أساسيات اللحام عبر الفتحات: دليل التشغيل المناسب للمشتري (المواصفات والمخاطر وقائمة المراجعة)

غالبًا ما يتطلب اختيار طريقة التجميع الصحيحة للإلكترونيات عالية الموثوقية النظر إلى ما هو أبعد من تقنية Surface Mount Technology (SMT) القياسية إلى المتانة الميكانيكية لتقنية Through-Hole Technology (THT). في حين أن SMT توفر الكثافة، إلا أن أساسيات لحام الثقب تظل هي المعيار الذهبي للموصلات ومكونات الطاقة والتجمعات التي تخضع لضغط ميكانيكي عالي أو اهتزاز. يوفر هذا الدليل دليلًا تقنيًا للمشترين والمهندسين لتحديد المواصفات وتخفيف مخاطر العملية والتحقق من صحة قدرات المورد في تجميع THT.

الوجبات السريعة الرئيسية

القوة الميكانيكية: توفر الوصلات عبر الفتحات قوة سحب تتراوح ما بين 5 إلى 10 أضعاف لمفاصل التركيب السطحي، مما يجعلها ضرورية لموصلات الإدخال/الإخراج والمحولات الثقيلة.
التسلسل الهرمي للعملية: فهم المفاضلات بين التكلفة والجودة بين اللحام اليدوي (الحجم المنخفض)، واللحام الموجي (الحجم العالي)، واللحام الانتقائي (التكنولوجيا المختلطة الدقيقة).
التنميط الحراري: أحد عوامل النجاح الحاسمة هو مرحلة ما قبل التسخين، والتي تتطلب عادةً أن يصل PCB إلى 90 درجة مئوية - 120 درجة مئوية قبل ضرب موجة اللحام لتنشيط التدفق ومنع الصدمة الحرارية.
متطلبات ملء الثقب: تتطلب فئة IPC 2 حدًا أدنى من 50% تعبئة برميل عمودية، بينما تتطلب فئة IPC 3 75% حدًا أدنى من التعبئة للتطبيقات الفضائية أو الطبية عالية الموثوقية.
التصميم المخصص للتصنيع (DFM): ضمان خلوص من الفتحة إلى الرصاص 0.20 مم إلى 0.30 مم؛ ضيق جدًا يمنع تدفق اللحام، بينما فضفاض جدًا يسبب ضعف المفاصل والإفراغ.
ضرورة التركيبات: بالنسبة للوحات التكنولوجيا المختلطة، غالبًا ما تكون مقدمة تركيبات اللحام الموجية مطلوبة لحماية أجزاء SMT، مما يضيف تكاليف الأدوات (200 إلى 500 دولار) ولكن مع ضمان الموثوقية.
نصيحة التحقق: لا تعتمد فقط على الفحص البصري؛ تنفيذ أخذ عينات من الأشعة السينية للمكونات ذات الخيوط المحجوبة (مثل PGAs) للتحقق من النسب المئوية لملء البرميل.

النطاق وسياق القرار ومعايير النجاح

إن تحديد نطاق أساسيات اللحام عبر الفتحات في وقت مبكر من المشروع يمنع إعادة العمل المكلفة أثناء الإنتاج الضخم. على عكس SMT، الذي يتم تشغيله بشكل آلي للغاية، غالبًا ما يتضمن THT عمليات متغيرة اعتمادًا على مزيج المكونات وحجمها.

معايير النجاح

للإعلان عن نجاح مشروع THT، يجب استيفاء المقاييس التالية:

موثوقية وصلة اللحام: لا توجد وصلات لحام باردة وتتوافق مع IPC-A-610 (الفئة 2 أو 3) للترطيب وشكل الشرائح.
كفاءة الإنتاجية: يتجاوز عائد المرور الأول (FPY) 98.5% في مرحلة اللحام الموجي أو الانتقائي لتقليل تكاليف التصحيح اليدوي.
السلامة الحرارية: لا يوجد ضرر حراري لمكونات SMT المجاورة أو صفائح ثنائي الفينيل متعدد الكلور (الحصبة/التقرحات) بسبب التعرض المفرط للحرارة.

حالات الحدود

التكنولوجيا المختلطة: إذا كانت اللوحة تحتوي على 90% SMT و10% THT، فإن الاختيار بين اللحام الانتقائي واللحام الموجي (مع المنصات) أمر بالغ الأهمية.
الكتلة الحرارية العالية: تتطلب المكونات مثل المشتتات الحرارية الكبيرة أو الطائرات النحاسية الثقيلة (2 أونصة+) ملفات تعريف حرارية محددة تختلف عن مجموعات FR4 القياسية.

المواصفات التي يجب تحديدها مقدمًا (قبل الالتزام)

المواصفات الواضحة هي الدفاع الأساسي ضد تلاشي الجودة. عند طلب عرض أسعار أو إعداد مقدمة منتج جديد (NPI)، حدد هذه المعلمات بوضوح.

قائمة المواصفات الهامة

تصنيف IPC: حدد IPC-A-610 الفئة 2 (قياسي) أو الفئة 3 (موثوقية عالية). وهذا يفرض معايير ملء الثقب والتفتيش.
سبائك اللحام: يعتبر SAC305 (خالي من الرصاص) قياسيًا، ولكن قد يكون SnPb (المحتوي على الرصاص) مطلوبًا للدفاع/الفضاء.
نوع التدفق: غير نظيف (بقايا الأوراق، مقبولة عادةً) مقابل قابل للذوبان في الماء (يتطلب الغسيل، ونظافة أعلى).
طول سلك المكون: يجب أن يكون طول سلك ما بعد اللحام 1.5 مم إلى 2.5 مم كحد أقصى لمنع حدوث قصر.
الحلقة الحلقية: الحد الأدنى 0.15 ملم (6 مل) لضمان وجود مرساة ميكانيكية كافية.
خلوص الثقب: +0.25 مم (+10 مل) فوق قطر الرصاص الاسمي هو الهدف المثالي للحام الموجي.
التخفيف الحراري: مطلوب للثقوب المتصلة بطائرات نحاسية كبيرة لمنع "المفاصل الباردة" الناجمة عن انخفاض الحرارة.
توجيه المكون: قم بتوجيه الرقائق بالتوازي مع اتجاه الموجة لتقليل الجسور.
مناطق الابتعاد: حدد الخلوص 3 مم إلى 5 مم حول وسادات THT في حالة استخدام منصات اللحام الموجية.
الحد الأقصى لارتفاع المكون: تأكد من عدم تداخل المكثفات الطويلة مع فوهة الموجة أو خلوص الماكينة (عادةً <15 ملم للإعدادات القياسية).
سمك اللوح: المعيار 1.6 ملم؛ تتطلب الألواح التي يزيد حجمها عن 2.4 مم أوقاتًا أطول للتسخين المسبق والسكون.
تصميم المنصة: إذا كان SMT موجودًا على جانب اللحام، فحدد ما إذا كانت هناك حاجة إلى "منصة موجة انتقائية".

جدول المعلمات الرئيسية

المعلمة	المواصفات القياسية	موثوقية عالية / الفئة 3	لماذا يهم
ملء الثقب (عموديًا)	> 50%	> 75%	يحدد قوة السحب الميكانيكية ومقاومة الاهتزاز.
ترطيب محيطي	270 درجة	330 درجة	يضمن أن اللحام قد تم ربطه بالكامل بالرصاص والبرميل.
درجة حرارة وعاء اللحام	255 درجة مئوية ± 5 درجة مئوية	255 درجة مئوية ± 2 درجة مئوية	يتحكم في الصدمة الحرارية وسيولة اللحام.
وقت الاتصال (السكن)	2–4 ثواني	3–5 ثواني	الوقت الكافي للحام لامتصاص البرميل دون إتلاف الأجزاء.
درجة حرارة ما قبل التسخين	90 درجة مئوية - 110 درجة مئوية (الجانب العلوي)	100 درجة مئوية – 120 درجة مئوية (الجانب العلوي)	ينشط التدفق ويمنع الصدمات الحرارية لمكونات السيراميك.
تطبيق التدفق	رش فلوكسر	إسقاط جيت / رذاذ دقيق	يضمن تغطية متسقة دون بقايا زائدة.
سرعة الناقل	1.0 – 1.2 م/دقيقة	0.8 – 1.0 م/دقيقة	تسمح السرعات البطيئة بعمل شعري أفضل في الألواح السميكة.
الحد الأقصى لشوائب اللحام	< 0.3% نحاس	< 0.15% نحاس	يؤدي المحتوى العالي من النحاس إلى تباطؤ عملية اللحام والجسور.

المخاطر الرئيسية (الأسباب الجذرية، الاكتشاف المبكر، الوقاية)

إن فهم أوضاع الفشل في تجميع SMT وTHT يسمح للمشترين بمراجعة الموردين بشكل فعال. فيما يلي أهم المخاطر المرتبطة بأساسيات اللحام بالثقب.

من خلال عملية تجميع الفتحات

1. جسر اللحام (الشورت)

السبب الجذري: أسلاك التوصيل طويلة جدًا، أو درجة ميلها دقيقة جدًا (أقل من 2.0 مم)، أو عدم كفاية تطبيق التدفق.
الاكتشاف المبكر: الفحص البصري الآلي (AOI) أو الاختبار الكهربائي (ICT).
الوقاية: الحد من بروز الرصاص إلى <2.0 ملم. استخدم وسادات "لص اللحام" على الحافة الخلفية للموصلات.

2. مفاصل اللحام البارد

السبب الجذري: عدم كفاية الحرارة (الكتلة الحرارية للمكون > مدخلات الحرارة) أو الأكسدة على الخيوط.
الكشف المبكر: يظهر الفحص البصري مفاصل باهتة أو محببة أو محدبة.
الوقاية: زيادة الحرارة إلى 110 درجة مئوية. استخدم وسادات الإغاثة الحرارية على الطائرات الأرضية.

3. ملء الفتحة غير كافٍ

السبب الجذري: احتراق التدفق قبل ملامسة الموجة، أو أن نسبة الفتحة إلى الرصاص ضيقة جدًا (<0.15 مم).
الكشف المبكر: الفحص بالأشعة السينية أو الفحص البصري بالإضاءة الخلفية.
الوقاية: تحسين حجم الثقب إلى قطر الرصاص + 0.25 ملم. التحقق من نشاط التدفق.

4. كرات اللحام

السبب الجذري: الرطوبة في ثنائي الفينيل متعدد الكلور (إطلاق الغازات) أو انفجار التدفق الزائد أثناء ملامسة الموجة.
الكشف المبكر: الفحص البصري؛ صوت قعقعة في التجميع النهائي.
الوقاية: قم بخبز مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور في درجة حرارة 105 درجة مئوية لمدة 4 ساعات قبل التجميع. اضبط معدل منحدر التسخين المسبق (<2 درجة مئوية/ثانية).

5. الثقوب/الثقوب

السبب الجذري: وجود مواد متطايرة محاصرة في الصفائح أو مشاكل طلاء البراميل.
الكشف المبكر: يكشف الفحص البصري عن وجود ثقوب صغيرة في شريحة اللحام.
الوقاية: ضمان تصنيع ثنائي الفينيل متعدد الكلور عالي الجودة مع الحد الأدنى من طلاء النحاس 25 ميكرومتر في البراميل.

6. منصات مرفوعة

السبب الجذري: الحرارة المفرطة أو الضغط الميكانيكي أثناء تقطيع الرصاص أو تبريده.
الكشف المبكر: الفحص البصري؛ يتم فصل الوسادة عن الصفائح.
الوقاية: تحكم بشكل صارم في درجات حرارة إعادة العمل (أقل من 350 درجة مئوية للطرف الحديدي) وتجنب القوة الميكانيكية على الوسادات الدافئة.

7. التلوث ببقايا التدفق

السبب الجذري: نوع التدفق غير المتوافق أو دورة الغسيل غير كافية.
الكشف المبكر: اختبار التلوث الأيوني (اختبار ROSE).
الوقاية: التحقق من صحة معلمات عملية الغسيل (درجة حرارة الماء أكبر من 60 درجة مئوية، وتركيز مادة التصبن).

8. الضرر الحراري للمكونات

السبب الجذري: تجاوز التصنيف الحراري للمكونات (على سبيل المثال، ذوبان الموصلات البلاستيكية).
الكشف المبكر: تشوه بصري أو فشل وظيفي.
الوقاية: استخدم مقدمة تثبيت اللحام الموجية (منصة نقالة) لحماية الأجسام الحساسة. تحقق من مواصفات المكونات (يجب أن تتحمل درجة حرارة 260 درجة مئوية لمدة 10 ثوانٍ).

التحقق والقبول (الاختبارات ومعايير النجاح)

يضمن التحقق من الصحة أن جودة ثنائي الفينيل متعدد الكلور تتوافق مع فئة IPC المحددة. تتضمن الخطة القوية كلاً من الاختبارات غير المدمرة والمدمرة.

جدول معايير القبول (IPC-A-610)

ميزة	معايير الفئة 2	معايير الفئة 3
الترطيب (الرصاص والوسادة)	ترطيب جيد على الوسادة والرصاص.	ترطيب جيد يجب أن تكون شرائح مقعرة.
تعبئة عمودية	50% كحد أدنى.	75% كحد أدنى.
نتوء اللحام	مرئية على الجانب الثانوي.	مرئية على الجانب الثانوي.
نتوء الرصاص	ماكس 2.5 ملم.	الحد الأقصى 1.5 مم (لمنع الانحناء).
تلف الأسلاك/الرصاص	مسموح بالألقاب البسيطة (<10%).	لا يسمح بالنكات أو التشوه.

6 اختبارات التحقق الأساسية

الفحص البصري (100%): يتحقق المشغلون أو أجهزة AOI من الجسور واللحام المفقود واتجاه المكونات.
الفحص البصري الآلي (AOI): تتحقق الكاميرات من شكل الشرائح ووجودها. ضروري [للإنتاج الضخم] بكميات كبيرة (/pcba/mass-production/).
الفحص بالأشعة السينية (عينة): إلزامي لفحص تعبئة البراميل على الموصلات حيث يكون الجانب العلوي محجوبًا بجسم الموصل.
اختبار السحب/القص (العينة المدمرة): يتحقق من القوة الميكانيكية. يجب أن يتحمل سلك THT النموذجي >10N (حسب القطر) قبل الفشل.
** تحليل المقطع العرضي (التقسيم الدقيق): ** التحقق النهائي من تكوين المركب المعدني (IMC) وملء البرميل. يتم تنفيذها خلال NPI.
** اختبار التلوث الأيوني (ROSE): ** يضمن إزالة بقايا التدفق لمنع التآكل. الحد: <1.56 ميكروجرام/سم² مكافئ كلوريد الصوديوم.

استراتيجية أخذ العينات

مرحلة NPI: 100% أشعة سينية ومقطع عرضي مكون من 5 قطع.
الإنتاج: AQL 0.65 للعيوب الحرجة (السراويل القصيرة)، AQL 1.0 للعيوب الكبيرة (حشوة غير كافية).

القائمة المرجعية لمؤهلات الموردين (طلب عرض الأسعار، التدقيق، إمكانية التتبع)

عند تقييم شريك لـ التجميع الجاهز، استخدم قائمة التحقق هذه للتحقق من قدرات THT الخاصة به.

إمكانية التتبع والتحكم في العمليات

هل يقوم المورد بتسجيل درجات حرارة وعاء اللحام لكل دفعة؟
هل يوجد سجل لتحليل حمام اللحام (التحقق من تقصف النحاس/الذهب)؟
هل يمكنهم تتبع رقم تسلسلي محدد لـ PCBA للمشغل والآلة المستخدمة؟
هل يوجد فليكسر آلي (بخاخ) أو تنظيف يدوي؟ (يفضل الآلي للاتساق).

سوق دبي المالي والهندسة

هل يقدمون تقرير سوق دبي المالي خصيصًا للحام الموجي (التحقق من تباعد اللوحة والاتجاه)؟
هل يمكنهم تصميم وتصنيع منصات لحام موجهة مخصصة داخل الشركة أو عبر شريك موثوق به؟
هل لديهم خبرة في استخدام مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور النحاسية الثقيلة التي تتطلب طاقة حرارية عالية؟

اختبار القدرات

هل لديهم إمكانيات اختبار تكنولوجيا المعلومات والاتصالات داخلية لدوائر THT؟
هل الفحص بالأشعة السينية متاح للتحقق من امتلاء البرميل؟
هل يقومون بإجراء "توصيف" يومي لآلة اللحام الموجي باستخدام ملف التعريف الحراري (على سبيل المثال، KIC)؟

تغيير التحكم

هل هناك عملية رسمية لتغيير سبائك اللحام أو ماركات التمويه؟
هل المشغلون معتمدون وفقًا لمعايير IPC-J-STD-001؟

كيفية الاختيار (المقايضات وقواعد القرار)

يعتمد الاختيار بين اللحام اليدوي والموجي والانتقائي على الحجم وتعقيد التصميم والميزانية.

تفاصيل التجميع من خلال الفتحة

10 قواعد القرار

إذا كان الحجم أقل من 50 لوحًا، اختر اللحام اليدوي (يتجنب تكاليف الأدوات).
إذا كان الحجم أكبر من 500 لوح، اختر اللحام الموجي (السرعة والاتساق).
إذا كانت اللوحة تحتوي على SMT على كلا الجانبين + THT، اختر اللحام الانتقائي أو التلويح بالمنصات.
إذا كان طول المكونات أطول من 15 مم على جانب اللحام، اختر لحامًا انتقائيًا (حدود ارتفاع الموجة).
إذا كانت التعبئة عالية الدقة (الفئة 3) مطلوبة للموصلات الكثيفة، اختر اللحام الانتقائي.
إذا كانت الميزانية محدودة والتصميم يسمح بذلك، اختر اللحام الموجي (أقل تكلفة لكل مفصل).
في حالة استخدام مركبات PCB المرنة، اختر الأدوات اليدوية أو المتخصصة (يمكن أن تؤدي الموجة إلى إتلاف المرن).
إذا كانت الخيوط قريبة جدًا (<1.5 ملم)، اختر لحامًا انتقائيًا لتجنب الربط.
إذا كان سمك PCB أكبر من 3 مم، اختر لحامًا انتقائيًا يتمتع بقدرة عالية على التسخين المسبق.
إذا كانت هناك حاجة إلى نماذج أولية سريعة، اختر اللحام اليدوي (بدون وقت إعداد).

الأسئلة الشائعة (التكلفة، المهلة الزمنية، ملفات سوق دبي المالي، المواد، الاختبار)

س: ما هي تكلفة تركيب اللحام الموجي (البليت)؟ ج: تتراوح المنصات المخصصة عادة من ** 200 دولار إلى 600 دولار ** اعتمادًا على مدى التعقيد والمواد (Durostone/composite). فهي قابلة لإعادة الاستخدام لآلاف الدورات.

يحمي SMT من الجانب السفلي.
يمنع تزييف ثنائي الفينيل متعدد الكلور.
رسوم NRE لمرة واحدة.

س: هل يمكنني استخدام مكونات الفتحات الموجودة على لوحة PCB ذات قلب معدني (MCPCB)؟ ج: نعم، ولكن الأمر صعب بسبب تبديد الحرارة السريع.

يتطلب تسخين مسبق عالي الطاقة.
غالبًا ما يُفضل اللحام اليدوي للموصلات الفردية.
يجب أن يعزل التصميم الثقب عن اللب المعدني لمنع حدوث الشورت.

س: ما هي الملفات المطلوبة لتجميع THT؟ ج: ملفات Gerber القياسية كافية، لكن الطبقات المحددة تساعد.

ملف الحفر: يحدد أحجام الثقب.
رسم التجميع: يُظهر مواقع المكونات والقطبية.
بيانات XY: مفيدة في حالة استخدام آلات الإدخال الآلية.

س: لماذا يعتبر "اللحام الانتقائي" أكثر تكلفة من اللحام الموجي؟ ج: يكون اللحام الانتقائي أبطأ لأنه يتم لحامه نقطة بنقطة أو صفًا تلو الآخر.

وقت الآلة أعلى لكل لوحة.
وقت البرمجة أطول.
ومع ذلك، فهو يلغي الحاجة إلى المنصات باهظة الثمن والإخفاء اليدوي بعد الموجة.

س: كيف يمكنني منع ظهور "كرات اللحام" على لوحات THT الخاصة بي؟ ج: غالبًا ما تنتج كرات اللحام عن مشاكل في الرطوبة أو التدفق.

خبز مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور: قم بإزالة الرطوبة قبل التجميع.
التحقق من التدفق: تأكد من توافق درجات الحرارة قبل التسخين.
قناع اللحام: تأكد من وجود سدود القناع بين الوسادات.

س: ما الفرق بين "لحام السحب" و"لحام الغمس"؟ ج: هذه هي تقنيات اللحام الانتقائية.

الغمس: ترتفع الفوهة وتغمس مجموعة الدبابيس بأكملها مرة واحدة (أسرع).
السحب: تتحرك موجة صغيرة عبر الدبابيس (أكثر دقة، وأبطأ).

س: هل يؤثر تجميع THT على المهلة الزمنية؟ ج: يمكن أن يضيف 1-2 يومًا مقارنة بالـ SMT النقي بسبب خطوة العملية الإضافية.

الإدراج اليدوي يستغرق وقتا.
يضيف تصنيع الباليتات الموجية (إذا لزم الأمر) 3-5 أيام إلى الإعداد الأولي.

س: هل يمكنني استخدام اللحام الخالي من الرصاص لـ THT؟ ج: نعم، SAC305 هو المعيار.

يتطلب درجات حرارة أعلى (255 درجة مئوية+).
التبلل أبطأ قليلاً من اللحام المحتوي على الرصاص.
المظهر البصري محبب أكثر (وهذا أمر طبيعي).

طلب عرض أسعار / مراجعة سوق دبي المالي لأساسيات اللحام عبر الفتحات (ما يجب إرساله)

المسرد (المصطلحات الرئيسية)| مصطلح | التعريف |

الاستنتاج (الخطوات التالية)إن إتقان أساسيات لحام الثقب يدور حول تحقيق التوازن بين المتطلبات الميكانيكية وكفاءة التصنيع. بينما تتعامل SMT مع الجزء الأكبر من الإلكترونيات الحديثة، تظل THT هي العمود الفقري للطاقة والاتصال. ومن خلال تحديد مواصفات واضحة لملء الثقب والملفات الحرارية، واختيار الشريك المناسب الذي يتمتع بـ قدرات اختبار المعتمدة، فإنك تضمن أن منتجك يتحمل قسوة العالم الحقيقي. ابدأ بمراجعة قائمة مكونات الصنف الحالية الخاصة بك لمكونات THT وتقييم ما إذا كان التحول إلى اللحام الانتقائي يمكن أن يحسن إنتاجيتك وموثوقيتك.