مرحله اول، شابلون زدن خمیر قلع
عمل شابلون زدن خمیر قلع بسیار شبیه به چاپ سیلک روی لباس است که با قرار دادن شابلون روی لباس و پخش جوهر، نقاط مورد نظر 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 این اولین مرحله برای تولید کننده برد الکترونیکی است.
برای مونتاژ قطعات SMD باید از خمیر قلع استفاده نمود. خمیری خاکستری و چسبناک و حاوی ماده FLUX. قبل از قطعه گذاری باید بر روی تمام پد هایی که قطعه سوار می شود خمیر قلع قرار گیرد. با استفاده از یک شابلون می توان این عملیات را به سرعت انجام داد.
پس از فیکس کردن شابلون به PCB ، 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 الکترونیکی چند لایه از دستگاهی به نام Stencill Printerr استفاده کرد که سرعت و دقت کار را بالا می برد.
مرحله دوم،قطعه گذاری:
یک اشتباه رایج این است که برای تولید برد الکترونیکی چند لایه حتما باید دستگاه مونتاژ داشته باشیم در حالی که اگر برای لحیم کاری از خمیر قلع استفاده شود، صرفا چیدمان قطعات در جای خود کار وقت گیری نیست وو دست انسان با دقت مشابه دستگاه مونتاژ کار می کند. در واقع به خاطر تکراری بودن و خسته شدن از فرآیند مونتاژ بهتر است برای تولیدات حجم بسیار بالا از دستگاه مونتاژ استفاده نمود.
هنگامی 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 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 برد الکترونیکی و رول های قطعات را انجام داد، اما بعد از آن با سرعت بسیار بالایی شروع به چیدمان قطعات می کند.
به همین دلیل ما برای تولیدات با حجم بسیار بالا استفاده از این دستگاه را پیشنهاد می کنیم و برای تولیدات حجم کمتر، قطعه گذاری دستی را راهکار بهتری می دانیم. بسیاری افراد تصور می کنند برای تولید برد های چند لایه الکترونیکی با سرعت بالا حتما 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 الکترونیکی چند لایه ایجاد نمایید، احتمالا نیازی به خرید این دستگاه نخواهید داشت.
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 کنند. این دستگاه دمای برد ها 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.
مرحله چهارم،لحیم کاری قطعات
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 الکترونیکی چند لایه استفاده می شود. با استفاده از این دستگاه می توان کیفیت لحیم کاری، اتصالات نابجا و مونتاژ اشتباه قطعات را به سرعت تشخیصص 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 برد ها:
رای جلوگیری از این اتفاق باید برد ها را شست و شو داد. این شست و شوی توسط آب گرم بدون یون صورت می گیرد. آب بدون یون هیچ گونه خاصیت رسانایی ندارد و موجب بروز مشکلی در ما نخواهد شد.
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 میکند و پس از مدتی به خاطر خاصیت اسیدی باعث کاهش استحکام لحیم پایه ها می شود.
یکی از موارد حائز اهمیت است که در بسته بندی تجهیزات برد الکترونیکی چند لایه رعایت نکات ایمنی حفاظت از قطعات در برابر الکتریسیته ساکن می باشد. پلاستیک های معمولی به سادگی چند صد ولت الکتریسیتهه ساکن ایجاد می کنند و این ولتاژ برای بسیاری از قطعات می تواند آسیب زننده باشد.
در صنایع بسته بندی قطعات و برد الکترونیکی چند لایه 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.
فرآیند تولید برد های الکترونیکی چند لایه در کارگاه مونتاژ برد می باشد.
مراحل مختلفی برای تولید برد الکترونیکی چند لایه وجود دارد که در این مقاله به آن می پردازیم:
- شابلون زدن خمیر قلع
- قطعه گذاری قطعات SMD
- ذوب خمیر قلع
- مونتاژ دستی قطعات DIP
- کنترل کیفی
- تمیز کردن برد ها
- بسته بندی