به گفته hackster

پیوندهایی که مدارها را به هم می‌دوزند

برای تازه‌کارها، یادگیری لحیم‌کاری کاری دشوار و زمان‌بر است. با پیچیده‌تر شدن مدارها، خیلی زود روشن می‌شود که بردبورد دیگر پاسخ‌گو نیست و انتخابی جز یادگیری لحیم یا کنار گذاشتن کار باقی نمی‌ماند. حتی وقتی دست‌تان راه بیفتد، لحیم‌کاری اغلب یک کار تکراری و خسته‌کننده است. گروهی از مهندسان در Northeastern University به همین دلیل «ProForm» را توسعه داده‌اند؛ روشی برای مونتاژ مدار بدون لحیم که با شکل‌دهی فشاری ترموپلاستیک روی برد و هم‌راستاسازی دقیق قطعات سطحی، هم مکانیکی محکم است و هم اتصال الکتریکی برقرار می‌کند.

ایده‌ی ProForm بر پایه‌ی ترموفرمینگ (thermoforming) است؛ تکنیکی که در آن یک ورق ترموپلاستیک نازک گرم می‌شود تا نرم گردد، سپس روی یک قالب فشرده، سرد و در نهایت برش می‌خورد. پژوهشگران همین فرآیند را برای الکترونیک بومی‌سازی کرده‌اند: به‌جای بسته‌بندی، ورق پلاستیک مستقیماً روی بردی که از قبل قطعه‌گذاری شده شکل می‌گیرد. به‌کمک فیلم هادی ناهمسان‌گرد (anisotropic conductive film یا z-tape)، قطعات در راستای پدها نگه داشته می‌شوند و تماس الکتریکی پایدار برقرار می‌شود. وقتی لایه‌ی پلاستیکی سخت شود، قطعات در جای خود قفل می‌شوند.

ProForm ساده‌سازی مونتاژ مدار را هدف گرفته است.

• گرم‌کردن ورق ترموپلاستیک تا نرم شود.
• قرار دادن ورق روی بردِ از پیش قطعه‌گذاری‌شده.
• هم‌راستاسازی قطعات با پدها به‌کمک anisotropic conductive film (z-tape) و اعمال فشار کنترل‌شده.
• سرد شدن لایه و قفل شدن مکانیکی قطعات همراه با ایجاد اتصال الکتریکی.

لحیم‌کاری اتصال دائمی ایجاد می‌کند؛ این برای دوام عالی است، اما برای بازاستفاده فاجعه. بازکردن لحیم زمان‌بر است، خطر آسیب‌زدن به قطعه و برد را دارد و در مقیاس بزرگ هم به‌سختی قابل اتکا است. در مقابل، ProForm پیوندی برگشت‌پذیر می‌سازد: اگر یک آی‌سی معیوب شود یا نیاز به تعویض مقاومت باشد، می‌توان لایه‌ی پلاستیکی را برید، قطعه را عوض کرد و با ورق جدید دوباره مدار را شکل داد. این ویژگی ProForm را برای نمونه‌سازی سریع که در آن طرح‌ها مرتب تغییر می‌کنند و قطعات باید چندباره استفاده شوند، مناسب می‌کند.

مدارهای ساخته‌شده با ProForm

کارایی و پایداری الکتریکی

آزمون‌های عملکردی نشان می‌دهد مدارهای ProForm از نظر الکتریکی و مکانیکی قابل اتکا هستند:

• مقاومت الکتریکی اتصالات پایین و در زمان پایدار می‌ماند.
• صحت سیگنال در فرکانس‌های بالا حفظ می‌شود؛ مسیرها و تماس‌ها اعوجاج قابل‌توجهی ایجاد نمی‌کنند.
• جریان‌های راه‌انداز موتور نیز بدون افت کارایی یا تخریب اتصال مدیریت می‌شود.

این نتایج به‌روشنی بیان می‌کند ProForm صرفاً یک ترفند نیست؛ بلکه فناوری‌ای قابل‌استفاده در کاربردهای واقعی است.

با وجود مزایا، چند واقعیت مهم باقی می‌ماند:

• تولید انبوه: در خط تولید، لحیم همچنان استاندارد طلایی است؛ از نظر استحکام مکانیکی، رسانایی و تحمل دمایی، اتصال لحیم‌کاری‌شده برای دستگاه‌هایی که باید سال‌ها زیر فشار کار کنند، برتری دارد.
• قیود مواد: عملکرد ProForm به خواص لایه‌ی پلاستیکی وابسته است؛ جریان‌های بسیار بالا یا دماهای افراطی نهایتاً مشکل‌ساز خواهند شد.
• تجهیزات فرآیندی: دسترسی به ستاپ ترموفرمینگ لازم است؛ هرچند در محیط DIY هم شدنی است، اما همچنان نسبت به روشن‌کردن هویه یک گام اضافه محسوب می‌شود.

لحیم‌کاری همچنان آیینی رسمی در الکترونیک است، اما انحصارش بر مونتاژ مدار دیگر مطلق نیست. برای علاقه‌مندان و نمونه‌سازها، ProForm راهی ساده‌تر و قابل‌بازگشت برای بستن مدارها ارائه می‌دهد؛ روشی که هم در عمل کار می‌کند و هم چرخه‌های تکرار سریع را امکان‌پذیر می‌سازد، بی‌آنکه مخاطرات متداولِ بازکاری لحیم را به همراه داشته باشد.