شرح معجون اللحام: ما هو، وكيفية استخدامه، وكيفية اختيار النوع المناسب

المقدمة

يُعد معجون اللحام مادة أساسية في تقنية التثبيت السطحي (SMT)، ويُستخدم لتوصيل المكونات الإلكترونية بلوحات الدوائر المطبوعة (PCBs). وهو عبارة عن مزيج من مسحوق اللحام والمواد المساعدة (الفلكس)، مما يسمح بعملية لحام دقيقة وموثوقة، خاصة أثناء عمليات اللحام بالإنصهار (reflow).

لكن ما هو معجون اللحام بالضبط؟ وكيف يُقارن بسلك اللحام التقليدي أو الفلكس؟ ومتى يجب استخدامه أثناء تجميع لوحات الدوائر؟

يغطي هذا الدليل أساسيات معجون اللحام — ما هو، وكيفية استخدامه في اللحام اليدوي والآلي، والفروقات بين معجون اللحام والفلكس، وكيفية اختيار النوع المناسب منه.

ما هو معجون اللحام؟

معجون اللحام هو مزيج لزج ذو لون رمادي يتكوّن من جسيمات دقيقة من معدن اللحام معلّقة في وسط خاص من الفلكس (مادة مساعدة على اللحام). وهو المادة التي تُمكّن من إجراء اللحام باستخدام تقنية التثبيت السطحي الحديثة (SMT). عند وضعه على وسادات النحاس في لوحة الدوائر المطبوعة (PCB)، يُثبّت المعجون المكونات مؤقتًا في مكانها قبل تطبيق الحرارة خلال عملية اللحام بالانصهار (Reflow).

عند التسخين، تذوب جسيمات اللحام وتُشكّل وصلات كهربائية وميكانيكية قوية بين أرجل المكونات ووسادات PCB. ويعمل الفلكس داخل المعجون على إزالة الأكسدة من الأسطح المعدنية، مما يُحسّن من قابلية اللحام ويضمن ترابطًا نظيفًا.

على عكس سلك اللحام المستخدم في اللحام اليدوي، أو الفلكس الذي يكتفي بتنظيف الأسطح وتحضيرها، يحتوي معجون اللحام على كل من سبيكة اللحام والفلكس. وهذا الدور المزدوج يجعله مثاليًا لتجميع الدوائر الإلكترونية تلقائيًا ووضع المكونات عالية الكثافة بدقة.

معجون اللحام مقابل الفلكس مقابل سلك اللحام

إذا كنت جديدًا في مجال اللحام، فقد يكون من السهل الخلط بين معجون اللحام، والفلكس، وسلك اللحام — لكن كل منهم له دور مختلف في عملية التجميع.

1. معجون اللحام

معجون اللحام هو مادة سميكة رمادية اللون مصنوعة من مسحوق سبيكة اللحام ممزوجة مع الفلكس. وقد تم تصميمه خصيصًا لتطبيقات تقنية التثبيت السطحي (SMT)، حيث يتم وضعه على وسادات PCB قبل تركيب المكونات وعملية اللحام بالانصهار. يوفر معجون اللحام كلًا من مادة اللحام والفلكس في خطوة واحدة، مما يجعله مثاليًا للتجميع عالي السرعة أو عالي الدقة.

2. الفلكس

الفلكس هو مادة كيميائية للتنظيف تُستخدم لإزالة الأكسدة من الأسطح المعدنية أثناء اللحام. يُحسّن من قابلية البلل، ويمنع إعادة الأكسدة، ويساعد على تدفق اللحام بشكل صحيح. ومع ذلك، لا يُشكّل الفلكس وحده وصلات كهربائية — بل يجب استخدامه مع سبيكة لحام مثل المعجون أو السلك.

3. سلك اللحام

سلك اللحام هو شكل صلب من مادة اللحام، وغالبًا ما يحتوي على نواة من الفلكس، ويُستخدم بشكل أساسي في اللحام اليدوي باستخدام مكواة اللحام. يذوب عند تسخينه لربط الأسطح المعدنية ببعضها البعض، ويُستخدم عادة في النماذج الأولية، أو إصلاح اللوحات، أو التجميع من خلال الفتحات (through-hole).

المُلخّص الرئيسي:

• استخدم معجون اللحام في عمليات التثبيت السطحي الآلي (SMT) واللحام بالانصهار.
• استخدم سلك اللحام في اللحام اليدوي.
• استخدم الفلكس كمادة مساعدة عندما لا يتدفق اللحام بشكل صحيح.

كيفية استخدام معجون اللحام

يُعد التطبيق الصحيح لمعجون اللحام أمرًا أساسيًا لتحقيق وصلات لحام قوية وموثوقة — خاصة في تجميع الدوائر باستخدام تقنية التثبيت السطحي (SMT).

هناك طريقتان رئيسيتان لتطبيق معجون اللحام:

1. تطبيق معجون اللحام

عادةً ما يُطبّق معجون اللحام على لوحة الدوائر باستخدام واحدة من الطرق التالية:

الطباعة باستخدام القالب (Stencil Printing) — للإنتاج الكمي

تُعد هذه الطريقة الأكثر شيوعًا في التجميع الآلي للوحات PCB. يتم وضع قالب معدني (Stencil) يحتوي على فتحات مطابقة لمواقع الوسادات على اللوحة، ثم يُوزّع معجون اللحام على سطح القالب باستخدام ممسحة (Squeegee)، مما يضمن ترسيب كمية دقيقة من المعجون على كل وسادة لحام.

الحقن (للنماذج الأولية أو الكميات الصغيرة)

تتضمن هذه الطريقة استخدام حقنة أو جهاز توزيع آلي لتطبيق معجون اللحام مباشرة على لوحة الدوائر المطبوعة (PCB). وغالبًا ما تُستخدم في التجميع منخفض الكمية، أو الإصلاحات، أو عند وجود وسادات غير منتظمة الشكل.

2. تركيب المكونات

بعد تطبيق المعجون، يتم وضع المكونات السطحية (SMDs) فوقه. تساعد لزوجة المعجون على تثبيت المكونات مؤقتًا في مكانها. ويمكن تنفيذ هذه الخطوة:

• آليًا باستخدام آلة التركيب الآلي (Pick-and-Place).
• يدويًا باستخدام الملقاط، في حالة النماذج الأولية أو الكميات القليلة.

3. لحام الانصهار (Reflow)

بعد تثبيت المكونات، تُسخَّن اللوحة داخل فرن لحام انصهاري، أو باستخدام أداة هواء ساخن في العمل اليدوي. ومع ارتفاع درجة الحرارة:

• يتم تنشيط الفلكس وإزالة الأكسدة.
• تنصهر جسيمات اللحام وتتدفق على الوسادات.
• تتكوّن وصلات قوية وموصلة للكهرباء عند تبريد اللحام.

ملف درجة حرارة الانصهار يختلف حسب نوع المعجون، لكن الذروة عادةً ما تكون بين 230°C إلى 250°C لمعاجين اللحام الخالية من الرصاص.

كيفية اختيار معجون اللحام المناسب

1. مع رصاص أم بدون رصاص؟

• بدون رصاص (مثل SAC305): هو المعيار في الإلكترونيات المتوافقة مع RoHS.
• مع رصاص (مثل Sn63/Pb37): لا يزال يُستخدم في بعض التطبيقات المتخصصة أو القديمة.

2. نوع الفلكس

• لا يحتاج إلى تنظيف (No-clean): يترك بقايا قليلة، ولا يتطلب تنظيفًا بعد اللحام.
• قابل للغسل بالماء (Water-soluble): يتطلب تنظيفًا، ويُستخدم في المنتجات عالية الموثوقية.

3. نوع المسحوق (حجم الجسيمات)

• النوع الثالث (Type 3): للاستخدام العام.
• النوع الرابع/الخامس (Type 4/5): للمكونات الدقيقة جدًا (مثل BGA بحجم 0.4 مم).

4. التخزين

• يُحفظ في الثلاجة (بين 0 إلى 10 °C).
• اتركه يعود إلى درجة حرارة الغرفة قبل الاستخدام.
• استخدمه خلال فترة الصلاحية (عادة من 6 إلى 12 شهرًا).

الأسئلة الشائعة (FAQs)

الخاتمة

يُعد معجون اللحام عنصرًا أساسيًا في تجميع لوحات الدوائر المطبوعة الحديثة، وخاصة في تقنية التثبيت السطحي (SMT). فهو يجمع بين الفلكس وسبيكة اللحام في مادة واحدة، مما يُمكّن من إنشاء وصلات لحام دقيقة وموثوقة أثناء اللحام بالانصهار.

فهم كيفية عمل معجون اللحام — وكيف يختلف عن الفلكس أو سلك اللحام — يساعد على تجنّب المشاكل الشائعة مثل تكوين الجسور، وسوء البلل، والوصلات الضعيفة. سواء كنت تقوم بلحام يدوي لنموذج أولي أو تدير إنتاجًا ضخمًا بتقنية SMT، فإن اختيار معجون اللحام المناسب يعزز من الكفاءة وجودة التصنيع.