لحیم کاری قطعات SMD | آموزش تصویری مرحله به مرحله مونتاژ دستی

آیا تا کنون با مشکل لحیم کاری قطعات SMD مواجه شده اید؟ رشد روز افزون استفاده از قطعات SMD در بردهای الکترونیکی از یک سو و دقت و ظرافت مورد نیاز برای لحیم کاری این قطعات از سوی دیگر، آشنایی با اصول و روش های این نوع لحیم کاری را بر مهندسان حوزه تولید برد های الکترونیکی لازم می دارد. در این مقاله به روش های مختلف لحیم کاری قطعات SMD می پردازیم.

اگر تا کنون لحیم کاری نکرده اید، پیشنهاد می کنیم ابتدا مقاله ی روش صحیح لحیم کاری و تجهیزات آن را مطالعه کنید.

چرا یادگیری مونتاژ SMD مهم است؟

SMD مخفف عبارت Surface Mount Device به معنی قطعه ای است که بر روی سطح برد نصب می گردد. نقطه ی مقابل SMD، قطعات (through hole device) THD هستند که پایه های قطعه، در طرف دیگر برد لحیم می شوند. مزیت بزرگ استفاده از قطعات SMD، کوچک تر شدن ابعاد بردهای الکترونیکی و امکان استفاده از هر دو سمت برد می باشد. علاوه بر این، افزایش سرعت تولید و کاهش میزان دخالت انسانی و درصد خطا، از فواید دیگر استفاده از این قطعات می باشد.

روش های لحیم کاری قطعات SMD

با توجه به امکانات موجودتان و کیفیت مورد انتظار، می توانید یکی از این دو روش را برای لحیم کاری قطعات SMD انتخاب کنید:

1. با استفاده از هویه
2. با استفاده از هویه هوای داغ و خمیر قلع

لازم به ذکر است در سرتاسر این مقاله منظور از پد(Pad)، مکانی از برد است که قرار است پایه ی قطعه به آن لحیم شود.

لحیم کاری قطعات SMD با استفاده از هویه

در لحیم کاری به کمک هویه معمولی، با توجه به تعداد پایه های قطعه، دو روش پیشنهاد می شود: روش پایه به پایه و روش شارش و مکش.

1-1. روش پایه به پایه

این روش برای لحیم کاری قطعات با تعداد پایه های کم مثلا:

• مقاومت ها، خازن ها و دیود های SMD
• قطعات SOP و QFP مانند 050 و SO.80
• قطعات SOT مانند SOT223 ، SOT143

به کار می رود. برای انجام آن بایستی مراحل زیر را طی کنید:

1.ابتدا سیم لحیم را بر روی یکی از پد ها قرار بدهید و با نزدیک کردن هویه به آن، مقدار کمی از لحیم (به ارتفاع نیم میلی متر) را بر روی پد ذوب کنید.

 

2.به کمک پنس، قطعه مورد نظر را بین پد ها قرار دهید. با تماس هویه، لحیم روی پد را ذوب کرده تا بین پایه و پد اتصال برقرار شود. در آخر هویه را دور کنید.

3.با وارد کردن فشار کوچکی توسط پنس و در صورت نیاز ذوب کردن کمی لحیم، از اینکه قطعه نسبت به برد کاملا مسطح است اطمینان حاصل کنید.

 

4.مراحل فوق را برای دیگر پایه ها تکرار کنید.

مزایا و معایب لحیم کاری قطعات SMD به روش پایه به پایه

مزایا: روش راحت و ارزان، بدون نیاز به وسایل مخصوص

معایب: سرعت پایین، محدودیت استفاده فقط برای قطعاتِ کم پایه

فوت کوزه گری: لحیم ها نباید کروی شکل و مثل توپ باشند. یک لحیم مناسب همانطور که در تصویر پیدا است، مانند خطی منحنی از پد تا بالای قطعه امتداد می یابد. اگر لحیم ها کروی هستند ،  یعنی بیش از اندازه قلع ذوب کرده اید.

1.2. لحیم کاری قطعات SMD با روش شارش

این روش برای لحیم کاری قطعات SMD با تعداد پایه های زیاد مانند (T)QFP ها به کار می رود. برای انجام آن مراحل زیر را طی کنید:

1. ابتدا قطعه مورد نظر را در جای خود دقیقا قرار میدهیم ( حتما به جهت قطعه قطعه توجه کنید)
2. مقداری لحیم به نوک هویه میزنیم و خیلی آرام نوک هویه را به یکی از پایه های قطعه نزدیک میکنیم تا قلع به خود بگیرد و به پد مربوطه لحیم شود.( اگر قطعه مورد نظر وزن کمی دارد و احتمالا موقع اضافه کردن لحیم به اولین پایه ، تنظیم آن بهم میریزد ، بهتر است با نوک پنس قطعه را در جای خود محکم نگه دارید و سپس لحیم به اولین پایه اضافه کنید .
3. یک پایه دیگر را هم لحیم کنید تا قطعه محکم در جای خود باقی بماند و هنگام لحیم کاری قطعه تکان نخورد.( بهتر است دور ترین پایه نسبت به اولین پایه ای که لحیم کردید را انتخاب کنید)
4. حالا اگر قطعه شما چهار طرف پایه دارد ، از دو طرف باقیمانده هم یک پایه را لحیم کنید . ( در این مراحل تا به اینجا اگر پایه ها به هم اتصالی کردند ، مشکلی نیست ، برعکس بهتر هم هست که به جای یک پایه چند پایه لحیم گرفته باشند و این یعنی قطعه محکم در جای خود فیکس است)
   

     

5. پس از اینکه چهار طرف را لحیم کردید ، باید از یک طرف لحیم کاری پایه ها را شروع کنید . اما قبل از لحیم کاری باید تمام پایه های موجود در یک ردیف را به روغن فلاکس یا مایع فلاکس آغشته کنید. روغن فلاکس قلع پذیری پد ها و پایه ها را بالا میبرد. ( در نبود روغن فلاکس ، از روغن لحیم هم میتوانید استفاده کنید.)
6. حالا مقدار زیادی لحیم به پایه ای که در آن ردیف لحیم دارد اضافه میکنیم و با کشیدن نوک هویه از آن پایه به دیگر پایه های لحیم ها را به دیگر پایه ها نیز انتشار میدهیم.( در این مرحله هم از اینکه پایه ها به هم اتصال دارند ، سرخورده نشوید و به انتشار لحیم روی دیگر پایه ها ادامه دهید ، برای انتشار بهتر میتوانید از روغن لحیم استفاده کنید.)
7. پس از اینکه همه پایه های یک ردیف کامل لحیم شدند ، باید لحیم های اضافی را جمع کنید ، به این منظور میتوانید از سیم قلع کش یا قلع کش پمپی استفاده کنید.( اگر مقدار لحیم اضافه کم است و جایی نیاز داشتید تا اتصالی پایه ها به یکدیگر را برطرف کنید باید نوک هویه را کاملا تمیز کنید و مقداری به روغن لحیم آغشته کنید و به جایی که پایه ها اتصالی دارند یا توده لحیم جمع شده بزنید تا لحیم های اضافی جذب نوک هویه شوند.)
   

   جمع کردن قلع اضافی با سیم قلع کش

8. برای دیگر پایه ها هم از مرحله 5 تا 7 را تکرار کنید.
9. کثیفی ها و روغن لحیم های به جا مانده از لحیم کاری را با استفاده از پاک کننده هایی مثل تینر یا الکل و به کمک فرچه تمیز کنید.
10. با دستمال رطوبت به جا مانده از پاک کننده ها را خشک کنید و تمام.

در ویدیو زیر تمامی این مراحل به تصویر کشیده شده است

مزایا و معایب لحیم کاری قطعات SMD به روش شارش

مزایا:

• سرعت بالای لحیم کاری
• مناسب برای قطعات با پایه های زیاد
• کیفیت بالای لحیم کاری

معایب:

• نیاز به تمیز کاری و مکش قلع اضافه
• نیاز به سرعت عمل بالا هنگام جمع کردن قلع اضافه
• بالارفتن مصرف قلع

لحیم کاری با استفاده از خمیر قلع و هویه ی هوای داغ(Hot Air Blower)

با این روش به کمک هویه ی هوای داغ وخمیر قلع عمل لحیم کاری قطعات SMD دارای پایه های زیاد مانند BGA ها را می توان انجام داد .

خمیر قلع(Solder Paste) ، ترکیبی چسبنده از قلع و flux است که با گرما دیدن flux تبخیر شده و قلع باقی می ماند. Flux موجود در این خمیر مانند روغن لحیم عمل کرده و از تشکیل لایه ی اکسید قلع جلوگیری می کند. برای ذوب کردن خمیر قلع می توان از هویه ی هوای داغ و یا قرار دادن برد در فر استفاده کرد.

هویه هوای داغ(Hot Air Blower) نوعی از هویه است که در آن گرما بجای تماس، از طریق جریان هوا منتقل می شود. با توجه به ابعاد قطعه مورد نظر برای لحیم کاری، می توان نازل های دستگاه را انتخاب کرد. این دستگاه مجهز به کنترل فشار و دما می باشد.

برای لحیم کاری قطعات SMD به روش هوای داغ و خمیر قلع مراحل زیر را طی کنید:

1.ابتدا سطح برد را با تینر و مواد پاک کننده تمیز کنید.

2.سپس لایه ی نازکی از خمیر قلع را روی تمامی پد ها پخش کنید. دقت داشته باشید که این لایه باید به اندازه ای نازک باشد که سطح PCB و پد تا اندازه ای قابل مشاهده باشد.

3.قطعه را در مکان خود قرار داده  و مطمئن شوید هر پایه بر روی پد مخصوص به خود قرار گرفته است . با استفاده از یک پنس قطعه را در جای خود ثابت کنید تا جریان هوا آن را جابجا نکند. دقت داشته باشید که پنس در طول هوادهی بسیار داغ خواهد شد پس از دستگیره غیرفلزی استفاده کنید.

4.نازل هویه هوای داغ را در فاصله ی 8 سانتی متری از قطعه نگه دارید و به مدت 20 الی 40 ثانیه هوادهی کنید تا خمیر قلع کاملا ذوب شود. هنگامی که مطمئن شدید قطعه دقیقا سر جای خود قرار دارد، نازل را دور کنید تا قطعه خنک شود و قلع های ذوب شده خشک شوند.

5.تمامی پد ها را چک کنید تا قلع اضافی بین آن ها وجود نداشته باشد.

مزایا: روش بسیار آسان، سریع و تمیز

معایب: نیاز به هویه ی هوای داغ و خمیر قلع که عموما در دسترس نیستند

فوت کوزه گری: در انجام این روش حداکثر دمای قابل تحمل قطعه را از Data Sheet آن در نظر بگیرید و دمای هویه هوای داغ و میزان هوادهی را با توجه به آن تنظیم کنید.

اگر از آسیب رسیدن به سایر قطعات برد نگران هستید می توانید روی آن ها را با یک ورقه فویل آلومینیومی یا چسب نسوز بپوشانید تا در معرض مستقیم جریان هوا قرار نگیرند.

روش های برداشتن لحیم اضافی

اگر روی یکی از پدها لحیم بیش از اندازه ذوب کرده اید یا پس از انجام لحیم کاری بین پایه ها لحیم اضافی وجود دارد با استفاده از روش های زیر می توانید لحیم اضافی را بردارید:

(همچنین برای دمونتاژ قطعات و برای جمع کردن قلع نیز میتوانید از ابزار های زیر استفاده کنید.)

قلع کش پمپی

قلع کش وسیله ای است برای خارج کردن قلع های اضافه از روی مدار .

ابتدا قلع روی پایه های قطعه را به کمک هویه ذوب می کنیم و سپس با استفاده از قلع کش ، قلع داغ را مکش می کنیم .

انواع مختلفی از قلع کش ها در بازار موجود می باشد که دارای کیفیت های متنوع می باشند .

قلع کش دارای یک شستی می باشد که باید قبل از انجام عمل قلع کشی هر بار باید شستی را بفشاریم .

قلع کش پمپی دستی

استفاده از فتیله ی مسی (قلع کش سیمی)

حتما برای شما اتفاق خواهد افتاد که هنگام لحیم کاری اشتباها مسیر های مسی روی برد با لحیم به هم متصل شوند و سعی کنید با نوک هویه آن را بردارید.

ابزار اصلی این کار یعنی پاک کردن قلع اضافی از سطح برد، قلع کش سیمی است.

قلع کش سیمی از تار و پود های نازک سیم های مسی به هم بافته شده ساخته شده است .

مس قابلیت قلع پذیری بسیار بالایی دارد به همین منظور اگر این سیم را به قلع مذاب نزدیک کنید تمام قلع را به خود جذب میکند.

از این ابزار برای پاک کردن قلع اضافی هنگام دمونتاژ قطعات مخصوصا قطعات SMD و پاک کردن قلع اضافی هنگام مونتاژ استفاده میشود.

کلام آخر

شرکت مرصا می تواند در زمینه مونتاژ و تامین قطعات، تولید فیبر مدار چاپی، طراحی و مهندسی معکوس به شما عزیزان خدماتی را ارائه بدهد.

دانیال طوسی

در حال حاضر به عنوان مدیر تولید خط چاپ و مونتاژ در کارخانه مرصا فعالیت می کنم. مدرک کارشناسی رو در رشته مهندسی رباتیک از دانشگاه صنعتی شاهرود گرفتم و ارشد رو در رشته مدیریت در دانشگاه تهران ادامه دادم. از سال 1396 رسما فعالیتم رو در شرکت مرصا شروع کردم و تجربیات و مطالعات شخصیم رو به اشتراک می گذارم.

https://mersaelec.com