مراحل مونتاژ یک برد مدار چاپی

مونتاژ یک برد مدارچاپی که شامل قطعات SMD و DIP می باشد، هفت مرحله ذیل را طی می کند:

1. شابلون زدن خمیر قلع به وسیله استنسیل
2. قطعه گذاری قطعات SMD
3. ذوب خمیر قلع
4. مونتاژ دستی قطعاتDIP
5. تست و کنترل کیفی
6. تمیز کردن برد ها
7. بسته بندی

حال به تشریح هر یک از این مراحل می پردازیم:

مرحله اول، شابلون زدن خمیر قلع:

برای مونتاژ قطعات SMD باید از خمیر قلع استفاده کرد. خمیری خاکستری و چسبناک و حاوی ماده FLUX. قبل از قطعه گذاری باید بر روی تمام پدهایی که قطعه سوار می شود خمیر قلع قرار گیرد. با استفاده از یک شابلون (استنسیل) می توان این عملیات را به سرعت انجام داد. عمل شابلون زدن خمیر قلع بسیار شبیه به چاپ سیلک روی لباس است که با قرار دادن شابلون روی لباس و پخش جوهر، نقاط موردنظر آغشته به جوهر می شود. در چاپ خمیر قلع از یک شابلون فلزی استفاده می شود که محل پایه قطعاتی که باید مونتاژ شود روی آن برش خورده است. پس از فیکس کردن شابلون به برد، روی شابلون را با خمیر قلع می پوشانیم تا در تمام منافذ، خمیر قلع نفوذ کند. مشکل اصلی در انجام این قسمت از کار قرار گرفتن محکم شابلون بر روی برد و فیکس شدن آن است تا خمیر در جای مناسب قرار گیرد. همچنین قیمت خمیر قلع زیاد بوده و هدر رفتن آن در پی استفاده غیر اصولی بالا می رود. بهتر است برای فیکس کردن شابلون روی برد مدار چاپی از دستگاهی به نام Stencil Printer استفاده کرد که سرعت و دقت کار را بالا می برد.

جهت فیکس کردن شابلون روی برد مدار چاپی، باید نقاط مرجع (Reference) ای را بر روی برد هنگام طراحی، تعبیه کرد که به این نقاط فیدوشیال گفته می شود. نقاط فیدوشیال معمولا بصورت قطری در گوشه های برد مدار چاپی در نظر گرفته می شوند.

 

مرحله دوم، قطعه گذاری:

زمانی که خمیر قلع بر روی برد قرار گرفت، قطعات بر روی آن چیده می شود. این کار را می توان بوسیله دست یا دستگاه مونتاژ انجام داد. استفاده از موچین برای مونتاژ دستی وسیله ای بسیار کارآمد است. این کار را می توان با دستگاه مونتاژ SMD یا دستگاه Pick and Place انجام داد. این دستگاه در واقع یک ربات کارتزین است که با استفاده از مکش هوا قطعات را بلند کرده و در سر جای خود قرار می دهد. برای راه اندازی اولیه این دستگاه باید وقت زیادی صرف کرد تا برنامه دستگاه، تنظیمات اولیه و جای گذاری PCB و رول های قطعات را انجام داد، اما بعد از آن با سرعت بسیار بالایی شروع به چیدمان قطعات می کند. به همین دلیل برای تولیدات با تیراژ بسیار بالا استفاده از این دستگاه پیشنهاد می شود و برای تولیدات حجم کمتر، قطعه گذاری دستی راهکار بهتری است. بسیاری افراد تصور می کنند برای تولید بردهای SMD با سرعت بالا حتماً باید دستگاه مونتاژ داشت، اما برای تعداد 100 عدد برد در روز، روش قطعه گذاری دستی سریع تر است! اگر می خواهید یک کارگاه مونتاژ برد های SMD ایجاد کنید، احتمالا نیازی به خرید این دستگاه ندارید.

در ویدیو زیر می توانید مراحل مونتاژ توسط یک دستگاه نیمه اتوماتیک را مشاهده نمایید.

مرحله سوم، ذوب خمیر قلع:

پس از قطعه گذاری باید خمیر قلع را ذوب کرد تا پس از خنک شدن، عمل لحیم کاری صورت گیرد. برای ذوب کردن خمیر قلع از دستگاه کوره مادون قرمز (Reflow Oven) استفاده می شود. این دستگاه دمای بردها را تا 250 درجه سانتی گراد بالا برده و بصورت کنترل شده دما را پایین می آورد. این کنترل از انبساط ناگهانی و حرکت قطعات و ایجاد ترک در لحیم کاری جلوگیری می کند.

برخی از کوره های مادون قرمز به شکل یک کمد و برخی دارای نوار نقاله اند. پس از خروج برد از کوره، لحیم کاری قطعات SMD تمام شده است. نحوه عملکرد این کوره در ویدیو زیر نشان داده شده است.

در ویدیو زیر می توانید مراحل مونتاژ یک برد مدار چاپی را با استفاده از دستگاه Pick and Place و کمک امکانات ساده مشاهده نمایید.

 

اما برای برد های دو طرفه چه باید کرد؟

برخی بردها در دو طرف قطعه گذاری می شوند. در این موارد ابتدا سمتی که قرار است داخل وان قلع موجی (Wave soldering machine) برود، با استنسیل یک لایه چسب قرار داده شده و سپس قطعه گذاری می شود؛ سپس سمت دیگر برد که با Reflow Oven مونتاژ می شود، با استنسیل یک لایه خمیر قلع قرار داده شده و سپس مرحله قطعه گذاری انجام شده و داخل Oven می رود. بعد از این مرحله ابتدا قطعات Dip برد مونتاژ شده و سپس برد داخل وان قلع رفته و سمت اول برد که چسب گذاری شده بود از روی موج قلع مذاب عبور داده می شود.

مرحله چهارم، لحیم کاری قطعات DIP:

پس از لحیم شدن قطعات SMD، برد هایی که دارای قطعات DIP باشند را به صورت دستی لحیم می‌کنیم. در تولیدات حجم بالا، از وان قلع موجی (Wave soldering machine) برای لحیم کاری قطعات DIP استفاده می‌شود. در طراحی می بایست تا جای ممکن از قطعات SMD استفاده نمود چرا که مونتاژ DIP پر هزینه و زمان بر است.

مرحله پنجم،تست و کنترل کیفی:

در کارخانجات تولیدی بزرگ از دستگاه های AOI جهت بازرسی برد های الکترونیکی استفاده می شود. با استفاده از این دستگاه می توان کیفیت لحیم کاری، اتصالات نابجا و مونتاژ اشتباه قطعات را به سرعت تشخیص داد. برای تولیدات حجم کم و مدارات ساده نیازی به دستگاه AOI نیست و با بازرسی چشمی و تست تک تک برد ها می توان محصول را کنترل نمود.

مرحله ششم، شست و شوی بردها:

پس از لحیم کاری مقداری فلاکس بر روی برد بر جای می ماند، فلاکس مایعی است که به خمیر قلع افزوده شده تا آن را نرم و چسبنده کند. این مایع چسبناک ظاهر ناخوش آیندی بر روی برد ایجاد می کند و پس از مدتی به خاطر خاصیت اسیدی باعث کاهش استحکام لحیم پایه ها می شود. برای جلوگیری از این اتفاق باید برد ها را شست و شو داد که این شست و شو توسط تینر صورت می گیرد.

مرحله هفتم، بسته بندی:

یکی از موارد مهم در بسته بندی تجهیزات الکترونیکی رعایت نکات ایمنی حفاظت از قطعات در برابر الکتریسیته ساکن است. پلاستیک های معمولی به سادگی چند صد ولت الکتریسیته ساکن ایجاد می کنند و این ولتاژ برای بسیاری از قطعات می تواند آسیب زننده باشد. در صنایع بسته بندی قطعات و برد های الکترونیکی از نوعی پلاستیک آنتی استاتیک استفاده می شود که به پلاستیک های متالایز یا آنتی استاتیک معروف است. این بسته بندی از ایجاد الکتریسیته ساکن و آسیب به قطعات جلوگیری می کند.

 

و در ویدیو زیر خط مونتاژ یک کارخانه حرفه ای از مراحل ابتدایی تا انتهایی به نمایش گذاشته است.