مراحل تولید برد الکترونیکی لوازم خانگی

کارگاه مونتاژ برد الکترونیکی لوازم خانگی:

جهت اسمبل و مونتاژ قطعات SMD باید از خمیر قلع استفاده کرد. خمیرقلع خاکستری رنگ و چسبناک می باشد و حاوی ماده FLUX است. لازم است قبل از قطعه گذاری بر روی تمام پد هایی که قطعه سوار می شود خمیر قلع قرار گیرد. همچنین با استفاده از یک شابلون می توان این عملیات را به سرعت و دقت بیشتری به انجام رساند .
پس از فیکس کردن شابلون به PCB ، روی شابلون را با خمیر قلع می پوشانیم تا در تمام منافذ خمیر قلع نفوذ کند. باید دقت داشت که در این مرحله شابلون بر روی برد کاملا فیکس باشد تا خمیر در جای مناسب قرار گیرد.
همچنین به دلیل بالا بودن قیمت خمیر قلع ، هدر رفتن آن در پی استفاده غیر اصولی بالا می رود و در نتیجه هزینه تمام شده بیشتر خواهد شد . بنابراین بهتر است برای فیکس نمودن شابلون بر روی برد مدار چاپی از دستگاهی به نام Stencil Printer استفاده می شود که سرعت و دقت کار را بالا می برد.

قطعه گذاری:

در فرآیند تولید پس از آنکه خمیر قلع بر روی برد الکترونیکی قرار گرفت، سایر قطعات بر روی آن چیده می شوند. این عمل را بوسیله دستگاه های مونتاز و یا با دست می توان به انجام رساند. یادآور می شود استفاده از پنس های مخصوص برای مونتاژ دستی وسیله ای بسیار کارآمد است که در سرعت و دقت نهایی تاثیر بسزایی خواهد داشت .

دستگاه مونتاژ SMD یا دستگاه Pick and Place چیست؟

این دستگاه تولیدی در واقع یک ربات پیشرفته کارتزین است که با استفاده از مکش هوا قطعات را بلند کرده و در مکان مناسب روی برد د قرار می دهد. جهت 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 پس از تنظیمات اولیه با سرعت بسیار بالایی شروع به چیدمان قطعات می کند. از این دستگاه جهت تولیدات با حجم بسیار بالا استفاده می شود . همچنین برای تولیدات حجم پایین تر، قطعه گذاری دستی را راهکار بهتری برای کارگاه مونتاژ برد می دانیم.

ذوب خمیر قلع:

پس از عملیات قطعه گذاری ، خمیر قلع را ذوب کرده تا پس از خنک شدن، عمل لحیم کاری به انجام برسد . بدیهی است برای ذوب خمیر قلع از دستگاه کوره مادون قرمز (Reflow Oven) استفاده می نماییم . این دستگاه دمای برد ها را تا 250 درجه سانتی گراد بالا می برد و سپس بصورت کاملا کنترل شده دما را پایین می آورد. این کنترل از انبساط ناگهانی و حرکت قطعات و ایجاد ترک در لحیم کاری جلوگیری می کند. کوره های مادون قرمز دارای چند منطقه حرارتی مختلف می باشند که برد را پیش گرمایش داده و آرام آرام به نقطه ذوب قلع می رساند. همچنین خنک شدن برد به شکلی آهسته و تدریجی انجام می شود تا از وارد شدن شوک حرارتی به سطح برد و قطعات جلوگیری گردد.
برخی از کوره های مادون قرمز به شکل رومیزی و برخی دارای نوار نقاله اند . ما بسته به حجم تولید از کوره با توان مناسب استفاده می کنیم. پس از خروج برد از کوره، لحیم کاری قطعات SMD تمام شده است!
برخی بردها به گونه ای طراحی شده است که جهت تولید باید در دو طرف قطعه گذاری شوند. در این موارد ابتدا سمتی که تعداد قطعات کمتر و کوچکتری دارد مونتاژ می شود و سپس سمت دیگر برد را مونتاژ می کنیم. قبل از آنکه برد را برای مونتاژ سطح دوم مجدد در کوره قرار دهیم، سمت اول را با استفاده از چسب مخصوص می پوشانیم تا در هنگام گرم شدن سمت دیگر، قطعات از جای خود جابجا نشوند.

ذوب خمیر قلع

پس از عملیات قطعه گذاری ، خمیر قلع را ذوب کرده تا پس از خنک شدن، عمل لحیم کاری به انجام برسد . بدیهی است برای ذوب خمیر قلع از دستگاه کوره مادون قرمز (Reflow Oven) استفاده می نماییم . این دستگاه دمای برد ها را تا 250 درجه سانتی گراد بالا می برد و سپس بصورت کاملا کنترل شده دما را پایین می آورد. این کنترل از انبساط ناگهانی و حرکت قطعات و ایجاد ترک در لحیم کاری جلوگیری می کند. کوره های مادون قرمز دارای چند منطقه حرارتی مختلف می باشند که برد را پیش گرمایش داده و آرام آرام به نقطه ذوب قلع می رساند. همچنین خنک شدن برد به شکلی آهسته و تدریجی انجام می شود تا از وارد شدن شوک حرارتی به سطح برد و قطعات جلوگیری گردد.
برخی از کوره های مادون قرمز به شکل رومیزی و برخی دارای نوار نقاله اند . ما بسته به حجم تولید از کوره با توان مناسب استفاده می کنیم. پس از خروج برد از کوره، لحیم کاری قطعات SMD تمام شده است!
برخی بردها به گونه ای طراحی شده است که جهت تولید باید در دو طرف قطعه گذاری شوند. در این موارد ابتدا سمتی که تعداد قطعات کمتر و کوچکتری دارد مونتاژ می شود و سپس سمت دیگر برد را مونتاژ می کنیم. قبل از آنکه برد را برای مونتاژ سطح دوم مجدد در کوره قرار دهیم، سمت اول را با استفاده از چسب مخصوص می پوشانیم تا در هنگام گرم شدن سمت دیگر، قطعات از جای خود جابجا نشوند.

لحیم کاری قطعات DIP

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

تست و کنترل کیفی

در کارگاه های مونتاژ برد پیشرفته تر ، از دستگاه های AOI جهت بازرسی بردهای 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.ولی برای تولیدات حجم پایین و مدارات ساده نیازی به دستگاه AOI نیست و با بازرسی چشمی و تست تک تک برد ها می توان محصول را کنترل نهایی نمود.

شست و شوی بردها

پس از انجام لحیم کاری مقداری فلاکس بر روی برد بر جای می ماند. فلاکس مایعی است که به خمیر قلع افزوده می شود تا آن را نرم و چسبنده کند. این مایع چسبناک ظاهر ناخوش آیندی بر روی برد ایجاد میکند و پس از مدتی به خاطر خاصیت اسیدی باعث کاهش استحکام لحیم پایه ها خواهد شد
بنابراین برای جلوگیری از این اتفاق باید بردها را شست و شو داد. این شست و شو توسط آب گرم بدون یون صورت می گیرد. آب بدون یون هیچ گونه خاصیت رسانایی ندارد و موجب بروز مشکلی در کار نخواهد شد.

بسته بندی

یکی از موارد بسیار مهم و اساسی در کارگاه مونتاژ برد، رعایت نکات ایمنی جهت حفاظت از قطعات در برابر الکتریسیته ساکن در بسته بندی تجهیزات الکترونیکی 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 بردهای الکترونیکی از نوعی پلاستیک آنتی استاتیک استفاده می شود که به پلاستیک های متالایز نیز معروف است. این بسته بندی از ایجاد الکتریسیته ساکن و آسیب به قطعات جلوگیری می کند.