Cumartesi günü düzenlediğimiz ilk atölyeye katılan herkese teşekkürler. Harika bir başarıydı! Açık Üretim çabamızın bir parçası olarak, bilgimizi herkesle paylaşmak istiyoruz.
Bir donanım ürününün doğuşunu hızlıca gözden geçirmek için. Çoğu ekip, elektronik tasarım, yapısal tasarım veya endüstriyel tasarım dahil olmak üzere tasarım aşamasıyla başlar. Bu aşama, ulaşmak istediğiniz işlevselliğin gerçekleştirilebilir olup olmadığını belirlediğiniz aşamadır. Prototipleme aşamasında, bazı insanlar sadece açık kaynak donanım modüllerini kullanır, bunları bir araya getirerek bazı işlevsellikler elde ederler. Sonra, her şeyin nasıl çalışması gerektiğini anladığınızda, bunları özelleştirilmiş bir PCB kartına yerleştiririz, düzeni belirleriz ve test etmek için birkaç hızlı prototip üretiriz, ve işte, ürününüzü elde etmiş olmalısınız, değil mi?
Hepimiz işlerin bu kadar basit olmasını isteriz. Ancak çoğu donanım girişimcisi, bunun uzun ve zorlu bir süreç olduğunu, çok fazla üretim bilgisi gerektirdiğini doğrulayabilir. Bu yüzden bu bilgiyi paylaşıyoruz ve burada, bay alanında sizlerle çalışmak için bulunuyoruz. Bugün, PCB montajı sürecinin nasıl çalıştığını anlatmak ve ürününüzde ihtiyaç duyduğunuz işlevsellikleri sağlayan kaliteli ve işlevsel bir kart yapmanız için bazı ipuçları ve öneriler vermek istiyoruz.
Yüksek seviyede, süreç, kart üzerine lehim pastası basmakla başlar. Ardından, bileşenlerin kart üzerine yerleştirilmesi anlamına gelen yüzey montajı yapılır; bu, pick&place makinesi ile gerçekleştirilebilir. Tüm SMD bileşenlerini kart üzerine yerleştirdikten sonra, genellikle kartları lehimlemeyi tamamlamak için reflow fırınına göndeririz; buna reflow lehimleme diyoruz. Yüksek sıcaklık, lehim pastasını eriterek bileşenlerin üzerine sağlam bir şekilde yapışmasını sağlar. Ardından, çoğu kart için manuel lehimleme aşamasına geçeceğiz çünkü tüm parçalar yüzey montajı ile yapılamaz; örneğin, düzensiz yüzeye sahip konnektörler, erkek ve dişi başlıklar. Son adım, lehimleme sırasında yanmış flüsten kaynaklanan karanlık lekeleri temizlemektir.
Lehim Pastası Basma
Kart üzerine lehim pastası basmak için, karttaki pad’lerle örtüşen şekillere sahip bir metal şablona ihtiyacınız var. Metal şablon genellikle PCB dosyalarınızla lazer kesim yapılır ve baskı süreci makine veya manuel olarak gerçekleştirilebilir.
Lehim pastası böyle görünür; içinde flüx ve kalay, bakır, gümüş metal tozu bulunur. Günümüzde, içinde kurşun olmayan lehim pastası kullanıyoruz, ancak bu kartların erimesi için daha yüksek sıcaklık gerektirir. Ancak bu, bileşen seçimında daha yüksek bir gereksinim oluşturur çünkü 250 santigrat dereceye dayanabilmeleri gerekir.
Bu yüzden üretim için tasarımın gerçekten önemli olduğunu söylüyoruz. (Genişletilmiş okuma: PCB DFM Kılavuzu) Parçaları seçerken ve tedarik ederken, tüm üretim sürecindeki tüm durumları dikkate almanız gerekir, böylece bileşenleriniz zarar görmez. Bazen basit bir parça değişimi, ileride size çok zaman ve para kazandırabilir. Yapıcılara yardımcı olmanın yollarından biri, Açık Parça Kütüphanesi aracılığıyla — bu parçaları gömülü tedarik zinciri çözümü ile adlandırmayı seviyoruz.
Açıkça, kart üzerine lehim basma işlemi, miktara bağlı olarak ya makine ile ya da elle yapılır. Bir montaj hattı genellikle bir baskı makinesi, bir yerleştirme makinesi ve bir reflow lehimleme makinesinden oluşur. Bir kart, makinelerden birinden diğerine otomatik olarak geçer ve sonunda güzel bir PCBA haline gelir. Yüzden fazla miktar, ya da gerçekten karmaşık bir kart, ya da bazı BGA veya çok küçük 0201 bileşenleri varsa, genellikle tüm montaj hattını kullanırız. Prototip örnek kartlar için genellikle hızlı ve çevik olmak için manuel olarak yaparız.
Yüzey Montajı
Genellikle, miktar 50 veya yüz adet olduğunda makine kullanırız. Ancak bazen, küçük miktarda ama karmaşık bir kart veya her kartta büyük miktarda bileşen olduğunda da kullanılabilir.
Pick and place makineleri de büyük ve küçük çeşitleri vardır. Shenzhen’de, daha yüksek hassasiyet gerektiren bileşenleri yerleştirmek için bazı çok büyük makineler kullanıyoruz. Masaüstü versiyonları, 0402 bileşenleri yerleştirmekle sınırlıdır. Ancak küçük miktarlarda prototipleme aşamasında, işlevsellik yeterli olacaktır. Süreç, PCB dosyasını alıp Altium Designer gibi bir yazılım kullanarak bileşenlerin koordinatlarını dışa aktarmakla başlar. Ardından, bunları makinenin okuyabileceği bir formata düzenlersiniz. Ne yazık ki, farklı makinelerin uyum sağladığı farklı formatlar vardır ve dosyaları dönüştürmek biraz süreç gerektirir. Ancak biraz deneyimle, bu genellikle bir saat içinde yapılabilir.
Bazen kart gerçekten basit olabilir veya şu anda PCB dosyamız yoktur, bu yüzden doğrudan makinede düzenlememiz gerekir. Ve bu da çok hızlı olabilir. Bilgisayarınızdaki programı tamamladıysanız bile, koordinatlarınızın bulunduğu tüm pozisyonların kesinlikle doğru olup olmadığını kontrol etmeniz gerekir. Bu yüzden makinede doğrudan çalışmak çok önemlidir.
Pick and place makinesinin çalışma prensibi çok karmaşık değildir. Farklı yığınlarda sabitlenmiş bileşenleri alır, böylece programınızdaki yığın numarasını düzenleyerek farklı türde bileşenleri seçebilirsiniz. Son zamanlarda, insanlara pick and place makinesi ile pratik deneyim kazandırmak için atölyeler düzenliyoruz. Daha fazla bilgi edinmek için topluluk grubumuza katılın.
Reflow Lehimleme
Reflow fırını, kartı lehimin erimesini ve katılaşmasını kontrol eden farklı sıcaklık aşamalarından geçirir. Aşağıdaki grafik sıcaklık eğrisini göstermektedir. Tüm süreç yaklaşık 5-6 dakika sürer.
Manuel Lehimleme
Eğer kendiniz bir yapıcıysanız, muhtemelen bir noktada elle lehimleme yapmışsınızdır. Bu gerçekten önemli bir süreçtir ve Foxconn gibi büyük ölçekli üreticilerin bile çok sayıda manuel lehimleme yapması gerekir. Tüm bileşenler yerleştirme makinesi ile yerleştirilemez; konnektörler, başlıklar vb. Diğer durumlarda, bazı bileşenler reflow sürecinde yüksek sıcaklığa dayanamaz. Diğer önemli bir neden, bazen kartın mükemmel bir şekilde lehimlenmemiş olması veya kırılmasıdır, bu yüzden onu manuel olarak onarmanız gerekir. Bu nedenle, ne kadar parça üretirseniz üretin ve hangi süreçten geçerseniz geçin, neredeyse her zaman manuel lehimleme yapmanız gerekir.
Temizlik
Son adım, kartı temizlemek; genellikle kartın temiz ve güzel görünmesi için. Manuel lehimlemede genellikle flux kullandığımızdan, yüksek sıcaklık kartın kararmasına veya lehim demiriyle ısıtıldıktan sonra siyah lekeler bırakmasına neden olabilir. Bu işlem, bir ultrasonik temizlik makinesiyle veya manuel olarak da yapılabilir ve bir tür sıvı temizleyici kullanmamız gerekir. Makineyle yıkama gerçekten hızlı ve temizdir, ancak bazen sıvı temizleyiciyle temas edemeyen veya ultrasonik ile hasar görebilen bazı bileşenler de olabilir; bu durumda, bunu manuel olarak yapmanız gerekecek.
Artık iyi, kaliteli ve sağlam bir BOM listesinin neden bu kadar önemli olduğunu anlıyorsunuz. Elde etmek istediğiniz işlevselliğin yanı sıra, seçtiğiniz parçalar üretim sürecinizi ve dolayısıyla maliyetinizi de etkileyecektir. Kesinlikle ihtiyaç duyduğunuz şeyleri ve bunların karşılığında ne tür fedakarlıklar yapmanız gerektiğini tartmak temelde önemlidir. Ancak, tüm kararları önceden vermek için ihtiyaç duyduğunuz tüm bilgilere sahip olmayabilirsiniz. Bu nedenle, bir DFM incelemesine ihtiyacınız var; ideal olarak, donanım ürün tasarımını üretim perspektifinden düşünebilen kişilerden (ipucu: Neden SeeedStudio Fusion PCB Montajı).
İçerik kredisi: Danny Chen