اللحام الموجي (Wave soldering) هو عملية لحام مجمّع للمكونات ذات الثقوب النافذة (through-hole). تتحرك اللوحة، بعد تثبيت المكونات من الجهة العلوية، عبر سير ناقل فوق موجة متدفقة من مصهور القصدير. وبمجرد ملامسة الوجه السفلي للوحة لقمة الموجة، يبلل القصدير كل طرف (lead) ونقطة تلامس (pad) مكشوفة، ويصعد داخل الثقوب المطلية، مشكلاً كافة وصلات THT على ذلك الوجه في تمريرة واحدة.
تمر اللوحة قبل ملامسة الموجة بمرحلتي رش مساعد الصهر (flux) والتسخين المسبق (preheat)، ثم تبرد الوصلات وتتصلب بعدها مباشرة. تتلخص دورة اللحام الموجي بالكامل في هذا التتابع: رش flux، التسخين المسبق، موجة اللحام، ثم التبريد. ترتبط كل خطوة بمتغيرات ضبط دقيقة، وتعود غالبية عيوب اللحام إلى خلل في إعدادات هذه المراحل أو في تصميم layout اللوحة.
يحقق اللحام الموجي سرعة وتكرارية عالية في اللوحات التي تضم أعداداً كبيرة من وصلات THT، بينما تنخفض جدواه في اللوحات المكتظة بمكونات SMT على وجه اللحام السفلي. يوضح هذا الدليل آليات عمل العملية، ومحددات التحكم في المنحنى الحراري لموجة اللحام، ومعايير المفاضلة بين الموجي واللحام الانتقائي (selective soldering) أو إعادة الصهر (reflow)، إلى جانب قواعد التصميم اللازمة لضمان وصلات لحام سليمة وخالية من العيوب.
النقاط الأساسية
- يعتمد اللحام الموجي (wave soldering) على لحام كافة وصلات الثقوب النافذة (through-hole) على الجانب السفلي دفعة واحدة، عبر تمرير اللوحة فوق موجة قائمة من اللحام المنصهر.
- تتلخص العملية في ٤ مراحل: تطبيق الـ flux، والتسخين المسبق (preheat)، والتلامس مع الموجة، والتبريد. يعمل التسخين المسبق على طرد مذيبات الـ flux ورفع حرارة اللوحة لضمان اكتمال امتلاء الثقوب (barrel fill).
- تستخدم ماكينات عديدة موجتين: موجة مضطربة (turbulent wave) للتغلغل داخل الثقوب وحول العناصر، تليها موجة رقائقية هادئة (laminar wave) لإزالة القصدير الزائد والحد من ظاهرة التجسير (bridging).
- يجب تثبيت مكونات SMT المثبتة على الجانب السفلي بغراء مخصص وتصميمها لتحمل التلامس مع الموجة، أو عزلها باستخدام منصات تثبيت (pallets)؛ وإلا فإن اللحام الانتقائي (selective soldering) هو البديل الأفضل عملياً.
- يتحكم تصميم اللوحة مباشرة في معدل الجودة والإنتاجية (yield): محاذاة المكونات مع اتجاه مسار الحركة، وبروز الأطراف، وخلوص الطرف داخل الثقب، وتشتت الحرارة عبر مساحات النحاس (copper planes).
ما هو اللحام الموجي (Wave Soldering)؟
اللحام الموجي عملية آلية يمر فيها الوجه السفلي للوحة الدوائر المطبوعة (PCB) فوق موجة من مصهور اللحام لتثبيت أطراف المكونات عبر الثقوب (THT)، وأحياناً المكونات السطحية المثبتة بالغراء، في تمريرة واحدة. تتشكل هذه الموجة عبر مضخة داخل وعاء اللحام (solder pot) تدفع المصهور إلى الأعلى من خلال فوهة، مما يكوّن قمة موجية متجددة باستمرار.
شكلت هذه التقنية الطريقة الأساسية للحام اللوحات قبل ظهور تقنية التركيب السطحي (SMT). أما اليوم، فتعتمد أغلب اللوحات على SMT وتُلحم بأفران إعادة التدفق (reflow)، بينما يُستخدم اللحام الموجي للموصلات الممتدة عبر الثقوب، والمحطات الطرفية (terminals)، والمحولات، والمرحلات (relays)، وبقية المكونات الضخمة. وفي اللوحات التي تجمع التقنيتين معاً، تبدأ العملية عادةً بلحام مكونات SMT بإعادة التدفق أولاً (انظر عملية اللحام بإعادة التدفق)، ثم تُسقط أطراف مكونات THT وتُمرر عبر ماكينة اللحام الموجي.
يضع خط تجميع SMT و THT في APT تسلسل البناء بدقة، شاملاً الـ stencil، واللحام بإعادة التدفق، واللحام الموجي أو اللحام الانتقائي (selective soldering)، واستثناءات التركيب اليدوي قبل إطلاق خط الإنتاج، لضمان هندسة خطوات التجميع عبر الثقوب وتفادي الارتجال أثناء التصنيع.
متى يتفوق اللحام الموجي (wave soldering) على اللحام الانتقائي (selective soldering) في تجميع المكونات عبر الثقوب (THT)؟
| الخطوة | ما يحدث عملياً | ما تتحكم فيه | المشكلة النموذجية عند الانحراف عن المعايير |
|---|---|---|---|
| ١. وضع الفلكس (Fluxing) | يُرش الفلكس السائل أو يُطبق كرغوة على الجانب السفلي للوحة | إزالة الأكاسيد عن الوسادات وأطراف التوصيل؛ تحسين الترطيب (wetting) | قلة الفلكس: تفويت نقاط اللحام (skips)، ضعف امتلاء الثقوب. زيادته: ترسبات متبقية، كرات لحام (solder balls) |
| ٢. التسخين المسبق (Preheat) | ترفع سخانات سفلية (وعلوية في كثير من الأحيان) حرارة اللوحة | تبخير مذيب الفلكس، تنشيط الفلكس، الحد من الصدمة الحرارية، مساعدة اللحام على الصعود داخل الثقب | انخفاض الحرارة: تطاير اللحام (spatter)، فجوات (voids)، ضعف الامتلاء. ارتفاعها: احتراق الفلكس قبل ملامسة الموجة |
| ٣. التلامس مع الموجة (Wave contact) | تمر اللوحة فوق موجة لحام واحدة أو موجتين بزاوية وسرعة محددتين | زمن التلامس، الترطيب، امتلاء الثقوب، سحب وتصريف اللحام الزائد | تلامس قصير: امتلاء غير كافٍ. تلامس طويل: تلف حراري، ذوبان النحاس في الحوض (copper dissolution) |
| ٤. التبريد (Cooling) | تغادر اللوحة الموجة لتنخفض حرارتها وتبرد | تصلب نقاط اللحام، استقرار الإجهادات الميكانيكية للوحة | الاهتزاز أو الحركة أثناء التبريد: وصلات لحام مشوهة وحبيبية (disturbed joints) |
الخطوة ١: وضع الفلكس (Fluxing)
ترش وحدات الرش (spray fluxers) طبقة مضبوطة وموحدة من الفلكس السائل على كامل السطح السفلي للوحة، بينما تمرر وحدات الرغوة (foam fluxers) اللوحة فوق رأس رغوي. يجب أن يغطي الفلكس كل وسادة لحام ويرطب الجدران الداخلية للثقوب بالكامل. يحدد نوع الفلكس أيضاً مدى الحاجة لغسيل اللوحة بعد اللحام؛ يوضح دليل أنواع فلكس اللحام المفاضلة بين الأنواع التي لا تتطلب تنظيفاً (no-clean) والأنواع القابلة للذوبان في الماء (water-soluble).
الخطوة ٢: التسخين المسبق (Preheat)
ينفذ التسخين المسبق ثلاث مهام رئيسية: يبخر مذيب الفلكس حتى لا يغلي ويتطاير بعنف داخل حوض اللحام، ويرفع حرارة الفلكس ليصل إلى درجة التنشيط الكيميائي، كما يقرب حرارة اللوحة وأرجل المكونات من حرارة مصهور اللحام، مما يضمن صعود اللحام داخل أسطوانة الثقب قبل أن يتجمد. تتطلب اللوحات متعددة الطبقات وتلك التي تحتوي على مساحات نحاسية ضخمة طاقة تسخين مسبق أعلى مقارنة باللوحات الرفيعة قليلة المكونات.
الخطوة ٣: التلامس مع موجة اللحام (Solder wave contact)
تعبر اللوحة فوق الموجة بزاوية صعود طفيفة. تطبق الماكينات ثنائية الموجة موجة أولى مضطربة لدفع اللحام بقوة داخل الثقوب وحول هياكل المكونات، تليها موجة ثانية رقائقية هادئة تسحب فائض اللحام وتترك الوصلات نظيفة وخالية من الجسور. تتحدد فترة بقاء كل وصلة داخل اللحام المنصهر بناءً على سرعة سير النقل (conveyor)، وارتفاع الموجة، وزاوية ميل الحامل.
تعتمد بعض خطوط الإنتاج حقن النيتروجين حول حوض اللحام لعزل الأكسجين وتقليل تشكل الخبث (dross)، مما يعزز الترطيب على أسطح الإنهاء السطحي الأكثر حساسية.
الخطوة ٤: التبريد (Cooling)
تبدأ وصلات اللحام بالتصلب لحظة خروج اللوحة من نطاق الموجة. يؤدي أي اهتزاز أو اضطراب ميكانيكي أثناء مرحلة التصلب هذه إلى تكوين وصلات مجهدة وحبيبية تفتقر للمتانة الميكانيكية. تخضع اللوحات بعد اكتمال التبريد للفحص المباشر، ثم تنتقل لمرحلة الغسيل إذا كانت تركيبة الفلكس تتطلب إزالة المخلفات.
حرارة حوض اللحام وزمن التلامس وطوله: ما التركيبة المناسبة لتباعد الأرجل لديك؟
يمثل منحنى اللحام الموجي سجلاً لدرجات حرارة اللوحة أثناء مرورها داخل الماكينة. وكما في لحام الـ reflow، يُقاس المنحنى عملياً بواسطة مزدوجات حرارية تُثبت مباشرة على اللوحة، ولا يُكتفى بقراءات إعدادات الماكينة. تشمل المتغيرات الواجب تحديدها:
- نوع الـ flux والكمية المطبقة
- إعدادات التسخين المسبق وحرارة اللوحة الناتجة عند ملامسة الموجة، مقاسة على السطحين العلوي والسفلي
- سبيكة اللحام ودرجة حرارة الحوض
- سرعة سير النقل وزاوية ميله، وهما العاملان المحددان لزمن التلامس
- ارتفاع الموجة، واستخدام موجة واحدة أو موجتين
- بيئة التشغيل (هواء عادي أم نيتروجين)
تُستخرج القيم الدقيقة من صحائف بيانات الـ flux وسبيكة اللحام، والتحمل الحراري للمكونات، والكتلة الحرارية للوحة. تتطلب السبائك الخالية من الرصاص (lead-free) عادةً حرارة حوض أعلى وتكون أكثر تفاعلاً وتآكلاً للنحاس مقارنة بسبائك القصدير والرصاص، مما يفرض مراقبة أدق لزمن التلامس وسلامة الثقوب المطلية. وثّق هذا المنحنى الحراري كجزء من ملف فحص العينة الأولى لضمان تطبيق المعايير نفسها بدقة على دفعات الإنتاج اللاحقة.
المقارنة بين اللحام الموجي، والانتقائي، وتقنية Pin-in-Paste، واللحام اليدوي: أي طريقة تناسب كل مكون THT؟
يوضح جدول القرار التالي كيفية اختيار طريقة اللحام لمكونات THT على اللوحة. حدد الصف الذي يطابق حالة لوحتك:
| حالة اللوحة | اللحام الموجي (Wave soldering) | اللحام الانتقائي (Selective soldering) | تقنية Pin-in-paste (إعادة التدفق) | اللحام اليدوي (Hand soldering) |
|---|---|---|---|---|
| وصلات THT كثيرة، والوجه السفلي خالٍ من مكونات SMT | الخيار الأمثل: لحام كافة الوصلات في تمريرة واحدة | يعمل، لكنه أبطأ لكل لوحة | ممكن فقط إذا كانت المكونات تتحمل حرارة إعادة التدفق | بطيء جداً وغير متسق |
| وصلات THT كثيرة، مع وجود بعض مكونات SMT على الوجه السفلي | ممكن باستخدام حامل تفريغ (pallet) لعزل الـ SMT، أو بلصق مكونات SMT متوافقة مع الموجة | غالباً ما يكون الخيار الأنسب | ممكن للمكونات المتوافقة | بطيء جداً |
| وصلات THT قليلة على لوحة مختلطة ومكتظة | يصعب تبرير تكلفة الـ pallet | الخيار الأمثل | ملائم إذا كانت المكونات تتحمل إعادة التدفق | مقبول للكميات المنخفضة جداً |
| مكونات THT لا تتحمل حرارة الموجة الكاملة | مجازفة | أفضل: تركيز الحرارة موضعي | غير مناسب في الغالب | مقبول مع ضبط دقيق للحرارة |
| وصلات ذات كتلة حرارية عالية (نحاس سميك، أرجل ضخمة) | ملائم بشرط كفاية التسخين المسبق | ملائم: يمكن ضبط زمن الملامسة (dwell) لكل وصلة | قد يكون امتلاء الثقب غير كافٍ | يصعب ملؤها بشكل موثوق |
| النماذج الأولية والدفعات الصغيرة جداً | تكلفة إعداد وأدوات إضافية | تكلفة وقت البرمجة | يتطلب تعديل الـ stencil | الخيار العملي غالباً |
| أعمال التعديل والإصلاح والحالات الاستثنائية | لا يُستخدم | ممكن | لا يُستخدم | المسار القياسي |
يتفوق اللحام الموجي من حيث الإنتاجية وسرعة المعالجة عند وجود عدد كبير من وصلات THT وسهولة الوصول إلى وجه اللحام. في المقابل، يتفوق اللحام الانتقائي عندما تزدحم مكونات SMT على وجه اللحام، أو عندما تقتصر الحاجة على عدد محدود من الأرجل. وتوضح صفحة اللحام الانتقائي لدى APT هذه المعادلة: يناسب اللحام الموجي المساحات المفتوحة والكميات الكبيرة، بينما يناسب اللحام الانتقائي مواضع THT المحددة ذات المسار المتاح لفوهة اللحام (nozzle)، ويبقى اللحام اليدوي مخصصاً للإصلاح والاستثناءات، في حين يخدم لحام إعادة التدفق (reflow) مكونات SMT أساساً مع إمكانية استخدام تقنية pin-in-paste لبعض مكونات THT.
تقارن معظم المراجع بين طريقتين فقط، بينما يغطي هذا الجدول ٤ طرق تشمل pin-in-paste واللحام اليدوي، مع تفصيل يساعدك في تحديد مسار تصنيع اللوحات ذات التقنية المختلطة لكل مكون.
لمعرفة المزيد حول المفاضلة بين طرق لحام THT، راجع أساسيات لحام المكونات عبر الثقوب.
اللوحات ذات التقنية المختلطة وحوامل اللحام (Pallets)
في اللوحات التي تحتوي على مكونات SMT في الوجه السفلي، تؤدي موجة اللحام إلى غمر هذه المكونات مباشرة. للتعامل مع ذلك، يوجد مساران: تثبيت مكونات SMT السطحية الخاملة الصغيرة بالغراء على الوجه السفلي مع مراعاة تصميم منصات اللحام (pads) واتجاه المكونات لتلائم مرور الموجة؛ أو تثبيت اللوحة داخل حامل مخصص (pallet، وهو حامل مصنوع عادة من مواد مركبة عازلة) يغطي مكونات SMT السفلية ويفتح نوافذ مخصصة فقط فوق مناطق THT المراد لحامها. يوضح دليل حوامل وتجهيزات اللحام الموجي قواعد تصميم هذه الحوامل وخلوصات الأبعاد المطلوبة.
قواعد التصميم الخاصة باللحام الموجي (Wave Soldering)
يحدد مخطط اللوحة (Layout) النسبة الكبرى من عائد تصنيع اللوحات المعتمدة على اللحام الموجي. تُعد هذه القواعد إرشادات عامة؛ ويجب مراجعتها واعتمادها مع مسؤولي تشغيل خطوط التجميع لمطابقتها مع الماكينات وحوامل اللوحات (Pallets) المخصصة لإنتاجك.
- وجّه الموصلات والمكونات متعددة الأطراف بحيث تمتد صفوفها في اتجاه متسق مع اتجاه حركة اللوحة، واعتمد هذا الاتجاه مع جهة التجميع. ينساب مصهور اللحام منصرفاً عند الطرف الأخير في الصف، وهو الموضع الأكثر عرضة لتشكل جسور اللحام (Solder bridges).
- أضف وسادات سحب اللحام (Solder thieving pads) عند النهاية الخلفية لصفوف الثقوب النافذة ذات الخطوة الضيقة (fine-pitch) متى أوصت جهة التجميع بذلك، لسحب فائض اللحام بعيداً عن الطرف الأخير.
- حافظ على بروز أطراف التوصيل أسفل اللوحة ضمن النطاق المحدد في معايير القبول الخاصة بك واشتراطات جهة التجميع. تتسبب الأطراف شديدة الطول في سحب اللحام وتكوين نتوءات مدببة (Icicles)؛ في حين قد تعجز الأطراف شديدة القصر عن تشكيل هلالة لحام (Fillet) سليمة.
- اضبط مقاس الثقب المطلي مقارنة بطرف المكون لتوفير خلوص كافٍ يصعد من خلاله اللحام داخل جدار الثقب، دون زيادة مفرطة تمنع امتلاءه بالكامل.
- استخدم وصلات العزل الحراري (Thermal relief) عند اتصال أطراف الثقوب النافذة بمسطحات نحاسية واسعة. التوصيل المصمت المباشر بالمسطح يشتت الحرارة، مما يمنع امتلاء الثقب.
- تجنب وضع مكونات SMT المرتفعة على الوجه السفلي للوحة أمام أطراف الثقوب النافذة مباشرة في اتجاه الحركة، لتفادي حجب موجة اللحام وتخطي نقاط التوصيل دون لحام (Skips).
- التزم بالحزم والتوجيهات المعتمدة من جهة التجميع لمكونات SMT الموجودة على الوجه السفلي والمعرضة للموجة، مع تثبيتها بالغراء المخصص.
- اترك خلوصاً لحواف السير الناقل وثقوب المحاذاة (Tooling holes) بحسب متطلبات جهة التجميع، أو أضف مسارات إضافية لحواف اللوحة المجمعة (Panel rails).
عيوب اللحام الموجي الشائعة: الجسور اللحامية، والزوائد الإبرية (icicles)، والفجوات الغازية (blowholes)، وحالة الفلكس (flux) المسببة لكل منها
| العيب | المظهر | الأسباب الشائعة |
|---|---|---|
| الجسور اللحامية (Bridging) | اتصال القصدير بين أطراف متجاورة | اتجاه الأطراف بالنسبة للموجة، غياب وسادات امتصاص الفائض (thieving pads)، عدم كفاية الفلكس (flux)، زمن التلامس، بروز الطرف الزائد |
| الامتلاء غير الكافي للثقب (Insufficient hole fill) | عدم صعود اللحام بالكامل داخل جدار الثقب (barrel) | انخفاض حرارة التسخين المسبق، تسريب الحرارة نحو المسطحات النحاسية الداخلية (planes)، ضعف تغطية الفلكس (flux)، قصر زمن التلامس، ضيق الخلوص بين الطرف وجدار الثقب |
| تفويت اللحام (Skips - وصلات مفتوحة) | وسادة لحام خالية تماماً من القصدير | حجب تدفق اللحام بالمكونات المجاورة (shadowing)، عدم وصول الفلكس (flux) إلى الوسادة، احتباس الغازات |
| الزوائد الإبرية (Icicles) | نتوءات قصديرية مدببة تتدلى من أطراف التوصيل | طول أطراف المكونات، انخفاض درجة حرارة حوض اللحام، تلوث سبيكة اللحام |
| كرات اللحام (Solder balls) | كرات قصدير دقيقة على سطح اللوحة أو قناع اللحام | دخول الفلكس (flux) وهو رطب إلى موجة اللحام، طبيعة طبقة السولدر ماسك، كمية فلكس زائدة عن الحد |
| الفجوات والثقوب الدقيقة (Blowholes & pinholes) | فجوات وتجاويف صغيرة داخل درز اللحام (fillet) | هروب الرطوبة أو الغازات من جدار الثقب، عيوب في الترسيب الكهروكيميائي للثقوب |
| ارتفاع المكونات (Lifted components) | ارتفاع جسم المكون عن السطح العلوي للوحة | الضغط المرتفع لموجة اللحام، غياب التثبيت الميكانيكي للأجزاء، عدم ثني أطراف التوصيل (leads not clinched) |
افحص موضع تركز العيوب أولاً قبل تعديل إعدادات الماكينة. ظهور الجسور اللحامية باستمرار على الموصل نفسه يعني وجود مشكلة في زاوية التوجيه باتجاه الموجة أو غياب وسادات امتصاص اللحام (thieving pads). انحصار الامتلاء الناقص في أطراف التأريض فقط يشير مباشرة إلى سوء تصميم العزل الحراري (thermal relief). أما التفويت العشوائي لوصلات اللحام فيعكس عدم انتظام تغطية الفلكس (flux) أو حجب تدفق اللحام بالمكونات المجاورة (shadowing).
يربط هذا الجدول كل عيب بحالة الفلكس (flux) المسببة له بدقة، بهدف حل المشكلة عبر ضبط المتغيرات التصنيعية جذرياً بدلاً من معالجتها عبر إعادة العمل اليدوي (rework).
ما يجب إرساله في طلب عرض أسعار اللحام الموجي (Wave Soldering RFQ)
- بيانات ODB++ أو Gerber، وقائمة المواد (BOM)، وملف التموضع (placement file)، ورسم التجميع الذي يوضح الأجزاء التي تعتمد تقنية الثقوب النافذة (through-hole)
- سُمك اللوحة، وأوزان النحاس، وتحديد المسامير (pins) المتصلة بمستويات نحاسية واسعة (planes)
- تصميم الوجه السفلي لمكونات SMT، ليتسنى للمصنّع تحديد استخدام الغراء، أو منصات الحماية (pallet)، أو اللحام الانتقائي
- مواصفات الموصلات، وإنهاء أطراف التوصيل (lead finish)، وطول الأطراف (lead length)
- محددات سبائك اللحام وflux، وتحديد ما إذا كان يتبع ذلك تنظيف أو طلاء وقائي (conformal coating)
- فئة القبول (IPC-A-610 Class ٢ أو Class ٣) وأي متطلبات لملء الثقوب (hole-fill) تتجاوز المعايير القياسية
- الكمية وحجم الإنتاج المتوقع، لحساب الجدوى من تصنيع قوالب ومنصات مخصصة (pallet tooling)
تتطلب صفحة اللحام الانتقائي لدى APT نفس هذه المدخلات الأساسية لأعمال الثقوب النافذة: مواصفات الموصلات، وإنهاء المسامير وبروزها، وبيانات سُمك اللوحة وطبقات النحاس، ومحددات السبيكة وflux، واشتراطات التنظيف والطلاء، بالإضافة إلى توثيق الفحص والاختبار المطلوب.
لماذا تختار APTPCB في اللحام عبر الفتحات (THT)؟
تحدد APT الأسلوب الأنسب بين اللحام الموجي (wave soldering)، أو اللحام الانتقائي (selective soldering)، أو تقنية pin-in-paste، أو اللحام اليدوي أثناء مرحلة المراجعة الهندسية، بالاعتماد على تصميم اللوحة وقائمة المكونات وحجم الإنتاج المطلوب. وتُعتمد مرحلة THT وفق معايير ضبط محددة تشمل عمليات إدخال المكونات، وتطبيق الفلكس (flux)، والتسخين المسبق، ودرجة حرارة مصهور اللحام، وزمن التلامس (dwell time)، والفحص اللاحق للحام؛ كما يُحفظ منحنى اللحام الحراري (solder profile) مع بطاقة تتبع الإنتاج (traveler) جنباً إلى جنب مع تقارير SPI وAOI وسجلات الاختبار.
تشمل المعايير والمراجع ذات الصلة ما يلي:
- IPC J-STD-001: متطلبات تجميع التوصيلات الكهربائية والإلكترونية الملحومة
- IPC-A-610: معايير قبول التجميعات الإلكترونية، وتتضمن نسب امتلاء الفتحات الممتدة
- IPC-7530: إرشادات تحديد المنحنيات الحرارية لعمليات اللحام الشامل
- IPC J-STD-004: متطلبات ومواصفات مساعد اللحام (flux)
الأسئلة الشائعة
ما هي استخدامات اللحام الموجي (wave soldering)؟
يُستخدم اللحام الموجي للحام المكونات ذات الثقوب النافذة مثل الموصلات (connectors)، والأطراف الطرفية (terminals)، والمحولات، والمرحلات (relays) بتمريرة واحدة. كما يمكنه لحام مكونات التثبيت السطحي الصغيرة المثبتة بالغراء على الجانب السفلي إذا كان تصميم اللوحة مهيأً لذلك.
ما هي خطوات عملية اللحام الموجي؟
تتكون عملية اللحام الموجي من ٤ خطوات: تطبيق مادة الـ flux على أسفل اللوحة، ثم التسخين المسبق للوحة، يليه مرور الجانب السفلي فوق موجة أو موجتين من مصهور اللحام، وأخيراً تبريد وصلات اللحام وتصلبها. يتبع ذلك الفحص والتنظيف عند الحاجة.
ما الفرق بين اللحام الموجي ولحام إعادة الصهر (reflow soldering)؟
يطبق اللحام الموجي مصهور القصدير عبر موجة تلامس قاع اللوحة، ويُستخدم أساساً للأجزاء ذات الثقوب النافذة. أما لحام إعادة الصهر فيعتمد على صهر معجون اللحام المطبوع على الوسادات قبل وضع المكونات، ويُستخدم لمكونات التثبيت السطحي. غالباً ما تعتمد اللوحات المختلطة على لحام إعادة الصهر أولاً، يليه اللحام الموجي أو اللحام الانتقائي (selective soldering).
متى يُستخدم اللحام الانتقائي بدلاً من اللحام الموجي؟
اعتمد اللحام الانتقائي عندما يحتوي جانب اللحام على مكونات تثبيت سطحي لا يمكن حمايتها بحامل مخصص (pallet)، أو عند وجود عدد قليل فقط من وصلات الثقوب النافذة، أو عندما تتطلب بعض الوصلات معالجة حرارية وفترة بقاء (dwell) خاصة بها. اللحام الموجي أسرع عند وجود عدد كبير من وصلات الثقوب النافذة المكشوفة على الجانب السفلي.
ما أسباب تشكل الجسور اللحامية (bridging) في اللحام الموجي؟
ينجم التجسير اللحامي عادة عن توجيه الأطراف بالنسبة لاتجاه الموجة، أو غياب وسادة تصريف اللحام (solder thieving pad) في نهاية الصف، أو عدم كفاية الـ flux أو توزيعه غير المتجانس، أو زيادة طول أطراف المكونات، أو إعدادات التلامس. ويكشف نمط توزيع الجسور على اللوحة عن السبب المباشر.
هل يمكن لمكونات SMT المرور عبر اللحام الموجي؟
يمكن لبعضها ذلك؛ فالقطع غير الفعالة (passive parts) الصغيرة المثبتة بالغراء على الجانب السفلي، والمصممة وساداتها وتوجيهها لملاءمة مسار الموجة، تُلحم موجياً في تصاميم متعددة. في المقابل، تُستثنى دوائر ICs ذات التباعد الدقيق (fine-pitch) وحزم BGA والمكونات ذات الأطراف السفلية من ملامسة الموجة تماماً؛ حيث تُلحم عبر إعادة الصهر وتُعزل باستخدام pallet، أو يُعتمد اللحام الانتقائي بديلاً لذلك.
قائمة مراجعة تسعير اللحام الموجي (Wave Soldering)
استعن بهذه القائمة عند طلب عرض أسعار لعمليات اللحام الموجي أو تجميع اللوحات ذات التقنيات المختلطة (mixed-technology).
- وجود مزيج من تقنيتي THT وSMT على نفس اللوحة: حدد النسبة التقريبية بين THT وSMT
- لحام موجي لوجه واحد أم للوجهين: حدد الخيار المطلوب بدقة
- مسار العمليات: wave soldering، أو selective soldering، أو pin-in-paste (حدد التقنية لكل منطقة في اللوحة)
- الحاجة إلى قالب تثبيت (pallet) أو حامل مخصص (fixture) نعم/لا، وتحديد الطرف المسؤول عن توريده
- حرارة موجة اللحام: القيمة المستهدفة ٢٥٠ ±٥ درجات مئوية أو اذكر منحنى التوصيف الحراري (profile) الخاص بك
- مناطق التسخين المسبق (preheat zones): ٣، أو ٤، أو ٥ مناطق (حدد المطلوب)
- نوع الـ flux المستخدم: no-clean، أو rosin، أو water-soluble (حدد النوع)
- النطاق المتوافق لأقطار الثقوب النافذة: ٠٫٨–١٫٥ مم (تأكد من ملاءمة أبعاد كافة عناصر THT)
- تقييم مخاطر تكوّن الجسور اللحامية (bridging risk assessment) مطلوب نعم/لا؛ مع توضيح أي توجيه هندسي للمكونات يحمل مخاطر عالية
- المعدل المستهدف لعيوب الجسور اللحامية والأطراف (leads) أو حد الأساس لمؤشر DPMO
- فئة القبول والتفتيش وفق معيار IPC-A-610: Class 1، أو Class 2، أو Class 3
- السماح بإعادة العمل (rework) والأسلوب المعتمد: باللحام اليدوي (hand solder) أم باللحام الانتقائي (selective)
- شرط استخدام بيئة نيتروجين عازلة للخط نعم/لا
حدد مسار تجميع THT مبكراً
يحقق اللحام الموجي (wave soldering) كفاءة عالية عندما تُصمم اللوحة لتلائمه: نقاط لحام THT يمكن الوصول إليها من جانب واحد، وتوجيه موحد للأطراف، وتفريغ حراري (thermal relief) لأطراف التوصيل بالطبقات الأرضية والتغذية، وخطة واضحة لأي مكونات SMT على الوجه السفلي. اتخذ هذا القرار أثناء مرحلة الـ layout لا بعد تصنيع أول دفعة، واجعل مسؤول التجميع يحدد بوضوح طريقة لحام كل قطعة: باللحام الموجي، أو الانتقائي (selective soldering)، أو اللحام بالمعجون (pin-in-paste)، أو اللحام اليدوي.