تکنولوژی‌ها و استانداردهای مونتاژ بردهای الکترونیک

بردهای الکترونیک در جهان امروزه با استفاده فناوری‌های پیشرفته‌ای که در دنیا وجود دارد پیشرفت زیادی داشته‌اند. یکی از مهم‌ترین نکاتی که در خصوص بردها وجود دارد این است که حتماً باید طبق اصول و قواعد موردنظر IPC تولید شوند.

معیارهای متفاوتی برای تولید وجود دارد که هرکدام به‌تنهایی اهمیت به خصوصی در تولید بردها دارند. در رابطه‌ با معیارهای مختلف می‌توان گفت، انتخاب فیبر، متریال مناسب، ضخامت آبکاری و… از جمله نمونه‌هایی هستند که در طی فرآیند تولید و ساخت تحت‌نظر قرار می‌گیرند.

از جمله موارد یا اهمیت دیگری که در خصوص تولید و ساخت این بردها وجود دارد در نظر داشتن فضا و شرایط محیطی مناسب است. تمامی مراحل مختلف تولید بردها باید باتوجه‌ به اصول کنترل کیفیت انجام شود در غیر این صورت ممکن است بردها به‌درستی مونتاژ نشوند. در ادامه مقاله همراه ما باشید.

استاندارهای مونتاژ بردهای الکترونیک

همان‌طور که در ابتدای مقاله گفتیم مونتاژ بردهای الکترونیک نیازمند رعایت استانداردها و معیارهای به خصوصی است. دررابطه‌با این استانداردها باید گفت که از اهمیت بسیار زیادی برخوردار هستند و نباید آنها را نادیده بگیرید. مهم‌ترین مسئله در رابطه‌ با مونتاژ این بردها در نظر داشتن معیارهای IPC است که یکسری معیار با اعداد و ارقام ثابت است.

از جمله موارد بااهمیت دررابطه‌با استانداردهای بردهای الکترونیکی،

• انتخاب فیبر
• نوع برد
• محافظ
• پوشش نهایی
• تست الکتریکال
• کیفیت ساخت
• کلاس‌بندی

انتخاب فیبر برای بردهای الکترونیک

باتوجه‌ به آنچه گفتیم انتخاب هر قطعه و یا مراحل مختلف ساخت یک برد الکترونیک نیازمند دقت و رعایت اصول است. یکی از موارد بااهمیت در رابطه‌ با استانداردها انتخاب فیبر مناسب برای مونتاژ برد الکترونیک است. در نظر داشته باشید که در این بخش معیار مورد نظر IPC فیبر سخت یا Rigid را پیشنهاد می‌کند که در دو نوع یک‌لایه و چندلایه قابل‌ استفاده است.

نوع برد چاپی

در مرحله بعدی لازم است تا به این مسئله رسیدگی شود که برای تولید بردهای الکترونیک از چه برد چاپی‌ای استفاده شود. در واقع در این مرحله سفارش شما شروع به ساخت می‌شود و لازم است تا در ابتدا برد چاپی موردنظر انتخاب و تأیید شود. بردهای مدارچاپی در انواع، سخت، فرکانس بالا، انعطاف‌پذیر و… وجود دارند که در رابطه‌ با انتخاب هرکدام استاندارد متفاوتی وجود دارد.

محافظ بردهای الکترونیک و پوشش نهایی

مسئله دیگری در خصوص تولید برد الکترونیک وجود دارد در رابطه‌ با محافظ و پوشش سطح است باتوجه‌ به این موضوع محافظ مورد نظر IPC نمونه IPC-SM-840 است. در رابطه‌ با پوشش سطح نیز باید کفت که پوشش IPC 4552 بهترین نمونه از نظر IPC است که پوشش الکتروس طلا دارد.

تست الکتریکال برد

بعد از اینکه تمامی مراحل گفته شده به‌درستی رعایت شد در این بخش لازم است تا برد الکترونیک تست الکتریکال شود. تست الکتریکال باید استاندارد IPC 9252 را دریافت کند تا سپس باتوجه‌ به IPC-A-600 ارزیابی شود. به‌طورکلی دو نوع ارزیابی یعنی IPC-A-600 و IPC 6012 برای بررسی استاندارد بودن بردهای الکترونیک وجود دارد که هرکدام برای بررسی بخش‌های مختلف وجود دارند.

IPC 6012: الزامات، کیفیت، عملکرد قطعه در رابطه‌ با، دیداری، ابعاد، ترک‌ها، ساختار و تمیزی و… در این بخش بررسی می‌شود.

IPC-A-600: این بخش در واقع بررسی بخش 6012 در مسائل دیداری و استاندارد بودن برد الکترونیک است.

کلاس‌بندی برد

تمامی معیارها و استاندارهایی که در رابطه‌ با آنها به شما توضیح دادیم طبق کلاس‌های مختلفی دسته‌بندی می‌شوند. کلاس‌بندی‌ها باتوجه‌ به کاربردی که هر یک از بردها دارند تقسیم‌بندی می‌شوند. طراح مسئول طبق کلاس‌بندی‌ها و معیارهای مختلف تولید می‌شوند و این کار با اجازه طراح و تأیید او انجام می‌شود. کلاس‌بندی‌ها با عنوان‌هایی از عدد یک تا سه دسته‌بندی می‌شوند و یک کلاس نیز با عنوان A/3 وجود دارد.

• کلاس 1 بردهای الکترونیک

  همان‌طور که گفتیم این بردها در کلاس‌های مختلفی قرار می‌گیرند که در کلاسیک معمولاً محصولات الکترونیکی معمولی‌تر و ضعیف‌تر وجود دارند. بردهایی که در کلاس یک هستند عمر باتری محدود و کمی دارند و عملکرد نسبتاً ساده‌ای نیز دارند که به همین دلیل نمی‌توان به آن‌ها بسیار زیاد اطمینان کرد. در این دسته وسایلی مانند چراغ‌قوه و یا دستگاه کنترل از راه دور قرار دارد.

• کلاس 2

  در این دسته محصولات الکترونیکی‌ای قرار می‌گیرند که معمولاً طول عمر بیشتری دارند و از آنها می‌توان بیشتر استفاده کرد. در این دسته محصولاتی مانند لپ‌تاپ کامپیوتر و تلویزیون قرار دارند که باوجوداینکه بسیار مهم هستند و مورداستفاده قرار می‌گیرند اما ایراداتی که در آنها به وجود می‌آید جزئی است و قابلیت تعمیر شدن دارند.

• کلاس 3

  تمام محصولاتی که به بردهای قوی و طول عمر زیاد نیاز دارند در این کلاس قرار می‌گیرند. تمامی صنایع پزشکی و نظامی که به فعالیت 24 ساعته نیاز دارند در این دسته از کلاس بردها قرار می‌گیرند. وسایلی مانند کنترل ضربان قلب و ازاین‌قبیل وسایل حساس و بااهمیت که نیاز به اطمینان و کارایی خوب دارند در این دسته هستند.

• کلاس 3/A

  در نهایت کلاس 3/A وجود دارد که به‌شدت مقاوم هستند و برای کارهای نظامی و پرواز از این بردها استفاده می‌شود. در این دسته از ترکیب تمامی کلاس‌ها نیز استفاده می‌شود و تمامی ویژگی‌هایی که به قدرت و کیفیت بردها اضافه می‌کند در این کلاس قرار دارد. به طور معمول فعالیت‌های نظامی و یا صنایع هوایی به ابزار و محصولات الکترونیکی ای نیاز دارند که قدرت کارایی زیادی داشته باشند.

مونتاژ SMD و مونتاژ DIP

استفاده از مونتاژ بردها در فعالیت‌های تخصصی مهندسی و فنی امروزه غیرقابل‌انکار است. در صورتی‌ که شما در هر یک از بخش‌های فنی و صنعتی قرار داشته باشید قطعاً نیاز به این بردها را احساس می‌کنید و برای تولید و یا خرید آنها اقدام می‌کنید. همان‌طور که گفتیم تولید و ساخت بردها یک کار تخصصی و بااهمیت است که به جزئیات بسیار دقیقی نیاز دارد و درصورتی‌که باتوجه‌ به معیارها و کلاس مورد نظر درون محصولات قرار نگیرد ممکن است مشکلاتی به وجود بیاورد.

مونتاژ برد الکترونیکی

برد الکترونیکی در واقع یک قطعه کوچک است که قطعه‌های الکترونیکی متفاوتی بر روی آن قرار داده می‌شود. قراردادن قطعات مختلف کار ظریف و حساسی است و برای این کار توجه زیادی لازم است. پروسه قراردادن قطعات مختلف بر روی برد با عنوان مونتاژ برد الکترونیکی انجام می‌شود و مونتاژ کردن در هریک از بردها متفاوت است و توسط افراد حرفه‌ای انجام می‌شود.

مونتاژ بردهای الکترونیک و یا مونتاژ بردهای مدارچاپی در انواع مختلف صنایع استفاده می‌شوند و بسیار حساس و باظرافت هستند و تولید و اجرای آن به‌دقت زیادی نیاز دارد. مونتاژ برد الکترونیکی به سه صورت انجام می‌شود. سه صورت مونتاژ بردها،

• مونتاژ SMD
• مونتاژ DIP
•  برد SMD و DIP

برد الکترونیکی PCB

همان‌طور که گفتیم برای اینکه قطعات مختلف مونتاژ شوند لازم است تا یک برد وجود داشته باشد به این برد PCB گفته می‌شود. در واقع برای مونتاژ کردن قطعات مختلف لازم است تا آنها را بر روی برد PCB قرار دهید. قطعات مختلفی بر روی برد PCB قرار می‌گیرند یا به‌ اصطلاح مونتاژ می‌شوند و این قطعات با عنوان‌های DIP و SMD هستند.

مونتاژ SMD

SMD و یا در واقع Surface Mount Device دسته‌ای از قطعات الکترونیکی است که بر روی برد PCB مونتاژ و یا به‌اصطلاح قرار داده می‌شود. این قطعات بر روی برد اصلی لحیم می‌شوند و به‌این‌ترتیب بر روی آن قرار می‌گیرند. اگر بخواهیم در رابطه‌ با این قطعات صحبت کنیم باید بگوییم که این قطعات بسیار با صرفه هستند و مهم‌ترین ویژگی ای که دارند این است که از آنها می‌توان در دو قسمت برد استفاده کرد.

برای اینکه بخواهید قطعات SMD را به برد لحیم کنید نیاز به این موضوع که آن را سوراخ کنید ندارید برای نصب و یا اتصال آن تنها به یک پد نیاز دارید. یک نکته در رابطه‌ با اتصال قطعات وجود دارد و آن این است که بهتر است تا در ابتدا قطعات کوچک‌تر به برد متصل شوند.

مراحلی برای مونتاژ قطعات SMD وجود دارد؛ یعنی،

• شابلون زدن خمیر
• قطعه چینی
• لحیم کاری
• کنترل کیفی
• شست و شوی بردها
• بسته بندی

شابلون زدن خمیر برای مونتاژ SMD

برای اینکه قطعات SMD مونتاژ شود لازم است تا از خمیر قلع برای این کار استفاده شود. برای شابلون زدن خمیر قلع از یک شابلون فلزی برای فیکس کردن بر روی بردهای الکترونیک PCB استفاده می‌شود. بعد از اینکه شابلون را در جای مناسب قرار دهید باید خمیر قلع را کاملاً بر روی برد بگذارید تا تمام حفره‌های موجود در شابلون کاملاً پوشانده شوند.

قطعه چینی SMD

همان‌طور که از نام این بخش مشخص است لازم است تا به‌صورت کامل قطعات SMD بر روی خمیر قلع قرار داده شود. این مرحله نیز به‌اندازه دیگر مراحل بسیار حساس و بااهمیت است. روش اتصال قطعات به برد به دو صورت انجام می‌شود یعنی به‌صورت دستی و ماشینی بنابراین محدودیتی در رابطه‌ با این موضوع وجود ندارد اما همانطور که می‌دانید درصورتی‌که از ماشین برای این کار استفاده شود ظرافت و دقت بیشتر می‌شود.

لحیم‌کاری

عملکرد لحیم‌کاری معمولاً به یک‌ شکل انجام می‌شود و برای قطعات SMD نیز در ابتدا لازم است تا یک بخش به حالت نرم‌تر از حالت عادی در بیاید تا بتوان لحیم‌کاری را انجام داد.

در این شرایط برای لحیم‌کاری از مادون‌قرمز استفاده می‌شود تا خمیر قلع موجود بر روی برد کمی ذوب شود و روغن فلاکس آن بخار شود. برای این کار از دو نوع مادون‌ قرمز یعنی کد شکل و نوار شکل استفاده می‌شود. برای اینکه از ترک خوردن قطعات جلوگیری شود از مادون‌قرمز استفاده می‌شود؛ زیرا مادون‌ قرمز به‌درستی دما را بالا پایین می‌کند و سپس شرایط برای لحیم نصب قطعه‌ها آماده می‌شود.

 

کنترل کیفی بردهای الکترونیک

درصورتی‌که بردهای الکترونیک در تعداد بالایی تولید شوند برای این کار از دستگاه AOI استفاده می‌شود. دلیل استفاده از این دستگاه بررسی کیفیت برد و قطعات متصل بر روی آن است. درصورتی‌که بردها در تعداد پائین تولید شوند دیگر نیازی به استفاده از دستگاه‌هایی مانند AOI نیست و این کار را می‌توان به‌ صورت چشمی اما به‌ دقت انجام داد.

شست‌وشوی بردها

بعد از اینکه تمام مراحل ساخت‌ و ساز برد و نصب قطعات به‌ درستی انجام شد و در قسمت کنترل کیفی مورد تأیید قرار گرفت زمان شستشو برد است. مرحله شستشو برای این است که مواد اضافه مرحله خمیر قلع و ذوب کردن روغن فلاکس از روی برد برداشته شود. در صورتی‌ که این مواد به‌درستی از روی برد شستشو نشود عمر برد کم می‌شود و ممکن است قطعات لحیم شده بر روی برد به‌مرور از آن جدا شود.

بسته‌بندی

در نهایت برای اینکه قطعات مورد استفاده قرار گیرند لازم است تا آنها به‌ درستی بسته‌بندی شوند. برای اینکه این بردهای الکترونیک بسته‌بندی شوند از پلاستیک آنتی استاتیک استفاده می‌شود. درصورتی‌که از پلاستیک‌های معمولی استفاده شود این پلاستیک‌ها حالت الکتریسیته ساکن به وجود می‌آورند و این موضوع باعث بروز آسیب در برد می‌شود.

مونتاژ dip

برای اینکه با مونتاژهای dip در بردهای الکترونیک بیشتر آشنا شوید باید بگوییم که این کلمه مخفف Dual in-line Pin است. قطعات DIP به شکل پایه‌دار هستند و برای اتصال آنها با برد لازم است تا لحیم‌کاری شوند. برای اینکه قطعات DIP مونتاژ شوند مراحل دقیقی وجود دارد و این مراحل تقریباً مانند مراحل مونتاژ برد SMD است.

• قطعه چینی:
  در مرحله قطعه چینی لازم است تا قطعاتی که بادقت توسط طراحان تولید می‌شود به‌ درستی بر روی برد قرار داده شود. قطعه چینی قطعه DIP به‌صورت دستی انجام می‌شود و بهتر است تا بادقت انجام شود.
• وان قلعه:
  مرحله لحیم‌کاری قطعه DIP مانند SMD است و برد در دستگاه وان قلعه قرار می‌گیرد و در این زمان قطعه به‌درستی لحیم می‌شود.
• پایه چینی:
  این مرحله به دو صورت دستی و توسط دستگاه یعنی به هر دو صورت انجام می‌شود. در این مرحله لازم است تا قطعات با استفاده از پایه به برد اضافه شوند.
• کنترل کیفی:
  مرحله کنترل کیفی به دو صورت چشمی و تست نحوه عملکرد انجام می‌شود اما از هر دو روش به یک منظور استفاده می‌شود. تست چشمی توسط افراد بررسی می‌شود و تست عملکرد، بررسی عملکرد قطعات است.

 

 

باتوجه‌به تمامی مواردی که در این مقاله به شما ارائه کردیم شما با واژه بردهای الکترونیک و نحوه تولید آنها آشنا شدید. بردها کاربرد بسیار زیادی در جهان امروز دارند و به‌ نوعی نمی‌توان وجود آنها را انکار کرد. بردها به دو صورت دستی و با استفاده از دستگاه تولید می‌شوند اما هر دو روش به‌دقت زیادی نیاز دارد. به‌طورکلی برای بردهای PCB قطعات SMD و DIP استفاده می‌شود و یا به‌اصطلاح بر روی برد مونتاژ می‌شود.

شیوه تولید این دو نوع قطعات تقریباً به یک‌ شکل است اما تفاوت‌های جزئی‌ای نیز با یکدیگر دارند. بردها معمولاً در کلاس‌های متنوعی دسته‌بندی می‌شوند و این کلاس‌ها و قطعات برای هر دستگاهی متفاوت است. توجه داشته باشید که استانداردهای موجود برای تولید و مونتاژ بردهای الکترونیکی به این دلیل اهمیت دارد که تولید بردها بسیار ظریف و حساس است.