معجون اللحام لتجميع SMT: أنواعه، وتخزينه، وعيوب الطباعة

معجون اللحام هو المادة الرمادية التي تُسهّل عملية تجميع المكونات على السطح، لكن نتائج الإنتاج تعتمد على اختيار السبيكة المناسبة، وتركيبة التدفق، وطريقة التخزين، ودقة الطباعة باستخدام الاستنسل. يشرح هذا الدليل كيف يؤثر معجون اللحام على إنتاجية تقنية التجميع على السطح، وما هي الاختلافات بين الخيارات الخالية من الرصاص والخيارات التي تحتوي على الرصاص، وكيفية تخزينه بشكل صحيح، وما هي العيوب التي يجب على المشغلين تجنبها قبل عملية إعادة اللحام.

1. مم يتكون معجون اللحام؟

تتكون عجينة اللحام من مكونين: مسحوق سبيكة اللحام المجهري ومادة مساعدة على اللحام تربطه لتكوين عجينة. يشكل المسحوق الوصلات أثناء عملية إعادة التدفق، بينما تعمل المادة المساعدة على إزالة طبقة الأكسيد عن المعدن، وتساعد اللحام المنصهر على ترطيب نقاط التلامس، وتثبت الأجزاء مؤقتًا في مكانها قبل التسخين. تتكون العجينة في معظمها من مسحوق، أما المادة المساعدة على اللحام فتشكل جزءًا كبيرًا منها من حيث الحجم، ولهذا السبب يتقلص حجم الطبقة المطبوعة بشكل ملحوظ بمجرد احتراق المادة المساعدة في الفرن.

يُصنّف مسحوق اللحام حسب حجم جزيئاته، ويُشار إليه برقم "النوع": النوع 3 مناسب للتجميعات العامة، بينما يُستخدم النوع 4 والنوع 5 وما دونهما للأجزاء الصغيرة ذات المسافات الضيقة حيث يجب أن يمر المعجون عبر فتحات الاستنسل الصغيرة. المسحوق الأنعم أغلى ثمناً وأكثر حساسية عند التعامل معه، لذا يُختار النوع المناسب لأصغر جزء على اللوحة. إذا كان الفرق بين معجون اللحام ومادة اللحام المساعدة غير واضح، فإن هذه المقارنة بين معجون اللحام ومادة اللحام المساعدة توضحه.

2. معجون اللحام الخالي من الرصاص مقابل معجون اللحام المحتوي على الرصاص (SAC305 مقابل Sn63/Pb37)

تذوب معجونة اللحام الخالية من الرصاص (عادةً SAC305) عند درجة حرارة تتراوح بين 217 و227 درجة مئوية، بينما تذوب المعجونة المحتوية على الرصاص (Sn63/Pb37) عند درجة حرارة أقل تبلغ حوالي 183 درجة مئوية، وتتميز بسهولة تدفقها. ويُعتمد هذا الاختيار عادةً على متطلبات الامتثال: فالمنتجات المباعة في أسواق RoHS تتطلب استخدام عملية لحام خالية من الرصاص ما لم تكن مؤهلة للحصول على إعفاء، بينما لا تزال المعجونة المحتوية على الرصاص مستخدمة في بعض التطبيقات المتخصصة والقديمة.

ارتفاع درجة انصهار الرصاص يعني زيادة الإجهاد الحراري على المكونات ودقة أكبر في عملية إعادة التدفق، لذا فإن التحكم في العملية يصبح أكثر أهمية. بالنسبة لمعظم المنتجات التجارية اليوم، يُعدّ الرصاص الخيار الافتراضي والأساسي ما لم يكن هناك سبب محدد يخالف ذلك.

3. التدفق بدون تنظيف، أو القابل للذوبان في الماء، أو الراتنج: أيها تختار؟

اختر مادة اللحام التي لا تحتاج إلى تنظيف لمعظم عمليات التجميع، والمادة القابلة للذوبان في الماء عندما تحتاج إلى أقصى قدر من التبلل وترغب في غسل اللوحة، ومادة اللحام المصنوعة من الصنوبري للحام اليدوي وإعادة العمل. تترك مادة اللحام التي لا تحتاج إلى تنظيف بقايا صغيرة غير ضارة لا تحتاج عادةً إلى غسل، وهي الخيار الافتراضي في معظم عمليات الإنتاج الحديثة. توفر مادة اللحام القابلة للذوبان في الماء تبللًا ممتازًا ولكنها تترك بقايا أكالة يجب غسلها بالكامل. مادة اللحام المصنوعة من الصنوبري (RMA) هي التركيبة الكيميائية الكلاسيكية - متوفرة بنوعين: يحتوي على الرصاص وخالٍ منه - وعادةً ما يتم تنظيف بقاياها للحصول على لمسة نهائية نظيفة.

يعتمد اختيار التدفق المناسب على طريقة تنظيف اللوحة، ومدى حساسية الدائرة للرواسب، وفئة موثوقيتها. عند الشك، يُعد عدم التنظيف الخيار الأكثر أمانًا بشكل عام، مع إضافة التنظيف عند الحاجة إليه لتحسين المظهر أو لضمان موثوقية عالية.

4. كيفية استخدام معجون اللحام مع الاستنسل وإعادة التدفق

لاستخدام معجون اللحام، يُطبع على نقاط التوصيل باستخدام قالب، ثم توضع المكونات في المعجون الرطب، ثم تُسخن اللوحة بأكملها في فرن إعادة التدفق حتى تتشكل جميع الوصلات دفعة واحدة - يُوضع المعجون أولاً، ثم تُسخن اللوحة أخيرًا. هذا عكس لحام الأسلاك، حيث تُسخن كل وصلة على حدة. في الإنتاج، تتم هذه العملية على خط تجميع SMT منسق.

• الطباعة باستخدام الاستنسل. فولاذ مقطوع بالليزر استنسل SMT يوضع القالب على اللوحة، ويقوم مكشطة بدفع المعجون عبر الفتحات إلى كل نقطة توصيل. يحدد حجم الفتحة وسُمك القالب كمية اللحام - وهي أحد أهم المتغيرات - والتي تخضع لعملية دقيقة. تصميم فتحة الاستنسل.
• تحديد مستوى. تقوم آلة الالتقاط والوضع بوضع كل جزء على وساداته المغطاة بالمعجون؛ ويثبت المعجون اللزج الأجزاء حتى إعادة التدفق.
• إعادة الصهر. تمر اللوحة بعملية تحكم دقيقة - التسخين المسبق، والنقع، ووصول درجة الحرارة إلى ما فوق نقطة انصهار السبيكة، ثم التبريد. وهذا صحيح ملف تعريف لحام إعادة التدفق يسمح ذلك بتنشيط التدفق وسحب التوتر السطحي كل جزء إلى محاذاة.
• نظم المعلومات الجغرافية يقوم نظام الفحص البصري الآلي (AOI) بفحص الوصلات وموضعها بعد إعادة التدفق، ويقوم نظام الأشعة السينية بفحص الوصلات المخفية تحت رقائق BGA.

بالنسبة للنماذج الأولية، يستخدم الصانعون قالبًا يدويًا مع صفيحة تسخين أو محطة هواء ساخن؛ المبادئ متطابقة، ولكن بحجم أصغر. الخطأ الأكثر شيوعًا لدى المبتدئين هو استخدام كمية كبيرة من المعجون، مما يتسبب في حدوث جسور، لذا احرص على وضع طبقة رقيقة ومتساوية تتناسب مع سطح الطباعة.

5. كيفية تخزين معجون اللحام وفترة صلاحيته

يُحفظ معجون اللحام مغلقًا في الثلاجة عند درجة حرارة تتراوح بين 2 و10 درجات مئوية، حيث تتراوح مدة صلاحيته عادةً بين 6 و12 شهرًا؛ أما في درجة حرارة الغرفة، فلا يدوم المعجون غير المفتوح إلا أسابيع قليلة. يُنصح بتدفئة العبوة المغلقة إلى درجة حرارة الغرفة (غالبًا من 4 إلى 6 ساعات) قبل فتحها، وذلك لتجنب تكثف البخار وتلوث المعجون، مما قد يؤدي إلى تناثره أو تكوّن فراغات فيه.

للحفاظ على سلامة معجون اللحام، اتبع بعض القواعد الإضافية: التزم بفترة الفتح والانتظار، لأن معجون اللحام المطبوع له عمر افتراضي محدود على القالب قبل أن يجف؛ لا تقم بتجميده مرة أخرى؛ لا تخلط القديم بالجديد؛ وتخلص من المعجون منتهي الصلاحية بدلاً من المخاطرة. معجون اللحام مادة قابلة للتلف، وسوء التعامل معه سبب خفي للعيوب، لذا تعامل معه كما لو كان مادة استهلاكية.

6. عيوب معجون اللحام: التوصيل غير المتجانس، والتشوه غير المنتظم، والفراغات

معظم عيوب معجون اللحام - كالتصاق الأسلاك، وتشويهها، والفراغات، ونقص اللحام، وتكتل كرات اللحام - تعود إلى حجم المعجون، أو محاذاته، أو طريقة إعادة التدفق. معرفة السبب تُمكّنك من تجنب إعادة العمل بدلاً من البحث عنه.

القاسم المشترك هو التحكم في العملية. إن فهم النمط الأوسع لأخطاء تجميع SMT الشائعة يساعدك على تصميم لوحات ذات طباعة جيدة، وعلى وجه الخصوص، فإن خطأ "التومبستونينغ" له مجموعة معروفة من الأسباب الجذرية والحلول التي تستحق الدراسة.

7. معجون اللحام في عملية تجميع SMT الإنتاجية

باستثناء عدد قليل من النماذج الأولية - وبالتأكيد بالنسبة للوصلات الدقيقة أو وصلات BGA - يُفضل إدارة معجون اللحام كعملية مضبوطة. في خطوط الإنتاج الاحترافية، يُصمم القالب وفقًا لهندسة نقاط التوصيل في اللوحة وأدق مسافة بينها، ويُختار المعجون بما يتوافق مع متطلبات RoHS والموثوقية، ويُحدد شكل المعجون وفقًا للسبيكة المختارة، مدعومًا بفحص المعجون، والفحص البصري الآلي (AOI)، والتصوير بالأشعة السينية للكشف عن الوصلات المخفية.

العديد من العيوب المتعلقة بالمعجون هي في الواقع مشاكل تصميمية - أحجام الوسادات، والتباعد بينها، واتجاهها - مما يجعل الطباعة الجيدة صعبة - لذا فإن فحص قابلية التصنيع مسبقًا يمنح القالب والملف التعريفي أفضل فرصة للحصول على وصلات نظيفة من المرة الأولى. تُجري Highleap هذه العملية بالكامل من خلال تجميع لوحات الدوائر المطبوعة بتقنية SMT ، وعند الحاجة، تجميع BGA متخصص مع التحقق بالأشعة السينية. عند طلب عرض سعر للتجميع، يُرجى إخبارنا ما إذا كان المنتج يجب أن يكون خاليًا من الرصاص، وأي متطلبات تنظيف، وأصغر مكون أو مسافة بين الوصلات على اللوحة.

احصل على عرض أسعار لتجميع SMT

8. الأسئلة الشائعة حول معجون اللحام

مم يتكون معجون اللحام؟

معلق من مسحوق سبيكة اللحام الناعم في وسط مساعد للتدفق. يشكل المسحوق الوصلات أثناء عملية إعادة التدفق؛ بينما يقوم الوسط المساعد للتدفق بتنظيف المعدن، والمساعدة على التبلل، وتثبيت الأجزاء في مكانها.

ما الفرق بين معجون اللحام الخالي من الرصاص ومعجون اللحام المحتوي على الرصاص؟

تذوب المعجونة الخالية من الرصاص (SAC305) عند حوالي 217-227 درجة مئوية وهي متوافقة مع توجيهات RoHS؛ أما المعجونة المحتوية على الرصاص (Sn63/Pb37) فتذوب عند درجة حرارة أقل تبلغ حوالي 183 درجة مئوية، وتتدفق بسهولة أكبر، ولكنها مقيدة بموجب توجيهات RoHS.

كيف تستخدم معجون اللحام؟

اطبع التصميم على الوسادات (باستخدام قالب للحصول على أفضل النتائج)، ثم ضع المكونات في المعجون الرطب، ثم سخّن اللوحة بأكملها في فرن إعادة التدفق حتى تتشكل جميع الوصلات دفعة واحدة. ضع المكونات أولاً، ثم سخّنها أخيراً.

هل يحتاج معجون اللحام إلى التبريد، وما هي مدة صلاحيته؟

نعم، يُحفظ مغلقاً في درجة حرارة تتراوح بين 2 و10 درجات مئوية، حيث تتراوح مدة صلاحيته عادةً بين 6 و12 شهراً. يُنصح بتسخينه إلى درجة حرارة الغرفة وهو مغلق قبل فتحه لتجنب تكثف الرطوبة.

لماذا تتشابك وصلات التثبيت السطحي الخاصة بي؟

عادةً ما يكون السبب هو استخدام كمية زائدة من المعجون أو فتحات الاستنسل الكبيرة جدًا، وأحيانًا يكون هناك عدم محاذاة. وعادةً ما يتم حل المشكلة عن طريق تقليل حجم الفتحة، والتحقق من الاستنسل، وفحص ضغط الطباعة.

هل تستطيع شركة Highleap التعامل مع التجميع ذي المسافة الدقيقة وتجميع BGA؟

نعم. تستخدم شركة Highleap معاجين عالية الجودة، وقوالب مصممة لتباعد ضيق، وملفات تعريف إعادة تدفق مضبوطة، وفحص بالأشعة السينية للوصلات المخفية، مع مراجعة لقابلية التصنيع مسبقًا.