فهم سد لحام SMT PCB: الأسباب والوقاية والحلول

يعد سد اللحام SMT تحديًا شائعًا يواجهه مصنعو الإلكترونيات أثناء عملية التجميع. تحدث هذه الظاهرة عندما يقوم اللحام عن غير قصد بتوصيل مكونين متجاورين أو مناطق موصلة، مما يؤدي إلى حدوث ماس كهربائي أو ضعف الوظيفة.في هذه المقالة، سوف نتعمق في تعقيدات جسور اللحام SMT، بما في ذلك أسبابها، والتدابير الوقائية، والحلول الفعالة.

1.ما هو SMT PCB لحام سد:

يحدث جسر اللحام SMT المعروف أيضًا باسم "جسر اللحام القصير" أو "جسر اللحام" أثناء تجميع مكونات تقنية التركيب السطحي (SMT) على لوحة الدوائر المطبوعة (PCB). في SMT، يتم تثبيت المكونات مباشرة على سطح ثنائي الفينيل متعدد الكلور، ويتم استخدام معجون اللحام لإنشاء اتصالات كهربائية وميكانيكية بين المكون وثنائي الفينيل متعدد الكلور. أثناء عملية اللحام، يتم تطبيق معجون اللحام على وسادات PCB وأسلاك مكونات SMT. يتم بعد ذلك تسخين ثنائي الفينيل متعدد الكلور، مما يؤدي إلى ذوبان معجون اللحام وتدفقه، مما يؤدي إلى إنشاء رابطة بين المكون وثنائي الفينيل متعدد الكلور.

2. أسباب سد لحام SMT PCB:

يحدث جسر لحام SMT عندما يتم تكوين اتصال غير مقصود بين الوسادات المتجاورة أو الخيوط الموجودة على لوحة الدوائر المطبوعة (PCB) أثناء التجميع. يمكن أن تؤدي هذه الظاهرة إلى حدوث دوائر قصيرة، وتوصيلات غير صحيحة وفشل عام للمعدات الإلكترونية.

يمكن أن تحدث جسور اللحام SMT لعدة أسباب، بما في ذلك عدم كفاية حجم عجينة اللحام، وتصميم الاستنسل غير الصحيح أو المنحرف، وعدم كفاية تدفق وصلة اللحام، وتلوث ثنائي الفينيل متعدد الكلور، وبقايا التدفق المفرط.تعد الكمية غير الكافية من معجون اللحام أحد أسباب جسور اللحام. أثناء عملية طباعة الاستنسل، يتم تطبيق معجون اللحام على منصات ثنائي الفينيل متعدد الكلور وأسلاك المكونات. إذا لم تقم بتطبيق كمية كافية من معجون اللحام، فقد ينتهي بك الأمر بارتفاع منخفض، مما يعني أنه لن يكون هناك مساحة كافية لمعجون اللحام لتوصيل المكون باللوحة بشكل صحيح. يمكن أن يؤدي ذلك إلى فصل المكونات بشكل غير صحيح وتشكيل جسور لحام بين المكونات المتجاورة. يمكن أن يتسبب تصميم الاستنسل غير الصحيح أو المحاذاة غير الصحيحة أيضًا في سد اللحام.

يمكن أن تتسبب قوالب الاستنسل المصممة بشكل غير صحيح في ترسب معجون اللحام بشكل غير متساو أثناء تطبيق معجون اللحام. وهذا يعني أنه قد يكون هناك كمية كبيرة جدًا من معجون اللحام في بعض المناطق وقليل جدًا في مناطق أخرى.يمكن أن يؤدي ترسيب معجون اللحام غير المتوازن إلى إنشاء جسر لحام بين المكونات المتجاورة أو المناطق الموصلة على لوحة PCB. وبالمثل، إذا لم تتم محاذاة الاستنسل بشكل صحيح أثناء تطبيق لصق اللحام، فقد يؤدي ذلك إلى اختلال رواسب اللحام وتشكيل جسور اللحام.

يعد إنحسر وصلة اللحام غير الكافية سببًا آخر لجسر اللحام. أثناء عملية اللحام، يتم تسخين PCB مع معجون اللحام إلى درجة حرارة محددة بحيث يذوب معجون اللحام ويتدفق لتكوين وصلات لحام.إذا لم يتم ضبط ملف تعريف درجة الحرارة أو إعدادات إعادة التدفق بشكل صحيح، فقد لا يذوب معجون اللحام تمامًا أو يتدفق بشكل صحيح. يمكن أن يؤدي ذلك إلى ذوبان غير كامل وفصل غير كافٍ بين الوسادات أو الخيوط المتجاورة، مما يؤدي إلى سد اللحام.

يعد تلوث ثنائي الفينيل متعدد الكلور سببًا شائعًا لسد اللحام. قبل عملية اللحام، قد تكون هناك ملوثات مثل الغبار أو الرطوبة أو الزيت أو بقايا التدفق على سطح ثنائي الفينيل متعدد الكلور.يمكن أن تتداخل هذه الملوثات مع ترطيب اللحام وتدفقه بشكل صحيح، مما يسهل على اللحام تكوين اتصالات غير مقصودة بين الوسادات أو الخيوط المجاورة.

يمكن أن تتسبب بقايا التدفق المفرط أيضًا في تكوين جسور اللحام. التدفق عبارة عن مادة كيميائية تستخدم لإزالة الأكاسيد من الأسطح المعدنية وتعزيز ترطيب اللحام أثناء اللحام.ومع ذلك، إذا لم يتم تنظيف التدفق بشكل كافٍ بعد اللحام، فقد يترك بقايا. يمكن أن تعمل هذه البقايا كوسيط موصل، مما يسمح للحام بإنشاء اتصالات غير مقصودة وجسور لحام بين الوسادات المتجاورة أو الخيوط الموجودة على PCB.

3. التدابير الوقائية لجسور اللحام SMT PCB:

أ. تحسين تصميم الاستنسل ومحاذاته: أحد العوامل الرئيسية في منع جسور اللحام هو تحسين تصميم الاستنسل وضمان المحاذاة الصحيحة أثناء تطبيق لصق اللحام.يتضمن ذلك تقليل حجم الفتحة للتحكم في كمية معجون اللحام المترسب على منصات ثنائي الفينيل متعدد الكلور. تساعد أحجام المسام الأصغر على تقليل احتمالية انتشار معجون اللحام الزائد والتسبب في التجسير. بالإضافة إلى ذلك، يمكن أن يؤدي تقريب حواف فتحات الاستنسل إلى تعزيز تحرير معجون اللحام بشكل أفضل وتقليل ميل اللحام إلى الربط بين الوسادات المجاورة. يمكن أيضًا أن يساعد تطبيق تقنيات مكافحة التجسير، مثل دمج جسور أو فجوات أصغر في تصميم الاستنسل، في منع سد اللحام. تعمل ميزات منع الجسر هذه على إنشاء حاجز مادي يمنع تدفق اللحام بين الوسادات المتجاورة، مما يقلل من فرصة تكوين جسر اللحام. تعد المحاذاة الصحيحة للقالب أثناء عملية اللصق أمرًا بالغ الأهمية للحفاظ على التباعد المطلوب بين المكونات. يؤدي عدم المحاذاة إلى ترسب معجون اللحام بشكل غير متساوٍ، مما يزيد من خطر جسور اللحام. إن استخدام نظام محاذاة مثل نظام الرؤية أو محاذاة الليزر يمكن أن يضمن وضع استنسل دقيق ويقلل من حدوث تجسير اللحام.

ب. التحكم في كمية معجون اللحام: يعد التحكم في كمية معجون اللحام أمرًا بالغ الأهمية لمنع الترسب الزائد، مما قد يؤدي إلى سد اللحام.يجب أخذ عدة عوامل في الاعتبار عند تحديد الكمية المثالية من معجون اللحام. يتضمن ذلك درجة المكونات وسمك الاستنسل وحجم اللوحة. يلعب تباعد المكونات دورًا مهمًا في تحديد الكمية الكافية من معجون اللحام المطلوب. كلما كانت المكونات أقرب إلى بعضها البعض، قلّت الحاجة إلى معجون اللحام لتجنب التجسير. يؤثر سمك الاستنسل أيضًا على كمية معجون اللحام المترسب. تميل قوالب الاستنسل السميكة إلى إيداع كمية أكبر من معجون اللحام، بينما تميل قوالب الاستنسل الرقيقة إلى إيداع كمية أقل من معجون اللحام. يمكن أن يساعد ضبط سمك الاستنسل وفقًا للمتطلبات المحددة لمجموعة PCB في التحكم في كمية معجون اللحام المستخدم. يجب أيضًا أخذ حجم الوسادات الموجودة على PCB في الاعتبار عند تحديد الكمية المناسبة من معجون اللحام. قد تتطلب الوسادات الأكبر حجمًا حجمًا أكبر من معجون اللحام، بينما قد تتطلب الوسادات الأصغر حجمًا حجمًا أقل من معجون اللحام. يمكن أن يساعد تحليل هذه المتغيرات بشكل صحيح وضبط حجم عجينة اللحام وفقًا لذلك في منع ترسب اللحام المفرط وتقليل مخاطر سد اللحام.

ج. ضمان إعادة تدفق وصلة اللحام بشكل صحيح: يعد تحقيق تدفق وصلة اللحام المناسب أمرًا بالغ الأهمية لمنع جسور اللحام.يتضمن ذلك تنفيذ ملفات تعريف درجة الحرارة المناسبة وأوقات السكون وإعدادات إعادة التدفق أثناء عملية اللحام. يشير ملف تعريف درجة الحرارة إلى دورات التسخين والتبريد التي يمر بها ثنائي الفينيل متعدد الكلور أثناء إعادة التدفق. يجب اتباع ملف تعريف درجة الحرارة الموصى به لمعجون اللحام المحدد المستخدم. وهذا يضمن الذوبان والتدفق الكامل لمعجون اللحام، مما يسمح بالترطيب المناسب لوصلات المكونات ومنصات ثنائي الفينيل متعدد الكلور مع منع التدفق غير الكافي أو غير الكامل. يجب أيضًا النظر بعناية في وقت المكوث، الذي يشير إلى الوقت الذي يتعرض فيه ثنائي الفينيل متعدد الكلور لدرجة حرارة إنحسر الذروة. يتيح وقت المكوث الكافي لمعجون اللحام أن يسيل بشكل كامل ويشكل المركبات المعدنية المطلوبة، وبالتالي تحسين جودة وصلة اللحام. يؤدي عدم كفاية وقت المكوث إلى عدم كفاية الذوبان، مما يؤدي إلى عدم اكتمال وصلات اللحام وزيادة خطر جسور اللحام. ينبغي تحسين إعدادات إنحسر، مثل سرعة الناقل ودرجة حرارة الذروة، لضمان الذوبان الكامل وتصلب معجون اللحام. من الضروري التحكم في سرعة الناقل لتحقيق نقل الحرارة المناسب والوقت الكافي لتدفق عجينة اللحام وتصلبها. يجب ضبط درجة حرارة الذروة على المستوى الأمثل لمعجون اللحام المحدد، مما يضمن إعادة التدفق الكامل دون التسبب في ترسب اللحام أو تجسيره بشكل مفرط.

د. إدارة نظافة ثنائي الفينيل متعدد الكلور: تعد الإدارة السليمة لنظافة ثنائي الفينيل متعدد الكلور أمرًا بالغ الأهمية لمنع سد اللحام.يمكن أن يتداخل التلوث الموجود على سطح ثنائي الفينيل متعدد الكلور مع ترطيب اللحام ويزيد من احتمالية تكوين جسر اللحام. يعد التخلص من الملوثات قبل عملية اللحام أمرًا بالغ الأهمية. سيساعد التنظيف الشامل لمركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور باستخدام عوامل وتقنيات التنظيف المناسبة على إزالة الغبار والرطوبة والزيوت والملوثات الأخرى. وهذا يضمن أن معجون اللحام يبلل وسادات PCB وأسلاك المكونات بشكل صحيح، مما يقلل من احتمالية وجود جسور اللحام. بالإضافة إلى ذلك، فإن التخزين والتعامل المناسبين مع مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور، بالإضافة إلى تقليل الاتصال البشري، يمكن أن يساعد في تقليل التلوث والحفاظ على عملية التجميع بأكملها نظيفة.

هـ. الفحص وإعادة العمل بعد اللحام: يعد إجراء فحص بصري شامل وفحص بصري آلي (AOI) بعد عملية اللحام أمرًا بالغ الأهمية لتحديد أي مشكلات في توصيل اللحام.يسمح الاكتشاف الفوري لجسور اللحام بإعادة العمل والإصلاحات في الوقت المناسب لتصحيح المشكلة قبل التسبب في المزيد من المشكلات أو الأعطال. يتضمن الفحص البصري فحصًا شاملاً لمفاصل اللحام لتحديد أي علامات على وجود جسر لحام. يمكن أن تساعد الأدوات المكبرة، مثل المجهر أو العدسة، في تحديد وجود جسر الأسنان بدقة. تستخدم أنظمة AOI تقنية الفحص المستندة إلى الصور للكشف عن عيوب جسر اللحام وتحديدها تلقائيًا. يمكن لهذه الأنظمة فحص مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور بسرعة وتقديم تحليل تفصيلي لجودة وصلة اللحام، بما في ذلك وجود الجسور. تعد أنظمة AOI مفيدة بشكل خاص في اكتشاف جسور اللحام الأصغر حجمًا والتي يصعب العثور عليها والتي قد يتم تفويتها أثناء الفحص البصري. بمجرد اكتشاف جسر اللحام، يجب إعادة صياغته وإصلاحه على الفور. يتضمن ذلك استخدام الأدوات والتقنيات المناسبة لإزالة اللحام الزائد وفصل توصيلات الجسر. يعد اتخاذ الخطوات اللازمة لتصحيح جسور اللحام أمرًا بالغ الأهمية لمنع حدوث المزيد من المشكلات وضمان موثوقية المنتج النهائي.

4. حلول فعالة لجسر لحام SMT PCB:

أ. إزالة اللحام يدويًا: بالنسبة لجسور اللحام الأصغر حجمًا، تعد إزالة اللحام يدويًا حلاً فعالاً، باستخدام مكواة لحام دقيقة تحت عدسة مكبرة للوصول إلى جسر اللحام وإزالته.تتطلب هذه التقنية معالجة دقيقة لتجنب إتلاف المكونات المحيطة أو المناطق الموصلة. لإزالة جسور اللحام، قم بتسخين طرف مكواة اللحام ثم ضعه بعناية على اللحام الزائد، ثم قم بإذابته وإبعاده عن الطريق. من الضروري التأكد من أن طرف مكواة اللحام لا يتلامس مع المكونات أو المناطق الأخرى لتجنب التسبب في الضرر. تعمل هذه الطريقة بشكل أفضل عندما يكون جسر اللحام مرئيًا ويمكن الوصول إليه، ويجب توخي الحذر للقيام بحركات دقيقة ومنضبطة.

ب. استخدم مكواة اللحام وسلك اللحام لإعادة العمل: تعد إعادة العمل باستخدام مكواة اللحام وسلك اللحام (المعروف أيضًا باسم جديلة إزالة اللحام) حلاً فعالاً آخر لإزالة جسور اللحام.يتكون فتيل اللحام من سلك نحاسي رفيع مطلي بتدفق للمساعدة في عملية إزالة اللحام. لاستخدام هذه التقنية، يتم وضع فتيل لحام فوق اللحام الزائد ويتم تطبيق حرارة مكواة اللحام على فتيل اللحام. تعمل الحرارة على إذابة اللحام، ويمتص الفتيل اللحام المنصهر، وبالتالي يزيله. تتطلب هذه الطريقة مهارة ودقة لتجنب إتلاف المكونات الحساسة، ويجب على المرء ضمان التغطية الكافية لقلب اللحام على جسر اللحام. قد يلزم تكرار هذه العملية عدة مرات لإزالة اللحام تمامًا.

ج. الكشف التلقائي عن جسر اللحام وإزالته: يمكن لأنظمة الفحص المتقدمة المجهزة بتقنية الرؤية الآلية التعرف بسرعة على جسور اللحام وتسهيل إزالتها من خلال التسخين الموضعي بالليزر أو تقنية نفث الهواء.توفر هذه الحلول الآلية دقة وكفاءة عالية في اكتشاف وإزالة جسور اللحام. تستخدم أنظمة الرؤية الآلية الكاميرات وخوارزميات معالجة الصور لتحليل جودة وصلة اللحام واكتشاف أي حالات شاذة، بما في ذلك جسور اللحام. بمجرد تحديده، يمكن للنظام تشغيل أوضاع التدخل المختلفة. إحدى هذه الطرق هي التسخين الموضعي بالليزر، حيث يتم استخدام الليزر لتسخين وإذابة جسر اللحام بشكل انتقائي بحيث يمكن إزالته بسهولة. تتضمن الطريقة الأخرى استخدام نفث هواء مركز يطبق تدفقًا متحكمًا للهواء للتخلص من اللحام الزائد دون التأثير على المكونات المحيطة. توفر هذه الأنظمة الآلية الوقت والجهد مع ضمان نتائج متسقة وموثوقة.

د. استخدام اللحام الموجي الانتقائي: يعد اللحام الموجي الانتقائي طريقة وقائية تقلل من مخاطر جسور اللحام أثناء اللحام.على عكس اللحام الموجي التقليدي، الذي يغمر PCB بالكامل في موجة من اللحام المنصهر، فإن اللحام الموجي الانتقائي يطبق اللحام المنصهر فقط على مناطق محددة، متجاوزًا بسهولة مكونات التوصيل أو المناطق الموصلة. يتم تحقيق هذه التقنية باستخدام فوهة يتم التحكم فيها بدقة أو موجة لحام متحركة تستهدف منطقة اللحام المطلوبة. من خلال تطبيق اللحام بشكل انتقائي، يمكن تقليل خطر انتشار اللحام الزائد وتجسيره بشكل كبير. يعتبر اللحام الموجي الانتقائي فعالاً بشكل خاص على مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور ذات التخطيطات المعقدة أو المكونات عالية الكثافة حيث يكون خطر تجسير اللحام أعلى. فهو يوفر قدرًا أكبر من التحكم والدقة أثناء عملية اللحام، مما يقلل من فرصة حدوث جسور اللحام.

في ملخص، يمثل سد اللحام SMT تحديًا كبيرًا يمكن أن يؤثر على عملية التصنيع وجودة المنتج في إنتاج الإلكترونيات. ومع ذلك، من خلال فهم الأسباب واتخاذ التدابير الوقائية، يمكن للمصنعين تقليل حدوث تجسير اللحام بشكل كبير. يعد تحسين تصميم الاستنسل أمرًا بالغ الأهمية لأنه يضمن الترسيب المناسب لمعجون اللحام ويقلل من فرصة زيادة معجون اللحام الذي يسبب التجسير. بالإضافة إلى ذلك، يمكن أن يساعد التحكم في حجم معجون اللحام ومعلمات إعادة التدفق مثل درجة الحرارة والوقت في تحقيق التكوين الأمثل لمفاصل اللحام ومنع التجسير. يعد الحفاظ على نظافة سطح PCB أمرًا بالغ الأهمية لمنع سد اللحام، لذلك من المهم ضمان التنظيف المناسب وإزالة أي ملوثات أو بقايا من اللوحة. يمكن لإجراءات فحص ما بعد اللحام، مثل الفحص البصري أو الأنظمة الآلية، اكتشاف وجود أي جسور لحام وتسهيل إعادة العمل في الوقت المناسب لحل هذه المشكلات. من خلال تنفيذ هذه التدابير الوقائية وتطوير حلول فعالة، يمكن لمصنعي الإلكترونيات تقليل مخاطر تجسير اللحام SMT وضمان إنتاج أجهزة إلكترونية موثوقة وعالية الجودة. يعد وجود نظام قوي لمراقبة الجودة وجهود التحسين المستمر أمرًا بالغ الأهمية أيضًا لرصد وحل أي مشكلات متكررة في توصيل اللحام. ومن خلال اتخاذ الخطوات الصحيحة، يمكن للمصنعين زيادة كفاءة الإنتاج، وتقليل التكاليف المرتبطة بإعادة العمل والإصلاحات، وفي النهاية تقديم منتجات تلبي توقعات العملاء أو تتجاوزها.