طراحی و آماده‌سازی فایل‌های تولید

اگر به فکر راه اندازی خط تولید برد الکترونیکی هستید، در ادامه این مطلب با نکات، مراحل و جزئیات این کار آشنا خواهید شد. به طور کلی راه‌اندازی یک خط تولید، به ویژه در زمینه دستگاه‌های الکترونیکی، چالش‌های خاص خود را دارد. هزینه، انتخاب درست تجهیزات، تهیه مواد اولیه، مراحل فنی و … مهم‌ترین چالش‌هایی هستند که برای تاسیس خط تولید برد، با آن‌ها مواجه می‌شوید. با معتبرترین کارخانه ساخت برد الکترونیکی آشنا شوید.

در ادامه این مقاله، تمامی نکات و بایدها و نبایدهای مربوط به راه اندازی خط تولید برد را بررسی می‌کنیم. با استفاده از این نکات، می‌تواند کارگاه خود را راه‌اندازی کرده و ضمن تولید درست و اصولی، به درآمد مناسب برسید.

مراحل راه اندازی خط تولید برد الکترونیکی

پیش از اینکه با مراحل و به طور کلی پروسه راه اندازی خط تولید برد الکترونیکی آشنا شوید، بد نیست بدانید که مراحل ذکر شده مربوط به کارگاه‌های مونتاژ برد SMD هستند. البته روند کار در تولید دیگر انواع برد نیز تقریبا مشابه است و برخی از جزئیات تفاوت دارند. برای راه اندازی خط تولید برد، به یک کارگاه نیاز دارید تا تجهیزات و ماشین‌آلات و … را در آن مستقر کنید. پس از طی این مرحله و خرید تجهیزات مورد نیاز، باید مراحل زیر را به ترتیب طی کنید که هریک از آنها را در بخش‌های بعدی، مفصلا بررسی می‌کنیم:

1. شابلون زدن خمیر قلع
2. قطعه گذاری و مونتاژ قطعات
3. ذوب کردن خمیر قلع
4. مونتاژ دستی
5. کنترل کیفی
6. پاکسازی بردها
7. بسته‌بندی

1. طراحی و آماده‌سازی فایل‌های تولید

پیش از آغاز تولید برد الکترونیکی، مرحله طراحی و آماده‌سازی فایل‌های فنی از اهمیت بالایی برخوردار است. در این مرحله، مهندسان با استفاده از نرم‌افزارهای طراحی PCB مانند Altium Designer یا KiCad، نقشه مدار و مسیرهای الکتریکی را مشخص می‌کنند. سپس فایل‌های Gerber، Drill و لیست قطعات (BOM) تولید می‌شوند تا جزئیات کامل ساخت برد در اختیار واحد تولید قرار گیرد. دقت در طراحی، از بروز مشکلاتی مانند اتصال کوتاه، نویز سیگنال و اشتباه در جانمایی قطعات جلوگیری می‌کند. به‌عبارت دیگر، کیفیت طراحی اولیه، تعیین‌کننده موفقیت مراحل بعدی مونتاژ و عملکرد نهایی مدار است.

2. ساخت برد خام (PCB Fabrication)

در این مرحله، طراحی دیجیتال به یک برد فیزیکی واقعی تبدیل می‌شود. فرآیند ساخت شامل چند مرحله کلیدی است: چاپ لایه‌های مسی، حکاکی مسیرهای الکتریکی (Etching)، سوراخ‌کاری دقیق محل پین‌ها و پوشش محافظ لحیم‌کاری (Solder Mask) روی برد. سپس علائم قطعات و شماره‌گذاری‌ها با استفاده از چاپ سیلک روی سطح برد درج می‌شوند. در برخی موارد، برای افزایش دوام و رسانایی، سطح مسی با قلع یا طلا پوشانده می‌شود (Surface Finish). دقت در این مرحله حیاتی است، زیرا کوچک‌ترین انحراف در سوراخ‌کاری یا ضخامت مسیرها می‌تواند در مراحل بعدی مونتاژ مشکلات عملکردی ایجاد کند.

3. شابلون زدن خمیر قلع

در ابتدای راه اندازی کارگاه تولیدی برد الکترونیکی، نیاز به خمیر قلع و شابلون زدن آن دارید. این خمیر، یک ماده خاکستری رنگ و چسبناک است که در آن از مادهFLUXاستفاده شده است. بسیار مهم است که پیش از شروع مرحله قطعه‌گذاری، خمیر قلع روی تمامی پدها قرار بگیرد. استفاده از شابلون، روند انجام این کار را تسریع کرده و سرعت عملیات را افزایش می‌دهد. برای اینکه تصور دقیق‌تری در مورد فرایند شابلون زدن داشته باشید، چاپ روی لباس مثال خوبی است.

درست همانطور که شابلون روی لباس قرار گرفته و جوهر پخش می‌شود، در این مرحله راه اندازی خط تولید برد الکترونیکی هم نیاز به یک شابلون فلزی است. محل پایه قطعاتی که در فهرست مونتاژ شدن هستند، روی این شابلون برش خورده و به راحتی می‌توان طرح‌های مورد نظر را پیاده کرد.

روند کار هم به این شکل است که پس از فیکس کردن شابلون بهPCB ، روی شابلون با خمیر قلع پوشانده می‌شود تا خمیر، به خوبی در تمامی منافذ، نفوذ کند. ایراد این کار، قیمت بالای خمیر و هدررفت بخشی از آن به دلیل استفاده نادرست. بنابراین بهتر است برای صرفه جویی و تمیز شدن کار، از دستگاهی به نام Stencil Printer استفاده گردد.

4. قطعه گذاری

پس از شابلون زدن، نوبت به قطعه گذاری است که معمولا به دو صورت دستی و یا با دستگاه مونتاژ انجام می‌شود. البته استفاده از دستگاه مونتاژ چندان ضروری نیست و می‌توان گفت که دست انسان هم تقریبا همان دقت را دارد. با این حال اگر حجم تولید شما بالاست، خرید این دستگاه به افزایش سرعت شما کمک می‌کند. در غیر این صورت و در صورت تازه تاسیس بودن کارگاه، بهتر است از خرید آن صرف‌نظر کرده و از این طریق، هزینه‌های تولید را کاهش دهید.

5. ذوب کردن خمیر قلع

در ادامه مراحل راه اندازی خط تولید برد الکترونیکی، نوبت به ذوب کردن خمیر قلع است. این کار بدین منظور انجام می‌شود که پس از ذوب و خنک شدن خمیر، لحیم‌کاری به راحتی انجام شود. دستگاه کوره مادون قرمز (Reflow Oven) مهم‌ترین تجهیزاتی است که برای ذوب خمیر به آن نیاز دارید.

جالب است بدانید که این دستگاه، دمای بردها را تا 250 درجه سانتی گراد بالا برده و به صورت کنترل شده دما را پایین می آورد تا مانع از انبساط ناگهانی، حرکت قطعات و ایجاد ترک در لحیم‌کاری شود.

دستگاه های آون دارای چند منطقه حرارتی مختلف هستند که برد را پیش گرمایش داده و آرام آرام به نقطه ذوب قلع می‌رسانند. حتی فرایند خنک‌سازی هم به آرامی انجام می‌شود و به این ترتیب، قطعات دچار شوک شدید و خرابی نمی‌شوند.

چسب‌کاری در مونتاژ بردهای دوطرفه

در برخی از بردهای الکترونیکی، قطعات در هر دو سمت برد نصب می‌شوند. در این شرایط لازم است ترتیب مونتاژ به‌گونه‌ای انجام شود که از جابه‌جایی یا افتادن قطعات در هنگام فرآیند لحیم‌کاری جلوگیری شود. مراحل کار معمولاً به شکل زیر انجام می‌شود:

1. در ابتدا، سمتی از برد که تعداد قطعات آن کمتر و اندازه آن‌ها کوچک‌تر است مونتاژ می‌شود.
2. پس از اتمام این مرحله، برد برای مونتاژ سمت دوم آماده می‌گردد.
3. پیش از قرار دادن برد در کوره برای لحیم‌کاری مرحله دوم، سمت اول با چسب مخصوص پوشانده می‌شود تا هنگام حرارت دیدن، قطعات آن از جای خود جدا یا جابه‌جا نشوند.

این روش موجب می‌شود ثبات قطعات و کیفیت نهایی مونتاژ حفظ شده و از بروز خطا در تولید جلوگیری گردد.

6. لحیم کاری قطعات و مونتاژ برد DIP

پس از طی شدن مراحل ذکر شده برای راه اندازی خط تولید برد الکترونیکی، نوبت به لحیم کردن قطعات و مونتاژ برد است. درواقع بعد از اینکه قطعات به درستی و کاملا لحیم شدند، بردهایی که دارای قطعات DIP هستند، این بار به صورت دستی، لحیم می‌شوند. البته اگر حجم تولید بالا باشد، می‌توان با استفاده از دستگاهی به نام وان قلع موجی (Wave soldering machine) سرعت کار را افزایش داد. پیشنهاد می‌شود در طراحی اولیه، بیشتر از بردهای SMD استفاده کنید تا با هزینه‌ها و دردسرهای برد DIP مواجه نشوید.

7. تست عملکرد نهایی (Functional Test)

پس از پایان مراحل مونتاژ و کنترل کیفی ظاهری، نوبت به تست عملکرد نهایی برد می‌رسد. در این مرحله، مهندسان با استفاده از تجهیزات تخصصی مانند Multimeter، Oscilloscope و Jig تست اختصاصی، عملکرد تمام بخش‌های مدار را بررسی می‌کنند. این تست‌ها شامل اطمینان از صحت اتصالات، بررسی ولتاژها، جریان‌ها، سیگنال‌ها و پاسخ مدار به ورودی‌های مختلف است. در صورت مشاهده هرگونه خطا، برد معیوب تعمیر یا از چرخه تولید خارج می‌شود. هدف از این مرحله، اطمینان از عملکرد پایدار و بدون نقص محصول پیش از بسته‌بندی و ارسال به مشتری است.

8. شست و شوی بردها

بعد از اینکه مراحل مونتاژ، قطعه گذاری و کنترل کیفیت انجام شد، باید بردها را تمیز کنید. توضیح اینکه معمولا بعد از پایان مرحله لحیم‌کاری، مقداری فلاکس بر روی برد باقی می‌ماند. این مایع که خاصیت اسیدی داشته و برای افزایش چسبندگی به خمیر قطع افزوده می‌شود، ظاهر زیبایی نداشته و از طرفی، بعد از مدتی، استحکام لحیم پایه‌ها را به شدت کاهش می‌دهد.

برای جلوگیری از این اتفاق باید بردها را با استفاده از آب و صابون بدون یون، به صورت کامل شستشو داد. دقت کنید که آب بدون یون، هیچ گونه خاصیت رسانایی ندارد و مشکل یا خطر خاصی را در روند کار ایجاد نمی‌کند.

9. بسته بندی

در نهایت، آخرین مرحله راه اندازی خط تولید برد الکترونیکی مربوط به بسته‌بندی است که اهمیت بسیار بالایی هم دارد. بسیار مهم است که در این مرحله، کلیه نکات ایمنی رعایت شده و حفاظت کامل از برد در برابر الکتریسیته ساکن انجام گردد. به یاد داشته باشید که پلاستیک‌های معمولی به سادگی چند صد ولت الکتریسیته ساکن ایجاد می‌کنند که این ولتاژ، برای بسیاری از قطعات خطرناک بوده و به آنها آسیب می‌رساند.

در صنایع بسته‌بندی قطعات و بردهای الکترونیکی از نوعی پلاستیک آنتی استاتیک استفاده می شود که به پلاستیک‌های متالایز یا آنتی استاتیک معروف هستند. با استفاده از این پلاستیک‌ها از ایجاد الکتریسیته ساکن و به دنبال آن‎‌ آسیب‌دیدگی قطعات، پیشگیری خواهید شد.

سفارش مونتاژ برد الکترونیکی

برای سفارش مونتاژ برد الکترونیکی به صورت عمده، می‌توانید با شرکت مهام الکترونیک تماس بگیرید. این شرکت جزو اولین تولیدکنندگان برد در ایران است و سالها در این حوزه تجربه موفق دارد. این تجربه در کنار تخصص مهندسین و تجهیز خط تولید برد الکترونیکی به آخرین دستگاه‌ها و ابزارآلات روز دنیا موجب شده که تمامی مراحل طراحی، تولید و مونتاژ قطعات برد در این مجموعه، مطابق با استانداردهای روز دنیا انجام شوند. جهت کسب اطلاعات بیشتر و ثبت سفارش، از طریق وب سایت اقدام کرده و یا با شماره‌های 02146800439 – 09389118777 تماس بگیرید.

سخن نهایی

در این مقاله تلاش کردیم که مراحل مختلف راه اندازی خط تولید برد الکترونیکی را بررسی کنیم. تاسیس یا راه اندازی خطوط تولید مدارهای الکترونیکی، نکات بسیار زیادی دارد که باید با آنها آشنایی کامل داشته باشید. برای این کار باید مکانی با مساحت مناسب را به عنوان کارگاه تهیه کرده و آن را به دستگاه‌ها و ابزارآلات مخصوص، تجهیز نمایید.

پس از آن لازم است که مراحل ذکر شده در این مقاله را به درستی طی کنید تا در نهایت، موفق به تولید و عرضه برد الکترونیکی شوید. برای کاهش هزینه‌ها در هر مرحله نیز راهکارهایی وجود دارد که در تشریح هریک از مراحل، به آنها اشاره شده است.

سوالات متداول

1. راه اندازی خط تولید برد الکترونیکی چه مراحلی دارد؟
   برای راه اندازی خط تولید برد الکترونیکی باید مراحلی از قبیل تامین مکان، خرید تجهیزات، شابلون زنی، لحیم کاری و … را طی کنید.
2. هزینه راه اندازی خط تولید برد الکترونیکی چقدر است؟
   هزینه راه اندازی کارگاه تولید برد الکترونیکی، با توجه به عوامل مختلفی همچون حجم تولید، نوع و برند تجهیزات، کیفیت مواد اولیه و … متفاوت است.