المحتويات
- السياق: ما الذي يجعل تصميم اللحام الانتقائي تحديًا
- التقنيات الأساسية (ما الذي يجعلها تعمل بالفعل)
- عرض النظام البيئي: اللوحات ذات الصلة / الواجهات / خطوات التصنيع
- المقارنة: الخيارات الشائعة وما تكسبه/تخسره
- ركائز الموثوقية والأداء (الإشارة / الطاقة / الحرارة / التحكم في العمليات)
- المستقبل: إلى أين يتجه هذا (المواد، التكامل، الذكاء الاصطناعي/الأتمتة)
- اطلب عرض أسعار / مراجعة سوق دبي المالي لتصميم اللحام الانتقائي (ما تريد إرساله)
- الخاتمة
أبرز
- مناطق الخلوص: لماذا تعتبر مسافة "الابتعاد" هي معلمة التصميم الأكثر أهمية للوصول إلى الفوهة.
- الإدارة الحرارية: موازنة تبديد الحرارة أثناء التشغيل مع الاحتفاظ بالحرارة أثناء اللحام.
- اتجاه المكون: كيف تؤدي محاذاة المسامير مع اتجاه موجة اللحام إلى تقليل عيوب التجسير.
- طول الرصاص: تأثير بروز الدبوس على حركة الفوهة واضطرابها.
- كفاءة العملية: المفاضلة بين طرق اللحام "الغمس" و"السحب" في تصميم التخطيط.
السياق: ما الذي يجعل تصميم اللحام الانتقائي أمرًا صعبًا
التحدي الأساسي في تصميم اللحام الانتقائي هو التعارض بين كثافة اللوحة والوصول الفعلي للآلة. مع تقلص الإلكترونيات، يتعرض المصممون لضغوط لوضع المكونات بالقرب من بعضها البعض. ومع ذلك، يعتمد اللحام الانتقائي على فوهة مادية - نافورة من اللحام المنصهر - تتحرك أسفل اللوحة. تتميز هذه الفوهة بسماكة جدار مادية وتتطلب غضروفًا ملحومًا ثابتًا.
إذا قام المصمم بوضع مكثف طويل من الجانب السفلي بالقرب من طرف من خلال الفتحة، فلن تتمكن الفوهة من الوصول إلى الدبوس دون الاصطدام بالمكثف أو ذوبانه. علاوة على ذلك، على عكس اللحام الموجي الذي يسخن المجموعة بأكملها، فإن اللحام الانتقائي يطبق حرارة موضعية مكثفة. يؤدي هذا إلى إنشاء تدرجات حرارية شديدة الانحدار يمكن أن تؤدي إلى تشويه اللوحة أو تشقق مكونات السيراميك إذا لم تتم إدارتها من خلال التخطيط الدقيق واختيار المواد. في APTPCB (APTPCB PCB Factory)، غالبًا ما نرى تصميمات تتطلب تعديلات طفيفة في التخطيط للانتقال من "غير قابلة للتصنيع" إلى "عالية الإنتاجية" ببساطة عن طريق احترام هذه القيود المادية.
التقنيات الأساسية (ما الذي يجعلها فعالة بالفعل)
يساعد فهم الآلية في توضيح قواعد التصميم. اللحام الانتقائي ليس سحرًا؛ إنه تنسيق دقيق لثلاثة أنظمة فرعية رئيسية.
- The Flux Drop-Jet: قبل اللحام، تقوم طائرة نفاثة دقيقة برش التدفق على المسامير المحددة.
- الآثار المترتبة على التصميم: يحتوي Flux على منطقة رذاذ زائد "قمر صناعي". يجب على المصممين التأكد من وجود المكونات الحساسة (مثل المفاتيح غير المغلقة أو أجهزة الاستشعار البصرية) خارج منطقة الرش لمنع التلوث.
- الفوهة الموجية الصغيرة: هذا هو قلب النظام، وهو عبارة عن أسطوانة صغيرة من التيتانيوم أو الفولاذ تضخ اللحام المنصهر.
- الآثار المترتبة على التصميم: تحتاج الفوهة إلى سطح "قابل للبلل" للحفاظ على موجة مستقرة. يبلغ الخلوص القياسي (الاحتفاظ بالخارج) عادةً 3 مم من حافة اللوحة إلى أقرب مكون SMD. يمكن تقليل هذا إلى 1 مم باستخدام الفوهات المتخصصة ولكنه يزيد من التكلفة والمخاطر.
- خمول النيتروجين: يتم تغطية موجة اللحام بغاز النيتروجين الساخن لمنع الأكسدة (الخبث) وتحسين الترطيب.
- الآثار المترتبة على التصميم: يضيف غطاء النيتروجين عرضًا فعالاً لمجموعة الفوهة. قد يبدو التصميم واضحًا بالنسبة لموجة اللحام، لكن فوهة الغاز قد تصطدم بمكون طويل مجاور.
- الحركة الروبوتية (السحب مقابل الانحدار):
- لحام السحب: تتحرك الفوهة على طول صف من المسامير. يعد هذا أسرع ولكنه يتطلب توجيهًا محددًا للمكونات لمنع التجسير.
- لحام الغمس: يتم خفض اللوحة على لوحة متعددة الفوهات. يعد هذا أسرع بالنسبة لوقت الدورة ولكنه يتطلب لوحات أدوات مخصصة لكل تخطيط فريد للوحة.
لمزيد من المعلومات حول كيفية تناسب هذه العمليات مع صورة التجميع الأوسع، راجع دليلنا حول اللحام الانتقائي لثنائي الفينيل متعدد الكلور.
عرض النظام البيئي: اللوحات ذات الصلة / الواجهات / خطوات التصنيع
تصميم اللحام الانتقائي غير موجود في الفراغ. إنه مترابط بعمق مع خطوات التصنيع الأولية والنهائية.
** المنبع: وضع SMT ** يجب مزامنة عمليات SMT وTHT. إذا وضعت عملية SMT مكونات نحاسية ثقيلة بالقرب من المسامير الموجودة في الفتحة، فإنها تعمل كمشتت للحرارة. أثناء اللحام الانتقائي، قد تواجه الفوهة صعوبة في تسخين البرميل بدرجة كافية لأن الطائرة النحاسية SMT القريبة تستنزف الطاقة الحرارية. يجب على المصممين استخدام أنماط التخفيف الحراري (المتحدث) على الأسطح الأرضية لمنع ذلك، مما يضمن تدفق اللحام بالكامل عبر البرميل.
المصب: الاختبار والتفتيش بعد اللحام، غالبًا ما تنتقل اللوحة إلى اختبار تكنولوجيا المعلومات والاتصالات أو الاختبار الوظيفي. تكون بقايا التدفق الناتجة عن اللحام الانتقائي موضعية ولكنها يمكن أن تكون لزجة. إذا تم وضع نقاط الاختبار بالقرب من المسامير الملحومة، فإن رذاذ التدفق الزائد يمكن أن يعزل مجسات الاختبار، مما يتسبب في فشل كاذب. يضع التصميم القوي نقاط الاختبار على مسافة آمنة من وصلات اللحام الانتقائية أو يحدد عملية التنظيف.
المواد: مقاومة الصدمات الحرارية تؤدي الحرارة الموضعية للحام الانتقائي إلى توسع كبير في المحور Z في مادة ثنائي الفينيل متعدد الكلور. يمكن أن يؤدي استخدام مادة Tg القياسية للوحة سميكة متعددة الطبقات إلى تشقق البراميل أو رفع الوسادة. بالنسبة للتصميمات عالية الموثوقية، فإن تحديد المواد High Tg PCB يضمن قدرة اللوحة على تحمل الفرق الحراري بين وصلة اللحام الساخنة والمنطقة المحيطة الأكثر برودة.
المقارنة: الخيارات الشائعة وما تكسبه/تخسره
عند الاختيار بين اللحام الانتقائي وطرق أخرى مثل اللحام الموجي بالمنصات أو اللحام اليدوي، غالبًا ما يعود الاختيار إلى التوازن بين التكلفة والإنتاجية وحرية التصميم.
مصفوفة القرار:الاختيار الفني ← النتيجة العملية
| الاختيار الفني | التأثير المباشر |
|---|---|
| لحام انتقائي | قابلية تكرار عالية وملء البرميل; يسمح SMT على الوجهين. وقت دورة أبطأ من الموجة. يتطلب خلوصًا أكبر من 3 مم حول المسامير. |
| لحام الموجة (قياسي) | أسرع إنتاجية. لا يمكن استخدامه مع SMT بالجانب السفلي (ما لم يتم لصقه، وهو أمر قديم). صدمة حرارية عالية لكامل اللوحة. |
| اللحام الموجي (البليت/التركيب) | يسمح بالتقنية المختلطة عن طريق حماية أجزاء SMT. أدوات باهظة الثمن تمتص المنصات الحرارة، مما يتطلب درجات حرارة أعلى للعملية. خطر "تظليل" المفاصل. |
| لحام يدوي | تكلفة أدوات صفر. جودة متغيرة للغاية؛ تعتمد على مهارة المشغل. غير صالح للاستخدام مع الألواح النحاسية ذات الحجم الكبير أو الثقيل. |
ركائز الموثوقية والأداء (الإشارة / الطاقة / الحرارة / التحكم في العمليات)
تعتمد الموثوقية في اللحام الانتقائي على القدرة على تكوين رابطة معدنية صلبة دون ارتفاع درجة حرارة الصفائح.1. امتلاء البرميل والطلب الحراري يتطلب معيار IPC عادةً 75% (الفئة 2) أو 50% (التعبئة الرأسية من الفئة 3، على الرغم من أن 75% غالبًا ما تكون مستهدفة) تعبئة رأسية للفتحة المطلية. في تصميمات PCB النحاسية الثقيلة، تمتص الطائرات النحاسية الحرارة بشكل أسرع مما تستطيع الموجة الصغيرة توفيره.
- إصلاح التصميم: زيادة عرض سلك التنفيس الحراري مع الحفاظ على نمط التنفيس. لا تقم بتوصيل المسامير مباشرة بالطائرات الصلبة إلا إذا كان ذلك ضروريًا للغاية للسعة الحالية.
2. سد اللحام يحدث التجسير عندما يقوم اللحام بتوصيل دبابيس متجاورة. يعد هذا أمرًا شائعًا في الموصلات ذات المسافة الدقيقة (على سبيل المثال، مسافة 2 مم أو أقل).
- إصلاح التصميم: تأكد من أن طول الرصاص قصير (بحد أقصى 1.5 مم). تؤدي الخيوط الأطول إلى سحب الموجة وتسبب اضطرابًا، مما يؤدي إلى إنشاء الجسور. قم أيضًا بتوجيه الموصلات بحيث تتدفق الموجة بالتوازي مع الصفوف، وليس بشكل عمودي، أو استخدم وسادات "لص اللحام" في نهاية الصف.
**3. حل النحاس ** نظرًا لأن اللحام الانتقائي يستخدم كمية صغيرة من اللحام مع سرعة تدفق عالية، فإنه يمكن أن يذيب طلاء النحاس الرقيق (ركبة الثقب) إذا كان وقت المكوث طويلًا جدًا.
- إصلاح التصميم: تأكد من سماكة الطلاء القوية في البرميل (متوسط 25 ميكرومتر) لتحمل نافذة العملية.
| نوع العيب | السبب الجذري في التصميم | استراتيجية الوقاية |
|---|---|---|
| ** التجسير ** | درجة الميل دقيقة جدًا (أقل من 2 مم) أو الأسلاك طويلة جدًا (> 2 مم). | تقليل بروز الرصاص. إضافة منصات لحام اللص. قم بزيادة درجة الصوت إن أمكن. |
| تعبئة غير كافية | اتصال مباشر بالطائرة الأرضية. | إضافة المتحدث الإغاثة الحرارية. زيادة حجم الحلقة الحلقية للمساعدة في نقل الحرارة. |
| كرات اللحام | سدود قناع اللحام مفقودة بين الفوط. | تأكد من وجود سدود قناع اللحام بين كل وسادة THT. |
| ** تلف المكونات ** | الخلوص <3 مم إلى أجزاء SMT. | فرض مناطق الابتعاد الصارمة (KOZ) في قواعد CAD. |
المستقبل: أين يتجه هذا (المواد، التكامل، الذكاء الاصطناعي/الأتمتة)
الاتجاه في اللحام الانتقائي هو نحو آلات أكثر ذكاءً يمكنها التعامل مع قيود أكثر صرامة، مما يقلل العبء على مصمم ثنائي الفينيل متعدد الكلور - على الرغم من أن الفيزياء لا تزال سارية. تراقب APTPCB هذه التطورات عن كثب لتقديم قواعد تصميم أكثر صرامة.
مسار الأداء لمدة 5 سنوات (توضيحي)
| مقياس الأداء | اليوم (نموذجي) | اتجاه الخمس سنوات | سبب أهميته |
|---|---|---|---|
| الحد الأدنى لتخليص المكونات | 3.0 مم | 1.0 مم - 1.5 مم | يتيح الكثافة القصوى على اللوحات ذات التقنية المختلطة دون التضحية بالإنتاجية. |
| طريقة البرمجة | يدوي / غير متصل CAD | المسار التلقائي القائم على الذكاء الاصطناعي | يقلل وقت إعداد NPI من ساعات إلى دقائق; يعمل على تحسين السكن الحراري تلقائيًا. |
| التحكم في الحلقة المغلقة | درجة الحرارة وارتفاع الموجة | تعبئة البرميل في الوقت الحقيقي بالأشعة السينية | ملاحظات فورية حول جودة الوصلات أثناء عملية اللحام، والقضاء على إعادة العمل. |
عند إرسال تصميم للحام الانتقائي إلى APTPCB، يعد الوضوح بشأن القيود المادية أمرًا أساسيًا. للحصول على عرض أسعار دقيق ومراجعة شاملة لـ إرشادات سوق دبي المالي، يرجى تضمين التفاصيل التالية:
- ملفات جربر: تتضمن جميع طبقات النحاس وقناع اللحام وملفات الحفر.
- رسم التجميع: حدد بوضوح المكونات التي تحتوي على THT والتي تتطلب لحامًا انتقائيًا.
- ارتفاعات المكونات: قم بتوفير ملف STEP ثلاثي الأبعاد أو بيانات الارتفاع لأجزاء SMT بالجانب السفلي (مهم لإزالة الفوهة).
- مواصفات طول الرصاص: تأكد مما إذا كان سيتم قطع الخيوط قبل اللحام (يوصى به <1.5 مم).
- التقسيم إلى لوحات: إذا كان لديك مصفوفة لوحات مفضلة، قم بمشاركتها. غالبًا ما يتطلب اللحام الانتقائي حوافًا محددة للسكك الحديدية.
- متطلبات فئة IPC: حدد ما إذا كانت تعبئة برميل الفئة 2 أو الفئة 3 مطلوبة.
- مواصفات المواد: أذكر ما إذا كانت هناك حاجة إلى خصائص حرارية عالية أو خصائص حرارية محددة.
- الحجم: يؤثر النموذج الأولي مقابل الإنتاج الضخم على الاختيار بين المعالجة ذات الفوهة الواحدة أو المعالجة متعددة الفوهات.
الخلاصة
تصميم اللحام الانتقائي هو الجسر بين الوظائف المعقدة وعالية الكثافة والإنتاج الضخم الموثوق. إنه يسمح للمهندسين بالاستفادة من أفضل ما في العالمين: كثافة SMT على الوجهين والمتانة الميكانيكية للموصلات عبر الفتحات. ومن خلال احترام مناطق "الحفظ" المادية، وإدارة التخفيف الحراري، وفهم حركة موجة اللحام، يمكنك تصميم لوحات تتدفق بسلاسة عبر المصنع.في APTPCB، نحن متخصصون في التعامل مع هذه المقايضات. سواء كنت تقوم بإعداد نموذج أولي لوحدة تحكم صناعية معقدة أو توسيع نطاق وحدة توزيع الطاقة، فإن فريقنا الهندسي جاهز لمراجعة تخطيطك والتأكد من تحسينه لعملية اللحام الانتقائية. اتصل بنا اليوم للتحقق من صحة التصميم الخاص بك قبل نسج اللوحة الأولى.