انواع لحیم و سیم قلع
انواع لحیم و سیم قلع
برای مونتاژ برد الکترونیکی از انواع لحیم و سیم قلع در صنعت تولید و چاپ PCB استفاده می شود.
یکی از مهم ترین سوالات که برای مونتاژ کاران و تولیدکنندگان بردهای الکترونیکی پیش می آید این است که از چه سیم قلع و لحیمی برای مونتاژ استفاده کنند؟
منظور از لحیم کاری چیست؟
هدف لحیم کاری این است که دو فلز را با ذوب یک ماده پرکننده مثل قلع در دمای بالا به هم متصل کنیم. لحیم کاری در صنایع مختلف از جمله الکترونیک و جواهرسازی کاربرد دارد.
فرآیند لحیم کاری یا soldering با استفاده از لحیم یا solder انجام می شود. لحیم یک آلیاژ از دو یا چند فلز مختلف است که در دمای بالا ذوب می شود و دو فلز با جنس و متریال مختلف را به هم وصل می کند.
آلیاژی که لحیم را شکل می دهد معمولا از فلزات زیر استفاده می شود:
| نام فلز | Metal Name | Symbol in Periodic Table |
| سرب | Lead | Pb |
| قلع | Tin | Sn |
| نقره | Silver | Ag |
| بیسموت | Bismuth | Bi |
| آنتیموان | Antimony | Sb |
| ایندیم | Indium | In |
| کادمیم | Cadmium | Cd |
| مس | Copper | Cu |
در انتخاب لحیم و سیم قلع چه پارامترهایی مهم است؟
در انتخاب لحیم باید موارد زیر در نظر گرفته شود:
- شکل لحیم (سیم، خمیر، شمش و توپ یا شکل خاص)
- جنس لحیم (آلیاژی که برای لحیم استفاده شده)
- ترکیب لحیم (سرب دار، بدون سرب و …)
- دمای ذوب لحیم (لحیم چه فلزاتی را باید به هم متصل کند؟)
- هسته لحیم (اسیدی، رزین و جامد)
انواع لحیم بر اساس شکل
لحیم به 4 شکل وجود دارد:
1. سیم لحیم (Solder Wire)
2. خمیر لحیم (Solder Paste) (خمیر قلع)
3. شمش لحیم (Solder Bar) (شمش قلع)
4. توپ لحیم (Solder Ball) (عموما برای ایسی های BGA)
5. لحیم با شکل خاص (Solder Preform)
انواع آلیاژ های لحیم
همانطور که گفته شد لحیم آلیاژی از چند فلز است. درصد این فلزات بسته به کاربرد و قیمت می تواند متفاوت باشد.
جدول زیر لیست برخی از معروف ترین آلیاژ های لحیم را ارائه می کند:
| آلیاژ لحیم | آلیاژ لحیم به ازای درصد هر فلز | دمای ذوب لحیم به درجه سلسیوس C° |
| 70 Sn / 30 Pb | 70% قلع 30% سرب | 183 °C |
| 63 Sn / 37 Pb | 63% قلع 37% سرب | 183 °C |
| 60 Sn / 40 Pb | 60% قلع 40% سرب | 183 °C – 190 °C |
| 50 Sn / 50 Pb | 50% قلع 50% سرب | 183 °C – 216 °C |
| 40 Sn / 60 Pb | 40% قلع 60% سرب | 183 °C – 238 °C |
| 30 Sn / 70 Pb | 30% قلع 70% سرب | 183 °C – 258 °C |
| 25 Sn / 75 Pb | 25% قلع 75% سرب | 183 °C – 268 °C |
| 10 Sn / 90 Pb | 10% قلع 90% سرب | 268 °C – 302 °C |
| 5 Sn / 95 Pb | 5% قلع 95% سرب | 301 °C – 314 °C |
| 62 Sn / 36 Pb / 2 Ag | 62% قلع 36% سرب 2% نقره | 179 °C |
| 10 Sn / 88 Pb / 2 Ag | 10% قلع 88% سرب 2% نقره | 268 °C – 299 °C |
| 5 Sn / 90 Pb / 5 Ag | 5% قلع 90% سرب 5% نقره | 292 °C |
| 96.5 Sn / 3.5 Ag | 96/5% قلع 3/5% نقره | 221 °C |
| 95 Sn / 5 Sb | 95% قلع 5% آنتیموان | 232 °C – 240 °C |
| 42 Sn / 57 Bi / 1 Ag | 42% قلع 58% بیسموت 1% نقره | 138 °C |
| 95.5 Sn / 4 Ag / 0.5 Cu | 95/5% قلع 4% نقره 0/5% مس | 217 °C |
انواع لحیم و سیم قلع بر اساس ترکیب
1. لحیم سرب دار (Lead-Alloy Solder)
لحیم سرب دار معمولا آلیاژی از سرب و قلع است. قلع نقطه ذوب پایینی دارد و استحکام لحیم را بالا می برد. در حالی که سرب به شکل گیری بهتر لحیم بعد از سرد شدن کمک می کند.
تصویر زیر گویای این موضوع است. قلع سمت چپ از نوع سرب دارد و سمت راست از نوع بدون سرب است.
یکی از بهترین آلیاژها برای مونتاژ بردهای الکترونیکی مخصوصا برای مونتاژ دستی لحیم Sn60Pb40 (قلع 60% سرب 40%) و Sn63Pb37 (قلع 63% سرب 37%) است. آلیاژ های نام برده شده کیفیت خوبی دارند و دمای ذوب و سرعت سرد شدن مناسبی دارند که موجب می شود لحیم شکل و ساختار خوبی بعد از سرد شدن داشته باشد.
مشکل این نوع لحیم ها سمی بودن و ضررش برای طبیعت و بدن انسان است. در گذشته در تمام دنیا استفاده از این مدل لحیم استاندارد جهانی بود. امروزه در برخی کشورهای جهان استفاده از این نوع لحیم مجاز نیست.
2. لحیم بدون سرب (Lead-Free Solder)
لحیم بدون سرب معمولا آلیاژی از قلع و سایر فلزات بجز سرب است. این مدل لحیم ضرری برای انسان و طبیعت ندارد اما علاوه بر هزینه بالاتر، معمولا نقطه ذوب بالاتری نیز نسبت به نوع سرب دار دارد.
بعلاوه مشکلاتی که در مونتاژ با این لحیم بوجود می آید، باعث می شود کیفیت مونتاژ پایین بیاید. تصاویر زیر برخی از این مشکلات را نشان می دهند.
برای اینکه مشکلاتی از جمله اتصال سرد (Cold Joint) و موی قلع (Tin Whiskers) بوجود نیاید باید از فلاکس مناسب برای مونتاژ استفاده شود. که این موضوع باز هم هزینه تولید با این مدل لحیم ها را بالا می برد.
3. لحیم با هسته فلاکس (Flux-Core Solder)
این نوع لحیم که بهترین و گران ترین نوع لحیم محسوب می شود یک ویژگی خاص دارد که آن را از سایر لحیم ها جدا می کند. این لحیم لایه اکسید محل لحیم را از بین می برد.
این لحیم بیشتر به صورت سیم لحیمی است که مرکز آن حاوی فلاکس است. این فلاکس باعث از بین رفتن اکسید و قلع پذیری بهتر لحیم می شود.
4. لحیم آلیاژ نقره (Silver-Alloy Solder)
این مدل از لحیم برای از بین بردن اثری به نام اثر مهاجرت نقره (Silver Migration) ساخته شده است. به علت تمایل حرکت یون ها از کاتد به سمت آند و بخاطر وجود میدان های الکترواستاتیک فلزات روی PCB مثل مس به مرور زمان به سمت هم حرکت می کنند.
در واقع وجود نقره بعنوان بخشی از آلیاژ لحیم باعث می شود که اثر مهاجرت نقره از بین برود. البته این درصد باید به درستی انتخاب شود تا شکنندگی در لحیم ایجاد نشود.
تصویر زیر اثر مهاجرت نقره را نشان می دهد.
انواع لحیم و سیم قلع بر اساس هسته
1. هسته توخالی با فلاکس اسیدی (Acid Core Solder)
لحیم از این نوع به شکل سیم لحیم است. این سیم لحیم دارای هسته ای توخالی است که داخل این هسته فلاکس اسیدی بسیار قوی وجود دارد.
این نوع لحیم دارای فلاکس از اسیدی است که قسمت های اکسید شده را می خورد و شرایط را مهیای لحیم کاری می کند. این لحیم برای جوش فولاد و مس و فلزاتی از این دست استفاده می شود.
نکته مهم در استفاده از این نوع لحیم این است که پس از اتمام فرآیند لحیم کاری باید شستشو انجام شود که باقی مانده اسید باعث خوردگی فلز نشود.
کاربرد این لحیم در جوش و لحیم لوله های مسی و صفحه های فولادی است.
2. هسته توخالی با فلاکس روزین (نوعی رزین) (Rosin Core Solder)
لحیم از این نوع نیز به صورت سیم لحیم است و یک هسته توخالی است که داخلش فلاکسی از جنس روزین وجود دارد. مزیت این لحیم این است که باقی مانده این لحیم خوردگی ایجاد نمی کند. بهترین سیم لحیم برای مونتاژ بردهای الکترونیکی از این مدل است.
3. هسته توپر جامد بدون فلاکس (Solid Core Solder)
سایر لحیم ها از این دسته هستند و به شکل های مختلف در بازار وجود دارند.
منابع:
A Short Guide for Choosing Solder Wire
Kester Co. Alloy Temperature Chart
خدمات مونتاژ PCB در شرکت مرصا
انتخاب لحیم مناسب باکیفیت و با قیمت مناسب تاثیر بسیار زیادی در کیفیت مونتاژ دارد. برای تهیه و انتخاب لحیم مناسب مونتاژ می توانید روی لینک زیر کلیک کنید و با شرکت مرصا تماس بگیرید.
همچنین مرصا تجربه ای چندساله در زمینه مونتاژ PCBA دارد. شما می توانید با ما در شرکت مرصا تماس بگیرید و ما بهترین و به صرفه ترین روش برای خدمات مونتاژ برد را به شما پیشنهاد می دهیم. مرصا ارائه کننده خدمات PCBA در مشهد می باشد و شما می توانید برای تولید PCB های پروژه خود بر روی لینک زیر کلیک کنید و برای بردهای الکترونیکی خود استعلام قیمت بگیرید.
