البدء بالمهارة الأساسية لمهندس الأجهزة
يعمل اللحام على توصيل المكونات الإلكترونية بلوحات الدوائر المطبوعة (مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور). هذه الخطوة حيوية لتصنيع PCBA. ترى لحام في كل مكان, بدءًا من اللحام اليدوي في المختبرات وحتى التحقق من صحة النماذج الأولية والإنتاج الضخم في مصانع PCBA. في الإنتاج الآلي, يعد اللحام بإعادة التدفق واللحام الموجي هما العمليتان الأكثر شيوعًا والأساسية. لموردي PCBA, يؤثر اختيار عملية اللحام الصحيحة بشكل مباشر على إنتاجية المنتج, موعد التسليم, وتكلفة التصنيع.
تقارن هذه المقالة لحام إعادة التدفق واللحام الموجي بناءً على IPC والمعايير الأخرى. ويغطي المبادئ, العمليات, حدود, ومراقبة الجودة. سيحصل مصممو PCB ومديرو مشتريات PCBA على دليل اختيار عملي ومتعمق.
1. إنحسر لحام: تسخين دقيق لتجميع SMT
لحام إنحسر هو العملية السائدة لتكنولوجيا تركيب السطح (سمت). منطقها الأساسي هو “اللحام موجود أولا, ثم الحرارة تذوبه.” يمكنك طباعة لصق جندى (مع التدفق) على منصات ثنائي الفينيل متعدد الكلور باستخدام الاستنسل. تقوم آلة الالتقاط والمكان بتثبيت الأجهزة المثبتة على السطح (سمدس) على العجينة. ثم يذهب المجلس كله إلى فرن إنحسر. تعمل درجة الحرارة التي يتم التحكم فيها على إذابة العجينة وتشكيل وصلات لحام موثوقة.
1.1 أربع مناطق لدرجة الحرارة مع تحكم دقيق
وفقا ل IPC-2221, يحتوي ملف تعريف إعادة التدفق النموذجي على أربع مراحل رئيسية.
- منطقة التسخين المسبق: ترتفع درجة الحرارة من درجة حرارة الغرفة إلى 150-160 درجة مئوية. يبقى معدل المنحدر بين 1-3 درجة مئوية / ثانية. وهذا يسمح للمذيبات الموجودة في العجينة بالتبخر ببطء, إزالة الفقاعات ومنع تناثر اللحام. تحتاج الألواح السميكة إلى تسخين مسبق لفترة أطول (عن 3-4 دقائق). تحتاج لوحات رقيقة حول 1-2 دقائق.
- منطقة نقع (منطقة التنشيط): تبقى درجة الحرارة عند 150-180 درجة مئوية 60-120 ثواني. ينشط التدفق بشكل كامل ويزيل الأكاسيد من الوسادات ومكونات التوصيل.
- منطقة إنحسر (منطقة الذروة): تتجاوز درجة الحرارة نقطة انصهار اللحام. لحام خالي من الرصاص (مثل SAC305) يذوب عند حوالي 217 درجة مئوية. تصل درجة حرارة الذروة إلى 235-250 درجة مئوية 10-20 ثواني. يؤدي ذلك إلى إذابة اللحام ويسمح بترطيب الوسادات والوصلات, تشكيل مركب بين المعادن (آي إم سي). لحام الرصاص (Sn63Pb37) يذوب عند حوالي 183 درجة مئوية, مع ذروة 210-220 درجة مئوية.
- منطقة التبريد: يبرد اللوح بسرعة عند درجة حرارة 2-4 درجة مئوية/ثانية. يصلب اللحام في مفصل قوي. إذا كان التبريد سريعًا جدًا (أكثر من 6 درجات مئوية / ثانية), يزيد الإجهاد الحراري من خطر التشقق ثلاث مرات. إذا كان التبريد بطيئا جدا, يصبح هيكل الحبوب خشنًا, خفض قوة المفاصل.
1.2 مقاييس مراقبة الجودة الرئيسية
العيوب الناتجة عن اللحام بإعادة التدفق قد انتهت 60% من جميع حالات الفشل PCBA. وفقًا لـ IPC-A-610G, يجب عليك تلبية متطلبات الجودة هذه: زاوية الترطيب ≥25 درجة, سمك IMC بين 0.8-1.5μm, ونسبة الفراغ ≥5%. تظهر بيانات الصناعة أنه من خلال التحكم الدقيق في العملية, يمكن لخطوط SMT تقليل معدلات العيوب من 3.2% إلى الأسفل 0.05%.
2. لحام الموجة: ترطيب موجة القصدير للتجميع من خلال الفتحة
يخدم اللحام الموجي بشكل أساسي تكنولوجيا الفتحات (تي إتش تي) والتجمعات المختلطة مع مكونات من خلال الفتحة. منطقها الأساسي هو “إمدادات لحام بشكل مستمر, ثم يبلل ويصلب.” تخلق المضخة موجة من اللحام المنصهر في الخزان. ثنائي الفينيل متعدد الكلور, مع المكونات المدرجة, يمر فوق هذه الموجة بزاوية ثابتة. يبلل اللحام السائل أسلاك المكونات ومنصات ثنائي الفينيل متعدد الكلور. بعد التبريد, تتشكل المفاصل.
2.1 التحكم الكمي لمعلمات العملية الرئيسية
تحدد إعدادات المعلمة المناسبة جودة لحام الموجة. تظهر بيانات الصناعة الموثوقة أن الاختلاف بمقدار ± 5 درجات مئوية في درجة حرارة اللحام يزيد من معدلات المفاصل الباردة من 1% ل 8%. أ 0.2 يؤدي الاختلاف في سرعة الناقل م/دقيقة إلى زيادة عيوب التجسير بمقدار 5%.
- درجة حرارة اللحام: لSAC305 خالية من الرصاص, درجة الحرارة القياسية هي 250-255 درجة مئوية. يعمل SAC405 الخالي من الرصاص بدرجة الحرارة العالية عند 260-265 درجة مئوية. درجة حرارة منخفضة خالية من الرصاص Sn42Bi58 تحتاج فقط إلى 180-190 درجة مئوية, مناسبة للمكونات الحساسة للحرارة.
- سرعة الناقل: النطاق القياسي هو 1-1.5 م/دقيقة, العطاء 3-5 ثواني من وقت الاتصال. زمن الاتصال = طول الموجة ÷ سرعة الناقل. على سبيل المثال, في 1.2 م/دقيقة لتمرير موجة 80 ملم, وقت الاتصال = 0.08 م ÷ (1.2م/دقيقة ÷ 60) = 4 ثواني.
- ارتفاع الموجة: عادة السيطرة عليه 1/2 ل 2/3 سمك ثنائي الفينيل متعدد الكلور. وهذا يضمن ترطيب جيد.
- درجة حرارة التسخين المسبق: النطاق النموذجي هو 100-150 درجة مئوية. يؤدي هذا إلى تسخين ثنائي الفينيل متعدد الكلور قبل أن يلتقي بموجة اللحام, تجنب أضرار الصدمة الحرارية.
2.2 تقنية الموجة المزدوجة
غالبًا ما تستخدم آلات اللحام الموجية الحديثة نظام الموجة المزدوجة. الموجة الأولى مضطربة. يقوم بتوزيع اللحام بالتساوي على جميع الوسادات والوصلات. الموجة الثانية سلسة. يزيل الجسور والرقاقات الثلجية. في أحد إنتاج الإلكترونيات الاستهلاكية المختلطة, تحسين معلمات الموجة المزدوجة (الموجة الأولى عند 237 درجة مئوية 1 ثانية, الموجة الثانية عند 250 درجة مئوية 3 ثواني) تقليل عيوب الجسور من 4.8% ل 1.1%.
3. الاختلافات الأساسية ومنطق الاختيار
يكمن الاختلاف الأساسي بين لحام إعادة التدفق واللحام الموجي في منطق إمداد اللحام وتكوينه. استخدامات اللحام بإنحسر “العرض بكمية ثابتة, ثم التصلب الحراري.” استخدامات اللحام الموجي “العرض المستمر, ثم ترطيب التصلب.”
| جانب المقارنة | إنحسر لحام | لحام الموجة |
|---|---|---|
| المكونات المناسبة | سمدس (المقاومات, المكثفات, ICS, BGAs, إلخ.) | مكونات المكونات الإضافية من خلال الفتحة (الموصلات, محولات, أجهزة عالية الطاقة, إلخ.) |
| توريد اللحام | معجون لحام مطبوع بالاستنسل, كمية ثابتة | موجة اللحام المنصهر المستمرة |
| درجة الحرارة النموذجية | الذروة 235-250 درجة مئوية (خالية من الرصاص) | وعاء اللحام 250-260 درجة مئوية |
| مستوى الدقة | خطوة جيدة (0.3-0.5مم) | مناسبة للملاعب الأكبر |
| تصميم ثنائي الفينيل متعدد الكلور | اتبع IPC-7351, ضع في اعتبارك التوازن الحراري للوسادة | تجنب تأثير الظل, تخطيط المكونات مهم, صفحة الحرب <0.8% |
مبدأ أساسي في تصميم ثنائي الفينيل متعدد الكلور اليوم: اختر حزم التثبيت على السطح كلما أمكن ذلك. تعمل حزم SMD على تقليل خطوات العملية وزيادة الكفاءة. عندما يجب عليك استخدام مكونات من خلال ثقب, غالبًا ما يستخدم تصنيع PCBA الحديث عملية مختلطة: إنحسر لحام SMDs أولاً, ثم تعامل مع الأجزاء الموجودة في الفتحة باستخدام اللحام الموجي الانتقائي أو اللحام اليدوي.
4. اتجاهات العملية: ظهور اللحام الموجي الانتقائي واللحام بإعادة تدفق الفراغ
الطلب على محطات شحن السيارات الكهربائية, تخزين الطاقة عالية الطاقة, ووحدات IGBT تنمو بسرعة. نتيجة ل, اللحام الموجي التقليدي يفسح المجال للحام الموجي الانتقائي. تستخدم هذه التقنية مضخة كهرومغناطيسية مصغرة لإنشاء موجة لحام صغيرة مستقرة. إنه يلحم على وجه التحديد منصات محددة فقط, تقليل المنطقة المتضررة بالحرارة بمقدار يزيد 60%. يعمل هذا بشكل جيد جدًا مع الألواح المختلطة ذات المكونات الحساسة للحرارة. لوحدات الطاقة التي تحتاج إلى موثوقية عالية جدًا, لحام إنحسر الفراغ يقلل من نسب الفراغ ويضمن وصلات لحام عالية الموثوقية.
وفقا لأبحاث المعلومات العالمية, سوف يصل سوق ثنائي الفينيل متعدد الكلور و PCBA العالمي $82.15 مليار في 2025. ومن المتوقع أن ينمو في 3.2% معدل نمو سنوي مركب ويتجاوز $102.33 مليار من قبل 2032. في هذه الصناعة سريعة النمو, يكتسب موردو PCBA المحترفون القدرة التنافسية من خلال التحسين المستمر لعمليات اللحام الخاصة بهم.
خاتمة: دع الاختيار الصحيح يخلق القيمة
يهدف كل من اللحام بإعادة التدفق واللحام الموجي إلى تحقيق رابطة معدنية موثوقة بين اللحام, منصات, ويؤدي. في الإنتاج الحقيقي, يعتمد اختيارك على أنواع المكونات, تصميم ثنائي الفينيل متعدد الكلور, حجم الدفعة, واحتياجات الموثوقية. إذا كنت بحاجة إلى حلول لحام PCBA موثوقة أو تحسين العملية لمنتجك, اتصل بفريق الخبراء لدينا. نحن نقدم خدمات متكاملة بدءًا من تصميم ثنائي الفينيل متعدد الكلور وتجميع SMT وحتى تجميع المنتج النهائي. نحن نساعد في تحويل تصميماتك إلى منتجات موثوقة بكفاءة.
