عملية-تجميع-اللوحات-الإلكترونية

الخطوات المتسلسلة لعملية تجميع اللوحات المطبوعة

ناجح تركيب الدوائر المطبوعة هي عملية منظمة بدقة تحول لوحة دوائر مطبوعة خالية — يتم تصنيعها وفقًا لتصميمك الدقيق للوحة الدوائر — إلى منتج عتاد كامل وجاهز للعمل. تمثل هذه العملية جوهر التصنيع الإلكتروني، وتمتد من الفحوصات الأولية على ملفات التصميم الخاصة بك إلى اختبار الجودة للوحة المجمعة النهائية. فيما يلي نظرة مفصلة على كل مرحلة رئيسية في تدفق عملية تجميع اللوحات المطبوعة ، ويشمل كلاً من تقنية التركيب السطحي (SMT) و تقنية الثقب العابر (THT) للعناصر.

1. تصميم للتركيب (DFA) ومراجعة ما قبل الإنتاج

قبل تركيب أو لحام أي مكون واحد، يبدأ شركاء التجميع الخبراء بـ فحص (DFA) تصميم للتركيب . هذه المراجعة ضرورية للحصول على تركيب لوحة الدوائر المطبوعة (PCBA) سلس وخالي من الأخطاء:

• سلامة الملفات: مراجعة ملفات جربر، وملفات ODB++، وبيانات المركزية/الالتقاط والوضع.
• التحقق من قائمة المواد: التأكد من أن قائمة المواد (BOM) مطابقة لمساحة اللوحة (footprint) والتخطيط.
• مراجعة ملاحظات التركيب: التحقق المتقاطع لملاحظات تجميع PCBA بوضوح؛ والتأكد من متطلبات العميل.
• التحقق من أبعاد البصمة: ضمان المسافة المناسبة بين المكونات والثقوب، ودقة نمط الأرضية، والأحجام الصحيحة للوائح الخاصة بالمكونات SMT وTHT على حد سواء.
• إدارة الحرارة والمسافة الآمنة من حافة اللوحة: التحقق من الاستخدام الصحيح لمواسير التوصيل الحراري (thermal reliefs) على مستويات النحاس ومن وجود مناطق احتفاظ كافية قرب حافة لوحة PCB—وهو أمر مهم بشكل خاص في التعامل الآلي.
• فحص الامتثال: التأكد من أن التصميم يتبع معايير IPC-A-600 وIPC-6012 الخاصة بالتصنيع والتفتيش.

2. عملية تجميع SMT (تقنية التركيب السطحي)

تركيب smt هي الأسرع والأكثر أتمتة ضمن عملية تجميع لوحة الدوائر المطبوعة، وتتيح تركيب الأجهزة المثبتة على السطح (SMDs) بكثافة عالية وبتكلفة فعالة.

أ. طباعة معجون اللحام والتفتيش عليه

تبدأ العملية بتطبيق دقيق لـ معجون اللحام —وهو مزيج من مسحوق اللحام الدقيق جدًا وعامل التنظيف—على ألواح لوحة الدوائر المطبوعة.

• الطباعة بالقالب: تُستخدم قوالب من الفولاذ المقاوم للصدأ لترسيب معجون اللحام فقط على الأماكن التي تكون فيها ألواح المكونات السطحية مكشوفة.
• فحص المعجون: تتحقق الآلات الآلية من حجم المعجون ووضعه بدقة، وهو أمر بالغ الأهمية لتجنب التوصيلات غير الكافية أو حدوث دوائر قصيرة.

ب. وضع المكونات آليًا باستخدام نظام التقاط ووضع

مع وجود معجون اللحام في مكانه، تقوم أنظمة متقدمة بوضع رقائق المكونات السطحية والمقاومات والمكثفات والدوائر المتكاملة (بما في ذلك BGAs وQFNs) والأجهزة الأخرى على اللوحة بدقة. آلات الإمساك والوضع يمكنها وضع

• يمكن وضع عشرات الآلاف من المكونات في الساعة .
• يُحسّن التموضع الدقيق من معدل النجاح وسلامة الإشارة.
• تُستمد البيانات من ملفات التقاط والوضع (ملفات المركزية) التي تُنشأ أثناء تصميم اللوحة المطبوعة.

ج. لحام إعادة الذوبان

ثم تُرسل اللوحة المجهزة عبر فرن إعادة صهر :

• مناطق حرارية متعددة: تسخّن اللوحة تدريجيًا لصهر جزيئات اللحام وتكوين وصلات لحام كهربائية وميكانيكية قوية، مع حماية الأجزاء الحساسة.
• غلاف نيتروجيني: غالبًا ما تستخدم التجميعات عالية الموثوقية غاز النيتروجين الخامل للحصول على وصلات لحام أنظف وأكثر متانة.
• تحسين الملف التعريفي: تحvented ملفات درجة الحرارة المنظمة حدوث الوصلات الباردة أو ظاهرة القبر (tombstoning) أو تشوه اللوحة المطبوعة بالحرارة.

د. الفحص البصري الآلي (AOI)

أنظمة الفحص البصري الآلي التقاط صور عالية الدقة للوحة بعد عملية إعادة التسخين للتحقق من وجود عيوب مثل:

• جسور اللحام والوصلات المفتوحة
• عدم محاذاة المكونات
• أجزاء خاطئة أو مفقودة
• مشاكل تتعلق بحجم معجون اللحام

يزيد الفحص الآلي بشكل كبير من نسبة النجاح من خلال اكتشاف المشكلات في وقت مبكر، مما يسمح بالتصحيح السريع.

E. فحص الأشعة السينية (للمكونات ذات الملعب الدقيق وBGA)

فحص الأشعة السينية يُعد أمرًا بالغ الأهمية لـ BGA (مصفوفة الكرات البالستية) , micro-BGA ، وأجزاء أخرى يُخفى فيها توصيل اللحام. ويُظهر هذا الإجراء:

• كرات لحام باردة أو مفقودة
• الفراغات الهوائية
• دوائر قصيرة داخلية
• عيوب في التجميع متعدد الطبقات

3. عملية تجميع الثقوب العابرة (THT)

رغم هيمنة تقنية SMT، إلا أن العديد من اللوحات تحتوي على مكونات through-hole للموصلات أو المكثفات الكبيرة أو العناصر ذات الإجهاد الميكانيكي العالي.

أ. الإدخال

• الإدخال اليدوي: للدُفعات الصغيرة أو المكونات الخاصة، يقوم المشغلون الماهرون بإدخال المكونات يدويًا.
• الإدخال الآلي: يُستخدم في الإنتاج الواسع النطاق للوحات التي تُلحَم بالطبقة.

ب. اللحام

• اللحام الموجي: يمرّ الجزء السفلي بالكامل للوحة الثقب من خلال موجة من اللحام المصهور لتكوين وصلات سريعة ومتزامنة.
• اللحام الانتقائي: للتجميعات المختلطة (SMT+THT)، تقوم فوهات روبوتية بلحام دبابيس الثقوب المطلوبة فقط بشكل انتقائي.
• اللحام اليدوي: يُستخدم لإعادة العمل أو للنماذج الأولية الحساسة أو ذات الحجم المنخفض.

ج. التنظيف

بعد عملية اللحام، تُنظف اللوحات لإزالة بقايا التدفق —ما لم معجون لا يحتاج إلى تنظيف يُذكر خلاف ذلك، وفي هذه الحالة يُسمح بترك البقايا دون إزالتها.

د. لحام المكونات غير القابلة للغسل

بالنسبة لأنواع المكونات الحساسة أو غير القابلة للغسل، تُستخدم تقنيات لحام وتدفقات خاصة لا تتطلب تنظيفًا إضافيًا.

4. الفحص والاختبار النهائي

• الفحص البصري: يقوم المفتشون المدربون بالتحقق من العيوب المرئية، ووصلات اللحام السيئة، والأضرار الميكانيكية.
• فحص AOI والأشعة السينية (مكرر): يضمن الاتساق عبر دفعات الإنتاج.
• اختبار الفحص الطائر (FPT): تؤكد probات الاختبار الآلية الاستمرارية وتقاس الخصائص الكهربائية مثل المقاومة والسعة، وهي مثالية للنماذج الأولية والإنتاج المنخفض الحجم.
• الاختبار أثناء الدائرة (ICT) والاختبار الوظيفي: للإنتاج بالجملة والكميات الكبيرة، تُستخدم الاختبارات الوظيفية واختبار ICT (عند برمجة أداة اختبار للتحقيق في نقاط مخصصة) للتحقق من توجيه الإشارات وقيم المكونات وأداء المنتج النهائي.

5. الطلاء المطابق والخطوات النهائية

غالبًا ما تخضع اللوحات المخصصة للبيئات القاسية أو عرضة للرطوبة لعملية طلاء مقاوم للمطابقة :

• الحاجز الوقائي: طبقة رقيقة من البوليمر (الأكريليك، السيليكون، اليوريثان) تحمي التجميع من الرطوبة، رذاذ الملح، الغبار والأبخرة المسببة للتآكل.
• انتقائي أو كامل: يمكن تطبيقه على اللوحة بأكملها أو فقط على المناطق المستهدفة، حسب احتياجات المنتج.

6. التعبئة، والتوسيم، والشحن

تُوسَم اللوحات النهائية التي خضعت للاختبار والطلاء، وتُرقَّم، وتُجمَع في مجموعات، وتُعبَّأ بعناية وفقًا للنوع والمتطلبات التنظيمية—جاهزة للتكامل، أو النشر على نطاق واسع، أو الشحن المباشر للمستخدمين النهائيين.

خلاصة: المعاصر عملية تجميع الـ pcb هي رحلة دقيقة متعددة المراحل تبدأ بالتحقق من البيانات وفحوصات إمكانية التصنيع والجمع (DFA/DFM)، وتمر عبر التجميع السطحي (SMT) والتجميع من خلال الفتحات (THT) وفحوصات آلية ويدوية، واختبارات كهربائية متقدمة، وطلاء، وشحن. تم تصميم كل خطوة لتعظيم الأداء الكهربائي، والموثوقية، وإمكانية التصنيع لكل لوحة دوائر مطبوعة (PCBA)—سواء كنت تقوم ببناء نماذج أولية سريعة للوحات الدوائر أو تقوم بالتوسع نحو إنتاج عالي الحجم.

عملية تجميع السطح المثبت

تُعد تكنولوجيا التجميع السطحي (SMA) عملية أساسية في تصنيع لوحات الدوائر المطبوعة (PCBA) للتطبيقات الطبية، والسيارات، وتحكم الصناعات، والإلكترونيات الاستهلاكية. وتستخدم هذه التكنولوجيا مكونات التثبيت السطحي (SMDs) التي تُركب مباشرة على مناطق التوصيل في اللوحة (PCB)، مما يتيح التصغير، وكثافة عالية في تركيب المكونات، والإنتاج الجماعي الآلي، مع الالتزام بمعايير IPC-A-610 وIPC-J-STD-001.

تدفق عملية تجميع اللوحة الدوائر المطبوعة:

التحضير والإعداد المسبق للإنتاج وتجهيز اللوحة (PCB): التحقق من تصميم الـ CAD لتوافقه مع مكونات SMD؛ وفحص لوحات الـ PCB الواردة (بدون تشوه، ومناطق توصيل نظيفة) ومكونات SMD (أصالة المكونات، وعدم وجود تلف)؛ وتحميص لوحات FR4 عالية معامل الانكسار الحراري (Tg) عند درجة حرارة 125°م لمدة 4–8 ساعات، وتخزين مكونات SMD الحساسة للرطوبة في خزائن جافة لمنع عيوب اللحام.
طباعة معلّقة باللحام: استخدام قالب لوضع معجون اللحام على مناطق التوصيل؛ والتحكم في سماكة القالب (0.12–0.15 مم)، وضغط الشفرة (15–25 نيوتن)، والسرعة (20–50 مم/ثانية)؛ واستخدام فحص معجون اللحام ثلاثي الأبعاد (3D SPI) للمكونات ذات المسافات الدقيقة للتحقق من حجم وشكل المعجون.
وضع SMD: تقوم آلات وضع عالية السرعة مزودة بكاميرات CCD بتركيب المكونات (بدقة ±0.03 مم). وضع عالي السرعة للمكونات السلبية (حتى 100,000/ساعة)، ووضع دقيق للدارات المتكاملة/أجهزة الاستشعار؛ وتستخدم حماية من الكهرباء الساكنة والمعايرة بالقوة للمكونات الحساسة الخاصة بالسيارات/الطب.
اللحام بالانصهار: يمر لحام SAC305 المتوافق مع معيار RoHS بملف أربع مراحل في الفرن: التسخين المسبق (150–180°م)، النضج (180–200°م، 60–90 ثانية)، الانصهار (الذروة 245–260°م، 10–20 ثانية)، والتبريد (2–4°م/ثانية). يتم تعديل معدلات التبريد للوحات FR4 عالية درجة انتقال الزجاج (Tg) لتقليل الإجهاد الحراري.
الفحص بعد اللحام (PRI): يكشف الفحص البصري الآلي (AOI) عن الوصلات القصيرة والوصلات الباردة وظاهرة القبر (tombstoning)؛ ويقوم الفحص بالأشعة السينية بفحص وصلات BGA/CSP المخفية للبحث عن التجويفات. يتم الفحص الكامل بنسبة 100٪ للوحات الدوائر المطبوعة الخاصة بالتطبيقات الطبية/السيارات، واختبار العينات للأجهزة الإلكترونية الاستهلاكية.
إعادة العمل والإصلاح: تصحيح العيوب باستخدام مبازل اللحام/محطات الهواء الساخن؛ واستبدال المكونات التالفة؛ وتنظيف بقايا الفلاكس بواسطة كحول أيزوبروبيل؛ وتوثيق عمليات الإصلاح للوحات الدوائر عالية القيمة.
الطلاء الواقي (اختياري): تطبيق طلاء أكريليكي/سيليكوني/بولي يوريثان بالرش أو الغمر للبيئات القاسية (مثل محركات السيارات، والأرضيات الصناعية). استخدم طلاءات متوافقة حيوياً لوحات الدوائر المطبوعة الطبية.
الاختبار الوظيفي النهائي وضمان الجودة: إجراء اختبارات تشغيلية (مخرجات المستشعرات، وحدات الاتصال، سلامة الإشارة)؛ وإجراء فحوصات الأبعاد والتواصل الكهربائي؛ وتغليف لوحات الدوائر المطبوعة المؤهلة في أكياس مقاومة للكهرباء الساكنة/حاجزة للرطوبة.