يشير لحام SMD إلى عملية لحام المكونات الإلكترونية المثبتة على السطح بلوحات الدوائر المطبوعة. مع تقلص حجم الأجهزة الإلكترونية ولوحات الدوائر المطبوعة تدريجيًا، ازداد استخدام مكونات SMD شهد تصميم الدوائر الإلكترونية تطورًا هائلاً. يتيح الحجم الصغير لمكونات SMD كثافةً أكبر بكثير للمكونات على لوحات الدوائر، مما يسمح بتصغير حجم الإلكترونيات الحديثة. ومع ذلك، فإن حجمها الصغير يُشكل أيضًا بعض التحديات الفريدة في التجميع واللحام. في هذا الدليل، سنشرح الأدوات والمواد الرئيسية، ونشرح خطوة بخطوة عملية لحام مكونات SMD بشكل صحيح، ونُتقن إعادة لحامها.
اسينشال أدوات لحام SMD & مواد
يتطلب لحام الأجهزة المثبتة على السطح أدوات متخصصة للتعامل مع المكونات الصغيرة وصنع وصلات لحام دقيقة. إليك بعض الأدوات الأساسية التي ستحتاجها:
مكواة لحام - مكواة لحام دقيقة الرأس بقوة تتراوح بين 15 و30 واط مثالية لأعمال SMD. يمكن استخدام رؤوس صغيرة تصل إلى 0.5 مم. تساعد ميزات التحكم في درجة الحرارة على تجنب ارتفاع درجة الحرارة.
مسدس لحام الهواء الساخن – استخدم الهواء الساخن لإذابة اللحام أو معجون اللحام، وهو مزود بأطراف مسدس مختلفة.
مادة الصهر - عادةً ما تكون محلولًا راتنجيًا أو معجون صهر. تتيح أدوات التطبيق، سواءً كانت على شكل قلم أو إبرة، تحكمًا أفضل في الكمية المستخدمة.
عامل التنظيف - يتم استخدام منظف ثنائي الفينيل متعدد الكلور أو الكحول الأيزوبروبيل، عادةً مع فرشاة أو مسحات قطنية، لإزالة التدفق المتبقي.
معجون اللحام - يتكون معجون اللحام من خليط من سبيكة لحام مسحوقة وكريمة لحام. يسمح هذا المعجون بتوزيع اللحام بدقة على وسادات SMD قبل تركيب المكونات.
المجهر - يُعدّ المجهر المجسم أو العدسات المكبرة ضروريًا لفحص وصلات اللحام الصغيرة وتركيب المكونات. يُعدّ المجهر ذو قوة تكبير تتراوح بين 20x و40x خيارًا شائعًا.
ملاقط - تتيح هذه الملاقط ذات الرأس الدقيق التعامل الدقيق مع مكونات SMD بأحجام صغيرة تصل إلى 0201 أو 01005 (0.25 مم × 0.125 مم). يُفضل استخدام ملاقط مضادة للكهرباء الساكنة.
أدوات مساعدة اللحام - تتيح أدوات المساعدة ذات العدسات المكبرة وضع لوحات الدوائر المطبوعة بدون استخدام اليدين تحت المجهر أثناء اللحام.
استنسل – الإستنسل ثنائي الفينيل متعدد الكلور هي صفائح معدنية رقيقة مقطوعة بالليزر بنمط فتحات مطابق لتخطيط لوحة لحام PCB. لتطبيق معجون اللحام، يُحاذى القالب على PCB، ثم يُرشّ المعجون على اللوحات من خلال فتحات القالب. يتيح استخدام القالب تطبيق معجون اللحام بدقة وكفاءة قبل تركيب مكونات SMD.
الأدوات المساعدة – تساعد الأدوات المساعدة في وضع اللوحات بزاوية مما يحسن الرؤية والوصول إلى مفاصل اللحام الموجودة أسفل المكونات أثناء اللحام اليدوي.
أدوات شفط اللحام/إزالة اللحام – تُستخدم أدوات التفريغ المتخصصة لإزالة أو إعادة عمل وصلات اللحام وإزالة اللحام من المكونات لأعمال الإصلاح.
فتيل اللحام (جديلة إزالة اللحام) - سلك نحاسي مضفر مضاف إليه مادة التدفق يستخدم لإزالة اللحام غير المرغوب فيه.
خيارات أدوات لحام المكونات الإلكترونية السطحية: جدول قرارات سريع
قبل البدء في لحام المكونات الإلكترونية السطحية (SMD)، من الأفضل معرفة الأداة الأنسب لنوع المكون الذي ستتعامل معه. هذا يضمن عملية سلسة، وفيما يلي جدول توصيات بسيط وسريع:
| نوع المكون | الأداة الموصى بها | لماذا | صعوبة |
| مكونات الشريحة | لحام حديد | وسادات مكشوفة ويسهل الوصول إليها | سهل جدا |
| SEC | لحام حديد | أسلاك توصيل سهلة التوصيل بجناح النورس ذات طرف حديدي | سهل |
| QFP | مكواة لحام أو مسدس هواء ساخن | الرصاص ذو النغمة الدقيقة | متوسط |
| QFN | مسدس الهواء الساخن (مفضل) | توجد الوسادات أسفل العبوة | الثابت |
| بغا | مسدس الهواء الساخن (مطلوب) | وصلات لحام مخفية تمامًا | صعب جدا |
كيفية إجراء لحام SMD: دليل احترافي خطوة بخطوة
جهّز لوحة الدوائر المطبوعة بتنظيفها جيدًا لإزالة أي شوائب أو أكسدة قد تكون موجودة. يمكنك بعد ذلك بدء لحام SMD باستخدام مكواة لحام أو مسدس لحام بالهواء الساخن.
لحام SMD باستخدام مكواة اللحاممثال QFP14×14-G80
الخطوة 1: التحضيرTوضع المكونات في منطقة الرمي
- ضع كمية صغيرة من اللحام على وسادة لوحة الدوائر المطبوعة المرجعية.
- ضع موصل QFP14×14-G80 على نقاط التوصيل. سيتم تثبيت إحدى الزوايا على نقطة التوصيل المطلية مسبقًا بالقصدير.
- قم بمحاذاة أطراف QFP بعناية مع نقاط التوصيل الموجودة على لوحة الدوائر المطبوعة.
- المس لفترة وجيزة الوسادة المطلية بالقصدير والسلك المقابل لها بمكواة اللحام لتثبيت الشريحة في مكانها.
ملاحظة: تم تثبيت الشريحة في مكانها الآن. لا يزال من الممكن تعديل اتجاهها قليلاً (±2°) إذا لزم الأمر.
الخطوة الثانية: إصلاح أسلاك الزاوية المقابلة
- قم بلحام الأطراف بشكل قطري مقابل الزاوية الأولية، مما يضمن تثبيت موضع الشريحة على لوحة الدوائر المطبوعة.
نصائح: افحص جميع الأسلاك والوصلات بصريًا. إذا لم تكن محاذاتها صحيحة، فستحتاج إلى تعديلها وإعادة لحامها.
الخطوة 3: اللحام التراكمي
- قم بوضع اللحام على أحد جانبي الشريحة.
- السماح له بالذوبان وتغطية جميع الأسلاك على ذلك الجانب.
ملاحظة: من المتوقع أن تكون المسافات بين نقاط الاتصال قصيرة في هذه المرحلة. الخطوة التالية ستحل هذه المشكلة.
الخطوة الرابعة: إزالة اللحام الزائد
- قم بإمالة لوحة الدوائر المطبوعة قليلاً. استخدم مكواة اللحام لتسخين اللحام على أطراف جانب التيار.
- اسحب سلك اللحام على طول اتجاه الأسلاك. سيؤدي ذلك إلى إزالة اللحام الزائد وتوفير مسافات متساوية بين الأسلاك.
- استخدم فتيل اللحام لإزالة أي لحام لا يزال متصلاً بين الأسلاك القليلة الأخيرة.
نصائح: سينفصل اللحام الزائد عن نقاط التلامس بفعل الجاذبية. عند الضرورة، استخدم كمية قليلة من مادة الصهر الراتنجية على الأطراف لتحسين تدفق اللحام، مما يُسهّل إزالته. لا تُبقِ المكواة على نقاط التلامس لفترة طويلة.
الخطوة 5: كرر ذلك لجميع الجوانب
- كرر هذه العملية لكل جانب من جوانب الشريحة.
- بعد الانتهاء من جميع الجوانب، تحقق من كل سلك للتأكد من اللحام الصحيح.
لحام SMD مع Hot Air Sتكبر Gun
الخطوة 1: فحص ما قبل اللحام
افحص وسادات لوحة الدوائر المطبوعة للتأكد من عدم وجود نتوءات لحام كافية. إذا كانت كمية اللحام غير كافية، ضع كمية صغيرة من اللحام عليها باستخدام مكواة لحام. إذا لم يكن هناك أي نتوء لحام، ضع معجون اللحام عليها باستخدام استنسل لوحة الدوائر المطبوعة.
الخطوة 2: تطبيق Flux
قم بتطبيق التدفق على كل من دبابيس المكونات والوسادات لتحسين الترطيب المناسب أثناء عملية إعادة التدفق.
الخطوة 3 : وضع المكون
استخدم ملقطًا لتثبيت مُكوّن SMD بدقة على وسادات لوحة الدوائر المطبوعة. تأكد من محاذاة الأسلاك جيدًا مع الوسادات.
الخطوة 4: التسخين
قبل اللحام، استخدم مسدس الهواء الساخن لتسخين المنطقة المحيطة بالمكون برفق. هذا يمنع الصدمات الحرارية ويضمن تسخينًا متساويًا.
الخطوة 5 : إنحسر عملية اللحام
ضع هواءً ساخنًا على المكون بالتساوي حتى يذوب اللحام ويعود للانصهار. بالنسبة لمكونات SMD الصغيرة، يساعد التوتر السطحي على محاذاة المكون تلقائيًا في الوضع الصحيح. عند العمل مع مكونات QFP، انتبه لمحاذاة الدبابيس أثناء التسخين. يُنصح بلحام صف واحد من الدبابيس أولًا، والتحقق من المحاذاة، ثم لحام الصفوف الأخرى.
الخطوة 6 : الفحص النهائي & التنظيف
بعد انتهاء اللحام، افحص اللوحة بحثًا عن أي عيوب محتملة. نظّف لوحة الدائرة بالكحول الأيزوبروبيل وفرشاة أو قطعة قطن لإزالة أي تدفق متبقٍّ.
نصائح يجب اتباعها أثناء عملية اللحام
- استخدم أقل درجة حرارة فعالة لمكواة اللحام لتجنب إتلاف المكونات الحساسة.
- احرص على إبقاء طرف اللحام نظيفًا بين المفاصل لضمان نقل الحرارة بشكل مثالي إلى المفصل.
- ضع كمية كافية من اللحام لتشكيل شريحة مناسبة على كل وصلة. قد يؤدي نقص أو زيادة اللحام إلى توصيلات غير موثوقة.
- راقب تدفق اللحام وترطيبه ثم أعد وضع اللحام أو الوسادات المسبقة إذا لزم الأمر.
- تجنب لمس أو صدم لوحة الدوائر المطبوعة حتى تبرد جميع وصلات اللحام وتتصلب.
- قم بإجراء فحص بصري أسفل المكونات مثل BGAs و QFNs إذا كان ذلك ممكنًا.
- أخذ ESD خطوات الوقاية مثل أحزمة المعصم والحصائر الأرضية.
- العمل بشكل منهجي من المركز إلى الخارج أو من المكونات الصغيرة إلى المكونات الأكبر.
- حافظ على برودة الوسادات عن طريق تجنب الحرارة المستمرة في مكان واحد لمنع رفع الوسادات أو إتلاف لوحة الدوائر المطبوعة.
عيوب اللحام الشائعة: الأسباب والوقاية
على الرغم من استخدام العمليات المناسبة، قد تحدث عيوب في لحام المكونات الإلكترونية السطحية. من المهم فهم أسبابها وكيفية الوقاية منها بشكل صحيح.
| خلل | الأسباب | الوقاية |
| وصلة اللحام البارد | – درجة حرارة المكواة منخفضة جدًا أو وقت اللحام غير كافٍ – تمت إزالة اللحام قبل ذوبانه بالكامل | – تأكد من درجة حرارة المكواة المناسبة (أعلى بالنسبة للحام الخالي من الرصاص) - قم بإذابة اللحام تمامًا على الأسلاك والوصلات المبللة قبل إزالة المكواة |
| جسر اللحيم | - الكثير من اللحام – طرف حديدي كبير أو عملية غير مستقرة | استخدم فتيل اللحام أو شفاط اللحام لإزالة اللحام الزائد - استخدم رأسًا أدق وتحكم في كمية اللحام |
| اختلال المكون | – لم يتم تثبيت المكون أثناء عملية اللحام – تسبب تحرك الحديد في حدوث انزياح | - استخدم الملقط لتثبيت المكون أثناء عملية اللحام. |
| وسادة رفع | – ارتفاع درجة حرارة المكواة أو التسخين لفترة طويلة - ضغط كبير جداً | - التحكم في درجة حرارة المكواة - استخدم أقل قدر ممكن من الضغط عند اللحام |
| أضرار التفريغ الكهروستاتيكي | – لا توجد احتياطات ضد التفريغ الكهروستاتيكي | - استخدم سوار معصم مضاد للكهرباء الساكنة وحصيرة مضادة للكهرباء الساكنة وملقطًا مضادًا للكهرباء الساكنة للأجهزة الحساسة |
كيفية إعادة عمل لحام SMD؟
إن إعادة صياغة لحام جهاز التركيب السطحي هي عملية دقيقة ولكنها مهارة أساسية إصلاح ثنائي الفينيل متعدد الكلور مع ضرورة توخي الحذر الشديد، يُمكن فكّ لحام مكونات SMD واستبدالها بنجاح دون التسبب في تلف اللوحة. سنشرح بعد ذلك كيفية إعادة لحام SMD باستخدام مسدس لحام بالهواء الساخن ومكواة لحام.
إزالة اللحام باستخدام أتكبر Iرون
ضع مادة اللحام على دبابيس المكونات، واختر رأس مكواة لحام مناسبًا بدرجة حرارة تتراوح بين ٢٠٠ و٤٠٠ درجة مئوية. سخّن الدبابيس لإذابة اللحام، ثم أزل المكونات باستخدام ملقط. تختلف العملية قليلاً باختلاف أنواع المكونات. فيما يلي التفاصيل الدقيقة.
مكونات SMD ثنائية الطرف ابدأ بوضع اللحام على أحد الطرفين وتسخينه باستخدام مكواة اللحام. أثناء ذوبان اللحام، سخّن الطرف الآخر بسرعة. عندما يذوب كلا الطرفين، استخدم ملقطًا لإزالة القطعة. يمكنك استخدام مكواة لحام لتسخين كلا الطرفين في نفس الوقت.
دوائر متكاملة ذات حزمة خطية مزدوجة (DIP) ضع مادة الصهر على الدبابيس، ثم وزّع اللحام على طول صف واحد. حرّك مكواة اللحام على طول صف الدبابيس لإذابة اللحام. أدخل ملقطًا بين الدائرة المتكاملة والوسادات على الجانب المنصهر، وارفعه لفصل الدبابيس. أزل اللحام الزائد بمكواة لحام أو فتيل لحام. كرّر العملية على الجانب الآخر لإزالة المكون تمامًا.
الدوائر المتكاملة ذات الحزمة الرباعية المسطحة (QFP) ضع مادة الصهر على الدبابيس وفتيل اللحام. ضع فتيل اللحام فوق صف الدبابيس وسخّنه بمكواة لحام. أدخل شريحة فولاذية رقيقة غير قابلة للبلل بين الدبابيس والوسادات لرفعها. كرّر العملية على جميع الجوانب حتى تزول الرقاقة.
إزالة اللحام باستخدام a بندقية الهواء الساخن
مكونات الشريحة أولاً، ضع مادة اللحام على نقاط اللحام الخاصة بالمكون. ضع مسدس الهواء الساخن على بُعد 0.5 سم تقريبًا من المكون. حرّك مسدس الهواء الساخن ذهابًا وإيابًا لضمان تسخين المكون بالتساوي، مع مراقبة ذوبان اللحام. بمجرد ذوبان اللحام، استخدم ملقطًا لرفع المكون عموديًا بسرعة.
مكونات IC أولاً، لف شريطاً لاصقاً مقاوماً للحرارة العالية حول مكون الدائرة المتكاملة المراد إزالته لمنع مسدس الهواء الساخن من إتلاف المكونات المجاورة. ويكون وضع مسدس الهواء الساخن مماثلاً لوضعه عند إزالة مكونات الرقائق. وبمجرد ذوبان نقاط اللحام، استخدم قلم إزالة اللحام بالشفط لرفع المكون عمودياً.
الخلاصة
قد يبدو لحام SMD صعبًا في البداية نظرًا للعمل بمكونات ومفاصل صغيرة جدًا. ولكن مع بعض الممارسة، واستخدام الأدوات المناسبة، واتباع تقنية دقيقة، يمكنك لحام مكونات من أي حجم تقريبًا بنجاح. مع ازدياد صغر حجم مكونات التركيب السطحي وازدياد كثافة الألواح، أصبح تعلم مهارات لحام SMD أمرًا ضروريًا للمبتدئين في لوحات الدوائر المطبوعة (PCB) وهواة الإلكترونيات.
الأسئلة الشائعة
- ما هو SMD في عملية اللحام؟
وهو اختصار لـ Surface Mount Device (SMD)، والتي يتم وضعها على وسادات صغيرة ولحامها على هذه الوسادات.
- SMD مقابل SMT: ما هو الفرق؟
مكونات SMD (أجهزة التثبيت السطحي) هي مكونات مصممة للتثبيت مباشرة على سطح لوحة الدوائر المطبوعة (PCB). أما تقنية SMT (تقنية التثبيت السطحي) فتشير إلى عملية تجميع هذه المكونات على لوحة الدوائر المطبوعة.
باختصار:
SMD = المكونات
SMT = العملية المستخدمة لتجميعها
- هل لحام المكونات الإلكترونية السطحية (SMD) صعب؟
معظم مكونات SMD سهلة اللحام نسبيًا. مع ذلك، يصعب الوصول إلى أطراف بعض المكونات. لذا يُفضل استخدام مسدس الهواء الساخن أو محطة لحام الهواء الساخن للحام مكونات SMD.
- هل أحتاج إلى مادة اللحام (فلكس) للحام المكونات الإلكترونية السطحية (SMD)؟
نعم، إنه ضروري دائمًا. يلعب التدفق دورًا هامًا في لحام المكونات السطحية. فهو يساعد على إزالة الأكسدة من نقاط التوصيل وأطراف المكونات، ويحسن ترطيب اللحام.
