Dalğa lehimləmə və qaynama lehimləmə

Dalğa lehimləmə dalgıçlı qat və reley təkrar lehimləmə arasındakı seçim istehsalat mühəndisinin qarşılaşacağı ən vacib qərarlardan biridir. Dalğa lehimləmə on illərdir ki, keçidli (through-hole) komponentlərin montajının əsas üsuludur və doğru tətbiq sahəsində yüksək istehsal səmərəliliyi və etibarlı birləşmə formalaşdırma imkanı təmin edir. Dalğa lehimləmənin reley təkrar lehimləmə ilə müqayisəsi istehsalatçıların prosesini komponent növləri, lövhə dizaynı və istehsal həcmləri tələblərinə uyğunlaşdırmasına kömək edir.

Dalğalı lehimləmə və reflow lehimləmə sıfır cəmli (zero-sum) mənada bir-biri ilə rəqabət edən texnologiyalar deyil. Hər bir üsul elektronika istehsalatı ekosisteminin daxilində fərqli bir məqsədə xidmət edir. Dalğalı lehimləmə, keçidli (through-hole) komponentlərlə işləməkdə, qarışıq montajlarda və kontakt lehimləmənin səmərəliliyi prioritizasiya olunduğu yüksək həcmli istehsal xətlərində üstünlük təşkil edir. Reflow lehimləmə əksinə, səthə montaj texnologiyası (SMT) montajında üstünlük təşkil edir. Bu iki proses arasından səhv seçim etmək, defektli birləşmələrə, artmış təkrar emal xərclərinə və lövhənin etibarlılığının azalmasına səbəb ola bilər. Bu məqalə fərqləri aydın şəkildə izah edir ki, siz düzgün proses seçimi edə biləsiniz.

Dalğalı Lehimləmə Necə İşləyir

Dalğalı Lehimləmə Prosesinin Axını

Dalğa lehimləmə — PCB-nin ərimiş lehim çuxurunun üzərindən keçirildiyi kütləvi lehimləmə prosesidir. Dalğa lehimləmə zamanı lövhə əvvəlcə komponentlərin çıxıntıları və lövhənin kontakt sahələri üçün hazırlanmaq məqsədilə flükslanır, sonra flüksu aktivləşdirmək və termiki şoka azaltmaq üçün qızdırılır və nəhayət, ərimiş lehimin davamlı dalğası üzərindən keçirilir. Lehim dalğası lövhənin alt tərəfinə toxunur, çıxıntıları islatır və bir neçə komponent üzərində eyni zamanda birləşmələr yaradır. Dalğa lehimləmə bu prosesi tək, nəzarət olunan keçiddə həyata keçirir; beləliklə, delikli montajlı komponentlərlə təchiz edilmiş lövhələr üçün son dərəcə səmərəlidir.

Müasir dalğa lehimləmə maşınları tez-tez ikiqat dalğa sistemlərini daxil edirlər: qarışıq 'çip dalğası' ilə laminar 'əsas dalğa'nı birləşdirir. Dalğa lehimləmədə çip dalğası sıx komponent aralıqlarından lehimləmə mayesi qalıqlarını və havanın boşluqlarını uzaqlaşdırır, əsas dalğa isə son lehim birləşməsini formalaşdırır. Bu ikiqat dalğa yanaşması dalğa lehimləmədə köprücük əmələ gəlməsi və kifayət qədər dolğunluq olmaması kimi yayılmış defektləri əhəmiyyətli dərəcədə azaltmışdır; bu defektlər köhnə birqat dalğa lehimləmə sistemlərində daha çox müşahidə olunurdu. Dalğa lehimləmənin tam dövrü — lehimləmə mayesi tətbiqindən son soyumağa qədər — konveyer sürəti, ön istiləşdirmə temperaturu, lehim qazanı temperaturu və dalğa hündürlüyü parametrləri ilə dəqiq nəzarət altına alınır.

Dalğa lehimləmədə materiallar və quraşdırma

Dalğa lehimləmə üçün diqqətlə qorunan lehim çuxuru tələb olunur; adətən bu çuxur kalay-qurğuşun və ya qurğuşunsuz lehim ərintiləri, məsələn SAC305 ilə doldurulur. Dalğa lehimləmədə istifadə olunan flüks kimyası lövhənin təmizlik tələblərinə və təmizlənməyə ehtiyac olmayan və ya su-da həll olunan proses seçilməsinə əsasən seçilir. Qarışıq montajların alt tərəfindəki səthə montaj edilən komponentləri erimiş lehim dalğasından qorumaq üçün dalğa lehimləmədə tez-tez paletlər və ya bərkidici qurğular istifadə olunur. Dalğa lehimləmədə kölgələnmə defektlərini qarşısını almaq və hər bir keçidli delikdə tam lehim birləşməsinin formalaşmasını təmin etmək üçün düzgün qurğu dizaynı vacibdir.

Reflow lehimləmə necə işləyir

Reflow lehimləmə prosesinin axını

Reflow lehimləməsi, komponentlərin yerləşdirilməsindən əvvəl şablon çapı vasitəsilə lövhəyə tətbiq olunan, qaynaq və lehim hissəciklərinin qarışığı olan lehim pastasından istifadə edir. Səthə montaj olunan komponentlər yerləşdirildikdən sonra lövhə dəqiq profilə uyğun temperatur əyriləri ilə istiləşdirilən reflow sobasından keçir. Bu əyri öncədən isidilmə zonası, saxlama zonası, reflow zirvəsi zonası və soyuma zonasından ibarətdir. Dalğalı lehimləmədən fərqli olaraq, reflow lehimləməsi lövhənin erimiş lehim banyosuna toxunmasını nəzərdə tutmur. Bunun əvəzinə lehim pastası öz yerində əriyir və hər bir komponent padı ətrafında yenidən axır; soyuyarkən birləşməni əmələ gətirir.

Reflow lehimləmə, dəqiq pasta yerləşdirilməsi və nəzarət olunan termal profillər tələb olunan nazik addımlı səthə montaj edilən cihazlar, top şəbəkəli qutular və digər komponentlər üçün ideal şəkildə uyğundur. Reflow lehimləmə prosesi çox yüksək komponent sıxlığına imkan verir; buna görə də bu proses müasir istehlak elektronikası və kompakt sənaye PCB istehsalında üstünlük təşkil edir. Lakin reflow lehimləmə, dalğa lehimləmənin çox effektiv həll etdiyi lehimli keçidli (through-hole) komponentləri emal etmək üçün nəzərdə tutulmayıb. Bir çox iri miqyaslı montajlarda eyni istehsal xəttində dalğa lehimləmə və reflow lehimləmə ardıcıl olaraq istifadə olunur.

Reflow lehimləmədə termal profilin idarə edilməsi

Reflow lehimləmə və dalğa lehimləmə arasındakı əsas fərqlərdən biri istilik profili uyğunlaşdırılmasının dərəcəsidir. Reflow lehimləmə sobaları mühəndislərə müstəqil temperatur zonaları və konveyer sürətləri təyin etməyə imkan verir və hər bir lövhə növü üçün fərqli bir profil yaradır. Dalğa lehimləmədə də istilik idarəsi vacibdir, lakin dalğa lehimləmədə komponent çıxıntıları reflow sobası dövründə tam istilik təsirinə məruz qalma müddətindən xeyli qısa müddət ərzində lehimlə təmasda olur. Hər iki proses də diqqətlə profilə edilməyi tələb edir, lakin dalğa lehimləmə və reflow lehimləmə arasında uğursuzluq rejimləri və defekt növləri əhəmiyyətli dərəcədə fərqlənir.

Dalğa Lehimləmə və Reflow Lehimləmə arasından seçim

Komponent növü əsas qərarvermə amili kimi

Dalğalı lehimləmə və qaynatma lehimləməsi arasındakı seçimə əsas təsir edən amil lövhədəki komponent növüdür. Dalğalı lehimləmə, konektorlar, böyük kondensatorlar və transformator yığım kimi delikli (through-hole) komponentlər üçün sənayedə qəbul edilmiş standart üsuldur. Bu komponentlərin çıxıntıları PCB-dəki deliklərdən keçir və dalğalı lehimləmə bu delikləri lehim ilə effektiv və etibarlı şəkildə doldurur. Səthə montaj olunan komponentlər — rezistorlar, kondensatorlar, inteqral sxemlər (IC) və eriyik lehim dalğasına dözə bilməyən nazik addımlı paketlər üçün qaynatma lehimləməsi üstünlük təşkil edir. Lövhədə həm delikli, həm də səthə montaj olunan komponentlər varsa, səthə montaj yığılması qaynatma lehimləməsi ilə tamamlandıqdan sonra dalğalı lehimləmə tez-tez ikinci əməliyyat kimi aparılır.

İstehsal həcmi, xərclər və lövhənin mürəkkəbliyi

Dalğa lehimləmə ümumiyyətlə yüksək həcmli istehsalda bir birləşməyə düşən xərcləri azaldır, çünki dalğa lehimləmə bir dəfədə bir çox birləşməni eyni zamanda lehimləyir. Çoxsaylı keçidli komponentlərə malik lövhələr üçün dalğa lehimləmə seçmə lehimləmə və ya əl ilə lehimləmə kimi alternativlərə nisbətən tsikl müddətini və əmək sərfini azaldır. Qaynama lehimləməsi lehim pastasının çap edilməsi mərhələsini və dəqiq yerləşdirmə avadanlığını tələb edir ki, bu da qurulma mürəkkəbliyini artırır, lakin yüksək sıxlıqlı SMT lövhələri üçün mükəmməl nəticələr verir. İstehsalçı yüksək həcmdə qarışıq texnologiyalı lövhələr istehsal etdikdə dalğa lehimləməsi və qaynama lehimləməsini tam bir istehsal xəttinə birləşdirmək həm texniki cəhətdən düzgün, həm də iqtisadi cəhətdən əsaslandırılmışdır. Dalğa lehimləmə mərhələsi bütün keçidli birləşmələri, qaynama lehimləməsi isə SMT tərəfini örtür ki, bu da tam və etibarlı montaj prosesini yaradır.

Az həcmli və ya prototip istehsal üçün seçmə lehimləmə, lehim maskalama qurğularına ehtiyac yaratmadığı üçün dalğa lehimləməyə nisbətən üstünlüklər təqdim edə bilər. Bununla belə, dalğa lehimləmənin mümkündür olduğu istehsal həcmləri üçün bu, elektronika istehsalçıları tərəfindən ən sərfəli və ən yoxlanılmış lehimləmə üsullarından biri olaraq qalır. Lövhə dizaynı, komponentlərin qarışığı və illik həcmi birlikdə qiymətləndirildikdə, dalğa lehimləməsi, reflow lehimləməsi və ya hər ikisinin birləşməsi arasındakı son qərarı müəyyən edir.

Tez-tez verilən suallar

Dalğa lehimləmə səthə montaj olunan komponentlər üçün istifadə edilə bilərmi?

Dalğa lehimləmə ümumiyyətlə səthə montaj olunan komponentlər üçün əsas proses kimi istifadə edilmir. Bununla belə, dalğa lehimləmə ilə lövhəyə yapışqarla birləşdirilən alt tərəfdəki SMT komponentləri lehimləmək mümkündür. Bu dalğa lehimləmə yanaşması diqqətlə komponent seçimi və yapışqarın quruması tələb edir, çünki bütün SMT komponentləri eriyik dalğa ilə birbaşa təmasdan sonra sağ qala bilmir. Qövslərin birləşməsi və termal zədə riski səbəbilə incə addımlı cihazlar və BGA-lar heç vaxt dalğa lehimləmə ilə emal edilmir.

Dalğa lehimləmədə ən yayğın defektlər nələrdir?

Dalğalı lehimləmədə ən yayılmış nasazlıqlar qövslənmə, yetərsiz lehim, lehim atlamaları və buz qırıntılarıdır. Dalğalı lehimləmədə qövslənmə, bir-birindən ayrı qalmalı olan iki qonşu çıxışın lehimlə birləşməsi zamanı baş verir. Dalğalı lehimləmədə yetərsiz lehim adətən zəif flux aktivliyindən, səhv konveyer sürətindən və ya kifayət qədər olmayan dalğa ilə təmas müddətindən yaranır. Dalğalı lehimləmədə buz qırıntıları lövhə dalğadan çıxarkən lehimin çıxışa yapışması nəticəsində əmələ gəlir. Bu nasazlıqları minimuma endirmək üçün dalğalı lehimləmə parametrlərinin düzgün optimallaşdırılması və lehim çuxuru ilə dalğa nozulunun tez-tez təmir edilməsi vacibdir.

Dalğalı lehimləmə müasir PCB istehsalında hələ də aktualdır?

Dalğa lehimləmə, mexaniki möhkəmliyi və cərəyan daşıma qabiliyyəti səbəbilə hələ də geniş istifadə olunan keçidli (through-hole) komponentlərin tətbiq olunduğu sənaye, avtomobil və güclü elektronika sahələrində müasir PCB istehsalında hələ də çox aktualdır. Dalğa lehimləmə eyni lövhədə keçidli konnektorlar və SMT komponentlərinin birlikdə istifadə olunduğu qarışıq texnologiyalı montajlarda da əsas rol oynayır. Yenidən lehimləmə (reflow soldering) səthə montaj texnologiyasının (SMT) yayılması ilə bərabər bazar payını artırmasına baxmayaraq, dalğa lehimləmə tam PCB montaj iş axınlarında vacib və əvəzolunmaz funksiya yerinə yetirməyə davam edir.