لحیم‌کاری، یکی از روش‌های معتبر برای اتصال دو ماده بدون نیاز به ذوب کردن آنها می‌باشد و اغلب در مونتاژ قطعات الکترونیکی بر روی برد مدار چاپی (PCB) به کار گرفته می‌شود. پیش از آغاز عملیات مونتاژ قطعات، ضروری است که از عدم وجود ناخالصی‌ها و اکسیداسیون در سطح برد PCB اطمینان حاصل شود. به همین دلیل، برای جلوگیری از وقوع خرابی‌ها در PCB، از مواد لحیم قلعی بهره می‌بریم. اگر تا کنون با مفهوم و ترکیبات خمیر قلع، روش‌های استفاده از آن، انواع مختلف آن، و کاربردهای متعدد آن آشنا نبوده‌اید، در ادامه این مقاله با ما همراه باشید تا ببینیم خمیر قلع چیست و چه کاربردی دارد.
خمیر قلع چیست؟
خمیر قلع یک ماده شیمیایی مخصوص است که در فرآیند لحیم کاری قطعات SMD (سطح مونتاژی دوروپایه) استفاده می‌شود. این ماده برای برقراری اتصالات بین پایه‌های قطعات الکترونیکی و سطح مسی در مدارهای چاپی به کار می‌رود. در این فرآیند، خمیر قلع تحت تأثیر حرارت و اشعه مادون قرمز ذوب شده و به ایجاد اتصالات محکم بین قطعات الکترونیکی و فیبر مدار چاپی می‌پردازد. در ادامه، ما به بررسی کاربردها و مفهوم دقیق‌تر خمیر قلع می‌پردازیم.
ترکیبات خمیر قلع و کاربردهای آن
خمیر قلع یا solder paste، در عملیات لحیم کاری قطعات الکترونیکی بسیار مهم است و ترکیبات آن شامل سرب، فلاکس و پودر قلع می‌شود. فلاکس علاوه بر تمیز کردن سطح تخته مدار چاپی، از اکسیداسیون جلوگیری می‌کند. خمیر قلع نه تنها به عنوان پوشش محافظ عمل می‌کند، بلکه اتصالات را تقویت کرده و اجازه عبور جریان را فراهم می‌آورد.
از نظر ترکیبات، می‌توان خمیر قلع را به دو دسته سرب دار و بدون سرب تقسیم کرد.
خمیر قلع سرب دار
- ترکیب Sn63, Pb37: این ترکیب به عنوان خمیر قلعی اقتصادی شناخته می‌شود.
- ترکیب Sn62, Pb36, Ag2: این ترکیب به خمیر نقره‌دار معروف است و از ویژگی‌های آن اطمینان از اتصال بالاتر نسبت به ترکیب ۶۳/۳۷ می‌باشد.
- ترکیب Sn63.6, Pb36.8, Ag0.4, Sb0.2: این ترکیب با افزودن آنتیموان، از وقوع مشکل سنگ قبر (Tombstone) جلوگیری می‌کند و معمولاً در صنایع خودروسازی به کار می‌رود.
خمیر قلع بدون سرب (Lead-Free)
با توجه به اجرای محدودیت مواد خطرناک (RoHS) در صنعت الکترونیک توسط اتحادیه اروپا و سایر کشورها، بسیاری از شرکت‌های الکترونیکی به سمت استفاده از خمیر قلع بدون سرب روی آورده‌اند. این مدل خمیر و سیم لحیم بدون سرب با ترکیبات و نسبت‌های مختلف تولید می‌شوند. اما محبوب‌ترین و پرکاربردترین ترکیب در این دسته، ترکیب SAC (مس نقره قلع) با نسبت ۹۶.۵% قلع، ۳.۰% نقره و ۰.۵% مس است.
لحیم کاری بدون سرب دارای نقطه ذوب بالاتری نسبت به لحیم کاری معمولی ۶۳/۳۷ یا ۶۰/۴۰ قلع-سرب دار است. همچنین، اتصالات حاصل از لحیم کاری بدون سرب به اندازه لحیم قلع سرب دار، براق نیستند. این تغییرات در ترکیبات به بهبود عملکرد و انطباق با مقررات محیط زیست کمک کرده‌اند.
روش استفاده از خمیر قلع
در فرآیند مونتاژ PCB و نمونه‌سازی الکترونیک، استفاده از خمیر قلع یک مرحله حیاتی می‌باشد. این فرآیند شامل چند مرحله مهم است:
- اعمال خمیر لحیم کاری: ابتدا خمیر لحیم کاری بر روی بردهای مدار چاپی اعمال می‌شود. این خمیر فقط در مناطقی که نیاز به لحیم کاری دارند، اعمال می‌شود. از شابلون خمیر لحیم کاری برای دقت بیشتر در اعمال خمیر استفاده می‌شود. این روش باعث می‌شود که خمیر لحیم کاری فقط در نواحی ضروری اعمال شود.
- کنترل مقدار خمیر: اطمینان از میزان دقیق خمیر قلع بسیار حائز اهمیت است. می‌بایست مقدار خمیر به گونه‌ای تنظیم شود که اتصالات به اندازه کافی پوشش داشته باشند. اگر مقدار زیادی از خمیر قلع استفاده شود، اتصالات بیش از حد بزرگ می‌شوند و احتمال ضعف و حتی فاصله بین اتصالات وجود دارد.
- اضافه کردن قطعات: بعد از اعمال خمیر لحیم کاری بر روی برد، قطعات الکترونیکی باید به آن اضافه شوند. خمیر لحیم دارای خواص چسبندگی مناسبی است که قطعات را در محل خود نگه می‌دارد. در این مرحله، مراقب بودن از عدم آسیب دیدن برد بسیار حائز اهمیت است، زیرا ضربه به برد ممکن است باعث آسیب به قطعات شود.
- زمان‌بندی لحیم کاری: برد باید تا چند ساعت بعد از قرار دادن خمیر قلع، برای اجازه دادن به خمیر برای خشک شدن و تشکیل اتصالات مورد نیاز، در محیط مناسب قرار گیرد.
با رعایت این مراحل و کنترل دقیق مقدار خمیر قلع، فرآیند مونتاژ PCB با کیفیت و بدون مشکلات اجرا می‌شود.
انواع خمیر لحیم کاری برای نیازهای لحیم کاری شما
در دنیای لحیم کاری، انتخاب خمیر لحیم کاری مناسب با توجه به نوع لحیم کاری و مواد مورد استفاده امری حیاتی است. در این راستا، خمیر لحیم کاری بر اساس اندازه گلوله‌های لحیم کاری (solder balls) به درجات مختلف تقسیم می‌شود. این درجات بر اساس درصدی از گلوله‌ها که در هر درجه قرار دارند، مشخص می‌شوند. در ادامه، لیستی از انواع مختلف درجات و اندازه گلوله‌های لحیم کاری برای راهنمایی شما آماده شده است.
همچنین، نکته‌ای که باید در نظر داشته باشید این است که خمیر لحیم کاری نیز بر اساس نوع فلاکس مورد استفاده به انواع مختلفی تقسیم می‌شود. انتخاب درست از هر دو عامل، یعنی اندازه گلوله‌ها و نوع فلاکس، برای دستیابی به نتایج بهتر در لحیم کاری بسیار حائز اهمیت است.
انواع خمیرهای لحیم کاری
خمیر لحیم بر پایه راتیانه:
خمیرهای لحیم کاری بر پایه راتیانه از عصاره طبیعی کاج تهیه می‌شوند. این نوع فلاکس یا روغن لحیم کاری را می‌توان در صورت نیاز پس از عملیات لحیم کاری با استفاده از حلال‌های خاص (مانند کلروفلوئوروکربن) تمیز کرد.
خمیر لحیم بر پایه فلاکس محلول در آب:
فلاکس‌های حل شده در آب از مواد آلی و پایه‌های گلیکول تشکیل شده‌اند و انواع مختلفی از مواد تمیز کننده برای این فلاکس‌ها موجود است.
خمیرهای لحیم بدون نیاز به شست‌وشو (No-clean):
این نوع خمیرهای لحیم کاری بدون نیاز به شست‌وشو، از راتیانه و سطوح مختلف پسماندهای جامد ساخته شده‌اند. این محصولات به مزایای صرفه‌جویی در هزینه تمیزکاری معتبرند. اگرچه خمیرهای لحیم مبتنی بر فلاکس بدون نیاز به شست‌وشو جذاب به نظر می‌آیند، اما نیاز به یک محیط مونتاژ بسیار تمیز دارند.
کاربردهای خمیرهای لحیم کاری:
خمیر لحیم کاری معمولاً در فرآیندهای مختلفی مانند روش چاپ سطحی، تعمیرات موبایل، و ماشین‌آلات مونتاژ نصب سطحی مورد استفاده قرار می‌گیرد. مهم است که با توجه به نوع و کاربرد مورد نیازتان، محصول مناسب را انتخاب کنید. انواع مختلفی شامل خمیرهای قلع سرنگی، مکانیکی، کوکی و … موجود است و باید به دقت انتخاب شوند.
