در فرآیند مونتاژ برد SMD دستگاه‌ها و ابزار‌های مختلفی مورد استفاده قرار می‌گیرند. یکی از لوازمی که برای مونتاژ SMD ضروری است شابلون مونتاژ SMD نام دارد. این وسیله در مونتاژ اتوماتیک و مونتاژ دستی بردهای الکترونیکی با تکنولوژی SMT کاربرد دارد. در ادامه با اهمیت و کاربرد شابلون مونتاژ SMD بیشتر آشنا می‌شویم.
شابلون مونتاژ SMD چیست؟
برای انجام لحیم کاری بردهای SMD نیاز است که خمیر قلع روی محل قرارگیری قطعات الکترونیکی قرار بگیرد تا بتوان فرآیند لحیم کاری را انجام داد. پروسه‌ی قراردهی خمیر قلع در بردهای SMD باید با دقت انجام شود تا از قرارگیری خمیر قلع در محل‌هایی که قطعات روی آن‌ها قرار نمی‌گیرند جلوگیری شود. نکته‌ی دیگری که در این فرآیند حائز اهمیت است میزان خمیر قلع قرار گرفته روی برد است که باید کنترل شود. شابلون مونتاژ SMD یا شابلون استنسیل SMD وظیفه‌ی این را دارد که خمیر قلع را در محل قرارگیری قطعات، جایگذاری کند. شابلون مونتاژ SMD برای هر برد به صورت مجزا طراحی و تولید میشود.
شابلون‌های مونتاژ SMD را می‌توان به صورت چند عددی روی یک پنل طراحی و تولید کرد. با استفاده از این شابلون‌ها می‌توان همزمان روی چند برد مدار چاپی خمیر لحیم را قرار داد و سرعت مونتاژ برد را بالا برد.
نمونه‌ای از یک شابلون مونتاژ SMD
نوع کارکرد شابلون مونتاژ SMD
شابلون مونتاژ SMD یک صفحه‌ی صاف است که می‌تواند از جنس‌های مختلفی ساخته شده باشد. این صفحات اغلب فلزی هستند و حفره‌هایی روی خود دارند. حفره‌های روی شابلون مونتاژ SMD، مطابق با نوع برد و طراحی آن ساخته میشود از این شابلون برای قرار دهی خمیر قلع روی یک SMD با طراحی متفاوت نمی‌توان استفاده کرد. استفاده از شابلون SMD اینگونه انجام میشود که ابتدا شابلون را روی برد قرار می‌دهند و سپس یک اپراتور خمیر قلع را روی شابلون می‌ریزد. خمیر قلع را با کاردک‌های غیر رسانا روی سطح شابلون پخش می‌کنند تا مطمئن شوند که خمیر قلع از تمامی حفره‌های شابلون عبور کرده و روی برد قرار گرفته است.
ضخامت شابلون مونتاژ SMD مطابق با قطعاتی که می‌خواهیم روی برد جایگذاری کنیم تعیین میشود. در مکان‌هایی که قطعات الکترونیکی با ابعاد بزرگ روی برد قرار می‌گیرند و باید ارتفاع خمیر لحیم بیشتر باشد از شابلون‌های با ضحامت بیشتر استفاده میشود.
برخی از بردهای الکترونیکی ترکیبی از بردهای SMD و DIP هستند. برای لحیم کاری این بردها ابتدا مونتاژ قطعات SMD را انجام می‌دهند چرا که با جایگذاری قطعات DIP دیگر امکان استفاده از شابلون مونتاژ SMD فراهم نیست.
مزابای استفاده از شابلون مونتاژ SMD
استفاده کردن از شابلون مونتاژ SMD مزایایی دارد که بهتر است با آن‌ها آشنا شوید. در ادامه به بررسی مزایای شابلون‌های مونتاژ SMD می پردازیم.
- افزایش سرعت مونتاژ: استفاده از شابلون مونتاژ SMD باغث میشود که سرعت مونتاژ بردهای SMD افزایش پیدا کند و در این زمینه بسیار سریع‌تر از روش‌های سنتی مثل چاپ سیلک اسکرین است.
- قرار گیری دقیق خمیر قلع در محل قرارگیری قطعات الکترونیکی: با استفاده از شابلون مونتاژ دقیقا محل قرارگیری قطعات الکترونیکی به خمیر قلع آغشته میشود. این موضوع باعث کاهش هدر رفت خمیر قلع میشود و ناهمواری‌های احتمالی که در سطح برد به وجود می‌آید را از بین می‌برد.
- از ین بردن خطای نیروی انسانی: در مونتاژ برد SMD با استفاده از شابلون‌های استنسیل خطاهای نیروی انسانی‌ای که در جایگذاری دستی خمیر قلع به وجود می‌آید، برطرف میشود.
المان‌های مهم در استفاده از شابلون مونتاژ SMD
شابلون مونتاژ SMD المان‌هایی دارد که در کیفیت قراردهی خمیر قلع روی برد تاثیر‌گذار است. انتخاب شابلون مناسب برای مونتاژ برد تاثیر زیادی در قیمت تمام شده و کیفیت لحیم کاری برد دارد برای همین بهتر است با این المان‌ها آشنا شوید. المان‌های مهمی که درباره‌ی شابلون مونتاژ SMD باید بدانید عبارت است از؛ ضخامت شابلون و اندازه‌ی سوراخ‌های شابلون که هرکدام را در ادامه توضیح می‌دهیم.
ضخامت شابلون مونتاژ SMD
یکی از المان‌های مهم در فرآیند قراردهی خمیر قلع روی بردهای SMD ضخامت خمیر لحیم است. ارتفاع خمیر لحیم توسط ضخامت شابلون اندازه‌گیری میشود بنابراین بسیار اهمیت دارد که ضخامت شابلون مونتاژ SMD چقدر باشد. اگر ضخامت شابلون زیاد باشد باعث میشود که خمیر لحیم اضافی در دستگاه oven flow به درستی ذوب نشود و اصطلاحا مشکل پل لحیم پیش بیاید. ضخامت کم شابلون باعث میشود تا میزان خمیر لحیم قرار گرفته روی بردهای SMD کم باشد و اتصال قطعات با برد به درستی بر‌قرار نشود.
اندازه حفره‌های شابلون مونتاژ برد SMD
اندازه سوراخ‌های شابلون مونتاژ SMD از این جهت اهمیت دارد که خمیر قلع باید کاملا محل قرارگیری قطعات الکترونیکی را بپوشاند. پس بسیار اهمیت دارد که سوراخ‌های شابلون اسنتسیل SMD با انداز‌ه‌های دقیق تولید شوند. نکته‌ی مهم دیگر این است که با برداشتن شابلون از روی بردهای خمیر قلع مقداری روی برد پهن میشود بنابراین نباید اندازه سوراخ‌ها دقیقا هم اندازه محل قرارگیری قطعات باشد. معمولا اندازه‌ی سوراخ‌های شابلون مونتاژ SMD را دو سوم مساحت محل قرارگیری قطعات در نظر می‌گیرند.
جنس شابلون مونتاژ SMD
شابلون‌های مونتاژ SMD بسته به ویژگی‌های برد و همچنین تیراژ برد از جنس‌های مختلفی ساخته می‌شوند. یکی از عواملی که در انتخاب جنس شابلون برد SMD تاثیر‌گذار است مدت زمان استفاده از شابلون است. اگر بخواهیم مونتاژ را در فواصل زمانی مختلف تکرار کنیم باید از جنس شابلون‌هایی استفاده کنیم که در طولانی مدت دچار آسیب نمی‌شوند. در ادامه با جنس‌های مختلف شابلون‌های SMD بیشتر آشنا می‌شویم.
شابلون‌های ساخته شده با فولاد
شابلون‌های SMD فولادی جزو با دوام‌ترین شابلون‌های مونتاژ SMD به حساب می‌آیند که معمولا از فولاد ضد‌زنگ ساخته می‌شوند. هزینه‌ی تمام شدهی این شابلون‌ها معمولا از جنس‌های دیگر بالاتر است، به همین علت برای بردهایی که تیراژ بالایی دارند یا در آینده نیز امکان مونتاژ مجدد بردهای آن‌ها وجود دارد استفاده می‌شوند.
شابلون‌های مسی
شابلون‌های ساخته شده از مس بسیار دقیق هستند. شابلون‌های مسی مونتاژ SMD معمولا برای بردهایی کاربرد دارند که تراکم بالایی دارند و قطعات به کار رفته در آن‌ها ابعاد کوچکی دارند.
شابلون‌های کربید و ولفرام
یکی از جنس‌هایی که شابلون‌های مونتاژ SMD از آن ساخته می‌شوند، شابلون‌های کربید و ولفرام است. این شابلون‌ها در برابر حرارت و فشار بسیار مقاوم هستند و هزینه‌ی ساخت بالایی نیز دارند.
شابلون مونتاژ SMD با جنس نیکل
شابلون‌های SMD اقتصادی را معمولا از جنس نیکل می‌سازند. این شابلون‌ها ممکن است در طول مدت زمان و همچنین در اثر استفاده‌ی زیاد دقت خود را از دست بدهند اما برای تیراژ‌های پایین گزینه‌ی اقتصادی مناسبی به حساب می‌آید.
انواع شابلون مونتاژ SMD بر اساس روش ساخت
شابلون‌های مونتاژ SMD بر‌اساس نوع ساخت و نحوه‌ی حفره‌زنی آن‌ها انواع مختلفی دارند. هرکدام از روش‌های حفره‌زنی ویژگی‌های خاص خود را دارند که بسته به نوع برد انتخاب می‌شوند. در ادامه با روش‌های حفره‌زنی شابلون‌های مونتاژ SMD بیشتر آشنا می‌شویم.
شابلون‌های تولید شده با فرآیند حک لیزری
همان‌طور که از اسم این شابلون‌ها مشخص است، حفره‌های این شابلون به وسیله‌ی دستگاه‌های لیزر دقیق ایجاد میشود. این نوع حفره‌زنی برای شابلون‌های فلزی مورد استفاده قرار می‌گیرد (فولاد، مس و نیکل) و مزیت آن‌ها دقت بالایی است که در حفره‌زنی دارند. مزیت دیگر این شابلون‌ها این است که تولید آن‌ها به محیط زیست آسیب نمی‌رساند و برای همین شرکت‌های بزرگ معمولا از این روش برای تولید شابلون مونتاژ SMD استفاده می‌کنند.
شابلون مونتاژ SMD ساخته شده با حک لیزری
شابلون‌های تولید شده با اسید (حفره‌زنی با روش شیمیایی H)
حفره‌هایی که در این شابلون‌ها وجود دارد به وسیله‌ی مواد شیمیایی اسیدی روی شابلون زده میشود. شابلون‌های تولید شده با اسید معمولا دقت خیلی بالایی ندارند اما از نظر اقتصادی قیمت پایین‌تری نسبت به شابلون‌های لیزری دارند. نکته‌ی دیگری که حائز اهمیت است این است عدم سازگاری این شابلون‌ها با محیط زیست است، برای همین موضوع بسیاری از شرکت‌های حامی محیط زیست برای تولید شابلون‌ها از این روش استفاده نمی‌کنند.
طراحی شابلون مونتاژ SMD
شابلون مونتاژ SMD بر اساس طراحی برد الکترونیکی طراحی و ساخته میشود. فایل طراحی شابلون توسط متخصصان طراحی برد، طراحی میشود و باید نکاتی در طراحی شابلون رعایت شود که در ادامه این نکات را بیان می‌کنیم.
- برای طراحی فایل شابلونی که در برد الکترونیکی آن از قطعات fine pitch استفاده میشود باید سایز پد‌ها را ۲۰ تا ۳۰ درصد کاهش داد. قطعات fine pitch قطعاتی هستند که تعداد پایه‌های زیادی دارند و پایه‌ی قطعات بسیار به یکدیگر نزدیک است.
- باید به فاصله‌ی قطعات تا لبه‌ی شابلون توجه کرد و این فاصله را حداقل ۱۰ سانتی متر در نظر گرفت. این امر به این علت اهمیت دارد که لبه‌ی شابلون‌ها معمولا زیر گیره‌هایی قرار می‌گیرند که وظیفه‌ی نگه داشتن شابلون را برعهده دارند و برای همین باید فاصله‌ی اولین حفره‌ی شابلون مونتاژ SMD تا لبه‌ی شابلون حداقل ۱۰ سانتی متر باشد.
شابلون مونتاژ SMD؛ ابزاری مهم در مونتاژ بردهای SMD
شابلون‌های مونتاژ SMD یکی از ابزار‌های مهم و کاربردی در زمینه‌ی مونتاژ بردهای SMD هستند. عدم دقت به فاکتور‌های مهم در شابلون‌ها می‌تواند به پروژه‌ی مونتاژ شما صدمات زیادی وارد کند. در این مقاله با انواع شابلون‌ها و اهمیت آن‌ها در حوزه‌ی مونتاژ SMD آشنا شدیم. آوند الکترونیک برای پروسه لحیم کاری SMD همانند انواع لحیم کاری‌ها اهمیت ویژه‌ای به کیفیت فرآیند لحیم کاری بردهای SMD شما مشتریان عزیز می‌دهد تا مونتاژ بردهای شما را با بهترین کیفیت و نهایت دقت انجام دهد. از اینکه تا انتهای این مقاله همراه آوند الکترونیک بودید از شما سپاسگزاریم.
