لحام إعادة التدفق SMT: من مبادئ العملية إلى مراقبة الجودة

أساسيات اللحام بإعادة التدفق SMT

1.1 ما هو اللحام بإعادة التدفق SMT؟

اللحام بإعادة التدفق SMT هو العملية الأساسية في تقنية التركيب على السطح (SMT)، باستخدام التسخين التدريجي لجعل معجون اللحام يمر بمراحل "الذوبان - الترطيب - التصلب"، مما يؤدي إلى تكوين وصلات لحام موثوقة تحقق التوصيل الكهربائي والتثبيت الميكانيكي بين المكونات ولوحات PCB.

1.2 مبادئ العملية التفصيلية

• تركيبة معجون اللحام: Solder powder (≈90%) + Flux (≈10%)
• آلية الاتصال: يبلل اللحام المنصهر الوسادات وأسلاك المكونات، مكونًا طبقات من السبائك المعدنية
• جوهر العملية: يحول طباعة معجون اللحام المؤهل ووضع المكونات إلى وصلات لحام مستقرة – "خطوة التشكيل" &#8222؛

1.3 الموقع في تدفق عملية SMT

الوظائف الأساسية لحام إعادة التدفق SMT

2.1 أربع وظائف رئيسية

فئة الوظيفة	دور محدد	قيمة العملية
التوصيل الكهربائي والميكانيكي	تشكل طبقات من السبائك تضمن توصيل التيار والتثبيت الميكانيكي	الأساس المادي لوظائف الأجهزة الإلكترونية
التكيف عالي الكثافة	يضمن التسخين المنتظم الذوبان المتزامن لجميع وصلات اللحام للمكونات الدقيقة/الكثيفة	يلبي متطلبات SMT عالية الكثافة والدقة
معالجة طبقة الأكسيد	تنشيط التدفق يزيل طبقات الأكسيد من أسطح الوسادة والرصاص	يقلل من العيوب مثل الفراغات ومفاصل اللحام الباردة
مراقبة جودة وصلات اللحام	Precise temperature profile control forms uniform,饱满 solder joints	يضمن جودة ثابتة لمفاصل اللحام عبر الدفعات

2.2 مقارنة المزايا التكنولوجية

تحليل مقارن لأنواع معدات إعادة التدفق

3.1 المعلمات الفنية لثلاثة أنواع رئيسية من الأفران

نوع الفرن	بيئة العمل	المزايا الأساسية	العيوب الرئيسية	سيناريوهات التطبيق	محتوى الأكسجين	تكلفة التشغيل
فرن هوائي	الهواء المحيط	تكلفة منخفضة، هيكل بسيط، سهولة الصيانة	عرضة للأكسدة، معدل فراغ مرتفع	المنتجات الإلكترونية الاستهلاكية منخفضة الجودة، المنتجات غير المطلوبة	≈21%	منخفضة
فرن النيتروجين	غلاف نيتروجيني	يقلل من الأكسدة، ويجعل وصلات اللحام لامعة، ويقلل من معدل الفراغات	Continuous N₂ supply needed, high operating cost	إلكترونيات متوسطة إلى عالية الجودة، مكونات دقيقة	أقل من 500 جزء في المليون	عالية
فرن فراغ	بيئة فراغية	يزيل الفقاعات ويمنع ظهور فراغات في وصلات اللحام	معدات باهظة الثمن، كفاءة إنتاج منخفضة	المجالات العسكرية والطبية والفضائية عالية الموثوقية	قريب من الصفر	عالية جدًا

3.2 توصيات اختيار المعدات

• حساس للتكلفة: فرن هوائي (يلبي احتياجات اللحام الأساسية)
• الجودة أولاً: فرن النيتروجين (مناسب لمكونات BGA و QFP الدقيقة)
• موثوقية عالية: فرن تفريغ (مجالات خاصة مثل المجال العسكري والطبي)

4. معلمات عملية اللحام بالتدفق التفصيلية

4.1 أربع مراحل لملف درجة الحرارة

الملف الحراري هو معلمة العملية الأساسية للحام إعادة التدفق، مما يؤثر بشكل مباشر على جودة اللحام:

Preheating Stage (100-150°C)

• معدل التسارع: 1-3°C/second
• الغرض الرئيسي: يسمح بتبخر التدفق، ويمنع الإجهاد الحراري لثنائي الفينيل متعدد الكلور/المكونات
• التحكم في الوقت: 60-90 ثانية

Soaking Stage (150-180°C)

• الحفاظ على درجة الحرارة: 60-120 ثانية
• الغرض الرئيسي: تنشيط كامل للتدفق، وإزالة الأكاسيد، وموازنة درجة حرارة PCB
• المقياس الرئيسي: Temperature variation <5°C across board

مرحلة إعادة التدفق (درجة الحرارة القصوى)

نوع معجون اللحام	نطاق درجة الحرارة القصوى	المدة
لحام خالٍ من الرصاص	240-260°C	30-60 ثانية
لحام بالرصاص	210-230°C	30-60 ثانية

مرحلة التبريد (التبريد السريع)

• معدل التبريد: 2-4°C/second
• درجة الحرارة المستهدفة: Below 100°C
• قيمة العملية: يشكل بنية ملحومة كثيفة، ويمنع الحبيبات الخشنة

5. العوامل الرئيسية التي تؤثر على جودة اللحام بإعادة التدفق

5.1 ستة عوامل رئيسية تؤثر على الجودة

• إعدادات ملف تعريف درجة الحرارة

• يجب تعديله بناءً على نوع معجون اللحام ومواد PCB وتحمل درجة حرارة المكونات
• Within-oven temperature variation should be controlled within ±5°C (±2°C for precision products)

• جودة معجون اللحام

• توزيع حجم جزيئات مسحوق اللحام
• مستوى نشاط التدفق

• قابلية لحام PCB والمكونات

• مستوى أكسدة الوسادة
• جودة طلاء الرصاص

• أداء المعدات

• توحيد درجة حرارة الفرن
• استقرار الناقل

• التحكم البيئي

• نقاء النيتروجين (في حالة استخدام فرن النيتروجين)
• نظافة ورشة العمل

• المعايير التشغيلية

• دقة إعدادات معلمات العملية
• توقيت صيانة المعدات

6. اتجاهات تكنولوجيا اللحام بإعادة التدفق SMT

6.1 الاتجاهات التكنولوجية الحالية

• العمليات الخالية من الرصاص: امتثالاً لتوجيهات الاتحاد الأوروبي بشأن مادة الرصاص (RoHS)، أصبح اللحام الخالي من الرصاص (مثل سبائك Sn-Ag-Cu) هو السائد.
• التحكم الذكي: مراقبة درجة الحرارة في الوقت الحقيقي، تعديل تلقائي للملف الشخصي، تكامل نظام MES
• التكيف مع التصغير: تسخين دقيق للمكونات الدقيقة 01005 وتقنيات التغليف المتقدمة Chiplet

6.2 التوقعات المستقبلية

• دقة أعلى: Temperature control accuracy moving toward ±0.5°C
• أنظمة أكثر ذكاءً: تحسين معلمات العملية التلقائي المدعوم بالذكاء الاصطناعي
• تصنيع أكثر صداقة للبيئة: تقنيات منخفضة الاستهلاك للطاقة ومنخفضة الانبعاثات

7. توصيات عملية للتحسين

7.1 استراتيجيات تعديل المعلمات

• ألواح عالية الكثافة: خفض سرعة الناقل إلى 0.6 م/دقيقة
• المكونات الحساسة للحرارة: Control peak temperature below 230°C
• الصيانة الدورية: تشحيم السلسلة، معايرة مستشعر درجة الحرارة

7.2 استكشاف أخطاء الجودة وإصلاحها

أعراض المشكلة	الأسباب المحتملة	الحلول
وصلات اللحام البارد	درجة حرارة أو وقت إعادة التدفق غير كافيين	معايرة ملف درجة الحرارة، زيادة درجة الحرارة القصوى
أكسدة مفاصل اللحام	محتوى الأكسجين الزائد	Check nitrogen supply system, ensure pressure ≥0.3MPa
تشوهات PCB	معدل التبريد المفرط	تقليل سرعة مروحة التبريد إلى 2000 دورة في الدقيقة