مونتاژ برد الکترونیکی

بردهای الکترونیکی در صنعت کاربرد بسیاری داشته و از انواع مختلف این بردها در صنایع مختلف به منظور انجام کارهای صنعتی استفاده می گردد. بردهای الکترونیکی قطعاتی کوچک بوده که قطعه های مختلف الکترونیکی بر روی آنها سوار شده اند. در ادامه مونتاژ برد الکترونیکی را بررسی می‌کنیم.

طراحی بردهای الکترونیکی نیاز به مهارت بالایی داشته و ظرافت و دقت بالایی را می طلبد. علاوه بر آن دانش بالایی برای این کار مورد نیاز است و در صورتی که قطعه ای به صورت اشتباه بر روی برد سوار شود عملکرد آن به طور کلی تغییر کرده و دستگاه به درستی کار نمی کند.

مونتاژ برد الکترونیکی به صورت های مختلف و برای بردهای الکترونیکی مختلف توسط متخصصین انجام می گیرد. در این مطلب به ساختار بردهای الکترونیکی و انواع مونتاژهایی که بر روی بردها صورت می گیرد پرداخته شده است.

پیشنهاد ویژه : دروه آموزش تعمیرات برد الکترونیکی و آموزش تابلو برق صنعتی  پیشرفته و تخصصی بصورت کاملا عملی با 30% تخفیف در آموزشگاه فن موزان

مونتاژ قطعات برد الکترونیکی

قطعاتی که در انواع بردهای الکترونیکی به کار می روند از لحاظ شکل ظاهری در دو دسته SMD و DIP قرار می گیرند. در هنگام طراحی PCB اولین نکته ای که باید مورد توجه قرار داد نوع قطعات به کار رفته در آن می باشد.

مونتاژ برد الکترونیکی را می توان به صورت دستی و یا توسط دستگاه انجام داد. DIP کوتاه شده عبارت dual in-line pin می باشد که این قطعات در داخل برد قرار می گیرند و به راحتی لحیم می گردند. با بستن مدار مورد نظر بر روی برد برد می توان از این قطعات برای آزمایش و تست های ساده استفاده نمود.

اما SMD که انواعی دیگر از قطعات مونتاژی بردهای الکترونیکی می باشند کوتاه شده عبارت surface-mount device بوده و با قرار گرفتن بر روی سطح مدار چاپی از روی سطح لحیم می گردند. در هنگام نصب این قطعات بر روی برد نیازی به سوراخ کردن برد نبوده و می توان به جای آن از پد استفاده نمود.

با پیشرفت تکنولوژی که محصولات الکترونیکی مختلف از تکنولوژی بالایی بهره مند می باشند میزان ظرافت بردهای الکترونیکی بیشتر شده و می توان قطعات SMD و DIP را به صورت ترکیبی در بردها مونتاژ نمود. کلمه SMD از عبارات Surface Mount Device گرفته شده است و منظور ان قطعاتی است که روی سطح PCB برد نصب و لحیم می شود.

در مقابل SMD، قطعه های DIP یا THT قرار می گیرند که در آن ها پایه های قطعات الکترونیک از طرف پشت برد ثابت و لحیم کاری می شود. یکی از مهم ترین ویژگی های استفاده از قطعات SMD  مقرون به صرفه بودن ان ها است همچنین سایز این قطعات کوچک تر شده و می توان از دو طرف PCB  استفاده کرد. مونتاژ این برد ها هم سریع تر و با هزینه کمتری انجام می شود و نیروی انسانی کمتری هم نیاز است.

مراحل مختلفی برای هر یک از روش های SMD و DIP وجود دارد که در صورت استفاده از روش ترکیبی باید مراحل مورد نیاز برای هر دو نوع مونتاژ را به کار گرفت.  این که از چه نوع مونتاژی استفاده شود در زمان هایی که بحث تولید انبوه بردهای الکترونیکی وجود دارد اهمیت بسیاری پیدا می کند و باید به آن توجه ویژه ای داشت. در ادامه به معرفی مونتاژ SMD، مونتاژ DIP و مونتاژ ترکیبی اشاره شده است.

1. مونتاژ DIP

مونتاژ DIP یکی از انواع مونتاژ برد الکترونیکی بوده که در آن از قطعات DIP استفاده می گردد و به این نوع مونتاژ برد الکترونیکی ، مونتاژ درون حفره ای نیز گفته می شود. بردهای مدار چاپی یا PCB ها از حفراتی تشکیل شده اند که باید پایه قطعات مختلف درون این حفره ها قرار گیرند. با قرار گرفتن قطعات در این حرفه ها، پایه ها از سمت دیگر برد بیرون زده و مورد لحیم کاری قرار می گیرند. مراحل مختلفی برای انجام مونتاژ DIP باید صورت گیرد که به آنها اشاره خواهد شد:

• قطعه چینی

در این مرحله که به صورت دستی و توسط تکنسین ماهر انجام می گیرد نیاز است تا بر اساس فایلی که برای PCB طراحی شده است، قطعات بر روی این پوزیشن ها قرار گیرند. برخی از قطعات به راحتی چیده شده اما برخی دیگر مانند LED ها باید در قاب مورد نظر توسط دستگاه پایه خم کن خم گردند.

• لحیم کاری در مونتاژ DIP

زمانی که تمام قطعات مورد نظر بر روی قاب قرار گرفته شد و مشکلات مربوط به نحوه جای گذاری در آن رفع شد نوبت به لحیم کاری قطعات می رسد. برای این کار از وان قلع استفاده شده و برد الکترونیکی به همراه قطعات مونتاژ شده بر روی آن درون وان قلع قرار داده می شوند.

به دستگاهی که از یک مخزن قلع ذوب شده تشکیل شده است وان قلع گفته می شود که با قرار گرفتن برد درون این وان، یک لایه از قلع بر روی برد قرار گرفته تا پایه قطعات به درستی لحیم شوند. البته نیاز است تا پیش از آن که بردها را درون وان قلع قرار دهیم در ابتدا پشت برد را فلاکس پاشی نمایید تا کاملا تمیز گردند.

• کف چینی یا چیدن قطعات اضافی

بعد از این که برد از درون وان قلع برون آورده شد باید برد را به دقت چک کرد و پایه های اضافی مربوط به قطعات مختلف را برش داد. برای این کار از دستگاهی به نام کف بر استفاده می شود که می توان با استفاده از آن به برش اضافی قطعات پرداخت.

• انجام تست های کنترل کیفی

برای اطمینان از صحت انجام کار به دو روش بردهای الکترونیکی مونتاژ شده کنترل کیفی می گردند. در ابتدا این بردها را با تست های چشمی به دقت بررسی کرده و از اتصال درست قطعات و لحیم کاری آنها مطمئن می گردند. پس از آن این بردها توسط تخت میخ پایه فنری مورد بررسی قرار می گیرند تا اطمینان حاصل شود که این بردها عملکرد درستی دارند.

2. مونتاژ SMD برد الکترونیکی

مونتاژ SMD برد الکترونیکی روشی دستگاهی و تمام اتوماتیک بوده که از این روش بیشتر برای بردهایی که نیاز به ظرافت بیشتری دارند استفاده می گردد.

انجام این مونتاژ توسط ربات pick & place صورت می گیرد و این کار به صورت کاملا هوشمندانه انجام می شود. این روش در زمان کوتاه تری انجام شده و برای تولید انبوه بردهای الکترونیکی کاربرد بیشتری دارد.

در حقیقت دستگاه مونتاژ برد الکترونیکی SMD یا دستگاه Pick and Place با استفاده از مکش هوا قطعات را بر میدارد و در جای خود قرار می دهد و امروزه جای دستگاه های DIP  را گرفته است. برای راه اندازی دستگاه زمانی زیادی لازم است تا برنامه ریزی دستگاه ، جایگذاری PCB  و رول قطعات را انجام شود اما بعد از ان، دستگاه با سرعت بالایی عمل می کند.

به همین دلیل برای تولید قطعات در تعداد بالا بهتر است از روش ماشینی استفاده کنید اما برای قطعات کمتر مثلا 100 قطعه در روز روش دستی کارامدتر است. با پیشرفت علم و تکنولوژی قابلیت های این دستگاه هم در حال افزایش است که احتمالا به زودی روش کار این دستگاه هوشمند و اتوماتیک می شود به این صورت می شود که از یک طرف برد را به دستگاه می دهند و از طرف دیگر برد اماده استفاده را تحویل می گیرند.

در این روش مونتاژ برد الکترونیکی نیز مانند روش DIP مراحل مختلفی وجود دارد با این تفاوت که در این روش تمام مراحل توسط دستگاه انجام خواهد شد. در ادامه به توضیحاتی در رابطه با مراحل مختلف کار ارائه شده است:

• پوشاندن برد با خمیر قلع

در ابتدا نیاز است تا خمیر قلع بر روی کل برد کشیده شود. باید تمام سطح برد را با استفاده از خمیر خاکستری رنگ و چسبناک قلع که حاوی ماده ی فلاکس است بپوشانید. این خمیر قیمت بالایی دارد پس باید با دقت استفاده کرد تا از هدر رفتن ان جلوگیری شود. این عملیات توسط یک شابلون فلزی انجام می شود به این صورت که روی شابلون بخش های پایه ی قطعات به صورت حفره هستند. به این مرحله، مرحله شابلون زدن خمیر قلع گفته می شود.

این شابلون ها را روی سطح برد PCB  ثابت می کنند سپس قلع را روی تمام قسمت های ان میریزنم تا هیچ نقطه ی خالی باقی نماند. این بخش به وسیله کاردک انجام می شود. ثابت کردن شابلون روی برد کار حساس و سختی است چرا که باید دقیقا در جای خود قرار گیرد و معمولا برای این کار از دستگاهی به نام Stencil Printer استفاده می کنند.

• قرار دادن قطعات روی خمیر

در مرحله دوم قطعات را روی خمیر و در جای مناسب خود قرار دهید. این فرایند هم به صورت دستی و هم توسط ماشین می تواند انجام شود. چرا که کار ساده ای است و دست انسان هم می تواند به همان دقت ماشین عمل کند اما برای تولید قطعات در تعداد بالا بهتر است از دستگاه مونتاژ برد الکترونیکی استفاده شود.

روش کار دستگاه به این صورت است که بخش میز نگهدارنده، برد را ثابت نگه می دارد. بخش فیدر قطعات را اماده می کند و بازوی مکانیکی که دارای چندین نازل است قطعات را برداشته و در جای خود می گذارد. دستگاه به شکل کاملا اتوماتیک این قطعات را بر مکان های تعیین شده در برد قرار می دهد. البته پیش از آن عملیات پردازش تصاویر توسط این دستگاه انجام می گیرد.

دستگاهی به نام pick & place وجود دارد که باید بردهایی را که شیت بندی شده اند به همراه قطعاتی که باید بر روی این برد قرار گیرند بر روی این دستگاه قرار می دهند.

• لحیم کاری

در مرحله سوم برای اینکه عمل لحیم کاری انجام گیرد باید خمیر قلع ذوب شود و روغن فلاکس ان بخار شود تا عمل لحیم کاری تکمیل شود که برای این کار معمولا از دستگاه های کوره مادون قرمز استفاده می کنند. این کوره ها به دو صورت کمد مانند یا نوار نقاله موجود هستند و انتخاب ان ها به تعداد قطعات بستگی دارد. افزایش و کاهش دمای این کوره ها به صورت اتوماتیک و با برنامه ریزی انجام می شود تا مانع انبساط، تکان خوردن یا ترک برداشتن قطعات شود

این مرحله برای قطعات دو طرفه به این صورت است که ابتدا سمتی که قطعات کمتری دارد قلع کشی می شود و داخل کوره قرار می گیرد سپس طرف دیگر را مونتاژ می کنند. دقت کنید که بهتر است برای قرار دادن مجدد قطعه داخل کوره طرف اول را با چسب بپوشانید تا مانع ذوب شدن و تخریب ان شود.

• بررسی اتصالات

در مرحله چهارم با استفاده از دستگاه های AOI  کیفیت کار خروجی، اتصالات نادرست و ایراداتی که ممکن است در طی مونتاژ برد الکترونیکی رخ داده باشد بررسی می شود. البته این دستگاه برای نظارت قطعات در تعداد بالا استفاده می شود و قطعات کم با بررسی چشمی و تست برد نهایی امکان پذیر است.

• شستشوی برد

در مرحله پنجم باید برد ها را توسط اب بدون یون شستشو داد تا در صورتی مواد تشکیل دهنده خمیر قلع یا روغن فلاکس روی برد مانده باشند پاک شود زیرا این مواد در طولانی مدت باعث از بین رفتن لحیم می شود .

• بسته بندی

مرحله اخر بسته بندی محصول نهایی است. برای این بخش باید از نوعی پلاستیک انتی استاتیک استفاده شود چرا که پلاستیک های معمولی الکتریسیته ساکن ایجاد می کنند و این امر باعث اسیب رسیدن به برد و قطعات آن می شود.

3. مونتاژ ترکیبی برد الکترونیکی

در مونتاژ ترکیبی همان طور که از نامش پیداست هر دو نوع مونتاژ DIP و مونتاژ SMD بر روی برد الکترونیکی صورت می گیرد. این کار باعث دقت و ظرافت بیشتر در طراحی بردها شده و تمام مراحلی که برای هر دو نوع مونتاژ برد الکترونیکی وجود داشت، در این روش مونتاژ اجرا می گردد.

• مزایای مونتاژ ترکیبی SMD و DIP بردهای الکترونیکی

مسلما این روش به علت دستگاهی و اتومات بودن دارای سرعت بیشتری بوده و در تیراژهای بالا مقرون به صرفه تر می باشد. اما مونتاژ DIP با وجودی که سرعت کمتری دارد اما لحیم کاری آن استحکام بیشتری داشته و مطمئن تر می باشد.

در روش DIP نیاز به شابلون و استنسیل نمی باشد و در تیراژهای پایین صرفه اقتصادی بیشتری دارد. همچنین قطعاتی وجود دارند که ممکن است در دماهای بالای دستگاه دچار خرابی شوند که در این صورت بهتر است برای مونتاژ این قطعات از روش دستی یا DIP استفاده نمود.

علاوه بر آن قطعاتی وجود دارند که دارای اشکال نامتعارف می باشند و مرکز ثقل آنها به درستی مشخص نمی باشد. به همین دلیل امکان به وجود آمدن مشکل در هنگام مونتاژ SMD برای این گونه قطعات وجود دارد که در این گونه مواقع از مونتاژ دستی استفاده می شود.

با پیشرفت علم و فناوری ، محصولات الکترونیکی روز به روز پیچیده تر می شوند. با محدود شدن فضا و ظریف و کوچک تر شدن برد ها همچنین نیاز به بیشتر شدن توان برد های الکتریکی باعث شد قطعات DIP و SMD ترکیب شوند.

در مونتاژ برد الکترونیکی ترکیبی SMD و DIP از قطعات هر دو سری استفاده می شود و مراحل کار هر دو روش هم با یکدیگر ترکیب می شود. در حال حاضر نیروگاه های برق ، ارتباطات از راه دور، کامپیوترهای شخصی و صنعت خودروسازی بخش هایی از صنعت هستند که از تکنولوژی برد های الکترونیکی SMD  استفاده می کنند.

آموزشگاه فن اموزان بزرگترین مرکز تخصصی آموزشهای الکترونیک و تعمیرات با چندین شعبه در ایران می باشد که با مجوز رسمی از سازمان فنی حرفه ای کشور دوره ها تخصصی ویژه بازار کار از جمله تعمیر برد های الکترونیک ، آموزش تعمیرات لوازم خانگی ، آموزش نصب دوربین مدار بسته ، آموزش plc ، آموزش تعمیرات موبایل ، آموزش هوشمند سازی ساختمان ، آموزش سیم پیچی موتور و … را بصورت 100% عملی با بهره گیری از اساتید مجرب رشته ارائه می دهد. برای اطلاع از لیست بیشت از هشتاد دوره آموزشی پرطرفدار به صفحه اصلی سایت مراجعه نمایید.