أساسيات لحام لوحات الدوائر المطبوعة (PCB): التقنيات والأنواع والأدوات — شرح مبسّط

يُعدّ اللحام خطوة أساسية في الإلكترونيات، فهو يؤمّن التثبيت الميكانيكي والتوصيل الكهربائي لمكوّنات اللوحة الإلكترونية (PCB).

تغطي هذه المقالة معنى لحام الـPCB، وأشهر طرق اللحام، وكيفية اختيار سبيكة اللحام والفلَكس والأدوات، مع خطوات عملية واضحة للحصول على لحامات موثوقة.

ما هو لحام الـPCB؟

لحام الـPCB هو وصل المكوّنات الإلكترونية باللوحة عبر صهر سبيكة معدنية تُسمّى لحام لتكوين رباطٍ كهربائي وميكانيكي بين أطراف المكوّنات أو قواعدها وبين مسارات النحاس على اللوحة.

يوفّر اللحام ثباتًا ميكانيكيًا وتوصيلاً كهربائيًا منخفض المقاومة. ويُستخدم الفلَكس (Flux) لإزالة الأكسدة وتنظيف السطح كي يتدفّق اللحام المنصهر بسلاسة ويبلّل المعدن جيدًا.

اللحام الجيّد يضمن اتصالًا كهربائيًا موثوقًا، أمّا اللحام السيئ فيمكن أن يسبّب انقطاعات متقطعة، وارتفاع مقاومة، أو أعطالًا كاملة. لذلك تُعدّ الدقّة في درجة الحرارة والزمن والنظافة أمرًا حاسمًا.

أنواع لحام الـPCB

توجد طرق متعدّدة للحام بحسب متطلبات المشروع. أكثرها شيوعًا أربع طرق: اللحام اليدوي، اللحام بإعادة الانصهار (Reflow)، اللحام بموجة القصدير (Wave)، واللحام الانتقائي (Selective).

1) اللحام اليدوي

هو الأكثر استخدامًا في النماذج الأولية والصيانة والكميات الصغيرة. تُستخدم كاوية لحام مع سلك لحام وفلَكس.
سخّن القاعدة والطرف معًا، ثم أضِف سلك اللحام إلى الوصلة حتى يتدفّق ويغطي السطح، ثم اسحب السلك فالكاوية.

يوفّر اللحام اليدوي تحكمًا كاملًا، ومناسبٌ جدًّا للمكوّنات ذات الثقوب (Through-Hole) وبعض قطع SMD الكبيرة.

2) لحام إعادة الانصهار (Reflow)

مستخدم بكثرة مع مكوّنات SMD. تُطبع معجونة اللحام (Solder Paste) على القواعد، وتُوضَع المكوّنات، ثم تمرّ اللوحة داخل فرن إعادة الانصهار عبر مراحل: تمهيد التسخين – النقع – إعادة الانصهار – التبريد لتتكوّن الوصلات تلقائيًا وبشكل موحّد.

3) اللحام بموجة القصدير (Wave Soldering)

مخصّص غالبًا للوحات ذات الثقوب أو اللوحات المختلطة في الإنتاج الكبير. تمرّ اللوحة فوق موجة من اللحام المنصهر بعد مرحلة الفلَكس والتسخين المسبق، فتتكوّن الوصلات بسرعة.
هذه الطريقة سريعة وفعّالة لكنها غير مناسبة للحجوم الدقيقة جدًّا من SMD.

4) اللحام الانتقائي (Selective Soldering)

نسخة دقيقة من موجة القصدير. تُستخدم عندما تحتاج مناطق محددة فقط إلى اللحام (مثل موصّلات Through-Hole على لوحة مليئة بـSMD). يستخدم فوهة صغيرة لتوصيل اللحام في مناطق بعينها دون لمس الأجزاء الحسّاسة. مناسبة لإنتاج متغيّر منخفض الكمية.

مُلخّص سريع

• يدوي: نماذج أولية وصيانة — TH وSMD كبيرة — تشغيل يدوي.
• إعادة الانصهار: إنتاج SMD — أتمتة عالية.
• موجة قصدير: Through-Hole ومختلط — أتمتة عالية.
• انتقائي: مختلط ودقيق — أتمتة متوسطة إلى عالية.

اختيار سبيكة اللحام والفلَكس

الأكثر شيوعًا نوعان من اللحام:

• لحام رصاصي (Sn63/Pb37): ينصهر عند نحو 183°م (361°F) ويتدفّق بسهولة؛ التعامل معه سهل لكنه مقيَّد في كثير من القطاعات لأسباب صحية وبيئية.
• لحام خالٍ من الرصاص (SAC305) من قصدير وفضة ونحاس؛ ينصهر عند نحو 217°م (423°F) ويحتاج حرارة أعلى قليلًا، وهو المعيار السائد حاليًا.

أنواع الفلَكس:

• راتنجي (Rosin): ترطيب ممتاز لكن يحتاج تنظيفًا بالكحول.
• لا يحتاج تنظيفًا (No-clean): يخلّف بقايا قليلة؛ التنظيف اختياري.
• قابل للغسل بالماء (Water-soluble): قوي في التنظيف لكن يجب غسله تمامًا.

لللحام اليدوي استخدم سلك لحام بفلَكس داخلي. ولإعادة الانصهار استخدم معجونة لحام.

اختيار كاوية لحام الـPCB المناسبة

التحكم بالحرارة

اختَر محطة لحام ذات تحكم حراري. لمعظم الأعمال عيّن الحرارة بين 300–380°م (572–716°F). اللحام الخالي من الرصاص قد يتطلّب حرارة أعلى قليلًا. الحرارة المنخفضة تعطي ترطيبًا سيئًا، والمرتفعة قد تتلف البادات أو المكونات.

القدرة ورؤوس الكاوية

اختر قدرة 60–90 واط لاسترجاع حراري ثابت؛ الأقلام ضعيفة القدرة تبرد سريعًا عند ملامسة مساحات نحاسية كبيرة.

أشكال الرؤوس الشائعة:

• مخروطي (Conical): للأعمال الدقيقة والبادات الصغيرة.
• إزميل/مسطح (Chisel/Flat): للاستعمال العام والأسلاك والبادات الكبيرة.
• سكين/‏K (Knife/K): للسحب (Drag Soldering) مع أرجل SMD دقيقة.

ملحقات أساسية

سلك أو معجونة لحام، فلَكس/قلم فلَكس، ملقط وقاطعات صغيرة، شفاط لحام أو سلك إزالة (Braid)، حامل للوحة، سوار ووسادة ESD، عدسة أو إضاءة فحص.

خطوات عملية: كيف تلحم لوحة PCB يدويًا

النتائج الجيّدة تحتاج تدريبًا، لكن هذه الخطوات ستعطيك لحامات ثابتة:

1) التحضير

نظّف بادات اللوحة وأطراف المكوّنات بالكحول (IPA) أو مزيل الفلَكس. ركب المكوّن في الثقوب (TH) أو ضع جزء SMD بعناية. ثبّت اللوحة إن أمكن.

2) التسخين وإضافة اللحام

المس برأس الكاوية الباد والطرف معًا.
انتظر نحو ثانية لتسخينهما.
أضِف كمية صغيرة من سلك اللحام إلى الوصلة وليس إلى رأس الكاوية.
يجب أن يتدفّق اللحام بسلاسة ويغطي الباد.

3) الإنهاء والتبريد

اسحب السلك أولًا ثم الكاوية.
اترك الوصلة تبرد طبيعيًا؛ لا تنفخ عليها حتى لا تتشقّق.

4) الفحص والقص

الوصلة الجيدة لامعة وناعمة ومقعّرة قليلًا مثل مخروط صغير.
تجنّب البهتان والحبيبات والكرات — دلالة على حرارة غير كافية أو سطح متّسخ.
اقصّ الأرجل الزائدة بقاطعة جانبية.

5) التنظيف

استخدم IPA أو منظّفًا بلا بقايا لإزالة أثر الفلَكس. اللوحات النظيفة أجمل وأقل عرضةً للتآكل.

نصائح لحام SMD

للمكوّنات السطحية استخدم ملقطًا ورأسًا دقيقًا أو مسدس هواء ساخن:

• أضف قليلًا من اللحام إلى إحدى القواعد.
• ثبّت القطعة بمسمار واحد.
• عدّل المحاذاة وأكمل اللحام.
• افحص تحت تكبير.

يمكن أيضًا استخدام معجونة لحام مع سخان/لوح ساخن لكميات صغيرة.

الجودة والفحص

الوصلة الجيدة: لامعة، تُغطّي القاعدة بالكامل، ولها ميل لطيف بين الرجل واللوحة.

مشكلات شائعة:

• لحام بارد: سطح باهت/حُبيبي — حرارة غير كافية أو اتساخ.
• جسر قصدير: كمية مفرطة تربط بين قاعدتين.
• لحام غير كافٍ: تثبيت ضعيف.
• كرات لحام: تطاير بسبب حرارة زائدة أو فلَكس.

ابدأ بالفحص البصري ثم اختبر الاستمرارية بملتيمتر. للوحدات المخفية (مثل BGA) قد تُستخدم AOI أو الأشعة السينية في المصانع.

إعادة العمل والتنظيف (Rework)

إزالة اللحام

استخدم شفّاط لحام أو سلك إزالة لامتصاص الفائض:

• سخّن الوصلة حتى يذوب اللحام.
• فعّل الشفاط أو ضع السلك فوق الوصلة لامتصاصه.
  للمساحات الكبيرة استخدم هواءً ساخنًا لتسخين متساوٍ.

تنظيف بقايا الفلَكس

حتى فلَكس “لا يحتاج تنظيفًا” قد يترك أثرًا خفيفًا. امسح اللوحة بـIPA وقطعة خالية من الوبر. التنظيف يمنع التآكل وتسريب التيار.

السلامة وESD

• التهوية: اعمل في مكان جيد التهوية أو مع ماصٍّ للأبخرة.
• التعامل مع الرصاص: اغسل يديك بعد استخدام لحام رصاصي.
• الحماية من الحرارة: لا تلمس الجزء المعدني من الكاوية (قد يصل إلى 400°م).
• الاستاتيكية ESD: استخدم سوارًا ووسادة مضادّين للكهرباء الساكنة عند التعامل مع المكوّنات الحساسة.
• التخزين: أطفئ محطة اللحام عند الانتهاء، واترك رأس الكاوية معلّقًا بالقصدير (Tinned) قبل التخزين.

الأسئلة الشائعة (FAQs)

1) ما هو اللحام في لوحات الـPCB؟
هو ربط المكوّنات باللوحة عبر صهر اللحام للحصول على اتصالٍ كهربائي وتثبيتٍ ميكانيكي.

2) ما درجة الحرارة المناسبة للحام PCB؟
تعمل معظم السبائك جيدًا بين 320–360°م، وقد يحتاج الخالي من الرصاص 350–380°م.

3) أيهما أفضل: لحام رصاصي أم خالٍ من الرصاص؟
الرصاصي أسهل في العمل لكنه أقل صداقة للبيئة. الخالي من الرصاص هو المعيار الحالي ويعطي أداءً ممتازًا مع ضبط حرارة مناسب.

4) ما أفضل كاوية للمبتدئين؟
محطة لحام مضبوطة الحرارة بقدرة 60–90 واط مع رؤوس قابلة للتبديل.

5) متى أستخدم معجونة لحام ومتى أستخدم سلك لحام؟
السلك للحام اليدوي والصيانة، والمعجونة لإعادة الانصهار وإنتاج SMD.

6) كيف أصلح لحامًا باردًا أو جسر قصدير؟
أعد التسخين مع قليل من الفلَكس وأضف كمية مناسبة من اللحام حتى يتدفّق جيدًا. للجسر استخدم سلك الإزالة لإزالة الفائض.

7) هل يمكن لحام SMD من دون فرن إعادة الانصهار؟
نعم، يمكن استخدام هواء ساخن أو سخان/مقلاة كهربائية للمشاريع الصغيرة مع مراقبة دقيقة للحرارة.

خلاصة

لحام الـPCB يجمع بين العلم والحرفة. بفهم المواد والحرارة والتقنيات، يصبح العمل أسهل بكثير. ابدأ بهدوء، وركّز على وصلة نظيفة، وحافظ على أدواتك. مع الممارسة ستتمكّن بثقة من لحام كل شيء — من لوحة LED بسيطة إلى نماذج متعددة الطبقات.