فرآیند مونتاژ برد SMD در مرصا الکترونیک

مراحل سفارش مونتاژ برد SMD

در شرکت ما، سفارش مونتاژ SMD در 5 مرحله صورت می گیرد که به شرح زیر است:

مرحله 1: بررسی پیش تولید فایل آلتیوم

در این مرحله از مونتاژ برد الکترونیکی، بررسی استانداردهای مورد نیاز برای تولید برد توسط کارشناسان مرصا صورت می‌گیرد. تیم فنی قبل از شروع فرآیند مونتاژ برد فایل های شما را از منظر استانداردهای  IPCچک خواهند کرد. مونتاژ برد SMD  به صورت اتومات نیازمند داشتن اطلاعات فنی و آگاهی از استاندارد های تولید انبوه است.  در صورت وجود هر چالش با شما ارتباط گرفته و شما را از موارد مورد نیاز به اصلاح مطلع خواهند کرد. اولین هدف ما از این بررسی پیشگیری از چالش هایی است که در صورت نادیده گرفتن در انتهای فرآیند تولید منجر به ایجاد خسارت و هزینه برای مشتری خواهد شد.

مرحله 2: مونتاژ SMD سمت TOP به روش REFLOW

مونتاژ SMD سمت TOP

این مرحله خود سه بخش دارد:

• زدن خمیر قلع روی بردها با استنسیل پرینتر
• قطعه چینی قطعات smd با دستگاه Pick& Place
• اتصال دائمی قطعات و ذوب خمیر قلع در کوره مادون قرمز یا Reflow

مرحله 3: مونتاژ SMD سمت BOT

مونتاژ سمت BOT

اگر برد قطعه دیپ نداشته باشد یا نیازی به مونتاژ قطعات دیپ به صورت اتوماتیک نباشد، همچون مرحله 2 قطعات پشت برد نیز مونتاژ می شوند. البته معکوس قرار دادن برد در کوره مادون قرمز زمانی که قلع مذاب است، منجر به ریزش قطعات خواهد شد. اما با روش هایی از این امر جلوگیری می شود.

مرحله 4: مونتاژ SMD به روش قلع مذاب Wave Solder

مونتاژ SMD به روش قلع مذاب Wave Solder

برای مونتاژ برد هایی که قطعات SMD و DIP همزمان در برد وجود داشته و تعداد قطعات DIP آنقدر زیاد باشد که تصمیم بر مونتاژ اتومات باشد، بسته به نحوه چیدمان قطعات SMD در دو سمت برد و حجم تولید، مونتاژ در وان قلع یا استفاده از دستگاه مونتاژWave soldering ، می تواند انتخاب معقولی باشد.

در این روش، قطعات SMD که به کمک چسب مونتاژ شده اند در داخل وان قلع قرار گرفته و  همزمان با قطعات  DIP قلع اندود می شوند.

مرحله 5: کنترل کیفی مونتاژ SMD

هرچند تمام تلاشمان را به کمک ماشین آلات مونتاژ می‌کنیم تا کمترین خطا در تولید صورت گیرد، اما کنترل کیفی نهایی  تضمین کیفیت ماست که مهر تایید بر خروج کالا از خط تولید مرصا و ارسال آن برای مشتری را انجام می‌دهد. واحد کنترل کیفی با بررسی دقیق برد به برد و در بعضی موارد تست گرم قطعات مونتاژ شده، نسبت به صحت فرآیند اطمینان حاصل می‌کند.

عوامل موثر بر کیفیت مونتاژ SMD

فرآیند مونتاژ قطعات می تواند به صورت مستقیم بر کیفیت محصول نهایی تاثیرگذار باشد. از این رو توجه به کیفیت این فرآیند برای هر تولیدکننده حائز اهمیت است. در ادامه قصد داریم تا برخی از عوامل تاثیرگذار بر کیفیت مونتاژ smd را بیان کنیم.

1. طراحی pcb
2. انتخاب قطعات
3. استنسیل یا شابلون خمیرقلع
4. فرآیند قلع زدن روی بردها
5. فرآیند قطعه گذاری pick & place
6. اون مادون قرمز

طراحی PCB

بر اساس آمار ارائه شده 80 % خطاها و مشکلات پیش آمده در تولید به طور مستقیم به طراحی مربوط می‌شود. استفاده از فوتپرینت‌های نامناسب با قطعه مورد استفاده، رعایت نکردن اصول طراحی IPCاز مهمترین عوامل بروز خطای مونتاژ هستند. تیم فنی ما در مرصا الکترونیک با بررسی فایل طراحی مشتریان در ابتدای فرآیند سفارش گذاری از بروز خطاهای احتمالی پیشگیری می‌کنند.

انتخاب قطعات در مونتاژ برد الکترونیکی

قطعات مصرفی در مونتاژ بردهای الکترونیکی یکی از فاکتورهای موثر بر کیفیت مونتاژ SMD و THT است. بنابراین در انتخاب قطعات موارد زیر را باید مد نظر قرار داد:

• پکیج و سایز قطعات مصرفی برای تولید باید با الزامات دستگاه مونتاژ اتوماتیک مطابقت داشته باشد.
• شکل و شمایل قطعات باید با توانایی های دستگاه مونتاژ اتوماتیک همخوانی داشته و استانداردهای مورد نیاز دستگاه های مونتاژ را دارا باشد.
• ابعاد قطعات، دقیقا مطابق فایل طراحی و فوتپرینت های انتخاب شده در طراحی باشند.
• میزان قلع پذیری قطعات وPCB از الزامات فرآیند مونتاژ اتومات است. پایه های قطعات و همچنین پد های روی PCB، باید عاری از هرگونه آلودگی و اکسیداسیون باشند. اگر نقاط لحیم کاری خیس یا دارای رطوبت باشند، خطا هایی همچون قلع سردی یا False Soldering، دانه شدن قلع (Soldering Beads) و یا ایجاد حفره در قلع روی پد در پروسه لحیم کاری پدید می‌آید.

 طراحی استنسیل در مونتاژ بردهای SMD

طراحی استنسیل در مونتاژ بردهای SMD

وظیفه اصلی استنسیل ایجاد شرایطی برای اعمال صحیح خمیر قلع در مکان های مورد نظر روی PCB نظیر پدها می باشد. استفاده از استنسیل در پروسه زدن خمیر قلع و مونتاژ ضروری و غیر قابل حذف است و کیفیت مونتاژ وابسته به شرایط زدن خمیر قلع و کیفیت استنسیل است.

در حال حاضر در ایران از دو روش برای ساخت استنسیل استفاده می‌شود:

1. تولید استنسیل به روش شیمیایی: در بردهایی که حساسیت کمتری در تولید دارند همچون بردهای روشنایی استنسیل شیمیایی با توجه به مقرون به صرفه بودن آن انتخاب مناسب تری است.
2. تولید استنسیل با دستگاه لیزر: در بردهایی که قطعات حساس تری دارند (مثل آی سی ها) استنسیل لیزر انتخاب بادقت تری خواهد بود.

برای کسب اطلاعات بیشتر در مورد استنسیل صفحه سفارش شابلون استنسیل را مطالعه بفرمایید.

در طراحی استنسیل مونتاژ SMD  یا شابلون خمیرقلع شامل موارد زیر می باشد:

• ضخامت ورق استیل : میزان قلع مورد نیاز برای اتصال هر پد قطعه به برد تعیین کننده ضخامت استنسیل می باشد. به صورت معمول استنسیل ها با ضخامت 12mm تولید می شوند. در صورت نیاز به پر قلع بودن پدها این ضخامت تا 0.2mm قابل افزایش است.
• سایز استاندارد استنسیل: تولیدکنندگان جهت تسریع فرآیند تولید، استنسیل ها را در سایزهای استاندارد تولید می‌کنند و فریم های آماده در سایزهای از قبل تعیین شده دارند. از ابعاد استاندارد استنسیل های شرکت مرصا می‌توان به ابعاد 40*50 و 55*65 و 60*60 اشاره کرد.
• حاشیه امن دور شیت: یکی از پارامترهایی که هنگام سفارش استنسیل مونتاژ Smd باید به آن توجه کنید در نظر گرفتن حداقل 10cm فضای خالی در اطراف برد است. به این معنا که اگر ابعاد شیت شما 20*30 است باید حداقل سایز استنسیل انتخابی شما به گونه ای باشد که ورق استیلی که قلع روی آن کشیده می‌شود 30*40 باشد. دلیل این فضای امن اینست که قلع اضافی به چسب دور استنسیل برخورد نکند و استنسیل شما زمان بیشتری عمر کند.
• پولیش نهایی سطح: با توجه به حساسیت برد شما اهمیت پولیش نهایی استنسیل بیشتر می‌شود. در مونتاژ قطعات SMDبا ابعاد 0603 یا کوچکتر، برای جلوگیری از ایجاد دانه قلع روی پدها باید صفحه استیل سوراخ کاری شده استنسیل پرداخت و پولیش شود.
• تغییر پدهایی با سایز بزرگ: اگر برد شما دارای پدهای بزرگ است؛ پیشنهاد می‌شود که به هر پد بزرگ را به چند بخش کوچکتر تقسیم کنید تا از پخش غیر منطقی خمیر قلع جلوگیری شود.
• نشانه های نظیر به نظیر: پیشنهاد می شود حداقل سه نشانه روی شابلون استنسیل وجود داشته باشد. متناظر این نشان ها نیز باید به طور دقیق بر روی برد شما وجود داشته باشد. به کمک این نشان ها، تنظیم برد زیر شابلون با دقت و سرعت بیشتری انجام خواهد شد. این نشان ها باید به صورت قطری، با بیشترین فاصله ممکن از یکدیگر و همچنین با شکل بسیار واضح باشند تا بیشترین دقت را فراهم کنند.

فرآیند قلع زدن روی بردها

فرآیند قلع زدن روی بردها

یکی از مواردی که کیفیت مونتاژ را تعیین می‌کند فرآیند خمیر قلع زدن روی بردهاست. برای این فرآیند از استنسیل پرینتر استفاده می‌شود. استنسیل پرینترها در سه مدل دستی، نیمه اتومات و تمام اتومات در بازار موجود هستند. که با توجه به پیوستگی خط مونتاژ smd انتخاب می‌شوند. در فرآیند زدن خمیر قلع روی بردها مواردی مثل سرعت لیسه، فشار لیسه، سرعت برداشتن شابلون استنسیل، نحوه تمیز کردن و تعداد دفعات استفاده شابلون، تخته زیر بردها در استنسیل پرینتر و … حائز اهمیت است.

سرعت لیسه

به طور کلی، سرعت کم لیسه می تواند کیفیت چاپ را بهبود بخشد، و از سوی دیگر این سرعت کم می تواند باعث کند شدن لبه لیسه شده و منجر به کاهش بازدهی تولید گردد. اگر سرعت لیسه زیاد باشد، خمیر قلع فرصت کافی برای پرکردن سوراخ ها موجود روی استنسیل را پیدا نمی‌کند و قلع کافی روی پدها اعمال نخواهد شد و کیفیت مونتاژ کاهش پیدا کند. در نتیجه تا زمانی که چرخش و غلت خوردن خمیر قلع روی استنسیل به صورت نرمال و عادی می باشد می توانید سرعت حرکت لیسه را افزایش دهید

فشار لیسه

اعمال فشار زیاد روی لیسه سبب می شود خمیر قلع های قرار گرفته روی سوراخ های شابلون، به صورت بیش از حد از سوراخ ها خارج شوند و در نتیجه خمیر قلع اعمال شده بیشتر از حالت عادی خواهد بود اگرچه در این حالت سرعت پوشندن سوراخ های شابلون افزایش خواهد داشت. از سوی دیگر اعمال فشار ناکافی می تواند باعث شود عملیات چاپ خمیر قلع روی برد به درستی صورت نپذیرد. در نتیجه فشار روی لیسه را در حدی نگه دارید که کیفیت قلع چاپ شده روی پدهای بردبه صورت مطلوب باشد.

سرعت برداشتن استنسیل

 اگر با سرعت شابلون را بردارید ممکن است قسمت روی خمیر قلع چاپ شده تغییر حالت دهد و فرم نامطلوبی به خود بگیرد. از طرف دیگر برداشتن با سرعت پایین بازدهی تولید را تحت تاثیر قرار خواهد داد.

نحوه تمیز کردن و تعداد دفعات استفاده استنسیل

اگر این موارد به خوبی تعیین نشود منجر به کثیف شدن استنسیل، کاهش کیفیت چاپ قلع و در نتیجه کاهش کیفیت پروسه مونتاژ خواهد شد.

تخته زیر بردها در استنسیل پرینتر

تخته یا بستری که PCB برای چاپ خمیر قلع روی آن قرار می گیرد در کیفیت اعمال خمیر قلع روی بردها موثر است. اگر حمایت خوبی از بردها در هنگام اعمال خمیر قلع انجام نشود سبب می‌شود در برخی نقاط ضخامت خمیر قلع چاپ شده بطور نامطلوب افزایش یابد و یک نایکنواختی روی پدهای خمیرقلع خورده ایجاد شود. پس مطمئن شوید که تخته مورد استفاده در زیر برد مدار چاپی صاف، هموار و یکدست باشد تا شابلون استنسیل به خوبی به آن بچسبد و کیفیت چاپ خمیر قلع را تضمین کند.

فرآیند قطعه گذاری pick & place

یکی دیگر از فاکتورهای تاثیرگذار بر کیفیت مونتاژ SMD، پروسه جایگذاری قطعات است. این پروسه خود شامل سه عامل  می باشد:

• ستاب صحیح: اولین فرآیند کار با دستگاه pick&place ستاپ دستگاه با توجه به فایل طراحی آن است. این فرآیند شامل معرفی قطعات و جای هر قطعه به دستگاه است. این فرآیند نیاز به دقت بالایی دارد تا انتخاب قطعات به درستی انجام شوند.
• دقت در فرآیند جایگذاری: فراهم کردن شرایط قرار گیری دقیق قطعات در مختصات تعیین شده. علاوه بر این باید زاویه قطعه در هنگام مونتاژ مورد توجه قرار گیرد تا جهت و پلاریته قطعات صحیح باشد.
• فشار مناسب: این فشار در هنگام چسباندن قطعات خود به عواملی مانند ضخامت برد، پکیج قطعات، فشار نازل دستگاه و تنظیم ارتفاع نوک دستگاه در راستای محور عمودی در پروسه مونتاژ، وابسته است.

اون مادون قرمز مرحله آخر لحیم کاری (REFLOW WELDING)

تنظیمات درست نمودار حرارتی در پروسه لحیم کاری، یکی از فاکتورهای تاثیرگذار بر کیفیت مونتاژ SMD و تضمین کننده کیفیت محصول نهایی است. نمودار حرارتی زمانی در حالت مطلوب خود قرار می‌گیرد که باعث شود تمام قطعات روی برد بدون در نظر گرفتن نوع و پکیج آن به خوبی روی برد مدار چاپی لحیم شوند. نقاط لحیم کاری شده علاوه بر کیفیت ظاهری خوب، باید از لحاظ میزان اتصال نیز کیفیت مطلوبی داشته باشند.

شیب زیاد در نمودار حرارتی می تواند منجر به افزایش سریع دما شود که پیامدهایی بدی به همراه خواهد داشت.این عوارض شامل آسیب رسیدن به قطعات، تغییر شکل و دفرمه شدن برد مدار چاپی، تبخیر سریع فلاکس موجود در خمیر قلع (باعث پاشیدن قلع به خارج از ناحیه پدها و به وجود آمدن دانه های قلع) می شود.

حداکثر دما بطور معمول به گونه ای تنظیم می گردد که از نقطه ذوب خمیر قلع 30 تا 40 درجه سانتی گراد بالاتر باشد. دمای بیش از حد و زمان طولانی برای این پروسه می تواند به قطعاتی که نسبت به حرارت حساس هستند آسیب وارد کند. علاوه بر آن تبخیر فلاکس در خمیر قلع باعث می شود که لحیم کاری قابل اعتمادی صورت نپذیرد. برای بهبود کیفیت لحیم کاری و اجتناب از مشکلات ناشی از اکسیداسیون، با توجه به شرایط می توان از اون هایی با ورودی گاز نیتروژن بهره برد.

قیمت مونتاژ SMD  چگونه محاسبه می شود؟

محاسبه هزینه مونتاژ SMD عمدتا بر اساس تعداد پد( پایه های قطعات SMD) صورت می‌گیرد. این قیمت برای بردهای LED و روشنایی که تنوع قطعات آن ها محدود است کمتر و هرچه تنوع قطعات روی برد بیشتر باشد مثل بردهای کنترلی و ابزار دقیق این قیمت افزایش خواهد داشت. البته در بعضی مواقع پیچیدگی برد و تنوع زیاد قطعات و میزان دقت در فرآیند مونتاژ می تواند محاسبه قیمت را کمی متفاوت کند. جهت برآورد قیمت می‌توانید از ماشین حساب آنلاین استفاده کرده و با ورود اطلاعات، قیمت مونتاژ برد مدنظر خود را محاسبه کنید.

هزینه ثابت اولیه؛ یکی از موارد مورد نیاز مونتاژ اتومات استنسیل یا شابلون خمیر قلع است. این شابلون تازمانی که فایل طراحی برد یا چیدمان و شیت بندی برد شما تغییر نکند قابل استفاده است. با توجه به روش تولید و ابعاد شابلون قیمتی حدودا یک تا سه میلیون تومان دارد.