فرن لحام الموجة وفرن إعادة التدفق

ما هي اللحام الموجي، واللحام بالتدفق العكسي؟ وما الذي يجب الانتباه إليه في الإنتاج ذي الصلة؟

يشير اللحام الموجي إلى صهر مادة اللحام (سبيكة الرصاص والقصدير)، والتي يمكن تشكيلها بواسطة مضخة كهربائية أو مضخة كهرومغناطيسية لتشكيل قمة موجة اللحام المطلوبة، كما يمكن تشكيلها أيضًا عن طريق حقن النيتروجين في حوض اللحام، بحيث تمر لوحة الدوائر المطبوعة، المثبتة مسبقًا بالمكونات، عبر قمة موجة اللحام، مما يحقق اللحام الناعم للوصلة الميكانيكية والكهربائية بين طرف اللحام للمكونات أو الدبابيس ولوحة الدوائر المطبوعة. ويمكن تقسيم نظام اللحام الموجي إلى أنواع عديدة وفقًا لأشكال قمم الموجة المختلفة المستخدمة في الجهاز.

عملية اللحام الموجي: أدخل المكون في فتحة المكون المقابلة → التدفق المسبق للطلاء → الخبز المسبق (درجة الحرارة 90-1000 درجة مئوية، الطول 1-1.2 متر) → اللحام الموجي (220-2400 درجة مئوية) → إزالة أقدام القابس الزائدة → الفحص.

تُحقق عملية اللحام بالتدفق إعادة لحام الاتصال الميكانيكي والكهربائي بين طرف اللحام أو دبوس المكون المُجمَّع على السطح ووسادة اللوحة المطبوعة عن طريق إعادة صهر اللحام المعجوني الموزع مسبقًا على وسادة اللوحة المطبوعة.

تُعدّ تقنية اللحام الموجي تقنية لحام حديثة، تزامنت مع ازدياد وعي الناس بأهمية حماية البيئة. كانت هذه التقنية تعتمد سابقًا على سبيكة القصدير والرصاص، إلا أن الرصاص معدن ثقيل شديد الضرر بصحة الإنسان. لذا، تم تطوير عملية لحام خالية من الرصاص. تستخدم هذه العملية سبيكة من القصدير والفضة والنحاس، بالإضافة إلى مادة صهر خاصة، وتتطلب درجة حرارة لحام عالية جدًا، مع تسخين مسبق متزايد. كما تتطلب محطة تبريد بعد مرور لوحة الدوائر المطبوعة (PCB) بمنطقة اللحام. يهدف ذلك من جهة إلى منع الصدمات الحرارية، ومن جهة أخرى إلى حماية لوحة الدوائر المطبوعة من التلف الناتج عن الصدمات الحرارية، مما قد يؤثر على دقة الكشف في حال وجود خلل في الدوائر المتكاملة.

لماذا الحماية من النيتروجين؟

مع ازدياد كثافة التجميع، أدى ظهور تقنية التجميع ذات المسافة الدقيقة إلى إنتاج عملية ومعدات لحام إعادة التدفق المملوءة بالنيتروجين، مما حسّن جودة وإنتاجية لحام إعادة التدفق، وأصبح اتجاهًا رئيسيًا لتطوير هذه التقنية. يتميز لحام إعادة التدفق بالنيتروجين بالمزايا التالية:

منع اختزال الأكسدة

زيادة قوة التبلل أثناء اللحام وتسريع سرعة التبلل

يمكن لهذا الاختراع أن يقلل من إنتاج كرات القصدير، ويتجنب التكتل، ويحقق جودة لحام جيدة

من المهم للغاية الحصول على جودة اللحام المطلوبة، حيث يمكن استخدام معجون لحام ذي تدفق نشط أقل. في الوقت نفسه، يمكن تحسين أداء وصلة اللحام وتقليل تغير لون المادة الأساسية. لكن العيب هو ارتفاع التكلفة بشكل ملحوظ، وتزداد هذه التكلفة مع زيادة كمية النيتروجين. فعند الحاجة إلى تحقيق محتوى أكسجين 1000 جزء في المليون، يختلف الطلب على النيتروجين باختلاف محتوى الأكسجين في الفرن. ويسعى جميع مصنعي معجون القصدير حاليًا إلى تطوير معجون لحام لا يحتاج إلى غسل، ويمكن لحامه جيدًا في بيئة ذات محتوى أكسجين عالٍ، مما يقلل من استهلاك النيتروجين.

لإدخال النيتروجين في عملية اللحام بالتدفق الأوسط، من الضروري إجراء تحليل التكلفة والعائد، وتشمل فوائده زيادة إنتاجية المنتج، وتحسين الجودة، وتقليل تكلفة إعادة العمل أو الإصلاح وما إلى ذلك، وغالبًا ما يكشف التحليل الكامل أن إدخال النيتروجين لا يزيد التكلفة النهائية، بل على العكس من ذلك، يمكننا الاستفادة منه.

معظم الأفران المستخدمة حاليًا من نوع تدوير الهواء الساخن القسري، ما يجعل التحكم في استهلاك النيتروجين أمرًا صعبًا. يقدم هذا الاختراع عدة طرق لتقليل استهلاك غاز النيتروجين، منها تقليل مساحة فتحات مدخل ومخرج الفرن. وتتمثل أهم هذه الطرق في استخدام ألواح خشبية أو ستائر دوارة أو ما شابهها لسد الجزء غير المستخدم من المدخل والمخرج. كما يمكن الاستفادة من مبدأ أن طبقة غاز النيتروجين الساخن أخف من الهواء وأقل اختلاطًا به، وذلك بتصميم الفرن بحيث تكون حجرة التسخين أعلى من المدخل والمخرج، ما يُشكل طبقة نيتروجين طبيعية داخلها، ويقلل من كمية غاز النيتروجين اللازمة، ويحافظ على النقاء المطلوب.

مثال تطبيقي لربط الأجهزة

مخطط تنظيم محتوى الأكسجين وتدفق النيتروجين

سير العمل