في عالم تصنيع الإلكترونيات المعقد، تُعد تقنيات اللحام serve الأساس لتجميع لوحات الدارات الكهربائية الموثوق بها. ومن بين أبرز هذه الطرق اللحام بإعادة التدفق واللحام الموجي، ولكل منهما آليات وتطبيقات وخصائص أداء متميزة. بالنسبة للمصنعين والمهندسين، يعد فهم الاختلافات بين هاتين العمليتين أمرًا ضروريًا لتحسين جودة الإنتاج والكفاءة والفعالية من حيث التكلفة. يفصل هذا الدليل الفروق الأساسية بينهما، مما يساعدك على تحديد التقنية التي تناسب احتياجات التصنيع الخاصة بك.
أ- كيف يعمل اللحام بإعادة التدفق:
ب- كيف يعمل اللحام الموجي:
وعلى النقيض من ذلك، فإن عملية اللحام بالموجات هي عملية لحام بالجملة مخصصة في المقام الأول لمكونات تقنية الثقب (THT). وتبدأ العملية بتطبيق التدفق على الجانب السفلي من ثنائي الفينيل متعدد الكلور، إما من خلال طرق الرش أو الرغوة أو الغمس لمنع الأكسدة أثناء اللحام.
بعد وضع التدفق، تدخل ثنائي الفينيل متعدد الكلور في منطقة التسخين المسبق لتنشيط التدفق وتقليل الصدمة الحرارية عند ملامسة اللحام المنصهر. وتتضمن المرحلة الرئيسية تمرير ثنائي الفينيل متعدد الكلور فوق موجة مستمرة من اللحام المنصهر (يتم الحفاظ عليها عند درجة حرارة 250-270 درجة مئوية للسبائك الخالية من lead) الناتجة عن نظام المضخة.
بينما تنتقل لوحة PCB فوق الموجة، يرتفع اللحام المنصهر عبر الثقوب العابرة، مكونًا شرائح حول المكونات leads ومنشئًا وصلات لحام موثوقة. يتم تصريف اللحام الزائد عند خروج اللوحة من الموجة، ويتصلب اللحام عندما تبرد لوحة PCB، لتكتمل العملية.
وتستهدف الاختلافات الحديثة مثل اللحام الموجي الانتقائي مناطق محددة من ثنائي الفينيل متعدد الكلور، مما يسمح بتطبيق أكثر دقة وتوافقًا مع اللوحات ذات التقنية المختلطة التي تحتوي على مكونات عبر الفتحة ومكونات مثبتة على السطح.
2- توافق المكونات
3- التحكم في العمليات والدقة
أ- عوامل التحكم في إعادة تدفق اللحام بإعادة اللحام
يتطلب لحام إعادة التدفق التدريجي تحكمًا دقيقًا في متغيرات متعددة لضمان جودة النتائج:
- ترسيب معجون اللحام: تؤثر دقة طباعة الاستنسل تأثيرًا مباشرًا على جودة الوصلة، حيث تتطلب عوامل مثل سُمك الاستنسل وحجم الفتحة وضغط الطباعة معايرة دقيقة.
- تحديد درجة الحرارة: يجب ضبط مناطق الفرن بعناية لتتناسب مع متطلبات عجينة اللحام، مع تحديد معدلات التسخين عادةً بـ 2-3 درجات مئوية في الثانية لمنع تلف المكونات.
- وضع المكونات: يمكن أن يتسبب اختلال المحاذاة بمقدار 0.1 مم فقط في حدوث عيوب لحام في المكونات ذات النغمة الدقيقة، مما يستلزم معدات التقاط ووضع عالية الدقة.
تتميز أفران إعادة التدفق المتقدمة بالتحكم في درجة الحرارة ذات الحلقة المغلقة وأجواء النيتروجين لتقليل الأكسدة، مما يتيح نتائج متسقة حتى بالنسبة لمركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور عالية الكثافة مع آلاف وصلات اللحام.
ب- عوامل التحكم في اللحام الموجي
تعتمد جودة اللحام بالموجات على معايير حرجة مختلفة:
- تغطية التدفق: الاستخدام المنتظم ضروري لمنع الأكسدة؛ عدم كفاية التدفق leads لجفاف الوصلات، في حين أن التدفق الزائد يمكن أن يسبب التلوث.
- معلمات الموجة: يجب تحسين ارتفاع الموجة وسرعتها ودرجة حرارتها بما يتناسب مع تصميم ثنائي الفينيل متعدد الكلور - حيث تتسبب الموجة العالية جدًا في حدوث انسداد بين leads المتجاورة، بينما يؤدي عدم كفاية وقت التلامس إلى حدوث وصلات باردة.
- سرعة الناقل: عادةً ما يتم ضبطها بين 0.5-1.5 متر في الدقيقة، وتحدد السرعة وقت تلامس اللحام (عادةً 2-4 ثوانٍ) ويجب أن تتوافق مع تعقيد اللوحة.
أنظمة اللحام الموجي الانتقائي تعزيز الدقة من خلال استخدام فوهات قابلة للبرمجة لاستهداف مناطق محددة، مما يسمح بالتحكم في تطبيق اللحام حتى على مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور ذات المكونات الحساسة.
4- ملفات تعريف العيوب ومراقبة الجودة
أ- عيوب اللحام بإعادة التدفق الشائعة
عمليات إعادة التدفق عرضة لعيوب محددة تتعلق بالإدارة الحرارية ومعالجة المواد:
- التقبع: تقف المكونات الصغيرة (خاصةً المقاومات والمكثفات) في وضع مستقيم بسبب تطبيق معجون اللحام غير المتساوي أو التسخين غير المتساوي.
- كرات اللحام: كرات لحام صغيرة من اللحام على سطح ثنائي الفينيل متعدد الكلور، ناتجة عن معجون زائد، أو محاذاة استنسل غير صحيحة، أو تسخين مسبق غير كافٍ.
- ترطيب غير كافٍ: ضعف الالتصاق بين اللحام والوسادات، وغالبًا ما ينتج عن عدم إزالة طبقات الأكسيد بواسطة التدفق.
- التجسير: اللحام الذي يربط بين اللبادات المتجاورة، وهو مشكلة خاصة في الدوائر المتكاملة الدقيقة.
تتم إدارة هذه العيوب من خلال التحكم الصارم في العمليات، بما في ذلك أنظمة فحص عجينة اللحام ومراقبة درجة الحرارة في الوقت الحقيقي.
ب- عيوب اللحام الموجي الشائعة
تتعلق عيوب اللحام الموجي عادةً بتدفق اللحام ومعالجة اللوح:
- التجسير: لحام زائد يربط بين الثقوب المتجاورة، مما يتطلب إصلاحًا يدويًا.
- الوصلات الباردة: الوصلات الباهتة والحبيبية ذات التوصيل الكهربائي الضعيف، والناجمة عن عدم كفاية الحرارة أو تنشيط التدفق.
- تخطي اللحام: الوصلات المفقودة بسبب الثقوب المسدودة، أو عدم كفاية التدفق، أو ضعف التلامس الموجي.
- شوائب الخبث: جزيئات اللحام المؤكسدة العالقة في الوصلات، مما يضعفها ويسبب مشاكل في الموثوقية.
تعمل ماكينات اللحام الموجي الحديثة على التخفيف من حدة هذه المشكلات من خلال ميزات مثل خامل النيتروجين وأنظمة التدفق المحسنة وتقنيات تحديد الملامح الموجية.
5- سيناريوهات التطبيق
أ- أفضل استخدامات إعادة تدفق اللحام
اللحام بإعادة التدفق هو التقنية المفضلة في:
- الإلكترونيات الاستهلاكية: الهواتف الذكية والأجهزة اللوحية والأجهزة القابلة للارتداء وأجهزة الكمبيوتر المحمولة التي تتميز بمكونات SMD عالية الكثافة.
- الاتصالات السلكية واللاسلكية: معدات الجيل الخامس، وأجهزة التوجيه، وأجهزة التوجيه والشبكات ذات الدوائر المتكاملة المعقدة.
- إلكترونيات السيارات: أنظمة مساعدة السائق المتطورة (ADAS) وأنظمة المعلومات والترفيه بمكونات مصغرة.
- الأجهزة الطبية devices: أجهزة المراقبة المحمولة ومعدات التشخيص التي تتطلب تجميعات موثوقة ومدمجة.
ب- أفضل استخدامات اللحام الموجي
يتفوق اللحام بالموجات في التطبيقات التي تشمل:
- أدوات التحكم الصناعية: محركات المحركات، ومزودات الطاقة، ولوحات التحكم المزودة بمكونات متينة من خلال ثقب.
- إلكترونيات السيارات: وحدات توزيع الطاقة وموصلات المستشعرات التي تتطلب وصلات قوية.
- الفضاء الجوي والدفاع: أنظمة عالية الموثوقية مع مكونات من خلال ثقوب لتعزيز مقاومة الاهتزازات.
- الأجهزة: لوحات تحكم للسلع البيضاء مع مزيج من الموصلات عبر الفتحات والمكونات المنفصلة.
