فرآیند-مونتاژ-bcp

فرآیند گام‌به‌گام مونتاژ برد مدار چاپی

موفق مونتاژ PCB یک عملیات دقیق و هماهنگ‌شده است که یک برد مدار چاپی خام — که مطابق با طراحی دقیق شما ساخته شده است — را به محصول سخت‌افزاری کامل و عملیاتی تبدیل می‌کند. این فرآیند قلب تولید الکترونیکی محسوب می‌شود و از بررسی‌های اولیه روی فایل‌های طراحی شما تا آزمون کیفیت برد مونتاژشده نهایی را شامل می‌شود. در ادامه مروری دقیق بر تمام مراحل اصلی فرآیند مونتاژ برد مدار چاپی , که شامل هر دو مورد زیر است فناوری نصب سطحی (SMT) و فناوری سوراخ‌گذاری (THT) عوامل جوی مقاومت می‌کنند.

1. طراحی برای مونتاژ (DFA) و بازبینی قبل از تولید

پیش از آنکه حتی یک قطعه روی برد قرار گیرد یا لحیم شود، شرکای متخصص مونتاژ با یک بررسی DFA (طراحی برای مونتاژ) شروع می‌کنند. این بازبینی برای انجام مونتاژ برد مدار چاپی (PCBA) بدون خطا و روان بسیار حیاتی است:

• سلامت فایل‌ها: بررسی فایل‌های Gerber، فایل‌های ODB++ و داده‌های مرکزی/قرارگیری قطعات
• اعتبارسنجی BOM: اطمینان از انطباق فهرست مواد (BOM) با نقشه و چیدمان برد مدار چاپی
• بررسی یادداشت‌های مونتاژ: بررسی متقابل برای یادداشت‌های واضح مونتاژ PCBA؛ تأیید نیازمندی‌های مشتری.
• تأیید ابعاد فوترپرینت: اطمینان از فاصله‌گذاری قطعه به سوراخ، دقت الگوی لند و اندازه مناسب پدها برای قطعات SMT و THT.
• مدیریت حرارتی و فاصله از لبه برد: بررسی استفاده صحیح از رلیف‌های حرارتی روی صفحات مسی و وجود مناطق مناسب keepout در لبه برد PCB — که به‌ویژه برای دستکاری خودکار مهم است.
• بررسی انطباق: تأیید اینکه طراحی مطابق با استانداردهای IPC-A-600 و IPC-6012 برای ساخت و بازرسی است.

2. فرآیند مونتاژ SMT (Surface Mount Technology)

مونتاژ SMT سریع‌ترین و اتوماتیک‌ترین بخش در مونتاژ برد مدار چاپی است که امکان قرارگیری متراکم و مقرون‌به‌صرفه قطعات SMD را فراهم می‌کند.

A. چاپ و بازرسی خمیر مهره

فرآیند با اعمال دقیق خمیر لحیم‌کاری —ترکیبی از پودر لحیم بسیار ریز و فلکس—روی پدهای برد مدار چاپی آغاز می‌شود.

• چاپ از طریق الک: از الک‌های استیل ضدزنگ برای رسوب دادن خمیر لحیم فقط در جاهایی که پدهای SMD در معرض هستند، استفاده می‌شود.
• بازرسی خمیر لحیم: دستگاه‌های خودکار حجم و محل دقیق خمیر لحیم را تأیید می‌کنند که برای جلوگیری از اتصالات ناکافی یا اتصال کوتاه بسیار مهم است.

ب. قرارگیری خودکار قطعات به روش Pick and Place

با قرارگیری خمیر لحیم، دستگاه‌های پیشرفته ماشین‌های پیک و پلیس تراشه‌های SMD، مقاومت‌ها، خازن‌ها، مدارات مجتمع (از جمله BGAs و QFNs) و سایر قطعات را به‌طور دقیق روی برد قرار می‌دهند.

• می‌تواند قرار دهد ده‌ها هزار قطعه در ساعت .
• قرارگیری دقیق، بازده و یکپارچگی سیگنال را بهبود می‌بخشد.
• داده‌ها از فایل‌های قرارگذاری (پیک-اند-پلیس) (فایل‌های مرکز ثقل) که در طول طراحی برد مدار چاپی تولید شده‌اند، استخراج می‌شوند.

ج. لحیم‌کاری بازتابی

سپس برد مونتاژشده از معرض یک فورن بازپخت :

• مناطق حرارتی متعدد: به تدریج برد را گرم می‌کند تا ذرات لحیم را ذوب کرده و اتصالات الکتریکی و مکانیکی محکمی ایجاد کند، در حالی که قطعات حساس را محافظت می‌کند.
• جو نیتروژن: معمولاً در مونتاژهای با قابلیت اطمینان بالا از گاز نیتروژن بی‌اثر برای ایجاد اتصالات لحیم‌کاری تمیزتر و مقاوم‌تر استفاده می‌شود.
• بهینه‌سازی پروفایل: پروفایل‌های دمایی کنترل‌شده از ایجاد اتصالات سرد، پدیده قبرستانی (tombstoning) یا تاب‌برداشتن برد مدار چاپی ناشی از گرما جلوگیری می‌کنند.

D. بازرسی نوری خودکار (AOI)

سیستم‌های AOI تصاویر با وضوح بالا از برد لحیم‌شده را ثبت می‌کنند تا از نظر وجود نقص‌هایی مانند:

• اتصالات اضافی و مدارهای باز لحیم
• عدم ترازبندی قطعات
• قطعات نادرست یا گم‌شده
• مشکلات مربوط به حجم خمیر لحیم

بازرسی خودکار با تشخیص زودهنگام مشکلات و امکان اصلاح سریع، به‌طور چشمگیری باعث افزایش بازدهی می‌شود.

بازرسی اشعه ایکس (برای فاصله کوتاه و BGA)

بازرسی اشعه ایکس حیاتی است برای BGA (آرایه توپی) , میکرو-BGA , و سایر قطعاتی که در آنها اتصالات لحیم پنهان هستند. این فرآیند موارد زیر را آشکار می‌کند:

• توپ‌های لحیم سرد یا گمشده
• حفره‌ها (Voiding)
• اتصال کوتاه داخلی
• نقایص در مونتاژهای چندلایه

. فرآیند مونتاژ تکنولوژی سوراخ‌دار (THT)

اگرچه SMT بر فرآیند ساخت دستگاه‌ها حاکم است، بسیاری از برد‌ها شامل اجزای سوراخ عبوری برای اتصال‌دهنده‌ها، خازن‌های بزرگ یا عناصر با تنش مکانیکی بالا هستند.

الف. قراردادن

• قراردادن دستی: برای تولیدات کوچک یا اجزای تخصصی، اپراتورهای ماهر قطعات را به صورت دستی وارد می‌کنند.
• قراردادن خودکار: در تولید انبوه مونتاژهای موج‌لوله‌ای استفاده می‌شود.

ب. لحیم‌کاری

• لوله‌کشی موجی: در این روش، تمام سطح پایینی برد THT از روی یک موج از مذاب آب‌گرما عبور داده می‌شود تا به‌سرعت و به‌صورت همزمان اتصالات ایجاد شوند.
• لوله‌کشی انتخابی: برای مونتاژهای ترکیبی (SMT+THT)، نازل‌های رباتیک فقط پین‌های مورد نیاز از نوع عبوری را به‌صورت انتخابی لوله‌کشی می‌کنند.
• لوله‌کشی دستی: برای کارهای مجدد، قطعات حساس یا نمونه‌های کم‌حجم استفاده می‌شود.

ج. تمیزکاری

پس از لوله‌کشی، برد برای حذف بقایای فلوکس —مگر اینکه فلکس بدون نیاز به تمیز کردن مشخص شده است، در این صورت بقایای فیوکس می‌تواند روی قطعه باقی بماند.

D. لحیم‌کاری قطعات غیرقابل شستشو

برای انواع حساس یا غیرقابل شستشوی قطعات، تکنیک‌ها و فیوکس‌های خاصی در لحیم‌کاری استفاده می‌شوند که نیاز به تمیزکاری بیشتر ندارند.

4. بازرسی نهایی و آزمون

• بررسی بصری: بازرسان آموزش‌دیده به دنبال نقص‌های مرئی، اتصالات لحیم‌کاری معیوب و آسیب‌های مکانیکی بررسی می‌کنند.
• AOI و پرتو ایکس (تکراری): ثبات و یکنواختی را در سرتاسر تولید تضمین می‌کند.
• آزمون پروب پروازی (FPT): پروبهای آزمون خودکار، تداوم جریان و پارامترهای الکتریکی مانند مقاومت و خازن را تأیید و اندازه‌گیری می‌کنند و برای نمونه‌های اولیه و تولید با حجم پایین مناسب هستند.
• آزمون مدار-در-حال-کار (ICT) و آزمون عملکردی: برای تولید دسته‌ای و انبوه، آزمون‌های عملکردی و ICT (هنگامی که تجهیزات آزمون برنامه‌ریزی شده تا به پدهای اختصاصی دسترسی پیدا کنند) مسیریابی سیگنال، مقادیر قطعات و عملکرد محصول نهایی را تأیید می‌کنند.

5. پوشش مطابقت‌دار و مراحل نهایی

بردهایی که برای محیط‌های سخت یا مستعد رطوبت در نظر گرفته شده‌اند، اغلب تحت این فرآیند قرار می‌گیرند پوشش همگام :

• سیستم حفاظتی: لایه نازکی از پلیمر (اکریلیک، سیلیکونی، اورتان) مجموعه را در برابر رطوبت، باران نمک، گرد و غبار و بخارات خورنده محافظت می‌کند.
• انتخابی یا کامل: بسته به نیاز محصول، می‌تواند روی تمام برد یا فقط مناطق خاصی اعمال شود.

6. بسته‌بندی، برچسب‌گذاری و حمل و نقل

بردهای نهایی که آزموده و پوشش‌دهی شده‌اند، با توجه به نوع و الزامات مقرراتی، برچسب‌گذاری، شماره‌گذاری، بسته‌بندی و ارسال دقیق می‌شوند — آماده برای ادغام، استقرار در مقیاس بزرگ یا ارسال مستقیم به کاربران نهایی.

خلاصه: مدرن فرآیند مونتاژ پی سی بی سفری دقیق و چندمرحله‌ای از اعتبارسنجی داده‌ها و بررسی‌های DFA/DFM، از طریق مونتاژ SMT و THT ، بازرسی‌های خودکار و دستی، تا آزمون الکتریکی پیشرفته، پوشش‌دهی و ارسال. هر مرحله به‌منظور حداکثر کردن عملکرد الکتریکی، قابلیت اطمینان و امکان تولید برای هر PCBA طراحی شده است — صرف‌نظر از اینکه شما در حال ساخت نمونه‌های اولیه سریع PCB هستید یا به تولید انبوه می‌رسید.

فرآیند مونتاژ سطحی

مونتاژ سطحی (SMA) یک فرآیند اصلی PCBA برای صنایع پزشکی، خودرو، کنترل صنعتی و الکترونیک مصرفی است. این روش از قطعات نصب سطحی (SMD) استفاده می‌کند که مستقیماً روی پدهای سطحی برد مدار چاپی متصل می‌شوند و امکان کوچک‌سازی، چگالی بالای قطعات و تولید انبوه خودکار را فراهم می‌کند و با استانداردهای IPC-A-610 و IPC-J-STD-001 سازگار است.

جریان فرآیند مونتاژ برد مدار چاپی:

آماده‌سازی قبل از تولید و پیش‌شرایط‌دهی برد مدار چاپی: طراحی CAD را برای سازگاری با SMD بررسی کنید؛ برد مدار چاپی ورودی (بدون پیچش، صفحات تمیز) و SMDها (اصالت، بدون آسیب) را بازرسی نمایید؛ برد‌های FR4 با دمای گذار شیشه‌ای بالا (high-Tg) را در دمای 125°C به مدت 4 تا 8 ساعت حرارت دهید و قطعات حساس به رطوبت را در کابینت‌های خشک نگهداری کنید تا از عیوب لحیم‌کاری جلوگیری شود.
چاپ با چسب جوش: از یک استنسل برای رسوب دادن خمیر لحیم‌کاری روی پدها استفاده کنید؛ ضخامت استنسل (0.12–0.15mm)، فشار تیغه (15–25N) و سرعت (20–50mm/s) را کنترل کنید؛ از SPI سه‌بعدی برای قطعات با گام کوچک به منظور بررسی حجم و شکل خمیر استفاده کنید.
قراردادن SMD: دستگاه‌های قرارگیری سریع با دوربین‌های CCD قطعات را با دقت ±0.03 میلی‌متر قرار می‌دهند. دستگاه‌های سریع برای قطعات غیرفعال (تا 100,000 عدد در ساعت)، و قرارگیری دقیق برای ICها و سنسورها؛ از محافظ ESD و کالیبراسیون نیرو برای قطعات حساس خودرویی و پزشکی استفاده کنید.
پمپ کردن مجدد: ماده لحیم‌کاری سازگار با RoHS از جنس SAC305 تحت یک پروفایل چهارمرحله‌ای در فر قرار می‌گیرد: گرمایش اولیه (150–180°C)، هم‌دمایی (180–200°C، 60–90 ثانیه)، ذوب مجدد (دمای بیشینه 245–260°C، 10–20 ثانیه)، خنک‌سازی (2–4°C/ثانیه). نرخ خنک‌سازی را برای برد‌های FR4 با دمای Tg بالا تنظیم کنید تا تنش حرارتی کاهش یابد.
بازرسی پس از لحیم‌کاری (PRI): AOI برای تشخیص اتصالات کوتاه، اتصالات سرد و پدیدهٔ سنگ‌قبری؛ آزمون با اشعه X برای بررسی اتصالات مخفی BGA/CSP از نظر حفره‌ها. بازرسی 100% برای برد‌های پزشکی/خودرویی و نمونه‌برداری برای الکترونیک مصرفی.
تعمیر و مرمت: رفع نقص‌ها با استفاده از اتوی لحیم‌کاری یا ایستگاه هوای داغ؛ تعویض قطعات آسیب‌دیده؛ تمیزکاری باقیمانده فلوکس با الکل ایزوپروپیل؛ مستندسازی عملیات تعمیر برای برد‌های باارزش.
پوشش محافظ (اختیاری): اعمال پوشش آکریلیک/سیلیکونی/اورتان از طریق افشانه یا غوطه‌وری برای محیط‌های سخت (محفظه موتور خودروها، محیط‌های صنعتی). از پوشش‌های زیست‌سازگار برای برد‌های پزشکی استفاده شود.
آزمون نهایی عملکردی و کنترل کیفیت: اجرای آزمون‌های عملیاتی (خروجی سنسور، ماژول‌های ارتباطی، صحت سیگنال); انجام بررسی‌های ابعادی و پیوستگی؛ بسته‌بندی برد مدار چاپی (PCB) مورد تأیید در کیسه‌های ضد الکتریسیته‌ی ساکن/ناشتی‌گیر