لوحة اللحام الانتقائي

النقاط الرئيسية

التعريف: لوحة اللحام الانتقائي هي أداة مخصصة تحمي مكونات تقنية التركيب السطحي (SMT) بينما تعرض دبابيس تقنية الثقب (THT) للحام الموجي.
الوظيفة الأساسية: تسمح للوحات ذات التقنيات المختلطة بالمرور عبر آلات اللحام الموجي القياسية، مما يلغي الحاجة إلى اللحام اليدوي أو اللحام الانتقائي الروبوتي المكلف.
أهمية المواد: المواد المركبة عالية الجودة (مثل Durostone أو Ricocel) ضرورية لتحمل الدورات الحرارية المتكررة دون تشوه.
قيود التصميم: الخلوص الكافي بين أجزاء SMT ودبابيس THT هو العامل الأكثر أهمية؛ المساحة غير الكافية تؤدي إلى "التظليل" ووصلات مفتوحة.
التكلفة مقابل الحجم: تتطلب اللوحات تكاليف أدوات أولية ولكنها تقلل بشكل كبير من وقت الدورة للإنتاج متوسط إلى عالي الحجم مقارنة باللحام اليدوي.
الصيانة: يلزم التنظيف المنتظم لإزالة بقايا التدفق التي يمكن أن تقلل من دقة اللوحة وخصائص ESD.
التحقق: فحص العينة الأولى (FAI) باستخدام اللوحة إلزامي لضمان عدم حدوث جسور لحام وأن ملء الثقوب يفي بمعايير IPC.

ما تعنيه لوحة اللحام الانتقائي حقًا (النطاق والحدود)

لوحة اللحام الانتقائي (غالبًا ما تسمى لوحة أو أداة لحام الموجة) هي أداة مصنعة بدقة تستخدم في تجميع لوحات الدوائر المطبوعة (PCBA). غرضها الأساسي هو سد الفجوة بين الكفاءة والتعقيد في التصميمات ذات التقنيات المختلطة.

في الإلكترونيات الحديثة، غالبًا ما تحتوي لوحات الدوائر المطبوعة (PCBs) على مكونات SMT (على الجانب السفلي) ومكونات THT. إذا قمت بتمرير هذه اللوحة عبر آلة لحام موجة قياسية، فإن الموجة ستغمر أجزاء SMT، مما قد يؤدي إلى إزالتها من اللوحة أو إتلافها. تحل لوحة اللحام الانتقائي هذه المشكلة عن طريق إخفاء الجانب السفلي بالكامل من لوحة الدوائر المطبوعة، مع ترك فتحات محددة فقط مفتوحة حول دبابيس THT التي تحتاج إلى لحام.

في APTPCB (مصنع APTPCB للوحات الدوائر المطبوعة)، نستخدم هذه اللوحات لتبسيط الإنتاج. بدلاً من لحام مكونات THT يدويًا - وهو أمر بطيء وغير متناسق - أو استخدام آلة روبوتية بطيئة تعمل بنظام نقطة إلى نقطة، تسمح اللوحة للوحة الدائرة المطبوعة بالاستفادة من سرعة عملية لحام الموجة مع حماية المناطق الحساسة. إنها تحول بشكل فعال لوحة معقدة ذات عمليات مختلطة إلى تجميع قياسي قابل للحام بالموجة.

مقاييس لوحة اللحام الانتقائي المهمة (كيفية تقييم الجودة)

يعد فهم الخصائص الفيزيائية للأداة أمرًا بالغ الأهمية لضمان إنتاجية عالية.

المقياس	لماذا هو مهم	النطاق النموذجي أو العوامل المؤثرة	كيفية القياس
سمك الجدار	يحدد قوة الفصل بين موجة اللحام وأجزاء SMT المحمية.	0.5 مم إلى 1.5 مم (حد أدنى). تسمح الجدران الأرق بتدفق أفضل ولكنها تنكسر بسهولة.	قياس الفرجار عند أرق ضلع.
الخلوص (منطقة الحظر)	المسافة المطلوبة بين وسادة THT ومكون SMT الأقرب لتناسب جدار الباليت.	3 مم إلى 5 مم هو المعيار. <2 مم يتطلب أدوات باهظة الثمن وهشة.	مراجعة CAD لـ "طبقة الباليت" مقابل وضع المكونات.
التصنيف الحراري (Tg)	درجة الحرارة التي تبدأ عندها مادة الباليت في التليين أو فقدان السلامة الهيكلية.	260 درجة مئوية إلى 300 درجة مئوية درجة حرارة تشغيل مستمرة.	التحقق من ورقة بيانات المواد (على سبيل المثال، مواصفات Durostone).
المقاومة السطحية (ESD)	يضمن أن الباليت لا يراكم شحنة ثابتة يمكن أن تلحق الضرر بالمكونات الحساسة.	10^5 إلى 10^9 أوم/مربع.	مقياس المقاومة السطحية.
تحمل ارتفاع Z	يضمن أن لوحة الدوائر المطبوعة (PCB) تستقر بشكل مسطح. تسبب الاختلافات تخطي اللحام أو فيضانه على الجانب العلوي من لوحة الدوائر المطبوعة.	±0.10 مم.	تقارير التحقق من التصنيع باستخدام الحاسب الآلي (CNC).
عمر الدورة	عدد المرات التي يمكن للمادة أن تتحملها عبر الموجة قبل التدهور/التفكك.	أكثر من 10,000 دورة للمركبات عالية الجودة.	سجلات الإنتاج والفحص البصري للتآكل.

كيفية اختيار باليت اللحام الانتقائي: إرشادات الاختيار حسب السيناريو (المقايضات)

يعتمد اختيار استراتيجية اللحام الصحيحة بشكل كبير على الحجم وكثافة المكونات والميزانية. فيما يلي سيناريوهات شائعة تقارن لوحة اللحام الانتقائي بالطرق الأخرى.

السيناريو 1: تقنية مختلطة عالية الحجم

السياق: أكثر من 5000 وحدة/شهر، SMT على كلا الجانبين، موصلات THT.
الاختيار: لوحة اللحام الانتقائي.
المفاضلة: تكلفة أدوات أولية عالية (200-500 دولار لكل لوحة)، ولكن أسرع وقت دورة (ثوانٍ لكل لوحة).
السبب: اللحام اليدوي بطيء جدًا؛ اللحام الانتقائي الروبوتي بطيء جدًا لهذا الحجم.

السيناريو 2: SMT عالي الكثافة (تباعد ضيق)

السياق: يتم وضع مكونات SMT في حدود 1 مم من دبابيس THT.
الاختيار: اللحام الانتقائي الروبوتي (فوهة).
المفاضلة: إنتاجية أبطأ، ولكن لا توجد تكلفة أدوات.
السبب: تتطلب لوحة اللحام الانتقائي جدرانًا مادية. إذا لم يكن هناك مساحة لجدار (فجوة 3 مم+)، فلا يمكن تصنيع اللوحة.

السيناريو 3: نموذج أولي / حجم منخفض (NPI)

السياق: 10-50 لوحة.
الاختيار: اللحام اليدوي.
المفاضلة: تكلفة عمالة عالية لكل وحدة، جودة غير متناسقة (تعتمد على المشغل).
السبب: لا تبرر تكلفة تصنيع لوحة لحام انتقائي مخصصة لتشغيل قصير. ارجع إلى أفضل ممارسات اللحام اليدوي للحصول على إرشادات.

السيناريو 4: لوحات الدوائر المطبوعة الثقيلة/الكبيرة (خطر الترهل)

السياق: لوحات خلفية كبيرة أو لوحات نحاسية ثقيلة تتشوه أثناء التسخين.
الاختيار: لوحة لحام انتقائي بدعم كامل.
المقايضة: تتطلب الكتلة الحرارية الأعلى تعديل ملفات الموجة.
السبب: تعمل اللوحة كمقوي، مما يحافظ على استواء لوحة الدوائر المطبوعة ويمنع عيوب الالتواء.

السيناريو 5: المكونات الحساسة للحرارة

السياق: تحتوي اللوحة على مكونات حساسة للحرارة العالية الناتجة عن إعادة التدفق أو الموجة.
الاختيار: لوحة لحام انتقائي مع "غطاء علوي".
المقايضة: تركيب أكثر تعقيدًا (أجزاء علوية وسفلية)، وأصعب في التحميل/التفريغ.
السبب: تحمي اللوحة الجزء السفلي، ويحمي "الغطاء العلوي" المكونات العلوية من الإشعاع الحراري.

السيناريو 6: المكونات ذات الشكل الغريب

السياق: موصلات ليست عمودية أو لها أشكال غير قياسية.
الاختيار: لوحة جيب مخصصة.
المقايضة: يتطلب برمجة CNC معقدة.
السبب: لا يمكن للقضبان القياسية حمل اللوحة؛ توفر اللوحة "عشًا" مخصصًا لتثبيت الشكل الغريب بإحكام.

نقاط فحص تنفيذ لوحة اللحام الانتقائي (من التصميم إلى التصنيع)

يتطلب التنفيذ الناجح اتباع نهج منهجي بدءًا من مرحلة تصميم لوحة الدوائر المطبوعة وحتى عملية اللحام بالموجة النهائية.

1. مراجعة التصميم للتصنيع (DFM)

التوصية: تحديد "منطقة حظر" حول وسادات THT مبكرًا في التخطيط.
المخاطر: وضع مكثفات 0402 قريبة جدًا من دبابيس THT يجعل تصنيع اللوحة مستحيلاً.
القبول: تم التحقق من خلوص لا يقل عن 3 مم في CAD.

2. توليد البيانات

توصية: إنشاء طبقة Gerber محددة تشير إلى المناطق المفتوحة المطلوبة.
مخاطرة: الاعتماد على المصنع لتخمين الثقوب التي تحتاج إلى لحام.
قبول: تراكب Gerber على رسم التجميع لتأكيد التغطية.

3. اختيار المواد

توصية: استخدام مواد مركبة آمنة ضد التفريغ الكهروستاتيكي (ESD) (مثل Durostone, CDM).
مخاطرة: استخدام مواد فينولية رخيصة تتشوه أو تطلق غازات، مما يلوث وعاء اللحام.
قبول: مراجعة شهادة المواد (التحقق من تصنيف ESD ودرجة الحرارة).

4. تصميم الفتحة ("الشطف")

توصية: تشكيل الجانب السفلي لجدران الباليت بشطف بزاوية 45 درجة.
مخاطرة: الجدران العمودية تمنع تدفق اللحام (تأثير الظل)، مما يسبب فجوات.
قبول: الفحص البصري لحواف الباليت المشكلة.

5. قنوات إطلاق الغاز

توصية: قطع قنوات صغيرة على الجانب السفلي للباليت بعيدًا عن الفوط.
مخاطرة: الغاز المتدفق المحبوس يخلق فراغات أو "ثقوب نفخ" في وصلة اللحام.
قبول: التحقق من وجود القنوات في تصميم CNC.

6. آلية التثبيت

توصية: استخدام مشابك التيتانيوم أو مزاليج قابلة للدوران لتأمين لوحة الدوائر المطبوعة (PCB).
مخاطرة: ارتفاع لوحة الدوائر المطبوعة أثناء تأثير الموجة، مما يتسبب في غمر اللحام للجانب العلوي.
قبول: اختبار الاهتزاز – يجب ألا تتحرك لوحة الدوائر المطبوعة داخل التثبيت.

7. تحديد الملف الحراري

توصية: تشغيل جهاز تحديد الملف الحراري داخل الباليت.
المخاطر: تمتص اللوحة الحرارة؛ قد لا تصل لوحة الدوائر المطبوعة (PCB) إلى درجة حرارة التبلل.
القبول: يتطابق الوقت فوق درجة السيولة مع مواصفات معجون/قضيب اللحام.

8. فحص تطبيق التدفق

التوصية: التأكد من أن بخاخ التدفق يمكنه اختراق فتحات اللوحة.
المخاطر: تحجب جدران اللوحة رذاذ التدفق، مما يؤدي إلى ضعف التبلل.
القبول: استخدام ورق حراري أو ورق عباد الشمس على اللوحة للتحقق من تغطية التدفق.

9. فحص المقال الأول (FAI)

التوصية: تشغيل لوحة واحدة وفحصها بالأشعة السينية/بصريًا.
المخاطر: عيوب جماعية إذا تسببت اللوحة في حدوث جسور.
القبول: امتثال 100% لمعيار IPC Class 2/3 على وصلات THT.

10. بروتوكول التنظيف

التوصية: وضع جدول زمني للتنظيف (على سبيل المثال، كل 500 دورة).
المخاطر: يؤدي تراكم التدفق إلى تغيير الهندسة ويقلل من سلامة ESD.
القبول: فحص بصري للتحقق من وجود بقايا لزجة.

الأخطاء الشائعة في لوحة اللحام الانتقائي (والنهج الصحيح)

حتى مع النوايا الحسنة، يمكن لأخطاء محددة أن تدمر فعالية لوحة اللحام الانتقائي.

إهمال "تأثير الظل"
- الخطأ: ترك جدران اللوحة سميكة جدًا أو عمودية بالقرب من المسامير. تتدفق الموجة بشكل اتجاهي؛ يحجب الجدار "العلوي" اللحام من الوصول إلى المسمار.
- التصحيح: توجيه اللوحة بحيث تكون الموصلات موازية للموجة، أو شطف جدران اللوحة بقوة لتوجيه تدفق اللحام.
دعم غير كافٍ للوحة الدوائر المطبوعة (PCB)

خطأ: دعم لوحة الدوائر المطبوعة (PCB) فقط عند الحواف. يتراخى المركز تحت الحرارة، مما يتسبب في فيضان الموجة فوق الجزء العلوي من اللوحة.
تصحيح: أضف أضلاع دعم عبر مركز اللوحة (في المناطق التي لا تحتوي على مكونات) للحفاظ على استوائها.

تجاهل الكتلة الحرارية
- خطأ: استخدام نفس ملف تعريف الموجة للوحة PCB الخام ولوحة PCB الموضوعة على لوحة. تمتص اللوحة حرارة كبيرة.
- تصحيح: زيادة أوقات البقاء في التسخين المسبق لضمان وصول براميل THT إلى درجة الحرارة الصحيحة.
المقاسات الضيقة تسبب إجهادًا
- خطأ: تصنيع جيب لوحة PCB بالضبط بحجم لوحة PCB. تتمدد لوحات PCB عند تسخينها.
- تصحيح: اترك فجوات تمدد تتراوح من 0.2 مم إلى 0.5 مم في الجيب لمنع لوحة PCB من الانحناء أو الالتواء أثناء الموجة.
حبس التدفق
- خطأ: تصميم جيوب مغلقة بدون مسارات هروب. تتراكم غازات التدفق وتنفجر (تفرقع) أثناء اللحام.
- تصحيح: تأكد من أن كل جيب يحتوي على مسار لهروب الغاز.
إغفال ارتفاع المكون
- خطأ: عدم قياس أطول جزء SMT من الجانب السفلي. اللوحة ليست عميقة بما يكفي، ولن تستقر لوحة PCB بشكل متساوٍ.
- تصحيح: قم بقياس أطول مكون وأضف 0.5 مم من الخلوص لعمق الجيب.

الأسئلة الشائعة حول لوحة اللحام الانتقائي (التكلفة، المهلة الزمنية، المواد، الاختبار، معايير القبول)

س: كم تكلفة لوحة اللحام الانتقائي المخصصة؟ A: تتراوح التكاليف عادةً من 200 إلى 600 دولار أمريكي حسب التعقيد والحجم والمواد. التركيبات البسيطة أرخص؛ التركيبات المعقدة ذات المثبتات المصنوعة من التيتانيوم تكلف أكثر.

Q: ما هو وقت التسليم القياسي للتصنيع؟ A: بمجرد الموافقة على بيانات Gerber، يستغرق التصنيع عادةً من 2 إلى 4 أيام. في APTPCB، نقوم بدمج ذلك في الجدول الزمني لتجميع لوحات الدوائر المطبوعة (PCB) لتجنب التأخير.

Q: هل يمكنني استخدام نفس اللوحة لنسخ مختلفة من لوحات الدوائر المطبوعة (PCB)؟ A: فقط إذا ظل موضع المكونات ومواقع THT هي نفسها بالضبط. حتى تحول بمقدار 1 مم في موصل أو مكثف جديد بالقرب من دبوس سيتطلب لوحة جديدة أو إعادة تصنيع.

Q: ما هي أفضل المواد لباليتات اللحام الانتقائي؟ A: المعيار الصناعي هو مركب الإيبوكسي المقوى بالزجاج، والذي يشار إليه غالبًا بأسماء تجارية مثل Durostone أو Ricocel أو CDM. تتحمل هذه المواد الحرارة العالية، وتقاوم المواد الكيميائية (التدفق)، وتبدد الشحنات الساكنة (آمنة ضد التفريغ الكهروستاتيكي ESD).

Q: كيف أختبر ما إذا كانت اللوحة تعمل بشكل صحيح؟ A: الاختبار الأساسي هو فحص المقالة الأولى. تحقق من: 1) ملء جيد للثقوب (اختراق البرميل)، 2) عدم وجود دوائر قصر/جسور لحام، 3) عدم وجود كرات لحام على مناطق SMT، و 4) عدم وجود تلف مادي لحواف لوحة الدوائر المطبوعة (PCB).

Q: ما هي معايير قبول اللوحة نفسها؟ A: يجب أن تكون اللوحة مسطحة (بدون التواء)، ويجب أن تكون الجدران سليمة (بدون رقائق)، ويجب أن تكون مقاومة السطح ضمن النطاق الآمن من التفريغ الكهروستاتيكي (ESD). إذا بدت اللوحة "ضبابية" أو متفككة الطبقات، فيجب استبدالها.

س: كيف يقارن هذا بقناع لحام منخفض الانبعاثات الغازية؟ ج: إنهما يخدمان وظائف مختلفة. قناع اللحام منخفض الانبعاثات الغازية هو طبقة تغطية على لوحة الدوائر المطبوعة (PCB) نفسها. اللوحة هي أداة خارجية. ومع ذلك، فإن استخدام قناع عالي الجودة أمر بالغ الأهمية لأن اللوحة تحبس الحرارة، مما قد يزيد من الانبعاثات الغازية إذا كان قناع لوحة الدوائر المطبوعة رديء الجودة.

س: ما هو الحد الأدنى من الخلوص المطلوب للوحة لحام انتقائي؟ ج: من الناحية المثالية، حافظ على مكونات SMT على بعد 3 مم إلى 5 مم من وسادات THT. يمكن أن تصل الحدود الدنيا المطلقة إلى 1.5 مم أو 2 مم، ولكن هذا يزيد من خطر العيوب وهشاشة اللوحة.

خدمات اللحام الانتقائي للوحات الدوائر المطبوعة (PCB): استكشف قدراتنا في اللحام الانتقائي القائم على اللوحات والروبوتات.
إرشادات DFM: قم بتنزيل قائمة التحقق الخاصة بنا لضمان أن تصميمك يحتوي على خلوص كافٍ لتجهيزات اللحام بالموجة.
تجميع SMT مقابل THT: فهم السياق الأوسع لتجميع التكنولوجيا المختلطة.
خدمات تجميع لوحات الدوائر المطبوعة (PCB): حلول متكاملة وشاملة من APTPCB.

مسرد لوحات اللحام الانتقائي (المصطلحات الرئيسية)

المصطلح	التعريف
ديورستون / CDM	بلاستيك مقوى بالألياف الزجاجية شديد التحمل يستخدم لصنع لوحات اللحام بسبب استقراره الحراري.
لحام الموجة	عملية لحام بالجملة حيث تمر لوحة الدوائر المطبوعة (PCB) فوق موجة من اللحام المنصهر.
التظليل	عيب حيث يمنع جدار اللوحة موجة اللحام من الوصول إلى طرف المكون.
مصيدة التدفق	تجويف في اللوحة يتراكم فيه التدفق، مما قد يسبب تآكلًا أو مخاطر حريق.
الشطف	قطع مائل على جدار اللوحة (عادة 45 درجة) لتحسين تدفق اللحام وتقليل التظليل.
منطقة الحظر	المنطقة المحيطة بمسار THT حيث لا ينبغي وضع مكونات SMT للسماح بوجود جدران اللوحة.
نسبة العرض إلى الارتفاع	في هذا السياق، نسبة ارتفاع جدار اللوحة إلى عرض الفتحة.
التجسير	اتصال لحام غير مرغوب فيه بين موصلين.
ESD (التفريغ الكهروستاتيكي)	تدفق مفاجئ للكهرباء؛ يجب أن تكون اللوحات آمنة ضد ESD لمنع تلف الرقائق.
CTE (معامل التمدد الحراري)	مدى تمدد المادة مع الحرارة. يجب أن يكون للوحات CTE منخفض ليتناسب مع لوحة الدوائر المطبوعة.
حشوة التيتانيوم	مقويات أو مشابك معدنية تضاف إلى اللوحة لمتانة إضافية أو قوة تثبيت.
فحص المقال الأول (FAI)	التحقق من الوحدة الأولى المنتجة للتأكد من صحة معلمات العملية.

الخلاصة: الخطوات التالية للوحات اللحام الانتقائي

تُعد لوحة اللحام الانتقائي عامل تمكين حيوي للتصنيع الفعال وعالي الجودة للوحات الدوائر المطبوعة ذات التقنية المختلطة. إنها تسد الفجوة بين سرعة اللحام بالموجة والدقة المطلوبة لحماية مكونات SMT. من خلال فهم مقاييس سمك الجدار، واختيار المواد، وخلوصات التصميم، يمكنك تجنب عيوب الإنتاج المكلفة مثل التظليل أو التجسير.

إذا كنت تقوم بإعداد تصميم يتطلب تجميعًا مختلطًا، فإن المشاركة المبكرة هي المفتاح. عند تقديم بياناتك إلى APTPCB للحصول على عرض أسعار أو مراجعة DFM، يرجى التأكد من تقديم ما يلي:

ملفات Gerber: بما في ذلك جميع طبقات النحاس والحفر والمكونات.
رسم التجميع: مع تحديد واضح للمكونات التي هي THT وتلك التي هي SMT.
مواصفات الخلوص: قم بتمييز أي مناطق ذات تباعد ضيق (<3 مم) بين أجزاء SMT و THT.
تقديرات الحجم: يساعدنا هذا في اتخاذ قرار بين حل اللوحة أو نهج اللحام الانتقائي الروبوتي.

يضمن تحسين تصميمك للوحة اللحام الانتقائي إنتاجية أسرع وتكاليف أقل ووصلات لحام موثوقة لمنتجك النهائي.