إن أداة اللحام الموجية (التي تسمى غالبًا بمنصة اللحام الموجية) عبارة عن حامل مُصمم خصيصًا لنقل لوحات الدوائر المطبوعة (PCBs) عبر موجة لحام منصهرة مع إخفاء مكونات تقنية Surface Mount Technology (SMT) الحساسة. تغطي مقدمة تركيب اللحام الموجي المتطلبات الهندسية الأساسية لحماية الأجزاء السفلية، ودعم الركائز المرنة، وضمان الاستقرار الحراري أثناء عملية اللحام عند 260 درجة مئوية. من خلال التحكم الصارم في سمك الجدار وزوايا الشطب، يمنع المصنعون عيوب اللحام مثل التظليل والجسور.
الوجبات السريعة الرئيسية
- الوظيفة الأساسية: تعمل التركيبات على حماية الأجزاء السفلية من SMT (المعالجة بالغراء) من الموجة بينما تعرض أسلاك اللحام بتقنية الثقب (THT).
- معيار المواد: تستخدم التركيبات عالية الجودة CDM (مادة Delmat المركبة) أو Durostone، القادرة على تحمل 280 درجة مئوية إلى 300 درجة مئوية لفترات قصيرة دون تزييفها.
- القياس الحرج: يجب أن يكون الحد الأدنى لسمك الجدار بين لوحة اللحام وجدار التثبيت ≥ 0.50 مم (المثالي 1.0 مم) لمنع الكسر.
- قاعدة الخلوص: حافظ على خلوص 3.0 مم إلى 5.0 مم حول وسادات THT للسماح بتدفق اللحام ومنع "تأثير الظل".
- نصيحة التحقق: قم دائمًا بإجراء "فحص مناسب" للمكونات الوهمية المعبأة قبل تشغيل الإنتاج الأول للتحقق من عمق الجيب.
- مفهوم خاطئ: التركيبات السميكة ليست دائمًا الأفضل؛ قد تمتص التركيبة > 10 مم الكثير من الحرارة، مما يتسبب في وصلات لحام باردة على لوحة PCB.
- قاعدة القرار: إذا كان سمك لوحة PCB أقل من 1.0 مم أو كانت لوحة PCB صلبة مرنة، فإن التركيب إلزامي لمنع الترهل.
ماذا يعني ذلك حقًا (النطاق والحدود)
في سياق تجميع PCB (PCBA)، لا تعد أداة اللحام الموجي مجرد حامل؛ إنه درع حراري ومثبت ميكانيكي. عندما تحتوي اللوحة على مزيج من مكونات SMT وTHT، يجب حماية أجزاء SMT الموجودة على الجانب السفلي (جانب اللحام) من موجة اللحام المنصهر، وإلا سيتم غسلها أو قصرها.
يتضمن نطاق مقدمة تركيبات اللحام الموجية فهم ثلاثة حدود مادية:
- التحكم في المحور Z: يجب أن تثبت الوحدة لوحة PCB بشكل مسطح. بالنسبة للألواح التي يقل سمكها عن 1.2 مم، فإن الجاذبية والحرارة ستتسببان في الترهل. تستخدم الوحدة أدوات الضغط للحفاظ على الاستواء في حدود 0.2 مم.
- الكتلة الحرارية: تضيف مادة التثبيت كتلة حرارية. إذا كانت الوحدة ثقيلة جدًا، فإنها تسرق الحرارة من دبابيس THT، مما يتطلب ملف تعريف موجة أكثر سخونة أو سرعة ناقل أبطأ.
- ديناميكيات الموائع: تخلق جدران التثبيت اضطرابًا في موجة اللحام. إذا كانت الجدران شديدة الانحدار أو قريبة جدًا من الوسادة، فلن يتمكن اللحام من التدفق إلى الفتحة (التظليل).
يجب على المهندسين تحقيق التوازن بين الصلابة والتدفق. إن التركيبات المفتوحة جدًا تخاطر بتشويه اللوحة؛ التركيبة المغلقة جدًا تخاطر بتخطي اللحام.
المقاييس المهمة (كيفية تقييمها)
لضمان أداء التركيب بشكل صحيح في بيئة الإنتاج الضخم، يجب التحقق من سمات محددة قابلة للقياس.
الجدول 1: خواص المواد والميكانيكية
| متري | النطاق المقبول | لماذا يهم |
|---|---|---|
| درجة حرارة التشغيل | 260 درجة مئوية (مستمر) / 300 درجة مئوية (قصير) | يمنع التصفيح خلال دورة الموجة. |
| مقاومة السطح | $10^5$ إلى $10^9$ $\Omega$/sq | يضمن سلامة البيئة والتنمية المستدامة. يمنع التفريغ الساكن إلى المرحلية الحساسة. |
| التسامح التسطيح | $\pm 0.10$ ملم أكثر من 300 ملم | يمنع تسرب اللحام (الفيضانات) إلى المناطق المقنعة. |
| دورة الحياة | > 10.000 دورة | تحديد عائد الاستثمار؛ تتحلل المواد الرخيصة بعد 500-1000 دورة. |
| الكثافة | 1.85 – 1.95 جم/سم3 | يؤثر على الكتلة الحرارية ومعدل امتصاص الحرارة. |
| امتصاص الماء | < 0.20% | يمنع توسع الرطوبة و"الفشار" في التركيب. |
الجدول 2: عتبات التصميم والتخليص| ميزة | الحد الأدنى | موصى به | خطر الفشل |
| :--- | :--- | :--- | :--- | | سمك الجدار (الأضلاع) | 0.8 ملم | 1.5 ملم | غالبًا ما تتشقق الجدران التي يقل سمكها عن 0.8 مم أثناء التنظيف أو المناولة. | | إزالة وسادة اللحام | 2.0 ملم | 4.0 ملم | يؤدي الخلوص < 2.0 مم إلى "التظليل" (تخطي اللحام). | | تصفية عمق الجيب | ارتفاع المكون + 0.5 مم | ارتفاع المكون + 1.0 ملم | العمق غير الكافي يسحق مكثفات SMT. | | زاوية الشطب | 30° | 45° | زوايا حادة تمنع تدفق اللحام؛ 45 درجة تعزز التدفق السلس. | | ** دعم حافة ثنائي الفينيل متعدد الكلور ** | 2.0 ملم | 3.0 ملم | أقل من 2.0 مم قد يؤدي إلى خروج PCB من الوحدة. | | ** الضغط المستمر ** | لا يوجد | محملة بنابض | قد تؤدي المشابك الصلبة إلى تشوه اللوحة أثناء توسعها. |
كيفية الاختيار (إرشادات الاختيار حسب السيناريو)
يعتمد اختيار التكوين المناسب للتركيبات على تقنية ثنائي الفينيل متعدد الكلور وحجم الإنتاج. استخدم قواعد القرار هذه لتحديد أفضل نهج.
- الشكل 1: تتطلب مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور الصلبة المرنة تركيبات متخصصة لدعم المقاطع المرنة أثناء اللحام.*
- إذا كان حجم الإنتاج < 500 وحدة، اختر منصة نقالة عالمية قابلة للتعديل أو أداة تثبيت FR4 منخفضة التكلفة (إذا كان التحمل الحراري يسمح بذلك).
- إذا كان حجم الإنتاج > 5000 وحدة، اختر مادة Durostone/CDM مع أدوات تقوية من التيتانيوم لتحقيق أقصى قدر من المتانة.
- إذا كان PCB عبارة عن Flex PCB أو Rigid-Flex، اختر وحدة تثبيت ذات دعم كامل السرير وعمليات تثبيت مغناطيسية للحفاظ على المنطقة المرنة مسطحة.
- إذا كانت اللوحة تحتوي على مكونات ثقيلة (المحولات > 50 جم)، اختر أداة تثبيت ذات دبابيس محاذاة على الجانب العلوي لمنع التحول.
- إذا كانت مكونات THT قريبة من أجزاء SMT (أقل من 3 مم)، اختر أداة تثبيت بإدخالات من التيتانيوم (جدران رقيقة) بدلاً من تصنيع آلية CDM القياسية.
- إذا كان سُمك لوحة PCB هو < 1.0 مم، اختر أداة تثبيت ذات غطاء علوي (غطاء) لتثبيت اللوحة ومنع تزييفها.
- إذا كانت المنشأة تستخدم التدفق القوي (الحموضة العالية)، اختر تركيبات ذات سطح مغطى بمادة التيفلون أو محكمة الغلق لمقاومة التآكل الكيميائي.
- في حالة توفر لحام انتقائي، اختر تجاوز تركيب الموجة بالكامل للألواح عالية الكثافة لتجنب الصدمة الحرارية.
- إذا كانت اللوحة تتطلب طلاء مطابقًا لاحقًا، اختر شرائط التقنيع الموجودة على التركيب للحفاظ على نظافة قضبان الحافة (على الرغم من التعامل معها عادةً بشكل منفصل).
- إذا كانت حساسية ESD هي الفئة 0 (< 250 فولت)، اختر مادة تثبيت معتمدة لخصائص التبديد ($10^6$–$10^9$ $\Omega$).
نقاط تفتيش التنفيذ (من التصميم إلى التصنيع)
تتطلب المقدمة الناجحة لتركيبات اللحام الموجي سير عمل منضبطًا. اتبع نقاط التفتيش العشرة هذه للانتقال من بيانات Gerber إلى منصة نقالة جاهزة للإنتاج.
تحليل البيانات (Gerber & BOM):
- الإجراء: قم بتغطية طبقة SMT السفلية بطبقة الحفر.
- التحقق: تحديد دبابيس THT الأقرب من 3.0 مم إلى منصات SMT.
التحقق من ارتفاع المكون:
- الإجراء: قم بقياس أطول مكون في الجانب السفلي (عادةً موصل أو مكثف).
- التحقق: تأكد من أن عمق جيب التثبيت أطول مكون + 0.5 مم.
محاكاة الملف الحراري:
- الإجراء: قم بتقدير الكتلة الحرارية المضافة للتركيب.
- التحقق: تأكد من أن وقت تلامس الموجة لن يتجاوز 5 ثوانٍ لتحقيق ملء البرميل.
** تصميم الشطب: **
- الإجراء: قم بتطبيق شطب بزاوية 45 درجة على جميع فتحات اللحام الموجودة على جانب تدفق اللحام.
- التحقق: تأكد من أن الشطب لا يقلل من عرض الجدار الداعم إلى أقل من 0.8 مم.
قنوات إطلاق الغاز:
- الإجراء: قم بتوجيه القنوات الموجودة على الجانب السفلي من الجهاز.
- الفحص: التحقق من أن المسارات تسمح بخروج غازات التدفق، مما يمنع فتحات النفخ.
وضع الضغط المستمر:
- الإجراء: ضع عمليات الضغط القابلة للتدوير على مناطق PCB الواضحة (بدون مكونات).
- التحقق: تأكد من أن عمليات الضغط المستمر لا تتداخل مع فوهة الموجة أو أصابع الناقل.
** التصنيع باستخدام الحاسب الآلي: **
- الإجراء: قم بتصنيع التركيب من مادة مركبة آمنة من أجل البيئة المستدامة.
- التحقق: تحقق من دقة الأبعاد حتى ±0.05 مم.
التنظيف بعد التصنيع:
- الإجراء: التنظيف بالموجات فوق الصوتية لإزالة الغبار والزيوت.
- التحقق: يجب أن يكون السطح خاليًا من الحطام الذي قد يسقط في وعاء اللحام.
فحص الملاءمة (التشغيل الجاف):
- الإجراء: أدخل لوحة PCB مأهولة (مع SMT) في التركيب.
- التحقق: لا يوجد تدخل؛ ثنائي الفينيل متعدد الكلور يجلس متدفقًا ؛ تعمل عمليات الضغط على الانخراط بشكل آمن.
فحص المادة الأولى (FAI):
- الإجراء: قم بتشغيل لوحة واحدة خلال الموجة.
- التحقق: افحص عمليات تخطي اللحام (التظليل) والجسور. تحقق من التوافق مع IPC-A-610 من الفئة 2 أو 3.
الأخطاء الشائعة (والمنهج الصحيح)
حتى مع وجود تصميم متين، تحدث حالات فشل في العملية. فيما يلي المزالق الأكثر شيوعًا في هندسة تركيبات اللحام الموجي.
الخطأ 1: سمك الجدار غير كافٍ
- التأثير: تنكسر الجدران بين الجيوب بعد 50 دورة حرارية.
- الحل: استخدم حشوات التيتانيوم للجدران الأقل سمكًا من 1.0 مم.
- التحقق: الفحص البصري للشقوق الشعرية بعد كل 100 دورة.
الخطأ 2: تجاهل التمدد الحراري (CTE)
- التأثير: ينحني ثنائي الفينيل متعدد الكلور أو ينقطع خارج الوحدة عند درجة حرارة 260 درجة مئوية.
- الإصلاح: اترك فجوة 0.2 مم - 0.4 مم حول محيط لوحة الدائرة المطبوعة للتوسيع.
- التحقق: تحقق مما إذا كانت اللوحة تطفو قليلاً عندما تكون باردة.
الخطأ 3: تأثير "التظليل"
- التأثير: فشل اللحام في الوصول إلى اللوحة الموجودة خلف جدار التثبيت شديد الانحدار.
- الإصلاح: قم بتوجيه اللوحة بحيث تكون صفوف THT موازية للموجة، أو قم بزيادة الخلوص إلى 5.0 ملم.
- التحقق: الفحص بالأشعة السينية أو الفحص البصري للتأكد من عدم اكتمال تعبئة البرميل.
الخطأ 4: تعويض التدفق
- التأثير: تتراكم بقايا التدفق في الجيوب، مما يسبب التآكل أو خطر الحريق.
- الإصلاح: تصميم قنوات الصرف وغسل التركيبات بانتظام.
- التحقق: افحص الجيوب بحثًا عن أي بقايا لزجة يوميًا.
الخطأ 5: الضغط الزائد عن الحد
- التأثير: اعوجاج اللوحة أثناء التبريد؛ المكثفات السيراميكية تتشقق
- الإصلاح: استخدم عمليات الضغط المحملة بنابض مع حركة Z محدودة.
- التحقق: تأكد من أن اللوحة يمكن أن تتوسع أفقيًا تحت المشبك.
الخطأ 6: استخدام Generic FR4 للحجم الكبير
- التأثير: تتفكك التركيبة وتفقد استواءها بعد 500 دورة.
- الإصلاح: استخدم CDM/Durostone للأحجام > 1000.
- التحقق: قياس استواء التركيبات شهريًا.
الخطأ السابع: منع تدفق الهواء قبل التسخين
- التأثير: يظل الجانب العلوي من لوحة PCB باردًا؛ سوء ترطيب اللحام.
- الإصلاح: إضافة فتحات تهوية في المناطق الصلبة الكبيرة من التركيب.
- التحقق: استخدم ملف التعريف الحراري للتحقق من درجة حرارة التسخين المسبق للجانب العلوي (الهدف ** 100 درجة مئوية - 120 درجة مئوية **).
الخطأ الثامن: الزوايا الحادة في الجيوب
- التأثير: تتسبب مكثفات الإجهاد في تشقق التركيبات.
- الإصلاح: استخدم نصف قطر لا يقل عن 1.0 مم في جميع الزوايا المجهزة آليًا.
- التحقق: مراجعة مسارات أداة CNC.
الأسئلة الشائعة (التكلفة، المهلة الزمنية، المواد، الاختبار، معايير القبول)
1. ما هي المهلة الزمنية النموذجية لتركيبات اللحام الموجية المخصصة؟ المهلة القياسية هي 3 إلى 5 أيام عمل بعد موافقة جربر. قد تتطلب التركيبات المعقدة المزودة بإدخالات من التيتانيوم أو القبعات العلوية 5 إلى 7 أيام. يمكن أن يتم تسليم الخدمات المعجلة في بعض الأحيان خلال 24 إلى 48 ساعة.
2. ما هي تكلفة تركيبات اللحام الموجي؟ تختلف التكاليف حسب الحجم والتعقيد.
- تركيبات FR4 البسيطة: ** 150 دولارًا - 300 دولارًا **.
- تركيبات CDM / Durostone القياسية: ** 350 دولارًا - 600 دولارًا **.
- تركيبات معقدة بإدخالات من التيتانيوم: ** 800 دولار + **.
3. كيف أعرف متى يجب استبدال التركيب؟ استبدل التركيب عندما:
- تدهور سمك الجدار أو تشققه.
- ينحرف التسطيح بأكثر من 0.2 مم.
- تنجرف المقاومة السطحية خارج النطاق الآمن ESD ($> 10^{11} \Omega$).
- ظهور ترقق أو تآكل راتنجي واضح.
4. هل يمكنني استخدام نفس التركيبة لمراجعات مختلفة لثنائي الفينيل متعدد الكلور؟ فقط إذا ظل تخطيط SMT بالجانب السفلي ومواقع THT ** متطابقتين **. حتى التحول بمقدار 0.5 مم في موقع المكثف يمكن أن يسبب تداخلاً. توجد منصات عالمية قابلة للتعديل ولكنها توفر حماية أقل من التركيبات المخصصة.5. ما هي البيانات المطلوبة لتصميم تركيبات؟ يحتاج المصنعون إلى:
- ملفات جربر (لصق، قناع اللحام، الحفر، طبقات المخطط التفصيلي).
- BOM (للتحقق من ارتفاعات المكونات).
- ملف XY Centroid (بيانات الانتقاء والمكان).
- يوصى بشدة باستخدام لوحة عينة مادية (مأهولة) للتحقق من الملاءمة النهائية.
6. كيف تؤثر المباراة على ملف تعريف اللحام الموجي؟ يمتص الجهاز حرارة كبيرة. تحتاج عادةً إلى:
- زيادة وقت بقاء التسخين المسبق بمقدار 15-30 ثانية.
- قم بزيادة درجة حرارة الوعاء قليلاً (على سبيل المثال، من 255 درجة مئوية إلى 260 درجة مئوية).
- التحقق من ملف التعريف باستخدام ملف التعريف المثبت على الجهاز.
7. ما الفرق بين تركيبات "الموجة الانتقائية" والتركيبات القياسية؟ تعرض التركيبات القياسية جميع أجزاء THT لموجة واسعة. نادرًا ما يتم استخدام أداة تثبيت موجة انتقائية (تُستخدم في اللحام الانتقائي)؛ بدلاً من ذلك، تستخدم الآلة فوهة ذات موجة صغيرة للحام النقاط الفردية بدون تركيب. ومع ذلك، تشير "تركيبات الموجات الانتقائية" عادةً إلى المنصات التي تخفي 90٪ من اللوحة لآلة الموجة القياسية.
8. كيف يمكنك التحقق من صحة التركيب قبل الإنتاج؟ تتضمن خطوات التحقق ما يلي:
- فحص الملاءمة: تأكد من عدم وجود تصادم مع أجزاء SMT.
- اختبار التسرب: مرر عبر الموجة باستخدام ورق حراري أو لوح وهمي لضمان عدم إغراق اللحام بالمناطق المقنعة.
- اختبار ESD: قياس مقاومة السطح.
المسرد (المصطلحات الرئيسية)
| مصطلح | التعريف |
|---|---|
| ** CDM (مادة دلمات المركبة) ** | بلاستيك مقوى بالألياف مصمم لبيئات اللحام ذات درجة الحرارة العالية؛ مقاومة للمواد الكيميائية والحرارة. |
| دوروستون | غالبًا ما يستخدم اسم العلامة التجارية بشكل عام لمواد البليت المقواة بالألياف الزجاجية شديدة التحمل. |
| التظليل | عيب حيث يمنع جدار التثبيت تدفق اللحام، مما يترك الوسادة غير ملحومة. |
| ** التجسير ** | اتصال كهربائي غير مرغوب فيه بين موصلين تم إنشاؤه بواسطة اللحام الزائد. |
| ** الشطب ** | قطع بزاوية (عادة 45 درجة) على جدار التثبيت لتحسين تدفق اللحام وتقليل الاضطراب. |
| ** الضغط باستمرار ** | مشبك ميكانيكي أو مزلاج يستخدم لتثبيت PCB في الجهاز والحفاظ على استواءه. |
| إدراج التيتانيوم | تقوية معدنية تستخدم في التركيبات التي تتطلب جدرانًا رقيقة (أقل من 1 مم) من أجل خلوص محكم. |
| فخ التدفق | جيب سيء التصميم حيث يتراكم التدفق، مما يؤدي إلى مشاكل في التنظيف واحتمال التآكل. |
| نسبة العرض إلى الارتفاع | في التركيبات، نسبة عمق الجيب إلى عرض الفتح؛ النسب العالية تؤدي إلى ضعف اللحام. |
| الفيضانات | عندما يتدفق اللحام فوق جدران التثبيت إلى مناطق SMT المحمية، عادةً بسبب التزييف. |
| المصلب | شريط معدني متصل بحواف التثبيت لمنع الانحناء على مسافات كبيرة. |
| ** وسادة السرقة ** | لوحة على PCB (أو ميزة تصميم التثبيت) تهدف إلى سحب اللحام الزائد بعيدًا لمنع التجسير. |
الاستنتاج (الخطوات التالية)
يعد إتقان مرحلة مقدمة تركيبات اللحام الموجية أمرًا بالغ الأهمية للتجميع عالي الإنتاجية. تعمل التركيبة المصممة جيدًا على حماية PCBA، وتضمن وصلات لحام متسقة، وتطيل عمر عملية التجميع. ومن خلال الالتزام بمقاييس 1.5 مم سُمك الجدار، و0.5 مم، والتصنيف الحراري الصارم، يمكن للمصنعين تجنب إعادة العمل المكلفة.
بالنسبة للتجميعات المعقدة التي تتضمن التوصيل البيني عالي الكثافة (HDI) أو اللوحات ذات التقنية المختلطة، يعد التعاون المبكر مع شريك التجميع الخاص بك أمرًا ضروريًا. تأكد من أن حزمة البيانات الخاصة بك تتضمن ارتفاعات دقيقة للمكونات ومناطق واضحة للحفظ.هل أنت مستعد لتحسين عملية اللحام الموجي؟ اتصل بفريقنا الهندسي للحصول على مراجعة سوق دبي المالي أو لعرض تركيبتك المخصصة التالية.