبقة لاصقة مزدوجة في الإلكترونيات؟

تتميز الشرائط المغطاة بطبقة لاصقة مزدوجة بالمقاومة العازلة، والاستقرار الأبعادي، ومقاومة الزحف، والتي تضمن الموثوقية في الدوائر ذات الكثافة العالية والحجم المصغر.

لماذا يُفضل استخدام الشرائط المغطاة بطبقة لاصقة مزدوجة على المشابك الميكانيكية في الإلكترونيات؟

تقدم الشريط المطلي من الجهتين توزيعًا متفوقًا للإجهاد ومقاومةً أفضل للارتعاش، كما تلغي خطوات مثل الحفر واللحام، مما يعزز المتانة ويقلل من وقت التجميع.

كيف يساهم الشريط المطلي من الجهتين في تصغير أجهزة الإلكترونيات؟

يساهم الشريط المطلي من الجهتين في تصميم أجهزة أنحف وأخف وزنًا من خلال إلغاء المثبتات التقليدية وتحسين استخدام المساحة مع الحفاظ على القوة الهيكلية بفضل مقاومة القص العالية والطبقات اللاصقة الدقيقة.