روش های نوینی که امروزه ما درتولیدات صنعت الکترونیک میبینیم ریشه در اختراعات و تحقیقات اوایل قرن بیست دارد. در سال 1936 پاول اسلر، مهندس اتریشی مدار چاپی ای را به عنوان بخشی از یک دستگاه رادیویی در انگلستان اختراع کرد.
در حدود سال ۱۹۴۳ ارتش ایالات متحده آمریکا شروع به استفاده از این تکنولوژی در مقیاسی یزرگتر با عنوان استفاده از فیوز ها در جنگ جهانی دوم کرد. بعد از جنگ جهانی دوم آمریکا این تکنولوژی را برای مصارف تجاری در اختیار دنیا قرار داد. شرکت موتورولا بعد از 6 سال تحقیقات و 1 میلیون دلار هزینه توانست از این تکنولوژی در رادیو های خود استفاده کند.
مونتاژ برد های الکترونیکی از نظر نوع قطعات به دو دسته THDوSMD تقسیم می شود. مونتاژ برد های الکترونیکی به روش THT در اواسط قرن بیست رونق گرفت. قطعات THD با پایه های سوزنی شکلی که دارند درون سوراخ های تعبیه شده در برد های الکترونیکی فرو می روند. روش های مختلفی برای لحیم کاری قطعات THD استفاده می شود که پس از بررسی پکیج قطعات به آنها می پردازیم. پکیج های مختلفی از قطعات THD موجود است از انواع این پکیج ها می توان به قطعات SIP , Radial , Axial و DIP اشاره کرد.
Axial: قطعاتی هستند که پایه های آن بصورت افقی از دوطرف قطعه بیرون آمده است. مانند مقاومت و دیود.
Radial:قطعاتی هستند که پایه ها از یک طرف قطعه خارج شده است مانند خازن الکترولیتی
SIP: قطعاتی هستند که دارای یک ردیف پایه هستند مانند ICها
DIP: قطعاتی هستند که دارای دو ردیف پایه در دو طرف قطعه هستند مانند ICها
برد های الکترونیکی در طراحی THD بصورت دو طرفه می باشد یعنی قطعه از یک طرف برد داخل سوراخ های تعبیه شده روی برد قرار گرفته و از طرف دیگر قطعه روی پدهای تعبیه شده لحیم می شود پس قطعه طرف اول و پد ها طرف دوم قرار میگیرد همین محدودیت باعث می شود کشیدن Trackها با مشکل مواجه شود. برای رفع این محدودیت برد های دولایه ابداع شد.
ابداع برد های دو لایه این امکان را فراهم آورد تا Trackها دو طرف برد کشیده شوند ولی همچنان وجود سوراخ های متعدد روی برد الکترونیکی هم فضا را محدود می کرد و هم از استحکام برد می کاست.
نحوه مونتاژ شدن قطعات THD به شکل زیر است:
- قطعه از یک طرف روی برد قرار داده می شود
- پایه های قطعه از طرف دیگر حرارت داده می شود. این حرارت دادن باید به شکلی باشد تا هم پایه قطعه گرم شود و هم پد تعبیه شده روی برد گرم شود
- سیم قلع مناسب را به محل پد گرم شده نزدیک می کنیم تا ذوب شده و دور تا دور پایه قطعه و داخل سوراخ پد را فرا بگیرد.
- سپس سیم قلع را برداشته
- چند ثانیه بعد پس از اینکه قلع مذاب کامل سوراخ پد را پر کرد گرما را از روی پایه بر میداریم
نکته بسیار مهم که در استاندارد IPC به آن توجه می شود انباشتگی قلع روی پایه و پد است که باید به اندازه باشد نه کم که اتصال برقرار نشود و نه زیاد که قلع سردی رخ دهد. قلع سردی هنگامی اتفاق می افتد که پایه و پد به اندازه کافی گرم نشده باشد و سیم قلع ذوب شود و قلع به پایه یا پد نچسبد که در صورت قلع سردی با اولین تنش مکانیکی اتصال قطع می شود.
در صورتی که نیاز به مشاوره دارید، با شرکت رویال صنعت سامانه تماس بگیرید.
مونتاژ دستی قطعات THD
در روش مونتاژ دستی تمامی مراحل توسط اپراتور انجام می پذیرد و مراحل زیر را شامل می‌شود.
مرحله اول
Cutting و Forming قطعات THD: در این مرحله اپراتور توسط دستگاه های Cutting وForming دستی قطعات را اماده مونتاژ می کند.
مرحله دوم
جایگذاری: در این مرحله قطعات فرم گرفته شده مرحله قبل در محل تعبیه شده قرار گرفته و کاربر با خم کردن یک یا چند پایه قطعه را محکم می کند، در مواردی که قلع کاری توسط حمام قلع انجام می شود کج کردن پایه لزومی ندارد و بهتر است انجام نگیرد.
مرحله سوم
بررسی قطعات: در این مرحله باید جهت قطعه دقیقا مورد بررسی قرار گیرد و مکان قرار گیری قطعه بازبینی شود تا اشتباهی صورت نگیرد.
مرحله چهارم
لحیم کاری : لحیم کاری با هویه که در این نوع لحیم کاری باید از تمییز بودن نوک هویه اطمینان حاصل کرد سپس هویه را به محل اتصال پایه قطعه پد روی مدار چاپی گذاشته تا هر دو آنها بصورت یکنواخت گرم گردد سپس سیم قلع متناسب با وسعت پد انتخاب می کنیم. مقداری در روغن قلع فرو می بریم و به محل اتصال پایه و پد نزدیک می کنیم تا ذوب شده و کل سطح پد و پایه را بپوشاند.
نکته قابل تذکر این است که سیم قلع را به هیچ عنوان به نوک هویه نچسبانید چون قلع به قسمت داغ تر که نوک هویه باشد می چسبد و در محل اتصال جاری نمی شود. نکته بعدی این است که هنگامی که سیم قلع ذوب شد و کل سطح پد را فرا گرفت باید مقداری صبر کنیم تا قلع تمامی فضای سوراخ را پر کند تا اتصال محکم گردد.
باید توجه کرد که طبق استاندارد IPC قلع روی پد تا پایه قطعه باید منحنی شکل باشد.
بیشتر بخوانید: آموزش لحیم کاری
مرحله پنجم
برش پایه ها: با ابزار کف چین پایه قطعه را دقیقا از بالای قله قلع ایجاد شده برش می زنیم(کف چین باید تیز باشد که پیلیسه ایجاد نکند) اگر ارتفاع پایه باقی مانده بیش از حد بلند باشد با خم شدن روی مدار چاپی باعث ایجاد اتصال کوتاه شده و برد آسیب می بیند.
مرحله ششم
شستشوی برد: شستشوی برد توسط شوینده های مجاز قطعات الکترونیکی و یک برس یا مسواک پلاستیکی انجام می شود. مواد شستشو دهنده برد نباید به قطعات،مدارچاپی و قلع آسیب رساند.
بیشتر بخوانید: همه چیز درباره برد مدار چاپی PCB بدانید.
مونتاژ اتوماتیک قطعات THD
مرحله اول:
برش و فرم دهی پایه های قطعات THD توسط دستگاه های تمام اتوماتیک انجام می شود. پس از انجام مراحل برش و فرم دهی همه قطعات Axial روی برد با ضریب تعریف شده در PCB و طبق اولویت اعلام شده توسط دستگاه بر روی یک نوار چسب دار الصاق می شود سپس این نوار چسب دار از قطعات THD به ورودی دستگاه مونتاژ Axial داده می شود و عمل جایگذاری روی برد انجام خواهد شد. دقیقا شبیه عمل فوق برای قطعات Radial انجام می شود که در انتها نوار ایجاد شده توسط دستگاه جایگذاری قطعات Radial روی PCB جایگذاری می شود. بعد از جایگذاری قطعات THD روی برد ، دستگاه وظیفه خم کردن پایه های قطعات را عهده دار است تا از جا به جایی قطعات بعد از جایگذاری پرهیز شود.
مرحله دوم:
لحیم کاری در حالت مونتاژ ماشینی THD توسط دستگاه Wave soldering و Selective Wave soldering انجام می شود. وقتی PCB ها از دستگاه جایگذاری قطعات خارج شد، وارد دستگاه بعدی برای عمل لحیم کاری می شود. در این دستگاه برد بر روی قلع مذاب حرکت می کند که این قلع توسط سنسور های حرکتی حالت موج مانند می گیرد تا عمل لحیم کاری انجام می شود.
تفاوت بین دستگاه Wave soldering و Selective Wave soldering در این است که در دستگاه Wave Soldering تمام برد از روی موج های قلع ایجاد شده حرکت می کند ولی در دستگاه Selective wave soldering یک قسمت خاصی از برد از روی موج قلع حرکت می کند و موج قلع با بقیه برد برخوردی نخواهد داشت.
دستگاه Selective wave soldering اغلب برای برد هایی استفاده می شود که هم از قطعات THD و هم از قطعات SMD استفاده می شود، به عنوان مثال برد هایی که از قطعات SMD استفاده می کنند ولی کانکتور ها THD هستند.
مرحله سوم:
در این مرحله برش پایه های قطعات انجام می شود. مرحله برش توسط تیغه های فولادی تیزی که در زیر نوار نقاله حرکت می کند انجام می شود. این تیغه های فولادی فاصله اش تا برد قابل تنظیم است . پس باید با بزرگترین پایه برد تنظیم شود.
مرحله چهارم:
در این مرحله عمل شستشو توسط دستگاه Ultrasonic انجام می شود، محلول شستشو (پروپانول) را در دستگاه ریخته و دستگاه با تولید امواج با فرکانس بسیار کم تولید می کند که مایع شستشو را به کوچک ترین و ریز ترین اجزای برد می رساند و عمل شستشو را انجام می دهد، پس از شستشو حتما باید محلول از تمام برد پاک شود. مونتاژ برد های الکترونیکی به روش THT کاربرد بسیار فراوانی داشت تا در سال 1980 تکنولوژی نصب سطحی درمیان تولید کنندگان محبوبیت پیدا کرد
قطعات SMD قطعاتی هستند که روی سطح برد نصب می شوند و از سوراخ کردن برد برای رد شدن پایه های قطعات پرهیز می شود. این تکنولوژی باعث می شود قطعات بیشتر روی دو طرف برد نصب شود که در نتیجه کاهش سطح برد و کوچک شدن برد را در پی خواهد داشت. تقریبا تمامی قطعاتی که پکیج THD دارند دارای پکیج SMD نیز هستند. یکی از مزایای قطعات SMD این است که به علت کاهش متریال مصرفی ارزان سازی هم اتفاق خواهد افتاد.
مونتاژ دستی قطعات SMD :
مرحله اول: قلع اندود کردن پد
در این مرحله یک پد از قطعه را قلع اندود می کنیم. در قطعات دو و سه پایه ، یک پد کافی است ولی برای قطعات با تعداد پایه بیشتر ، 2 پد را بصورت ضربدری قلع اندود می کنیم.
مرحله دوم: تنظیم کردن قطعه
در این مرحله قطعه را پنس گرفته و روی پد قرار می دهیم. همزمان با هویه مخصوص لحیم کاری SMD قلع روی پد را ذوب می کنیم و قطعه را در جای خود فیکس می کنیم. توجه داشته باشید قطعه بر روی کف برد قرار گیرد و فاصله ای بین قطعه و برد نباشد.
مرحله سوم: قلع کاری پد دوم،سوم و … قطعه و اتمام لحیم کاری طبق اصول .
مرحله چهارم: شستشوی برد
در مونتاژ دستی چون از سیم لحیم برای لحیم کاری استفاده می شود حتما پس از اتمام لحیم کاری تمام قطعات با مایع مخصوص شستشو می شوند. (مواد شستشو دهنده برد نباید خاصیت خورندگی داشته باشند)
مونتاژ اتوماتیک قطعات SMD
مرحله اول:میکس قلع
یک ساعت قبل از استفاده از قلع باید آن را از یخچال خارج کنیم. سپس قوطی قلع را در دستگاه میکسر قرار می دهیم. در میکسر قلع با حرکت چرخشی که در دو جهت انجام می پذیرد قلع و مایع فلکس موجود در آن به خوبی با هم مخلوط می شود. پخش یکنواخت مایع فلکس در خمیر قلع بسیار مهم است.
مرحله دوم: پرینت خمیر قلع بر روی PCB
بعد از تنظیم کردن دستگاه پرینتر قلع مقداری از خمیر قلع آماده شده را روی استنسیل ریخته و دستگاه به صورت اتوماتیک استنسیل را روی PCB قرار می دهد و با فشار مشخص تیغه های پرینتر قلع را روی برد قرار می دهد. چون فشار تیغه ها ثابت است اندازه لایه قرار داده شده بر روی PCB یکنواخت خواهد بود.
مرحله سوم: قطعه گذاری
این قسمت توسط دستگاه Pick & Place انجام می شود. در این مرحله فایل مربوط به مختصات قطعات از روی فایل PCB استخراج شده و روی دستگاه Pick &Place بارگذاری می شود.
پس از انجام تنظیمات و تست آزمایشی ، مرحله قطعه گذاری آغاز خواهد شد.
مرحله چهارم: Reflow Oven
پس از قطعه گذاری نوبت به پخت در دستگاه Reflow Oven می رسد. در این مرحله منحنی دمایی قلع استفاده شده و منحنی Soldering قطعات نصب شده روی برد بررسی شده و یک منحنی کاری برای دستگاه مشخص می شود و پس از رسیدن دستگاه به دمای مورد نظر اجازه ورود PCB به Oven داده می شود، بعد از گذر کردن برد از مناطق دمایی مختلف دستگاه در منطقه انتهایی عمل سرد شدن اتفاق می افتد و برد از دستگاه خارج خواهد شد.
پس از این مرحله برد ها بدون دخالت دست درون پالت های تعبیه شده توسط دستگاه Unloader جمع آوری می شود.
مرحله پنجم: AOI (automated optical inspection)
در این مرحله نظارت نهایی بر روی برد ها توسط دستگاه AOI صورت گرفته و یک گزارش برای هر برد صادر می شود که در این گزارش مشکلات مونتاژی برد مشخص می شود و در صورت وجود این مشکلات یک تگ قرمز رنگ بر روی قطعه معیوب زده می شود که توسط reworker اصلاح خواهد شد.
مرحله ششم: شستشو و بسته بندی
در این مرحله برد ها اگر نیاز به شستشو داشته باشند با محلول های مجاز که خاصیت خورندگی نداشته باشند با دستگاه Ultrasonic شسته شده و خشک خواهد شد و سپس پس از بازبینی نهایی توسط اپراتور با دستکش های آنتی استاتیک با نایلون های آنتی استاتیک بسته بندی خواهد شد.
برای مشاهده نمونه کار ها مونتاژ اتوماتیک قطعات SMD و مشاوره گرفتن کلیک کنید.
سوالات متداول
مونتاژ برد های الکترونیکی به چند دسته تقسیم می شوند؟
از نظر نوع قطعات به دو دسته THDوSMD تقسیم می شود.
مراحل مونتاژ دستی قطعات SMD چیست؟
مرحله اول: قلع اندود کردن پد
مرحله دوم: تنظیم کردن قطعه
مرحله سوم: قلع کاری پد دوم،سوم و … قطعه و اتمام لحیم کاری طبق اصول .
مرحله چهارم: شستشوی برد
رویال صنعت سامانه چه خدماتی ارائه می دهد؟
طراحی برد الکترونیکی، تولید برد الکترونیکی، واردات قطعات الکترونیکی جزئی از خدمات این شرکت می باشد و مهندسی معکوس بردهای الکترونیکی و استخراج تكنولوژي ساخت براي انواع قطعات دیگر خدمات رویال صنعت سامانه می باشد.
