لحیم کاری یکی از قابل اعتمادترین تکنیک ها برای اتصال دو ماده بدون ذوب کردن آنها است و از آن برای مونتاژ قطعات الکترونیکی در PCB استفاده می شود. قبل از مونتاژ قطعات، باید مطمئن شوید که سطح برد هیچ گونه ناخالصی و اکسیداسیون نداشته باشد. به همین دلیل برای جلوگیری از خرابی PCB از خمیر قلع استفاده می شود. اگر نمی دانید خمیر قلع چیست و با ترکیبات، روش استفاده، انواع و کاربردهای آن آشنایی ندارید، پیشنهاد می کنیم تا انتهای مطلب با ما همراه باشید.
فهرست مطالب
خمیر قلع چیست؟
خمیر قلع، نوعی ماده شیمیایی است که برای لحیم کاری قطعات اس ام دی به کار گرفته می شود. به طور دقیق تر، از خمیر قلع یا خمیر لحیم کاری جهت برقراری اتصالات بین پایه قطعات و سطح مسی در مدارهای چاپی که در آنها از تکنولوژی نصب سطحی یا همان SMD به کار رفته، استفاده می شود؛ به طوری که با قرار دادن این خمیر در مقابل حرارت و اشعه مادون قرمز (Infrared) ذوب شده و باعث اتصال قطعات الکترونیکی به فیبر مدار چاپی می شود.
ترکیبات خمیر قلع یا solder paste شامل چه مواردی می شود؟
خمیر لحیم کاری از سرب، فلاکس و پودر قلع ساخته شده است. فلاکس، سطح تخته را تمیز می کند و از اکسیداسیون بیشتر جلوگیری می کند. خمیر قلع علاوه بر اینکه به عنوان یک پوشش محافظ عمل می کند، اتصالات را نیز تقویت می کند و عبور جریان را امکان پذیر می کند.
در واقع به طور کلی مواد تشکیل دهنده خمیر قلع را می توان به دو دسته سرب دار و بدون سرب تقسیم کرد.
خمیر قلع سرب دار
خمیر قلع سرب دار معمولا با سه ترکیب در صنعت مورد استفاده قرار می گیرد؛
- ترکیب Sn63,Pb37 که اقتصادی ترین خمیر قلع می باشد.
- ترکیب Sn62,Pb36,Ag2 که به خمیر نقره دار معروف است و یکی از دلایل وجود نقره اطمینان اتصال بالاتر نسبت به ترکیب 63/37 می باشد.
- ترکیب 6,Pb36.8,Ag0.4,Sb0.2 که به دلیل افزودن آنتیموان، از عمل سنگ قبر (Tombstone) جلوگیری می کند و معمولا در صنایع خودرو سازی از آن استفاده می شود.
خمیر قلع بدون سرب (Lead Free)
با اجرای RoHS (محدودیت مواد خطرناک) در صنعت الکترونیک توسط اتحادیه اروپا و بسیاری از کشورهای دیگر، اکثر شرکت های الکترونیکی در حال تغییر به سمت استفاده از خمیر قلع بدون سرب هستند. سیم لحیم بدون سرب و خمیر لحیم کاری با ترکیبات و نسبت های مختلف تولید می شوند. اما محبوب ترین و پرکاربردترین ترکیب و نسبت SAC (مس نقره قلع) در نسبت 96.5% قلع + 3.0% نقره و 0.5% مس است.
لحیم کاری بدون سرب نقطه ذوب بالاتری نسبت به لحیم کاری معمولی 63/37 یا 60/40 قلع-سرب دارد. همچنین اتصالات لحیم کاری به اندازه لحیم قلع سرب دار، براق نیستند.
روش استفاده از خمیر قلع به چه صورت است؟
هنگامی که خمیر لحیم کاری در مونتاژ PCB و نمونه اولیه مورد استفاده قرار می گیرد، مراحل مختلفی طی می شود. ابتدا خمیر لحیم کاری روی بردهای مدار چاپی اعمال می شود. خمیر لحیم کاری تنها در مناطقی که لحیم کاری مورد نیاز است، اعمال می شود. استفاده از شابلون خمیر لحیم کاری، باعث می شود تا خمیر لحیم کاری فقط در نواحی ضروری، اعمال شود.
راه های زیادی برای رسیدن به این هدف وجود دارد، اما معمولاً یک شابلون روی برد قرار می‌گیرد و خمیر اعمال می شود تا اطمینان حاصل شود که مقدار لازم -بسیار کم به طوری که اتصالات، خمیر کافی داشته باشند- اعمال می شود. در صورتی که بیش از حد از خمیر قلع استفاده شود، اتصالات خیلی بزرگ می شود و احتمال ضعیف شدن و حتی ایجاد فاصله بین اتصالات وجود دارد.
بعد از این که خمیر لحیم کاری بر روی برد مدار چاپی اعمال شد، باید قطعات به آن اضافه شوند. خمیر لحیم به اندازه ای کشش و چسبندگی دارد که اجزا را در جای خود نگه می دارد. با این حال باید مراقب باشید که در این مرحله برد ضربه نخورد، چرا که در صورت وقع این اتفاق ممکن است قطعات از بین بروند. علاوه بر این، برد باید ظرف چند ساعت بعد از قرار دادن لحیم کاری شود، زیرا خمیر قلع ممکن است خراب شود.
درجات خمیر لحیم کاری
درجات مختلفی از خمیر لحیم کاری موجود است که متناسب با نیازهای لحیم کاری شما می باشد و باید با توجه به نوع لحیم کاری و موادی که می خواهید لحیم کاری کنید، یک مورد را انتخاب کنید.
خمیر لحیم کاری بر اساس اندازه گلوله های لحیم کاری (solder balls) به درجات مختلف تفکیک می شود. اندازه گیری دقیق گلوله ها و درجه بندی آنها امکان پذیر نیست. بنابراین، خمیر لحیم کاری به گونه ای درجه بندی می شود که 80٪ از گلوله ها در یک نوار اندازه قرار می گیرند. در ادامه لیستی از انواع مختلف درجات و اندازه گلوله های لحیم کاری در هر درجه آورده شده است.
علاوه بر اندازه گلوله های لحیم کاری، خمیر لحیم بر اساس نوع فلاکس نیز به انواع مختلفی تقسیم می شود.
خمیر لحیم بر پایه راتیانه
خمیرهای بر پایه راتیانه از کلوفون، عصاره طبیعی درختان کاج ساخته شده اند. این فلاکس یا روغن لحیم را می توان در صورت لزوم پس از فرآیند لحیم کاری با استفاده از یک حلال (به طور بالقوه شامل کلروفلوئوروکربن) تمیز کرد.
خمیر لحیم بر پایه فلاکس محلول در آب
فلاکس های محلول در آب از مواد آلی و پایه های گلیکول تشکیل شده اند. طیف گسترده ای از مواد تمیز کننده برای این فلاکس ها وجود دارد.
خمیر لحیم بدون نیاز به شست و شو (No-clean)
یک فلاکس بدون نیاز به شست و شو، با راتیانه و سطوح مختلف پس مانده جامدات ساخته می شود. خمیرهای بدون نیاز به شست و شو در هزینه های تمیز کردن صرفه جویی می کنند. اگرچه خمیرهای لحیم مبتنی بر فلاکس بدون نیاز به شست و شو جذاب به نظر می رسند، اما به یک محیط مونتاژ بسیار تمیز نیاز دارند.
کاربردهای خمیر لحیم کاری یا solder paste
همانطور که پیش از این هم ذکر کردیم، از خمیر قلع معمولاً در روش چاپ سبک و تعمیرات موبایل و همچنین برای ماشین آلات مونتاژ نصب سطحی استفاده می شود. توجه داشته باشید که خمیر قلع در ابعاد، شکل ها و برندهای گوناگونی به بازار عرضه می شوند. با توجه به کاربرد مورد نیازتان می توانید انواع خمیر قلع سرنگی، مکانیک، کوکی و … را خریداری کنید.
نکات مهم و شرایط نگهداری خمیر قلع
از جمله نکات مهمی که برای مصرف و نگهداری از خمیر قلع باید رعایت شود می توان به میزان مصرف خمیر قلع و انتخاب حرارت مناسب اشاره کرد؛ تا هم از اتصال کوتاه قطعات جلوگیری شود، هم پدیده لحیم سردی رخ ندهد.
نکته دیگری که باید به آن توجه داشته باشید، این است که مدت زمان مصرف خمیر قلع به طور معمول کوتاه است بنابراین بهتر است برای نگهداری و شیپینگ آن، در دمای 0 تا 10 درجه سانتی گراد نگهداری شود و برای استفاده هم باید در دمای اتاق تنظیم شود.
دیدیم که خمیر قلع به عنوان یک عنصر کلیدی در فرآیند لحیم کاری با ایجاد اتصالات قابل اعتماد، باعث هدایت الکتریکی و محافظت از قطعات در برابر خوردگی و اکسیداسیون می شود؛ اما برای رسیدن به همه این اهداف، باید خمیر لحیم کاری را از نوع صحیح انتخاب کنید. پس از انتخاب، می توانید خمیر لحیم کاری را روی قطعات بمالید و از تکنیک لحیم کاری مربوطه برای انجام کار استفاده کنید.
