پی سی بی اسمبلی

PCBA پرنٹڈ سرکٹ بورڈ اسمبلی کا مخفف ہے، جو ایک مکمل سرکٹ سسٹم بنانے کے لیے الیکٹرانک اجزاء کو PCB پر سولڈر کرنے کے عمل کا حوالہ دیتا ہے۔ یہ الیکٹرانک مصنوعات کی تیاری میں ایک اہم قدم ہے۔

بنیادی طور پر ہول ٹیکنالوجی (THT)، سرفیس ماؤنٹ ٹیکنالوجی (SMT)، اور ہائبرڈ ٹیکنالوجی کے ذریعے۔ THT سولڈر کے اجزاء جس میں لیڈز سوراخ کے ذریعے داخل کی جاتی ہیں، ایس ایم ٹی سولڈر کے اجزاء براہ راست PCB کی سطح پر، اور ہائبرڈ ٹیکنالوجی دونوں کو یکجا کرتی ہے۔

مراحل میں مواد کی تیاری، پی سی بی معائنہ، ایس ایم ٹی (سولڈر پیسٹ پرنٹنگ، اجزاء کی جگہ کا تعین، ریفلو سولڈرنگ)، ٹی ایچ ٹی (لیڈ پروسیسنگ، ویو سولڈرنگ)، ویلڈنگ، کوالٹی ٹیسٹنگ، صفائی اور کوٹنگ، اور فائنل اسمبلی شامل ہیں۔

یہ ڈیزائن کے مطابق مجرد اجزاء کو جوڑتا ہے، سگنل پروسیسنگ اور توانائی کی تبدیلی جیسے افعال کو فعال کرتا ہے۔ یہ ڈیزائن کو جسمانی مصنوعات میں تبدیل کرنے کا کلیدی قدم ہے۔

بنیادی عمل یکساں ہے، لیکن اسے مصنوعات کی پیچیدگی، اجزاء کی اقسام، پیداواری پیمانے وغیرہ کے مطابق ایڈجسٹ کیا جاتا ہے۔ مثال کے طور پر، چھوٹے بیچ کی اعلیٰ درستگی والی مصنوعات دستی معائنہ کا اضافہ کر سکتی ہیں، جبکہ بڑے پیمانے پر پیداوار آٹومیشن پر مرکوز ہے۔

THT تھرو ہول ٹیکنالوجی ہے، جہاں لیڈز والے اجزاء سولڈرنگ کے لیے سوراخوں میں داخل کیے جاتے ہیں۔ فوائد: اعلی میکانی طاقت، اعلی موجودہ اجزاء کے لئے موزوں؛ نقصانات: بڑی جگہ پر قبضہ، کم کارکردگی۔

ایس ایم ٹی سرفیس ماؤنٹ ٹیکنالوجی ہے، جس میں اعلی اسمبلی کثافت، چھوٹے اجزاء کے سائز، خودکار پیداوار کے لیے موزوں، اعلی کارکردگی، اور کم قیمت کے فوائد ہیں۔

ہائبرڈ ٹکنالوجی کا استعمال اس وقت کیا جاتا ہے جب مصنوعات کو THT کی اعلی طاقت/مکینیکل طاقت اور SMT کی اعلی کثافت/چھوٹے سائز کا فائدہ اٹھانے کی ضرورت ہوتی ہے، جیسے کہ ہول انڈکٹرز اور سطحی ماؤنٹ چپس کے ساتھ پاور ماڈیول۔

اجزاء کی لاگت سے متاثر، PCB پرت کی گنتی/سائز/عمل کی پیچیدگی، اسمبلی کی مشکل، پیداوار کا حجم، جانچ کی ضروریات وغیرہ۔

صارفین الیکٹرانکس: کم قیمت، اعلی کثافت، چھوٹے بنانے؛ صنعتی کنٹرول: استحکام، مخالف مداخلت؛ طبی آلات: اعلی صحت سے متعلق اور وشوسنییتا، معیار کے ساتھ سخت تعمیل کی ضرورت ہوتی ہے.

عام مواد جیسے FR-4 (عام مصنوعات کے لیے اچھی برقی/مکینیکل خصوصیات) اور CEM-1 (کم قیمت لیکن کمتر کارکردگی)۔ تھرمل توسیع گتانک ٹانکا لگانا مشترکہ وشوسنییتا کو متاثر کرتا ہے؛ بڑے اختلافات کشیدگی کے مسائل کا سبب بن سکتے ہیں.

سرکٹ کی پیچیدگی کی بنیاد پر انتخاب کریں: سادہ سرکٹس کے لیے ڈبل لیئر، پیچیدہ کے لیے ملٹی لیئر۔ مزید پرتیں زیادہ روٹنگ کی جگہ فراہم کرتی ہیں لیکن زیادہ لاگت، پرت کی سیدھ کے لیے سخت تقاضوں کے ساتھ۔

زیادہ سائز کے پی سی بیز سامان کی حد سے تجاوز کرتے ہیں۔ کم سائز والے ہینڈلنگ/سولڈرنگ کی مشکلات کا باعث بنتے ہیں، جس سے اجزاء کی ترتیب اور گرمی کی کھپت متاثر ہوتی ہے۔

پیڈ کا سائز، شکل اور فاصلہ سولڈرنگ کے معیار کو براہ راست متاثر کرتا ہے۔ بہت چھوٹے پیڈ خشک جوڑوں کا سبب بنتے ہیں؛ بہت قریب فاصلہ برجنگ شارٹ سرکٹ کا باعث بنتا ہے۔

ہاٹ ایئر سولڈر لیولنگ (HASL): کم لاگت لیکن ناقص چپٹا، فائن پچ سولڈرنگ کو متاثر کرتا ہے۔ الیکٹرولیس نکل وسرجن گولڈ (ENIG): اچھی سولڈریبلٹی، اعلی صحت سے متعلق، اعلی قیمت؛ آرگینک سولڈر ایبلٹی پرزرویٹیو (OSP): تانبے کی حفاظت کرتا ہے، معتدل لاگت، اسٹوریج کی سخت ضروریات۔

بصری معائنہ (خرچ، اخترتی)، فلائنگ پروب/آئی سی ٹی ٹیسٹنگ (کنیکٹیویٹی)، میٹالوگرافک تجزیہ (اندرونی ڈھانچہ/پلیٹنگ)۔

نجاست کو دور کرنے کے لیے صفائی؛ OSP سے علاج شدہ PCBs کو نمی کو دور کرنے اور سولڈرنگ بلبلوں کو روکنے کے لیے بیکنگ کی ضرورت ہوتی ہے۔

Gerber جیسی ڈیزائن فائلیں اجزاء کی ترتیب اور پیڈ کی پوزیشنیں بتاتی ہیں، جو ڈیزائن کی تعمیل کو یقینی بنانے کے لیے اسمبلی کی بنیاد کے طور پر کام کرتی ہیں۔

اجزاء کو انسٹال نہیں کیا جا سکتا، الیکٹریکل شارٹ سرکٹس/اوپن سرکٹس، سگنل میں مداخلت، گرمی کی ناقص کھپت، جس سے فنکشنل ناکامی یا کارکردگی کے مسائل پیدا ہوتے ہیں۔

مناسب اجزاء کی ترتیب (گھنے/مشکل سے پہنچنے والے علاقوں سے بچیں)، آپٹمائزڈ پیڈ ڈیزائن، SMT/THT مطابقت، پوزیشننگ ہولز، اور تیز زاویوں اور لمبے نشانات سے بچنے کے لیے روٹنگ۔

برقی کارکردگی (پیرامیٹر کی مماثلت)، پیڈ کے ساتھ پیکیج کی مطابقت، وشوسنییتا، قیمت، اور سپلائی کے استحکام پر غور کریں۔

THT کے لیے ہول پیکجز (مثال کے طور پر، DIP)، بڑی جگہ پر قبضے؛ SMT کے لیے سرفیس ماؤنٹ پیکجز (مثال کے طور پر، SOP/BGA)، زیادہ کثافت لیکن زیادہ سولڈرنگ کی دشواری (مثال کے طور پر، BGA کو درست درجہ حرارت کنٹرول کی ضرورت ہوتی ہے)۔

ناقص سولڈریبلٹی خشک جوڑوں اور غلط سولڈرنگ کا سبب بنتی ہے۔ آکسائڈائزڈ/تیلی لیڈز کو پہلے سے علاج کی ضرورت ہے (صفائی، ٹننگ)۔

ریفلو سولڈرنگ ایس ایم ٹی اجزاء کے مطابق ہے۔ لہر سولڈرنگ سوٹ کے ذریعے سوراخ اور بڑے SMT اجزاء. وضاحتیں عام طور پر ہم آہنگ عمل بیان کرتی ہیں۔

فرسٹ ان فرسٹ آؤٹ (FIFO)، کنٹرول شدہ درجہ حرارت/نمی (20-25℃، 40%-60%RH)، باقاعدہ نمونے لینے، اور معیاد ختم/مشتبہ اجزاء کی جانچ/خارج کرنا۔

غیر معمولی سرکٹ فنکشن (غلط پیرامیٹرز، چپ کی ناکامی)، شارٹ سرکٹس/اوورلوڈز، اور پی سی بی اور دیگر اجزاء کو نقصان۔

بصری معائنہ (نقصان، لیڈ آکسیڈیشن)، برقی پیرامیٹر ٹیسٹنگ (ملٹی میٹر/ایل سی آر میٹر)، اور اہم اجزاء کی فنکشنل جانچ (مثلاً، چپ پروگرامنگ کی تصدیق)۔

ضرورت سے زیادہ تھرمل تناؤ چپس میں اندرونی سولڈر جوائنٹ کے کریکنگ یا کیپسیٹرز میں ڈائی الیکٹرک خرابی کا سبب بن سکتا ہے، جس سے پیرامیٹر بڑھنے یا ناکامی کا باعث بن سکتا ہے۔ درجہ حرارت پروفائل اور وقت کو کنٹرول کرنا ضروری ہے۔

پولرائزڈ علامتیں (مثال کے طور پر، capacitor ±، diode تیر) PCB پیڈز پر نشان زد ہیں۔ دستی تنصیب کے لیے بصری تصدیق کی ضرورت ہوتی ہے۔ خودکار سازوسامان کو پروگرام شدہ پولرٹی پیرامیٹرز کی ضرورت ہوتی ہے۔

پیرامیٹر ڈرفٹ اور ESD کو پہنچنے والے نقصان سے بچنے کے لیے کنٹرول شدہ درجہ حرارت/نمی (±2℃، 40%-60%RH) اور ESD تحفظ (اینٹی سٹیٹک فرش، کلائی کے پٹے، کام کے کپڑے) کی ضرورت ہوتی ہے۔

اصول: سولڈر پیسٹ پرنٹنگ → اجزاء کی جگہ کا تعین → پیسٹ کو پگھلنے کے لئے حرارتی → سولڈر کو ٹھنڈا کرنا۔ درجہ حرارت کا پروفائل: پہلے سے گرم (1-3℃/s سے 150-180℃)، لینا (180-200℃، 60-120s)، ری فلو (چوٹی 217-235℃، 30-90s)، ٹھنڈا (3-6℃/s)۔

اصول: مائع ٹانکا لگانا ایک لہر بناتا ہے، اور گزرتے وقت پی سی بی لیڈز سولڈرڈ ہوتے ہیں۔ سوراخ کے ذریعے اور بڑے ایس ایم ٹی اجزاء کے لیے موزوں ہے۔

ایپلی کیشنز: پروٹو ٹائپنگ، مرمت، اور آٹومیشن کے لیے مشکل سے پہنچنے والے علاقے۔ احتیاطی تدابیر: سولڈرنگ آئرن 20-60W، سولڈر وائر 0.5-1.0mm، درجہ حرارت 300-350℃، وقت 3-5s، پری کلیننگ، اور معائنہ کے بعد۔

عمل کے ذریعے منتخب کریں: ری فلو کے لیے لیڈ فری سولڈر پیسٹ (Sn-Ag-Cu, 217-227℃)؛ ویو سولڈرنگ کے لیے لیڈڈ/لیڈ فری سولڈر بارز (Sn-Pb، لیڈ کے لیے 183℃)؛ دستی سولڈرنگ کے لئے ٹانکا لگانا تار، گیلے ہونے اور لاگت پر غور کرتے ہوئے.

کنٹرول کے عمل کے پیرامیٹرز (درجہ حرارت کی پروفائل، سولڈرنگ کا وقت)، کیلیبریٹ کا سامان، تربیتی عملہ، مستند مواد کا استعمال، AOI/X-Ray معائنہ، اور نقائص کا بروقت دوبارہ کام۔

خشک جوڑ: درجہ حرارت کو ایڈجسٹ کریں، وقت بڑھائیں، سطحیں صاف کریں۔ شارٹ سرکٹ: سولڈر کو کم کریں، ڈیزائن کو بہتر بنائیں۔ برجنگ: پیسٹ والیوم، درجہ حرارت کی پروفائل کو ایڈجسٹ کریں۔ ناکافی ٹانکا لگانا: پیسٹ میں اضافہ کریں، عمل کو بہتر بنائیں۔ کھردرا سولڈر: بہاؤ شامل کریں، درجہ حرارت کو ایڈجسٹ کریں۔

کردار: آکسائڈز کو ہٹا دیں، سطح کے تناؤ کو کم کریں، گیلے پن کو بہتر بنائیں۔ قسمیں: غیر نامیاتی (اعلی سرگرمی، سنکنرن، صفائی کی ضرورت ہے)، نامیاتی (اعتدال پسند سرگرمی، کم سنکنرن، صفائی کی ضرورت ہے)، روزن پر مبنی (عام، غیر سنکنرن، غیر صاف)۔ عمل اور مصنوعات کے لحاظ سے انتخاب کریں۔

Tg قدر سبسٹریٹ کی گرمی کی مزاحمت کا تعین کرتی ہے۔ معیاری FR-4 میں Tg ~130-140℃ ہے، جب کہ ہائی-Tg (≥170℃) مواد 250℃ کی ریفلو چوٹیوں کو برداشت کرتا ہے، جس سے ڈیلامینیشن کا خطرہ کم ہوتا ہے۔ لیڈ فری عمل کے لیے Tg≥150℃ کی ضرورت ہوتی ہے۔

معیاری SMT: 4/4mil (0.1/0.1mm)؛ ایچ ڈی آئی کے عمل 2/2 ملی میٹر (0.05/0.05 ملی میٹر) اعلی درستگی کی نمائش اور الیکٹرو لیس کاپر چڑھانے کے ساتھ حاصل کرتے ہیں۔

IPC-7351 کی پیروی کریں: QFP پیڈ کی چوڑائی +0.1-0.2mm بمقابلہ لیڈ چوڑائی؛ 0603 پیڈز 0.04-0.06mg سولڈر پیسٹ فی پیڈ کے لیے 0.65×0.65mm تجویز کرتے ہیں۔

ڈومیننٹ SAC305 (96.5Sn/3.0Ag/0.5Cu) 217℃ پر پگھلتا ہے، Sn-Pb eutectic (183℃) سے 34℃ زیادہ، جس کے لیے زیادہ ریفلو درجہ حرارت کی ضرورت ہوتی ہے۔

0402 اجزاء: 0.12 ملی میٹر سٹینسل؛ 0.5mm پچ BGA: 0.1mm سٹینسل 85% پیڈ کھولنے کے ساتھ سولڈر گیندوں کو روکنے کے لیے۔

IPC-A-610: سولڈر پیسٹ آفسیٹ ≤25% پیڈ کی چوڑائی؛ 0.4mm پچ QFP کے لیے ≤0.1mm۔

اعلی درجے کی مشینیں (مثال کے طور پر، Fuji NXT) میں Cpk≥1.33، XY ریپیٹیبلٹی ±25μm، θ درستگی ±0.5°، 0201 اجزاء اور 0.3mm پچ BGA کے لیے موزوں ہے۔

MLCC پلیسمنٹ پریشر: 0.3-0.5N (زیادہ دباؤ پر کریکنگ کا خطرہ)؛ QFP لیڈز: coplanarity کے لیے 0.8-1.2N۔

پلیسمنٹ کی درستگی کو بہتر بنائیں (±0.05mm)، درجہ حرارت کے میلان کو کم سے کم کرنے کے لیے ہم آہنگ سولڈر پیسٹ والیوم، ری فلو ریمپ کی شرح ≤3℃/s کو یقینی بنائیں۔

پہلے سے گرم (150-180℃): 1-2℃/s ریمپ؛ لینا (180-210℃): 60-90s؛ ریفلو چوٹی 245-255℃، ≥217℃ 60-90s کے لیے؛ ٹھنڈا 2-4℃/s

نائٹروجن (O₂＜500ppm) آکسیڈیشن کو کم کرتا ہے اور گیلے پن کو بہتر بناتا ہے، لیکن پروسیسنگ لاگت میں 15-20% کا اضافہ کرتا ہے، جو کہ اعلیٰ قابل اعتماد ایپلی کیشنز کے لیے موزوں ہے۔

IPC-A-610 کلاس 3: خالی جگہ ≤10% سولڈر بال ایریا؛ اہم ایپلی کیشنز (مثلاً، آٹوموٹو) کے لیے ≤5% کی ضرورت ہوتی ہے۔

ڈبل ویو سولڈرنگ: ہنگامہ خیز لہر 1/3-1/2 پی سی بی کی موٹائی میں ڈوب جاتی ہے۔ پی سی بی کے نیچے سے ہموار لہر کی اونچائی 0.5-1 ملی میٹر۔

غیر صاف بہاؤ: ٹھوس مواد＜5%؛ ہائی سالڈ فلوکس (10%) گیلے پن کو بہتر بناتا ہے لیکن باقیات کے خطرے کو بڑھاتا ہے، جس سے ہم آہنگ صفائی کی ضرورت ہوتی ہے۔

245-255 ℃ سولڈر برتن درجہ حرارت پر، رفتار 1.2-1.8m/منٹ؛ موٹے تانبے کے پی سی بی کو فلنگ کے ذریعے 1m/منٹ درکار ہوتا ہے۔

لیڈ فری سولڈرنگ: 350-380℃ ٹپ درجہ حرارت، ≤3s رابطہ وقت۔ ضرورت سے زیادہ گرمی پیڈ لفٹنگ یا لیڈ آکسیکرن کا سبب بنتی ہے۔

ریبلنگ فکسچر کے ساتھ آپٹیکل الائنمنٹ سسٹمز (±25μm درستگی) سولڈر بالز اور پیڈز کے درمیان ~0.1mm انحراف کو یقینی بناتے ہیں۔

سیسہ کی خرابی سے بچنے کے لیے پہلے سے گرم 150-180℃، دوبارہ کام کرنے کا درجہ حرارت 320-350℃، ایئر اسپیڈ 4-6 (20-30L/min)۔

پانی: ماحول دوست لیکن اعلی درجہ حرارت کی ضرورت ہوتی ہے (60-80℃)، سنکنرن کا خطرہ؛ سالوینٹ (مثال کے طور پر، NMP): موثر لیکن دھماکہ پروف آلات، VOC پابندیوں کی ضرورت ہے۔

IPC-TM-650: Ionic residue＜1.5μg/cm² NaCl مساوی، سطح کی موصلیت مزاحمت＞10⁹Ω۔

تیز رفتار AOI 0402 اجزاء کے نقائص میں سے ≥95%، QFP برجنگ/گمشدہ لیڈز کے لیے ＞98% کا احاطہ کرتا ہے، لیکن BGA اندرونی خالی جگہوں کے ساتھ جدوجہد کرتا ہے۔

مائیکرو فوکس ایکس رے 5μm ریزولوشن حاصل کرتا ہے، 0.3mm پچ BGA جوائنٹس اور 20-پرت PCB اندرونی حصوں کا پتہ لگاتا ہے۔

اعلی صحت سے متعلق آئی سی ٹی کا پتہ لگانے والا 0.1Ω سے نیچے کھلتا ہے، جس میں ناخنوں سے رابطہ کی مزاحمت＜100mΩ ہے۔

IPC-J-STD-033: MSL سطح 3 اجزاء ≤168 گھنٹے 30℃/60%RH پر؛ اگر حد سے زیادہ ہو جائے تو 4-8 گھنٹے کے لیے 125℃ پر بیک کریں۔

0603 جوڑ: کم از کم پل فورس ≥1.5N؛ QFP لیڈز: شیئر فورس ≥5N، فی IPC-9701۔

IPC-A-600: ≤1.5%; خشک جوڑوں کو روکنے کے لیے BGA سے جمع شدہ PCBs ≤0.7%۔

CMOS آلات میں HBM حساسیت ~2000V ہے۔ پیداواری ماحول کو کلائی کے پٹے اور ionizers کے ساتھ ~100V جامد وولٹیج کو برقرار رکھنا چاہیے۔

مواد کی قیمت 40-50٪، پروسیسنگ (سمیت فرسودگی) 30-40٪، معائنہ 10-20٪۔ یونٹ کی لاگت بڑے پیمانے پر پیداوار سے 30-50٪ زیادہ ہے۔