مونتاژ برد SMD به دلیل ویژگی‌های شگفت انگیز خود، محبوبیت زیادی میان شرکت‌های تولید مدارهای الکترونیکی پیدا کرده است. بردهایی که با استفاده از این روش مونتاژ می‌شوند، دقت عملکردی بسیار بالایی دارند. در صورتی که جزو فعالان صنعت الکترونیک هستید یا قصد آشنایی با فرآیند مونتاژ SMD را دارید، در این مقاله با ما همراه باشید تا همه چیز دربارهٔ این روش را بخوانیم.

مونتاژ برد SMD چیست؟

مونتاژ برد به روش SMD، یک دانش مدرن است که توسط ربات و دستگاه انجام می‌گیرد. دو ربات برای انجام مونتاژ به روش SMD کار می‌کنند: ربات Pick و ربات Place. این روش به صورت الکترونیکی انجام می‌گیرد و از دقت بسیار بالایی برخوردار است. به دلیل اینکه قطعات مونتاژ شده در این روش بسیار ریز هستند، انجام دستی این کار ممکن نیست و نیاز به استفاده از ربات‌ها به وجود می‌آید.
اگر بخواهیم مونتاژ برد SMD را توضیح دهیم: طی این روش، قطعات به جای اینکه از طریق سوراخ‌هایی که برد مدار چاپی (PCB) قرار دارد، مستقیماً بر روی برد قرار گرفته و لحیم‌کاری می‌شوند. به دلیل اینکه قطعات در این روش بسیار کوچک هستند، به دقت زیادی در مونتاژ نیاز خواهیم داشت؛ این موضوع ما را ملزم به استفاده از ربات‌های دقیق می‌کند.

نمونه کار مونتاژ smd

تفاوت مونتاژ SMD و DIP

همانطور که گفته شد، در مونتاژ برد SMD، قطعات مستقیماً روی برد قرار می‌گیرند در حالی که در مونتاژ به روش DIP، پایه‌های قطعات از سوراخ‌هایی که روی بدنهٔ برد قرار دارد عبور داده شده و لحیم‌کاری می‌شوند. قطعات استفاده شده در این دو روش نیز با هم متفاوت هستند؛ به طوری که قطعات الکترونیکی به کار رفته در مونتاژ DIP بزرگ‌تر بوده و دارای پایه‌هایی جهت اتصال هستند؛ در حالی که قطعات SMD بسیار کوچک می‌باشند.

از نظر سرعت تولید، SMD بر DIP برتری دارد؛ سرعت تولید بالا و امکان تولید انبوه برد‌ها، یک مزیت مهم برای این روش است. از روش SMD برای تولید مدارهای پیچیده و بردهای پیشرفته استفاده می‌شود؛ در حالی که کاربرد روش DIP به مدارهای ساده، کوچک و آزمایشی محدود می‌شود.

مونتاژ برد SMD چه مزایایی دارد؟

تولید کنندگان بزرگ مدارهای الکترونیکی، از روش SMD برای مونتاژ بردهای خود استفاده می‌کنند؛ اما چرا؟ علت اینکه شرکت‌های بزرگ و غول‌های فناوری از این روش استفاده می‌کنند چیست؟ با توجه به اینکه مونتاژ برد SMD با استفاده از ربات‌ها و به طور خودکار انجام می‌شود، امکان بروز خطاهای مختلف که پیش از این در مونتاژ برد به روش DIP به وجود می‌آمد، بسیار کاهش یافته است. علاوه بر اینها، عوامل زیر تأثیر فوق العاده‌ای در افزایش محبوبیت این روش مونتاژ برای شرکت‌های مختلف داشته‌اند:

• کاهش اندازه و وزن بردها: به خصوص در دستگاه‌هایی که اندازهٔ‌ فیزیکی در آنها بسیار مهم است، (مثل موبایل یا ایرپاد) تنها این روش است که کاربرد دارد و از طریق DIP هرگز نمی‌توانیم به ابعاد مشابه دست پیدا کنیم. همچنین مونتاژ برد SMD امکان تولید مدارهای بسیار سبک و یکپارچه را به ما می‌دهد و خیالمان را از بابت وزن نیز راحت کرده است.

• سرعت تولید بالا:‌ قطعاً شرکت‌های بزرگ، برای پاسخگویی به نیاز مشتریان خود، احتیاج به ساز و کاری دارند که بتوان به تولید انبوه دست یافت. مونتاژ برد SMD به دلیل استفاده از ربات‌ها و دستگاه‌های پیشرفته، سرعت تولید را بسیار بالا برده است؛ به طوری که ظرفیت تولید شرکت‌ها از تعداد محدود به تولید انبوه رسیده است.

• صرفه جویی در هزینه‌ها: از آنجایی که مونتاژ برد به این روش، قابلیت تولید انبوه و کاهش خطاها تا درصد صفر را داراست، صرفه‌جویی زیادی در هزینه‌های تولید کنندگان خواهد داشت.

مراحل مونتاژ برد SMD

از آنجایی که بخش بزرگی از این فرآیند توسط دستگاه‌ها و به صورت اتوماتیک انجام می‌شود، تقسیم‌بندی آن به مراحل مختلف ضروری‌ست. فرآیند مونتاژ برد به صورت SMD بر اساس نیازمندی و همچنین مشخصات ربات‌ها متفاوت است اما مراحل کلی آن تقریباً یکی است و شامل موارد زیر می‌شود:

طراحی برد مدار چاپی (PCB)
این اولین مرحله از مونتاژ برد است. طی این مرحله، مهندسان طراحی با استفاده از نرم افزارهای مخصوص، قطعات مورد نیاز و جایگاه آنها را روی برد مشخص می‌کنند. پس از اینکه طرح نرم افزاری مدار آماده شد، برد PCB ساخته می‌شود. لازم است قبل از شروع تولید برد، مدل نرم افزاری آن را از جهت سازگاری با استانداردها بررسی کنیم.

آماده‌سازی قطعات
طبق برد نرم افزاری، قطعات مورد نیاز لیست شده و در اختیار کارشناسان تأمین قطعه قرار می‌گیرد. قطعات SMD معمولا به صورت نوار یا قرقره تهیه و برای استفاده در ربات‌ها، برنامه ریزی می‌شوند. از آنجایی که مشخصات، ظرفیت و نوع هر کدام از قطعات به کار رفته در مدار باید طبق دانش، تجربه و تخصص الکترونیک انتخاب شود، این یک مرحلهٔ حساس در مونتاژ برد SMD است.

به کارگیری خمیر قلع
خمیر قلع (Solder Paste) مهمترین ابزار در مونتاژ برد SMD است که قابلیت اتصال قطعات به برد را فراهم می‌سازد. این خمیر توسط دستگاه چاپ، روی محل‌هایی که قبلاً مشخص شده‌اند، قرار می‌گیرد. این قسمت‌ها، همان محل اتصال قطعات به برد هستند. کیفیت لحیم‌کاری در این روش بسیار مهم است؛ بنابراین حتماً باید ضخامت و یکپارچگی خمیر پخش شده روی سطح برد بررسی شود.

قرار دادن قطعات روی برد

قطعات کوچک SMD با استفاده از ربات، بر روی قسمت‌هایی که توسط مدل نرم افزاری مدار مشخص و برنامه ریزی شده‌اند، قرار داده می‌شوند. ربات Pick، قطعات را بر می‌دارد و ربات Place، آنها را روی قسمت‌های مختلف برد قرار می‌دهد. در مواردی ممکن است به دلیل اختلال در عملکرد دستگاه، نیاز به قرار دادن دستی برخی از قطعات باشد؛ اینجا نیروی انسانی وارد کار شده و قطعات ریز را به دقت، بر روی مناطق مورد نظر قرار می‌دهد.

انتقال به کوره پخت و تکمیل لحیم‌کاری
خمیر قلع که در مراحل قبل روی برد اعمال شده بود، با قرار گیری مدار در کوره‌های پخت ذوب شده و قطعات را به برد اتصال می‌دهد. تنظیم حرارت به گونه‌ای که به قطعات آسیبی وارد نشود و در عین حال، خمیر قلع ذوب گردد، یک فرآیند ضروری و حساس در این مرحله است.

کنترل کیفیت
پس از لحیم کاری، برد به واحد کنترل کیفیت QA فرستاده می‌شود تا ضمن بازرسی از وضعیت ظاهری مونتاژ، صحت عملکرد مدار نیز بررسی گردد. این مرحله می‌تواند شامل فرآیندهای زیر باشد:

• بازرسی اپتیکی خودکار (AOI) : برد از نظر صحت عملکرد و مهندسی کاربرد قطعات الکترونیکی در کنار یکدیگر بررسی می‌شود.

• بازرسی با اشعه ایکس: برخی از اتصالات مانند BGA ها ممکن است به صورت نادرست و ناقص انجام شده و با چشم غیرمسلح قابل بررسی نباشند؛ در این حالت، از Xray استفاده می‌شود.

• تست عملکرد: در نهایت، واحد کنترل کیفیت عملکرد الکتریکی شعر را بررسی می‌کند.
نتیجه‌گیری

مونتاژ برد SMD به دلیل دقت بسیار بالا در انجام فرآیندها و استفاده از ربات و دستگاه‌های پیشرفته، برای شرکت‌های بزرگ و تولیدکنندگان انبوه مدارهای الکتریکی مناسب است. مدارهایی که با استفاده از این روش مونتاژ می‌شوند، عملکرد بسیار دقیق و خوبی دارند.