طراحی و تولید مجموعه های الکترونیکی

فناوری SMT چیست؟

دستگاه نصب سطحی یا SMD یک دستگاه الکترونیکی است که اجزای آن مستقیماً روی سطح PCB نصب یا قرار می گیرند.    Surface Mount Technology یا SMT نام روشی است که برای تولید بردهای SMD استفاده می شود. تکنولوژی نصب سطحی تا حد زیادی جایگزین روش غوطه وری یا THT در صنعت شده است. هر دو فناوری را می توان روی یک برد استفاده کرد. برای قطعاتی که برای نصب روی سطح مناسب نیستند مانند ترانسفورماتورهای بزرگ و هیت سینک ها استفاده می شود. یک قطعه الکترونیکی ساخته شده با استفاده از فناوری SMT بسیار کوچکتر از همتای THT یا DIP خود است زیرا دارای پایه های کوچکتر است یا اصلاً پین ندارد. می‌توانید پین‌ها یا پایه‌هایی با سبک‌های مختلف، مانند پدهای تخت، ماتریسی از توپ لحیم کاری (BGA) یا پدهای روی بدنه قطعه داشته باشید.

تاریخچه فناوری SMD

معرفی بسته های SMD ارتباط نزدیکی با توسعه اولین مدارهای مجتمع در اوایل دهه 1960 دارد. با این حال، تا دهه 1980 و 1990 بود که SMD ها شروع به تسلط بر بازار کردند، بسته های کوچکی که امکان ساخت تلفن های همراه و لپ تاپ های پیشرفته تری را فراهم کردند. نام اصلی این فناوری Planar Mounting بود. IBM بیشتر قطعات را برای این ماشین ها طراحی کرده است.

تکنولوژی نصب سطحی روشی برای تولید مدارهای الکترونیکی است. قطعات الکترونیکی مستقیماً بر روی سطح بردهای مدار چاپی نصب می شوند یا قرار می گیرند. در ابتدا ماشین های نصب سطحی بسیار بزرگ بودند. با این حال، قطعات با گذشت زمان کوچکتر شدند. این به دلیل تکنولوژی همیشه در حال تغییر بود. بدین ترتیب توانایی خلق آثار با کیفیت بالاتر افزایش یافت.

انواع قطعات الکترونیکی پر کاربرد

پتانسیومتر

به اختصار POT نامیده می شود، یک قطعه آنالوگ سه سر است که قابلیت چرخش مکانیکی را دارد. پتانسیومترها اجزای غیرفعال هستند، یعنی برای انجام عملکرد خود به صورت خطی یا چرخشی نیازی به منبع تغذیه یا مدار اضافی ندارند.

خازن

 قطعه ای است که توانایی یا "ظرفیت" ذخیره انرژی را به شکل بار الکتریکی دارد که باعث ایجاد اختلاف پتانسیل (ولتاژ ساکن) در صفحات آن می شود. مانند یک باتری کوچک قابل شارژ.

خازن‌ها انواع مختلفی دارند، از خازن‌های بسیار کوچک که در مدارهای تشدید استفاده می‌شوند تا خازن‌های بزرگ با ضریب توان بالا، اما همه آنها یک کار را انجام می‌دهند: ذخیره بار الکتریکی.

سلف

 یک جزء الکتریکی غیرفعال است که در برابر تغییرات ناگهانی جریان مقاومت می کند. سلف ها به عنوان کویل یا چوک نیز شناخته می شوند. نماد الکتریکی یک سلف L است. سلف ها با ذخیره موقت انرژی در یک میدان الکترومغناطیسی و سپس رها کردن آن در مدار، نوسانات یا نوک های جریان را کاهش می دهند.

رله

رله ها کلیدهایی هستند که مدارها را به صورت الکترومکانیکی یا الکترونیکی باز و بسته می کنند. رله ها یک مدار الکتریکی را با باز و بسته کردن کنتاکت ها در مدار دیگر کنترل می کنند.

شرکت دانش بنیان رویال صنعت سامانه با تجهیزات، تجربیات و تخصص در حوزه های الکترونیک، مکانیک و مخابرات توانسته است در برهه های حساس با تولید محصولات high tech و استخراج تکنولوژی یاری رسان صنایع مهم و حیاتی کشور باشد.

شرکت رویال صنعت سامانه تجربه ای ۱۴ ساله در زمینه سفارش بردهای الکترونیکی و واردات قطعات الکترونیکی از پخش کننده های معتبر دنیا از قبیل muser,digikey و ..… را دارد.

چرخه تولید برد الکترونیکی از مفهوم شروع می شود، یعنی آنچه ما از عملکرد برد الکترونیکی می خواهیم.ابتدا به صورت دستی برد را قسمت به قسمت طراحی می کنیم مانند پردازش ورودی برق و غیره. هر یک از این بخش ها می تواند از زیر مجموعه هایی نیز تشکیل شود. بعد از طراحی، قطعات را کنار هم قرار می دهیم و طرح کارمان به دست می آید. تا این مرحله ایده و مفهوم پروژه تعریف شده است.در این مرحله باید پروژه خود را در نرم افزار غیر مجاز می باشدیوم مستند کنیم و اطلاعات را در نرم افزار وارد کرده و سند شماتیک را تشکیل دهیم. در سند شماتیک، ما از نمادهای اجزای الکترونیکی، به عنوان مثال، مدارهای مجتمع، رگولاتورها، سلف ها استفاده می کنیم. ما مقاومت و خازن و تمام قطعات آن را وارد می کنیم.

مراحل طراحی برد الکترونیکی

1-شماتیک برد الکترونیکی

تعدادی از نمادها به طور پیش فرض در کتابخانه های نرم افزار وجود دارند، اما تعدادی از نمادها در کتابخانه ها وجود ندارند. یکی از وظایف مهم ایجاد کتابخانه در این نرم افزار این است که کتابخانه را با توجه به اطلاعات دقیق موجود در دیتا شیت ایجاد می کند. پس از ایجاد کتابخانه، می توانید از این نمادها در شماتیک برد خود استفاده کنید. وقتی همه قسمت ها به صورت اصولی و درست کنار هم قرار گرفتند، کار پیاده سازی طرحواره انجام شد و باید سند خود را کامپایل کنید.

هر سندی که در غیر مجاز می باشدیوم ایجاد می شود شامل چندین برگه در یک پوشه است که هر کدام از این برگه ها را می توان به عنوان یک سند غیر مجاز می باشدیوم شناخت، همه این برگه ها با هم سند یکپارچه پروژه ما را تشکیل می دهند. سند جاسازی شده شامل برگه های شماتیک، PCB، کتابخانه شماتیک، کتابخانه PCB است. در داخل کشور بیشتر تک برگه ها رایج است اما در خارج از کشور برای تکمیل پروژه ها نیاز به سند یکپارچه دارند.پس از کامپایل شماتیک، این سند را به سند PCB تبدیل کنید. تمام قطعات و اتصالات به سند PCB منتقل می شونددر فایل PCB به طور عمده بحث محل قطعات و سایز برد مطرح می شود، مثلا سیستم پردازش باید در وسط برد باشد زیرا فشار کمتری به سیستم پردازش وارد می شود.بعد از بحث جانمایی باید به بحث ارتباط و تریکینگ بپردازیم، البته قطعات باید به گونه ای قرار بگیرند که بتوانید تریکینگ راحت تری داشته باشید.

2-ترکینگ در Altium

همچنین باید در نظر داشته باشید که موفقیت در این مراحل مستلزم تجربه است و هر چه تجربه بیشتر باشد در این مراحل موفق تر خواهید بود.نرم افزار خود Altium دارای یک ابزار داخلی برای قرار دادن خودکار قطعات است، ولی استفاده از این ویژگی توصیه نمی شود.ترکینگ باید بر اساس مواردی مانند تعداد لایه های فرکانس روی برد یا عدم وجود بخش هایی مانند پردازش، ورودی و سایر قوانین انجام شود.مانند نمادهای موجود در فایل شماتیک، در فایل PCB نیز ردپایی وجود دارد و مطمئناً تمام قسمت های ردپاها تعریف نشده است و این ردپاها باید در کتابخانه PCB تعریف شوند.

مراحل تولید برد الکترونیکی

ابتدا مدار طراحی شده را روی فویل های مخصوص چاپ می کنند. سپس صفحات مسی لخت به اندازه مورد نیاز بریده می شوند. این تخته ها از دو لایه مس و یک الیاف (FR4) در بین آنها تشکیل شده است. سپس فویل هایی در دو طرف برد مدار مسی خام قرار داده شده و با دستگاه های مخصوص روشن می شود که در نتیجه مدار سفارش داده شده بر روی برد مدار خام قرار می گیرد. در مرحله بعد تخته ها را در چند مرحله و با مواد مخصوص شستشو می دهند تا ابتدا لایه مسی در نقاطی که با طرح مدار مطابقت ندارد جدا شود و سپس لایه محافظ مسی برداشته شود.

در مرحله بعد یک لایه فایبرگلاس عایق بین صفحات مسی شسته شده قرار می گیرد که خاصیت چسبندگی (اپوکسی) نیز دارد. سپس تحت فشار و حرارت، اپوکسی ذوب می شود و لایه ها به هم می چسبند.

مرحله بعدی مرحله حفاری است که پس از آن از طریق دستگاه های مخصوص فضای داخلی سوراخ ها با مس پر می شود. سطح برد مدار و دیواره سوراخ ها با قلع، نقره یا طلا اندود شده اند. آبکاری از اکسید شدن سطح مس جلوگیری می کند و لحیم کاری را آسان می کند.

حالا نوبت به چاپ لایه محافظ یا به اصطلاح چاپ سبز می رسد. ابتدا سطح تخته را به طور کامل با مواد مخصوص پوشانده سپس فیلم هایی را روی تخته قرار می دهند که سطوحی هستند که نباید لایه محافظ داشته باشند و سپس در معرض نور فرابنفش قرار می گیرند تا لایه محافظ خشک شود. سپس فویل ها برداشته شده و پانل مجدداً شسته می شود تا لایه محافظ از روی سطوحی که با لایه محافظ پوشانده نشود، جدا شود. سپس نوبت به چاپ صفحه می رسد که به دو صورت قابل انجام است. یکی با قالب، دو تا با دستگاه دیجیتال، سپس یک ماسک لحیم کاری روی مس برای لحیم کاری راحت تر قرار می گیرد.

اتفاقی که بعد از آماده شدن مدار چاپی باید انجام شود تامین قطعات مورد نیاز است. آخرین مرحله و مهم ترین مرحله تولید برد الکترونیکی، مونتاژ قطعات الکترونیکی بر روی مدار چاپی است. در حال حاضر مرسوم ترین شیوه مونتاژ سطحی قطعات الکترونیکی با دستگاه است. برای کسب اطلاعات بیشتر مقاله مونتاژ smd را مطالعه فرمایید.

واحد طراحی و تعمیرات بردهای الکترونیکی شرکت رویال صنعت سامانه به همت دانش آموختگان دانشگاه های برتر کشور راه اندازی شد و عمده خدمات تعمیرات، معطوف به صنایع مخابرات، خودروسازی و صنایع نیروگاهی و پالایشگاهی شد.
کارگاه مونتاژ و تولید شرکت در احمدآباد مستوفی،بعد از میدان پارسا،انتهای خیابان انقلاب،پژوهشگاه علمی صنعتی ایران(مجموعه عصر انقلاب) واقع شده است.