با افزایش نگرانی‌های زیست‌محیطی و اعمال قوانین سخت‌گیرانه‌ای مانند RoHS (محدودیت مواد خطرناک)، استفاده از فرآیندهای بدون سرب در تولید مدارهای چاپی (PCB) به یک استاندارد تبدیل شده است. این تغییر به معنای نیاز به تغییر در مواد، روش‌ها و فرآیندهای تولیدی است که با الزامات لحیم‌کاری بدون سرب سازگار باشند. در این مقاله، راهنمایی فنی و گام به گام برای استفاده از مدارهای چاپی در فرآیندهای بدون سرب ارائه می‌شود. همچنین به چگونگی استفاده از بردهای مدار چاپی تولید شده توسط شرکت پارس پرداز در این فرآیندها پرداخته خواهد شد.
1. لحیم‌کاری بدون سرب چیست؟
لحیم‌کاری بدون سرب یک فرآیند اتصال الکتریکی است که در آن از آلیاژهایی که فاقد سرب هستند استفاده می‌شود. رایج‌ترین آلیاژ برای لحیم‌کاری بدون سرب، SAC305 است که از ترکیب قلع (96.5%)، نقره (3%) و مس (0.5%) تشکیل شده است. این آلیاژ به دلیل خواص الکتریکی و مکانیکی مناسب و همچنین عدم وجود مواد سمی مانند سرب، در بسیاری از صنایع جایگزین لحیم‌کاری سنتی شده است
در فرآیندهای بدون سرب، به دلیل دمای بالاتر لحیم‌کاری نسبت به لحیم‌کاری سنتی با سرب، نیاز به استفاده از مواد با تحمل حرارتی بالا وجود دارد. مدارهای چاپی که در این فرآیندها استفاده می‌شوند باید بتوانند در برابر دمای بالای لحیم‌کاری بدون تغییر در کیفیت یا عملکرد خود مقاومت کنند .
2. اهمیت انتخاب مواد مناسب در لحیم‌کاری بدون سرب
یکی از چالش‌های اصلی در استفاده از فرآیندهای بدون سرب، انتخاب مواد مناسب برای تولید بردهای مدار چاپی است. مواد FR4 که به طور گسترده‌ای در تولید PCB استفاده می‌شوند، باید به گونه‌ای طراحی شوند که بتوانند دمای بالاتر لحیم‌کاری بدون سرب را تحمل کنند. همچنین، استفاده از مواد با کیفیت بالا برای مس و رزین اپوکسی در ساخت PCBها ضروری است، زیرا این مواد باید در برابر تغییرات دما و تنش‌های مکانیکی مقاوم باشند .
3. فرآیندهای تولید مدار چاپی بدون سرب
برای اطمینان از کیفیت و کارایی PCBهای تولیدی در فرآیندهای بدون سرب، گام‌های زیر باید با دقت رعایت شوند:
3.1. طراحی برد مدار چاپی
یکی از مهم‌ترین مراحل در تولید PCBهای بدون سرب، طراحی صحیح برد است. در این مرحله، طراح باید از نرم‌افزارهای پیشرفته طراحی PCB مانند Altium یا Eagle استفاده کند تا مسیرهای الکتریکی بهینه‌سازی شده و نقاط لحیم‌کاری به درستی مشخص شوند. مواد مورد استفاده در طراحی نیز باید به گونه‌ای انتخاب شوند که بتوانند دمای لحیم‌کاری بدون سرب را تحمل کنند. بردهایی که برای لحیم‌کاری بدون سرب طراحی می‌شوند، باید از استانداردهای دمایی بالاتر پیروی کنند تا از بروز مشکلات حرارتی جلوگیری شود .
3.2. انتخاب آلیاژ لحیم‌کاری
برای لحیم‌کاری بدون سرب، انتخاب آلیاژ مناسب اهمیت زیادی دارد. همان‌طور که ذکر شد، SAC305 یکی از پرکاربردترین آلیاژهاست که دمای ذوب بالاتری نسبت به لحیم‌های سرب‌دار دارد. بنابراین، مدارهای چاپی باید بتوانند در این دماها بدون تغییر عملکرد و خرابی عمل کنند .
3.3. استفاده از لحیم‌کاری مجدد (Reflow Soldering)
یکی از فرآیندهای اصلی در مونتاژ بردهای مدار چاپی بدون سرب، لحیم‌کاری مجدد است. این فرآیند شامل اعمال یک لایه لحیم به نقاط اتصال الکتریکی و سپس گرم کردن برد در یک کوره برای ذوب لحیم و ایجاد اتصالات الکتریکی است. در این مرحله، باید دقت کرد که دمای کوره به گونه‌ای تنظیم شود که لحیم ذوب شده و اتصالات به طور کامل شکل بگیرند، بدون اینکه به برد یا قطعات آسیب وارد شود .
3.4. بازرسی و کنترل کیفیت
در فرآیندهای بدون سرب، کنترل کیفیت بسیار حیاتی است. پس از لحیم‌کاری، بردهای مدار چاپی باید تحت آزمایش‌های مختلف قرار گیرند تا از صحت اتصالات و عملکرد صحیح بردها اطمینان حاصل شود. همچنین، بازرسی‌های نوری خودکار (AOI) و آزمون‌های الکتریکی برای بررسی وجود هرگونه نقص یا خطا در برد ضروری هستند .
4. چالش‌های لحیم‌کاری بدون سرب
استفاده از فرآیندهای بدون سرب چالش‌های خاص خود را دارد که باید به آن‌ها توجه شود. این چالش‌ها شامل موارد زیر هستند:
4.1. دمای بالاتر لحیم‌کاری
یکی از بزرگ‌ترین چالش‌های لحیم‌کاری بدون سرب، دمای بالاتر لحیم‌کاری است. آلیاژهای بدون سرب به دماهای بالاتری نسبت به لحیم‌های سنتی نیاز دارند که این موضوع می‌تواند به قطعات الکترونیکی یا حتی برد مدار چاپی آسیب بزند. برای حل این مشکل، استفاده از مواد با تحمل حرارتی بالا و همچنین تنظیم دقیق دمای کوره‌های لحیم‌کاری ضروری است .
4.2. مسائل مکانیکی و شکستگی
بردهای مدار چاپی در فرآیندهای بدون سرب ممکن است به دلیل دمای بالاتر یا تنش‌های حرارتی دچار شکستگی شوند. برای کاهش این مشکلات، استفاده از مواد با کیفیت بالا مانند مس با مقاومت بالا و رزین‌های اپوکسی که در برابر تغییرات حرارتی مقاوم هستند توصیه می‌شود .
4.3. ایمنی و سازگاری زیست‌محیطی
استفاده از فرآیندهای بدون سرب علاوه بر کاهش تاثیرات زیست‌محیطی، از نظر ایمنی برای کارگران نیز مزایای زیادی دارد. با این حال، اجرای این فرآیندها نیازمند تغییرات در خطوط تولید و استفاده از تجهیزات خاص است که باید به طور کامل با استانداردهای ایمنی و زیست‌محیطی مطابقت داشته باشند .
5. مزایای استفاده از مدارهای چاپی پارس پرداز در فرآیندهای بدون سرب
مدارهای چاپی تولید شده توسط پارس پرداز به گونه‌ای طراحی و ساخته شده‌اند که بتوانند به راحتی در فرآیندهای بدون سرب استفاده شوند. این مدارها دارای ویژگی‌های زیر هستند:
تحمل حرارتی بالا: بردهای تولیدی پارس پرداز به دلیل استفاده از مواد با کیفیت و مقاومت حرارتی بالا، می‌توانند در دماهای بالای لحیم‌کاری بدون سرب عملکرد پایداری داشته باشند.
مقاومت در برابر تنش‌های مکانیکی: مدارهای چاپی پارس پرداز به دلیل طراحی دقیق و استفاده از مواد با کیفیت، در برابر تنش‌های مکانیکی ناشی از دمای بالا مقاوم هستند.
سازگاری با استانداردهای زیست‌محیطی: تمامی محصولات تولید شده توسط پارس پرداز مطابق با استانداردهای RoHS هستند و به کاهش تاثیرات زیست‌محیطی کمک می‌کنند.
نتیجه‌گیری
استفاده از فرآیندهای بدون سرب در تولید بردهای مدار چاپی نه تنها به کاهش تاثیرات زیست‌محیطی کمک می‌کند، بلکه با رعایت استانداردهای جهانی، باعث افزایش کیفیت و عملکرد بردهای تولیدی نیز می‌شود. مدارهای چاپی تولید شده توسط پارس پرداز به دلیل ویژگی‌های منحصر به فردی که دارند، انتخاب مناسبی برای استفاده در فرآیندهای لحیم‌کاری بدون سرب هستند. با رعایت نکات فنی مطرح شده در این مقاله و استفاده از مواد و تجهیزات با کیفیت، می‌توانید از مدارهای چاپی پارس پرداز در فرآیندهای بدون سرب به بهترین شکل ممکن استفاده کنید .
بدون دیدگاه