إنحسر لحام الفرن

يعد اللحام بإعادة التدفق هو الطريقة الأكثر شيوعًا لربط مكونات التركيب السطحي بلوحة الدائرة، على الرغم من أنه يمكن استخدامه أيضًا للمكونات عبر الفتحات عن طريق ملء الثقوب بمعجون اللحام وإدخال أسلاك المكونات من خلال العجينة.نظرًا لأن اللحام الموجي يمكن أن يكون أبسط وأرخص، لا يتم استخدام إعادة التدفق بشكل عام في الألواح النقية من خلال الفتحات.عند استخدامه على اللوحات التي تحتوي على مزيج من مكونات SMT وTHT، يسمح التدفق العكسي عبر الفتحة بإزالة خطوة اللحام الموجي من عملية التجميع، مما قد يؤدي إلى تقليل تكاليف التجميع.

الهدف من عملية إعادة التدفق هو إذابة اللحام وتسخين الأسطح المجاورة، دون ارتفاع درجة الحرارة أو إتلاف المكونات الكهربائية.في عملية اللحام بإعادة التدفق التقليدية، عادة ما تكون هناك أربع مراحل، تسمى "المناطق"، ولكل منها ملف تعريف حراري مميز: التسخين المسبق، والنقع الحراري (غالبًا ما يتم اختصاره إلى مجرد نقع)، وإعادة التدفق، والتبريد.

 

منطقة التسخين المسبق

الحد الأقصى للمنحدر هو علاقة درجة الحرارة/الوقت التي تقيس مدى سرعة تغير درجة الحرارة على لوحة الدائرة المطبوعة.غالبًا ما تكون منطقة التسخين المسبق هي الأطول بين المناطق وغالبًا ما تحدد معدل المنحدر.يتراوح معدل التصاعد عادةً بين 1.0 درجة مئوية و3.0 درجة مئوية في الثانية، وغالبًا ما يقع بين 2.0 درجة مئوية و3.0 درجة مئوية (4 درجات فهرنهايت إلى 5 درجات فهرنهايت) في الثانية.إذا تجاوز المعدل الحد الأقصى للانحدار، فقد يحدث تلف للمكونات نتيجة للصدمة الحرارية أو التشقق.

يمكن أن يكون لمعجون اللحام أيضًا تأثير تناثر.قسم التسخين المسبق هو المكان الذي يبدأ فيه المذيب الموجود في العجينة بالتبخر، وإذا كان معدل الارتفاع (أو مستوى درجة الحرارة) منخفضًا جدًا، يكون تبخر المواد المتطايرة التمويه غير مكتمل.

 

منطقة النقع الحراري

القسم الثاني، النقع الحراري، هو عادة تعرض لمدة 60 إلى 120 ثانية لإزالة المواد المتطايرة من عجينة اللحام وتنشيط التدفقات (انظر التدفق)، حيث تبدأ مكونات التدفق في تقليل الأكسيد على أسلاك المكونات والوسادات.يمكن أن تؤدي درجة الحرارة المرتفعة جدًا إلى تناثر اللحام أو تكوره بالإضافة إلى أكسدة المعجون والوسادات المرفقة وإنهاء المكونات.

وبالمثل، قد لا يتم تنشيط التدفقات بشكل كامل إذا كانت درجة الحرارة منخفضة جدًا.في نهاية منطقة النقع، يكون التوازن الحراري للمجموعة بأكملها مرغوبًا فيه قبل منطقة إعادة التدفق مباشرة.يُقترح استخدام ملف تعريف نقع لتقليل أي دلتا T بين المكونات ذات الأحجام المختلفة أو إذا كانت مجموعة PCB كبيرة جدًا.يوصى أيضًا باستخدام ملف تعريف النقع لتقليل الإفراغ في حزم نوع مصفوفة المنطقة.

 

منطقة إنحسر

القسم الثالث، منطقة إعادة التدفق، يُشار إليها أيضًا باسم "الوقت فوق إعادة التدفق" أو "الوقت فوق السائل" (TAL)، وهو جزء من العملية حيث يتم الوصول إلى درجة الحرارة القصوى.أحد الاعتبارات المهمة هو درجة حرارة الذروة، وهي درجة الحرارة القصوى المسموح بها للعملية برمتها.درجة حرارة الذروة الشائعة هي 20-40 درجة مئوية فوق السائل. يتم تحديد هذا الحد بواسطة المكون الموجود في التجميع مع أقل درجة تحمل لدرجات الحرارة المرتفعة (المكون الأكثر عرضة للتلف الحراري).المبدأ التوجيهي القياسي هو طرح 5 درجات مئوية من درجة الحرارة القصوى التي يمكن أن يتحملها المكون الأكثر ضعفًا للوصول إلى درجة الحرارة القصوى للعملية.من المهم مراقبة درجة حرارة العملية لمنعها من تجاوز هذا الحد.

بالإضافة إلى ذلك، قد تتسبب درجات الحرارة المرتفعة (تتجاوز 260 درجة مئوية) في حدوث ضرر للقوالب الداخلية لمكونات SMT بالإضافة إلى تعزيز نمو المعادن.على العكس من ذلك، قد تمنع درجة الحرارة غير الساخنة المعجون من التدفق بشكل كافٍ.

الوقت فوق السائل (TAL)، أو الوقت فوق التدفق، يقيس المدة التي يكون فيها اللحام سائلاً.يقلل التدفق من التوتر السطحي عند نقطة التقاء المعادن لتحقيق الترابط المعدني، مما يسمح لكرات مسحوق اللحام الفردية بالدمج.إذا تجاوز وقت التشكيل مواصفات الشركة المصنعة، فقد تكون النتيجة تنشيط التدفق أو استهلاكه قبل الأوان، مما يؤدي إلى "تجفيف" المعجون بشكل فعال قبل تشكيل وصلة اللحام.تؤدي العلاقة غير الكافية بين الوقت ودرجة الحرارة إلى انخفاض عملية تنظيف التدفق، مما يؤدي إلى ضعف الترطيب، وإزالة غير كافية للمذيب والتدفق، وربما وصلات لحام معيبة.

عادةً ما يوصي الخبراء بأقصر مدة زمنية ممكنة، ومع ذلك، تحدد معظم المعاجين حدًا أدنى لـ TAL قدره 30 ثانية، على الرغم من عدم وجود سبب واضح لهذا الوقت المحدد.أحد الاحتمالات هو أن هناك أماكن على PCB لم يتم قياسها أثناء التوصيف، وبالتالي، فإن تعيين الحد الأدنى للوقت المسموح به إلى 30 ثانية يقلل من فرص عدم إعادة تدفق المنطقة غير المقاسة.كما يوفر الحد الأدنى المرتفع لوقت إعادة التدفق هامشًا من الأمان ضد تغيرات درجة حرارة الفرن.يبقى وقت الترطيب بشكل مثالي أقل من 60 ثانية فوق السائل.قد يؤدي الوقت الإضافي فوق السائل إلى نمو مفرط بين المعادن، مما قد يؤدي إلى هشاشة المفاصل.قد تتعرض اللوحة والمكونات أيضًا للتلف لفترات طويلة بسبب السائل، ومعظم المكونات لها حد زمني محدد جيدًا للمدة التي قد تتعرض فيها لدرجات حرارة تزيد عن حد أقصى معين.

القليل جدًا من الوقت فوق السائل قد يحبس المذيبات والتدفق ويخلق احتمالًا للمفاصل الباردة أو الباهتة بالإضافة إلى فراغات اللحام.

 

منطقة التبريد

المنطقة الأخيرة هي منطقة تبريد لتبريد اللوحة المعالجة تدريجيًا وتقوية وصلات اللحام.يمنع التبريد المناسب تكوين المعادن الزائدة أو الصدمة الحرارية للمكونات.تتراوح درجات الحرارة النموذجية في منطقة التبريد من 30 إلى 100 درجة مئوية (86 إلى 212 درجة فهرنهايت).يتم اختيار معدل تبريد سريع لإنشاء بنية حبيبية دقيقة تكون أكثر سلامة من الناحية الميكانيكية.

[1] على عكس الحد الأقصى لمعدل التزايد، غالبًا ما يتم تجاهل معدل الانحدار.قد يكون معدل المنحدر أقل أهمية فوق درجات حرارة معينة، ومع ذلك، يجب أن ينطبق الحد الأقصى المسموح به للمنحدر لأي مكون سواء كان المكون يسخن أو يبرد.يُقترح عادةً معدل تبريد قدره 4 درجات مئوية/ثانية.إنها معلمة يجب مراعاتها عند تحليل نتائج العملية.

يستخدم مصطلح "إعادة التدفق" للإشارة إلى درجة الحرارة التي من المؤكد أن تذوب فوقها كتلة صلبة من سبيكة اللحام (بدلاً من مجرد التليين).إذا تم تبريده تحت درجة الحرارة هذه، فلن يتدفق اللحام.بعد تسخينه فوقه مرة أخرى، سوف يتدفق اللحام مرة أخرى، ومن ثم "إعادة التدفق".

تقنيات تجميع الدوائر الحديثة التي تستخدم اللحام بإعادة التدفق لا تسمح بالضرورة بتدفق اللحام أكثر من مرة.إنها تضمن أن اللحام المحبب الموجود في معجون اللحام يتجاوز درجة حرارة إعادة تدفق اللحام المعني.

التنميط الحراري