فرآیند لحیم کاری تخته مدار

فرآیند لحیم کاریتخته های مدارگامی حیاتی برای اطمینان از اتصالات الکتریکی قابل اعتماد بین قطعات الکترونیکی و بردهای مدار است. یک فرآیند لحیم کاری خوب نه تنها می تواند عملکرد طبیعی مدار را تضمین کند، بلکه پایداری و عمر مفید دستگاه های الکترونیکی را نیز به میزان قابل توجهی بهبود می بخشد. از لحیم کاری ساده دستی گرفته تا لحیم کاری با جریان مجدد بسیار خودکار، همه جزئیات فرآیند لحیم کاری بسیار مهم است.

1، اهمیت لحیم کاری برد مدار
قطعات الکترونیکی روی برد مدار باید از طریق لحیم کاری محکم به مدار متصل شوند تا به انتقال سیگنال و عملکرد عملکردی دست یابند. در طول فرآیند تولید، نقص هایی مانند لحیم کاری مجازی و لحیم کاری سرد ممکن است به دلیل پارامترهای جوشکاری نادرست و اکسید شدن پین های اجزا رخ دهد. در طول استفاده از تجهیزات، عوامل محیطی طولانی مدت مانند لرزش و دمای بالا نیز ممکن است باعث شل شدن و ترک خوردن اتصالات لحیم کاری شوند. این مشکلات می تواند باعث اتصالات ضعیف مدار، قطع سیگنال و حتی خرابی تجهیزات شود. به عنوان مثال، اگر تراشه روی مادربرد تلفن همراه به طور محکم لحیم نشده باشد، ممکن است باعث خرابی های مکرر و ناتوانی در برقراری ارتباط عادی شود. بنابراین، تسلط بر فرآیند لحیم کاری صحیح برای اطمینان از عملکرد و قابلیت اطمینان بردهای مدار اهمیت زیادی دارد.

2، ابزار و مواد رایج برای جوشکاری
(1) ابزار جوش
آهن لحیم کاری برقی: ابزاری است که معمولاً برای جوشکاری دستی استفاده می شود که به انواع گرمایش داخلی و گرمایش خارجی تقسیم می شود. آهن لحیم کاری گرمایش داخلی دارای راندمان گرمایش بالا و افزایش سریع دما است، مناسب برای لحیم کاری قطعات الکترونیکی کوچک. آهن لحیم کاری گرمایش خارجی دارای قدرت بالایی است و برای لحیم کاری-قطعات با اندازه بزرگ یا انجام لحیم کاری-بزرگ مناسب است. قدرت لحیم کاری برقی به طور کلی بین 20 وات تا 60 وات است که با توجه به نیاز لحیم کاری می توان آن را انتخاب کرد. به عنوان مثال، قطعات اتصال سطحی لحیم کاری معمولاً از آهن لحیم کاری 20 تا 30 وات استفاده می کنند، در حالی که دستگاه های لحیم کاری قدرت به آهن لحیم کاری 40 وات یا بیشتر نیاز دارند.
تفنگ هوای داغ: عمدتاً برای جوشکاری و جداسازی اجزای نصب سطحی، دمیدن هوای گرم برای ذوب لحیم استفاده می شود. دما و سرعت باد تفنگ هوای گرم قابل تنظیم است و اجزای مختلف نیازهای متفاوتی برای دما و سرعت باد دارند. به عنوان مثال، هنگام جوشکاری مقاومت ها و خازن های نصب سطحی کوچک، دما به طور کلی در 300-350 درجه و سرعت باد در 2-3 سطح تنظیم می شود. هنگام لحیم کاری تراشه های بسته بندی شده BGA، دما باید در 350-400 درجه و سرعت باد باید در 4-5 سطح تنظیم شود.
تجهیزات لحیم کاری Reflow: به طور گسترده در تولید انبوه استفاده می شود، خمیر لحیم کاری روی برد مدار را با گرم کردن هوا در کوره یا استفاده از اشعه مادون قرمز برای رسیدن به لحیم کاری بین اجزا و برد مدار ذوب می کند. تجهیزات لحیم کاری مجدد دارای مزایای کنترل دقیق منحنی دما، قوام جوش خوب و راندمان تولید بالا هستند که می تواند نیازهای تولید در مقیاس بزرگ را برآورده کند.

(2) مواد جوشکاری
سیم لحیم کاری: متشکل از آلیاژ قلع و شار، معمولاً شامل سیم لحیم کاری سرب قلع و سیم لحیم بدون سرب{0}}. سیم لحیم سرب قلع دارای نقطه ذوب پایین و عملکرد جوش خوب است، اما سرب سمی است و برای حفاظت از محیط زیست مفید نیست. سیم لحیم کاری بدون سرب عمدتا از آلیاژ مس قلع و سایر مواد تشکیل شده است، با نقطه ذوب بالا که الزامات محیطی را برآورده می کند. در حال حاضر به طور گسترده مورد استفاده قرار می گیرد. قطر سیم لحیم کاری دارای مشخصات مختلفی مانند 0.5mm، 0.8mm، 1.0mm و غیره می باشد و قطر مناسب باید با توجه به اندازه پین ​​های اجزا انتخاب شود.
خمیر لحیم کاری: خمیری که از مخلوط کردن پودر لحیم کاری آلیاژی، شار و سایر مواد افزودنی به دست می آید که عمدتاً در فناوری نصب سطحی استفاده می شود. خمیر لحیم در دمای اتاق ویسکوزیته مشخصی دارد و می توان از آن برای اتصال قطعات به برد مدار استفاده کرد. پس از لحیم کاری مجدد، پودر لحیم ذوب می شود و اتصالات لحیم ایجاد می شود. انواع مختلف خمیر لحیم کاری برای فرآیندها و اجزای مختلف جوشکاری مناسب هستند. به عنوان مثال، خمیر لحیم کاری تمیزکننده می تواند فرآیندهای تمیز کردن را کاهش دهد و کارایی تولید را بهبود بخشد.
شار: می تواند اکسیدها را از سطح فلز حذف کند، کشش سطحی لحیم کاری را کاهش دهد، سیالیت و خیس شدن لحیم را بهبود بخشد و لحیم کاری را محکم تر کند. شار لحیم کاری به انواع اسیدی، خنثی و قلیایی تقسیم می شود. شار لحیم کاری اسیدی دارای فعالیت قوی است، اما بسیار خورنده است. شار لحیم کاری خنثی خورنده نیست و برای اکثر سناریوهای لحیم کاری مناسب است. شار لحیم کاری قلیایی عمدتاً برای لحیم کاری فلز خاص استفاده می شود. در لحیم کاری الکترونیکی، رزین معمولاً به عنوان یک شار خنثی استفاده می شود.

3، روش جوش
(1) جوشکاری دستی
آماده سازی: با روشن کردن آهن لحیم کاری آن را از قبل گرم کنید، نوک آهن لحیم کاری مناسب را بر اساس جزء لحیم کاری انتخاب کنید و برای جلوگیری از اکسید شدن، یک لایه نازک از لحیم کاری روی نوک لحیم کاری بمالید. در همین حین، سیم لحیم و فلاکس را آماده کنید.
عملیات جوشکاری: از نوک آهن لحیم کاری برای گرم کردن پین های المنت و لنت های لحیم کاری برد مدار استفاده کنید تا هر دو به طور همزمان به دمای جوش برسند. سپس سیم لحیم کاری را با ناحیه گرم کننده تماس بگیرید، صبر کنید تا سیم لحیم به طور مناسب ذوب شود و سیم لحیم کاری را بردارید. در نهایت، نوک لحیم کاری را بردارید و اجازه دهید لحیم کاری به طور طبیعی خنک و جامد شود. در طول فرآیند جوشکاری باید به کنترل زمان جوشکاری توجه شود. به طور کلی، زمان جوش برای هر نقطه جوش 2-3 ثانیه است تا از آسیب دیدن قطعات یا لنت ها به دلیل زمان زیاد جلوگیری شود. برای قطعات نصب روی سطح، می توان از تکنیک "لحیم کاری کششی" استفاده کرد که شامل ابتدا قلع کاری روی یک لحیم کاری است، سپس پین های اجزا را با پد لحیم کاری قلع اندود با استفاده از نوک آهن لحیم کاری تراز می کند، برای ذوب شدن لحیم کاری گرم می شود و نوک آهن لحیم کاری را می کشد تا لحیم کاری به طور یکنواخت روی پین ها توزیع شود.

(2) جوشکاری با تفنگ هوای داغ
تثبیت قطعه: از چسب{0}}مقاوم در دمای بالا یا خمیر لحیم استفاده کنید تا قطعه را در موقعیت صحیح روی برد مدار ثابت کنید، و مطمئن شوید که پین‌های قطعه با لنت‌های لحیم کاری در یک راستا هستند.
جوشکاری حرارتی: تفنگ هوای گرم را روشن کنید، دما و سرعت باد مناسب را تنظیم کنید، خروجی هوای تفنگ هوای گرم را با قطعه تراز کنید، فاصله مناسب را حفظ کنید و قطعه و لحیم کاری را به طور یکنواخت گرم کنید. پس از ذوب شدن خمیر لحیم، تفنگ هوای گرم را خاموش کرده و منتظر بمانید تا محل اتصال لحیم به طور طبیعی خنک شود. هنگام جوشکاری با تفنگ هوای گرم، مهم است که از دمای بیش از حد یا زمان گرمایش طولانی جلوگیری شود تا از آسیب دیدن قطعات جلوگیری شود.

(3) لحیم کاری مجدد
خمیر لحیم کاری پوششی: با چاپ روی صفحه یا توزیع، خمیر لحیم کاری را به طور یکنواخت روی پدهای لحیم صفحه مدار بمالید.
نصب قطعات: از دستگاه نصب سطحی برای نصب دقیق اجزای الکترونیکی بر روی پدهای لحیم کاری پوشیده شده با خمیر لحیم استفاده کنید.
لحیم کاری مجدد: برد مدار را با اجزای متصل به آن به داخل کوره لحیم کاری جریانی بفرستید و آن را مطابق منحنی دمای تنظیم شده گرم کنید. منحنی دمای لحیم کاری مجدد به طور کلی به چهار مرحله تقسیم می شود: منطقه پیش گرم، منطقه عایق، منطقه جریان مجدد و منطقه خنک کننده. منطقه پیش گرم برای افزایش آهسته دمای صفحه مدار استفاده می شود و باعث تبخیر حلال در خمیر لحیم می شود. منطقه عایق تضمین می کند که برد مدار و اجزای آن به دمای یکنواخت رسیده و ناخالصی ها را از خمیر لحیم پاک می کند. منطقه جریان مجدد یک مرحله حیاتی از لحیم کاری است، جایی که دما به نقطه ذوب خمیر لحیم می رسد و باعث می شود که پودر لحیم کاری ذوب شود و پین ها و لنت های اجزاء را خیس کند. منطقه خنک کننده به سرعت اتصالات لحیم کاری را خنک و جامد می کند و یک اتصال قوی را تشکیل می دهد.