تقنية التركيب السطحي



تقنية التركيب السطحي ( SMT )، والتي كانت تُعرف سابقًا بالتركيب المستوي ، [ 1 ] هي طريقة يتم فيها تركيب المكونات الكهربائية مباشرةً على سطح لوحة الدوائر المطبوعة (PCB). [ 2 ] يُشار إلى المكون الكهربائي المُركّب بهذه الطريقة باسم جهاز التركيب السطحي ( SMD ). في الصناعة، حلّت هذه التقنية إلى حد كبير محل طريقة التركيب التقليدية عبر الثقوب ، ويعود ذلك في جزء كبير منه إلى أن تقنية التركيب السطحي تسمح بزيادة أتمتة التصنيع، مما يقلل التكلفة ويحسن الجودة. [ 3 ] كما أنها تسمح بتركيب عدد أكبر من المكونات على مساحة معينة من الركيزة. يمكن استخدام كلتا التقنيتين على نفس اللوحة، وغالبًا ما تُستخدم تقنية التركيب عبر الثقوب للمكونات غير المناسبة للتركيب السطحي، مثل المحولات الكبيرة وأشباه الموصلات الكهربائية المزودة بمشتتات حرارية.
عادةً ما يكون مكون SMT أصغر حجمًا من نظيره ذي الثقوب، وذلك إما لاحتوائه على أطراف توصيل أقصر أو لعدم احتوائه على أطراف توصيل على الإطلاق. وقد يحتوي على دبابيس أو أطراف توصيل قصيرة بأشكال مختلفة، أو نقاط تلامس مسطحة، أو مصفوفة من كرات اللحام ( BGAs )، أو نهايات على جسم المكون.
تاريخ
طُوّرت تقنية التثبيت السطحي في ستينيات القرن العشرين. وبحلول عام ١٩٨٦، لم تتجاوز حصة المكونات المثبتة سطحيًا ١٠٪ من السوق، إلا أنها كانت تكتسب شعبية متزايدة بسرعة. [ ٤ ] وبحلول أواخر التسعينيات، هيمنت أجهزة التثبيت السطحي على الغالبية العظمى من تجميعات الدوائر المطبوعة الإلكترونية عالية التقنية. وقد قامت شركة IBM بدور رائد في هذه التقنية . وطُبّق نهج التصميم الذي عرضته IBM لأول مرة عام ١٩٦٠ في حاسوب صغير الحجم، لاحقًا في حاسوب المركبة الفضائية الرقمي المستخدم في وحدة الأجهزة التي وجّهت جميع مركبات ساتورن ١ ب وساتورن ٥. [ ٥ ] أُعيد تصميم المكونات ميكانيكيًا لتضمين ألسنة معدنية صغيرة أو أغطية طرفية يمكن لحامها مباشرة على سطح لوحة الدوائر المطبوعة. وأصبحت المكونات أصغر حجمًا بكثير، وأصبح وضع المكونات على جانبي اللوحة أكثر شيوعًا مع التثبيت السطحي مقارنةً بالتثبيت عبر الثقوب، مما أتاح كثافة دوائر أعلى بكثير ولوحات دوائر أصغر، وبالتالي آلات أو تجميعات فرعية تحتوي على هذه اللوحات.
في كثير من الأحيان، يكفي التوتر السطحي للحام لتثبيت المكونات على اللوحة؛ وفي حالات نادرة، قد تُثبّت المكونات الموجودة على الجانب السفلي أو "الجانب الثاني" من اللوحة بمادة لاصقة لمنعها من السقوط داخل أفران إعادة التدفق . [ 6 ] يُستخدم اللاصق أحيانًا لتثبيت مكونات SMT على الجانب السفلي من اللوحة إذا استُخدمت عملية اللحام الموجي للحام مكونات SMT ومكونات الثقوب في آنٍ واحد. بدلاً من ذلك، يمكن لحام مكونات SMT ومكونات الثقوب على نفس جانب اللوحة بدون لاصق إذا تم لحام مكونات SMT أولاً بإعادة التدفق، ثم استُخدم قناع لحام انتقائي لمنع إعادة تدفق اللحام الذي يُثبّت هذه المكونات في مكانها ومنعها من الانجراف أثناء اللحام الموجي. يُتيح تركيب المكونات على السطح إمكانية أتمتة عالية، مما يُقلل من تكلفة العمالة ويزيد معدلات الإنتاج بشكل كبير.
على النقيض من ذلك، لا تُناسب تقنية التجميع السطحي (SMT) التصنيع اليدوي أو منخفض الأتمتة، وهو ما يُعدّ أكثر اقتصادية وسرعةً لإنتاج النماذج الأولية الفردية والإنتاج على نطاق صغير؛ وهذا أحد أسباب استمرار تصنيع العديد من المكونات ذات الثقوب. يمكن لحام بعض مكونات SMD باستخدام مكواة لحام يدوية مضبوطة الحرارة، ولكن تلك الصغيرة جدًا أو ذات المسافة الدقيقة جدًا بين أطرافها غالبًا ما يكون من المستحيل لحامها يدويًا دون معدات باهظة الثمن.
الاختصارات الشائعة
تصف مصطلحات مختلفة المكونات والتقنيات والآلات المستخدمة في التصنيع. ترد هذه المصطلحات في الجدول التالي: [ 3 ]
| مصطلح SMp | الصيغة الموسعة |
|---|---|
| SMD | أجهزة التثبيت السطحي (المكونات النشطة والخاملة والكهروميكانيكية) |
| تقنية التجميع السطحي (SMT) | تقنية التركيب السطحي (تقنية التجميع والتركيب) |
| SMA | تجميع سطحي (وحدة مجمعة بتقنية SMT) |
| إس إم سي | مكونات التثبيت السطحي (مكونات SMT) |
| SMP | عبوات التثبيت السطحي (أشكال علب SMD) |
| الشركات الصغيرة والمتوسطة | معدات التجميع السطحي (آلات تجميع SMT) |
تقنيات التجميع


تحتوي لوحة الدوائر المطبوعة ، عند موضع تركيب المكونات، عادةً على وسادات لحام مسطحة، مصنوعة من القصدير والرصاص أو الفضة أو النحاس المطلي بالذهب، بدون ثقوب . تُوضع عجينة اللحام ، وهي خليط لزج من مادة اللحام وجزيئات اللحام الدقيقة، أولاً على جميع وسادات اللحام باستخدام قالب من الفولاذ المقاوم للصدأ أو النيكل بتقنية الطباعة بالشاشة . كما يمكن وضعها باستخدام آلية طباعة نفاثة، مشابهة لطابعة نفث الحبر . بعد وضع العجينة، تُنقل اللوحات إلى آلات التجميع والتركيب ، حيث تُوضع على سير ناقل. تُسلّم المكونات المراد تركيبها على اللوحات عادةً إلى خط الإنتاج إما في أشرطة ورقية/بلاستيكية ملفوفة على بكرات أو في أنابيب بلاستيكية. تُسلّم بعض الدوائر المتكاملة الكبيرة في صوانٍ مضادة للكهرباء الساكنة. تقوم آلات التجميع والتركيب ذات التحكم الرقمي بإزالة المكونات من الأشرطة أو الأنابيب أو الصواني ووضعها على لوحة الدوائر المطبوعة.
تُنقل اللوحات الإلكترونية بعد ذلك إلى فرن اللحام بالتدفق . تدخل أولًا إلى منطقة التسخين المسبق، حيث ترتفع درجة حرارة اللوحة وجميع المكونات تدريجيًا وبشكل متساوٍ لمنع الصدمة الحرارية. ثم تدخل اللوحات إلى منطقة تصل فيها درجة الحرارة إلى مستوى كافٍ لإذابة جزيئات اللحام في معجون اللحام، مما يؤدي إلى ربط أطراف المكونات بنقاط التوصيل على لوحة الدائرة. يساعد التوتر السطحي للحام المنصهر في تثبيت المكونات في مكانها. إذا صُممت هندسة نقاط التوصيل بشكل صحيح، فإن التوتر السطحي يُحاذي المكونات تلقائيًا على نقاط التوصيل الخاصة بها.
توجد عدة تقنيات لإعادة صهر اللحام. إحداها استخدام مصابيح الأشعة تحت الحمراء ، وتُعرف هذه التقنية بإعادة الصهر بالأشعة تحت الحمراء. تقنية أخرى هي استخدام الحمل الحراري للغاز الساخن . ومن التقنيات التي عادت للانتشار استخدام سوائل فلوروكربونية خاصة ذات نقاط غليان عالية، والتي تُستخدم في طريقة تُسمى إعادة الصهر بالطور البخاري. ونظرًا للمخاوف البيئية، تراجعت شعبية هذه الطريقة حتى صدور تشريعات خالية من الرصاص، والتي تفرض ضوابط أكثر صرامة على اللحام. في نهاية عام 2008، كان اللحام بالحمل الحراري أكثر تقنيات إعادة الصهر شيوعًا، باستخدام الهواء العادي أو غاز النيتروجين. لكل طريقة مزاياها وعيوبها. في إعادة الصهر بالأشعة تحت الحمراء، يجب على مصمم اللوحة ترتيبها بحيث لا تقع المكونات القصيرة في ظلال المكونات الطويلة. وتكون قيود تحديد مواقع المكونات أقل إذا كان المصمم على علم باستخدام إعادة الصهر بالطور البخاري أو اللحام بالحمل الحراري في الإنتاج. بعد إعادة الصهر، يمكن تركيب بعض المكونات غير المنتظمة أو الحساسة للحرارة ولحامها يدويًا، أو في أنظمة آلية واسعة النطاق، باستخدام شعاع الأشعة تحت الحمراء المركز (FIB) أو معدات الحمل الحراري الموضعي.
إذا كانت لوحة الدوائر مطبوعة على الوجهين، فيمكن تكرار عملية الطباعة والتركيب وإعادة اللحام باستخدام معجون اللحام أو الغراء لتثبيت المكونات في مكانها. أما إذا استُخدمت عملية اللحام الموجي ، فيجب لصق الأجزاء باللوحة قبل المعالجة لمنعها من الانفصال عند ذوبان معجون اللحام الذي يثبتها.
بعد اللحام، يمكن غسل اللوحات لإزالة بقايا التدفق وأي كرات لحام متناثرة قد تتسبب في حدوث تماس كهربائي بين أطراف المكونات المتقاربة. يُزال تدفق الصنوبري باستخدام مذيبات الفلوروكربون، أو مذيبات الهيدروكربون ذات نقطة الوميض العالية ، أو مذيبات ذات نقطة وميض منخفضة مثل الليمونين (المستخلص من قشور البرتقال)، والتي تتطلب دورات شطف أو تجفيف إضافية. تُزال التدفقات القابلة للذوبان في الماء باستخدام الماء منزوع الأيونات ومنظف، ثم يُمرر تيار هواء لإزالة الماء المتبقي بسرعة. مع ذلك، تُصنع معظم التجميعات الإلكترونية باستخدام عملية "بدون تنظيف" حيث تُترك بقايا التدفق على لوحة الدائرة، لأنها تُعتبر غير ضارة. يوفر هذا تكلفة التنظيف، ويُسرّع عملية التصنيع، ويُقلل النفايات. ومع ذلك، يُنصح عمومًا بغسل التجميع، حتى عند استخدام عملية "بدون تنظيف"، عندما يستخدم التطبيق إشارات ساعة عالية التردد جدًا (أكثر من 1 جيجاهرتز). من الأسباب الأخرى لإزالة مخلفات اللحام غير المنظف تحسين التصاق الطلاءات الواقية ومواد الحشو السفلية. [ 7 ] وبغض النظر عن تنظيف لوحات الدوائر المطبوعة (PCBs) من عدمه، فإن التوجه الصناعي الحالي يشير إلى ضرورة مراجعة عملية تجميع لوحات الدوائر المطبوعة التي تُطبق فيها تقنية "عدم التنظيف" بعناية، لأن مخلفات اللحام العالقة تحت المكونات ودروع الترددات اللاسلكية قد تؤثر على مقاومة العزل السطحي (SIR)، خاصةً في اللوحات ذات الكثافة العالية للمكونات. [ 8 ]
تتطلب بعض معايير التصنيع، مثل تلك التي وضعتها جمعية IPC (رابطة صناعات الإلكترونيات)، التنظيف بغض النظر عن نوع مادة اللحام المستخدمة لضمان نظافة اللوحة تمامًا. يزيل التنظيف السليم جميع آثار مادة اللحام، بالإضافة إلى الأوساخ والملوثات الأخرى التي قد لا تُرى بالعين المجردة. قد تُخلّف عمليات اللحام التي لا تتطلب تنظيفًا، أو غيرها من عمليات اللحام، "بقايا بيضاء" مقبولة، وفقًا لجمعية IPC، "شريطة أن تكون هذه البقايا قد تم التحقق من سلامتها وتوثيقها". [ 9 ] ومع ذلك، فبينما يُتوقع من المصانع المتوافقة مع معايير IPC الالتزام بقواعد الجمعية بشأن حالة اللوحة، لا تُطبّق جميع مرافق التصنيع معايير IPC، كما أنها غير مُلزمة بذلك. بالإضافة إلى ذلك، في بعض التطبيقات، مثل الإلكترونيات منخفضة التكلفة، تُعدّ أساليب التصنيع الصارمة هذه مُبالغًا فيها من حيث التكلفة والوقت.
أخيرًا، تُفحص اللوحات بصريًا للتأكد من عدم وجود مكونات مفقودة أو غير محاذية أو وصلات لحام غير سليمة. [ 10 ] [ 11 ] عند الحاجة، تُرسل اللوحات إلى محطة إعادة العمل حيث يقوم فني متخصص بإصلاح أي أخطاء. ثم تُرسل عادةً إلى محطات الاختبار ( اختبار الدائرة و/أو الاختبار الوظيفي) للتحقق من سلامة عملها.
تُستخدم أنظمة الفحص البصري الآلي (AOI) بشكل شائع في تصنيع لوحات الدوائر المطبوعة (PCB) . وقد أثبتت هذه التقنية كفاءتها العالية في تحسين العمليات وتحقيق الجودة. [ 12 ]
المزايا

تتمثل المزايا الرئيسية لتقنية SMT على تقنية الثقب المار فيما يلي: [ 13 ] [ 14 ]
- تجميع آلي أسرع. بعض آلات التجميع قادرة على وضع أكثر من 136000 قطعة في الساعة.
- كثافة مكونات أعلى بكثير (المكونات لكل وحدة مساحة) وعدد أكبر بكثير من التوصيلات لكل مكون.
- يمكن وضع المكونات على جانبي لوحة الدائرة.
- كثافة أعلى للوصلات لأن الثقوب لا تعيق مساحة التوجيه على الطبقات الداخلية، ولا على طبقات الجانب الخلفي إذا تم تركيب المكونات على جانب واحد فقط من لوحة الدوائر المطبوعة.
- تُصحَّح الأخطاء الطفيفة في وضع المكونات تلقائيًا، حيث يسحب التوتر السطحي للحام المنصهر المكونات إلى محاذاة مع نقاط اللحام. (من ناحية أخرى، لا يمكن أن تكون المكونات المثبتة عبر الثقوب غير محاذية بشكل طفيف، لأنه بمجرد مرور أطرافها عبر الثقوب، تصبح المكونات محاذية تمامًا ولا يمكنها التحرك جانبيًا خارج المحاذاة).
- أداء ميكانيكي أفضل في ظل ظروف الصدمات والاهتزازات (يرجع ذلك جزئيًا إلى انخفاض الكتلة وجزئيًا إلى انخفاض الانحناء).
- انخفاض المقاومة والحث عند الوصلة؛ وبالتالي، تقليل تأثيرات إشارة الترددات اللاسلكية غير المرغوب فيها وأداء الترددات العالية بشكل أفضل وأكثر قابلية للتنبؤ.
- أداء أفضل للتوافق الكهرومغناطيسي (انبعاثات إشعاعية أقل) بسبب صغر مساحة حلقة الإشعاع (نتيجة لصغر حجم العبوة) وانخفاض حث الرصاص. [ 15 ]
- عدد أقل من الثقوب التي يجب حفرها. (حفر لوحات الدوائر المطبوعة عملية تستغرق وقتاً طويلاً ومكلفة).
- انخفاض التكلفة الأولية ووقت الإعداد للإنتاج الضخم باستخدام المعدات الآلية.
- العديد من أجزاء SMT تكلف أقل من أجزاء الثقوب التقليدية المكافئة.
- مكونات أصغر.
العيوب
- قد لا تكون تقنية التجميع السطحي (SMT) مناسبة كطريقة التثبيت الوحيدة للمكونات المعرضة للإجهاد الميكانيكي المتكرر، مثل الموصلات المستخدمة للتفاعل مع الأجهزة الخارجية التي يتم توصيلها وفصلها بشكل متكرر. [ 16 ]
- قد تتضرر وصلات اللحام في مكونات SMD بسبب تعرض مركبات التغليف لدورات حرارية.
- يُعدّ تجميع النماذج الأولية يدويًا أو إصلاح المكونات على مستوى المكونات أكثر صعوبة ويتطلب مشغلين مهرة وأدوات باهظة الثمن، نظرًا لصغر حجم العديد من مكونات SMD والمسافات بين أطرافها. [ 17 ] قد يكون التعامل مع مكونات SMT الصغيرة صعبًا، ويتطلب استخدام ملاقط، على عكس جميع مكونات الثقوب تقريبًا. فبينما تبقى مكونات الثقوب ثابتة في مكانها (بفعل الجاذبية) بمجرد إدخالها، ويمكن تثبيتها ميكانيكيًا قبل اللحام عن طريق ثني طرفين من جهة اللحام في اللوحة، فإن مكونات SMD تُزاح بسهولة من مكانها بمجرد لمسها بمكواة اللحام. وبدون مهارة كافية، عند لحام أو فك لحام أحد المكونات يدويًا، من السهل إعادة صهر لحام مكون SMT مجاور عن طريق الخطأ وإزاحته دون قصد، وهو أمر يكاد يكون مستحيلاً مع مكونات الثقوب.
- لا يمكن تركيب العديد من أنواع مكونات SMT في المقابس ، التي توفر سهولة تركيب أو استبدال المكونات لتعديل الدائرة وسهولة استبدال المكونات التالفة. (يمكن تركيب جميع مكونات الثقوب تقريبًا في المقابس).
- لا يمكن استخدام مكونات SMD مباشرةً مع لوحات التجارب الجاهزة (أداة سريعة وسهلة الاستخدام لإنشاء النماذج الأولية)، مما يتطلب إما لوحة دوائر مطبوعة مخصصة لكل نموذج أولي أو تركيب مكونات SMD على حامل ذي أطراف توصيل. لإنشاء نماذج أولية حول مكون SMD محدد، يمكن استخدام لوحة توصيل أقل تكلفة. بالإضافة إلى ذلك، يمكن استخدام لوحات تجارب من نوع Stripboard ، والتي يتضمن بعضها نقاط توصيل لمكونات SMD ذات الحجم القياسي. كما يمكن استخدام تقنية " Dead Bug " لإنشاء النماذج الأولية. [ 18 ]
- تتقلص أبعاد وصلات اللحام في تقنية التجميع السطحي (SMT) بشكل ملحوظ مع التقدم نحو تقنية التباعد الدقيق للغاية. وتزداد أهمية موثوقية هذه الوصلات مع انخفاض كمية اللحام المستخدمة في كل وصلة. يُعدّ تكوّن الفراغات عيبًا شائعًا في وصلات اللحام، خاصةً عند إعادة صهر معجون اللحام في تطبيقات SMT. يُمكن أن يُؤدي وجود هذه الفراغات إلى إضعاف الوصلة، ما قد يُفضي في النهاية إلى فشلها. [ 19 ] [ 20 ]
- تتميز المكونات الإلكترونية السطحية (SMDs)، التي عادةً ما تكون أصغر حجمًا من المكونات المكافئة ذات الثقوب، بمساحة سطح أقل لوضع العلامات عليها، مما يستلزم أن تكون رموز تعريف الأجزاء أو قيم المكونات أكثر غموضًا وأصغر حجمًا، وغالبًا ما يتطلب الأمر استخدام عدسة مكبرة لقراءتها، في حين يمكن قراءة وتحديد المكونات الأكبر حجمًا ذات الثقوب بالعين المجردة. يُعد هذا عيبًا في عمليات النمذجة الأولية، والإصلاح، وإعادة التصنيع، والهندسة العكسية، وربما في عمليات الإنتاج.
إعادة صياغة

يمكن إصلاح مكونات التثبيت السطحي المعيبة باستخدام مكواة اللحام (لبعض التوصيلات) أو نظام إعادة العمل بدون تلامس. في معظم الحالات، يُعد نظام إعادة العمل الخيار الأفضل لأن العمل على مكونات التثبيت السطحي باستخدام مكواة اللحام يتطلب مهارة عالية وليس ممكنًا دائمًا.
عادةً ما تُصحح عملية إعادة العمل نوعًا من الأخطاء، سواء كانت ناتجة عن خطأ بشري أو آلي، وتتضمن الخطوات التالية:
- قم بإذابة اللحام وإزالة المكونات.
- قم بإزالة بقايا اللحام (قد لا يكون ذلك مطلوبًا لبعض المكونات)
- قم بطباعة معجون اللحام على لوحة الدوائر المطبوعة، مباشرة أو عن طريق التوزيع أو الغمس.
- قم بوضع المكون الجديد وإعادة اللحام.
أحيانًا، قد يتطلب الأمر إصلاح مئات أو آلاف من القطع المتشابهة. إذا كان سبب هذه الأخطاء هو التجميع، فغالبًا ما تُكتشف أثناء العملية. مع ذلك، ينشأ مستوى جديد تمامًا من إعادة العمل عندما يُكتشف عطل أحد المكونات متأخرًا جدًا، وربما دون أن يُلاحظ حتى يواجهه المستخدم النهائي للجهاز المصنّع. يمكن أيضًا اللجوء إلى إعادة العمل إذا كانت المنتجات ذات القيمة الكافية لتبرير ذلك تتطلب مراجعة أو إعادة هندسة، ربما لتغيير مكون واحد يعتمد على البرامج الثابتة. تتطلب إعادة العمل بكميات كبيرة عملية مصممة خصيصًا لهذا الغرض.
توجد طريقتان أساسيتان للحام/إزالة اللحام بدون تلامس: اللحام بالأشعة تحت الحمراء واللحام بالغاز الساخن. [ 21 ]
الأشعة تحت الحمراء
في عملية اللحام بالأشعة تحت الحمراء، يتم نقل الطاقة اللازمة لتسخين وصلة اللحام عن طريق الإشعاع الكهرومغناطيسي بالأشعة تحت الحمراء ذي الموجات الطويلة أو المتوسطة أو القصيرة.
المزايا:
- إعداد سهل
- لا حاجة للهواء المضغوط لعملية التسخين (تستخدم بعض الأنظمة الهواء المضغوط للتبريد)
- لا حاجة إلى فوهات مختلفة للعديد من أشكال وأحجام المكونات، مما يقلل التكلفة والحاجة إلى تغيير الفوهات.
- يمكن تحقيق تسخين متجانس للغاية، بافتراض استخدام أنظمة تسخين بالأشعة تحت الحمراء عالية الجودة.
- عملية إعادة تدفق لطيفة مع درجات حرارة سطح منخفضة، بافتراض إعدادات الملف الشخصي الصحيحة
- سرعة استجابة مصدر الأشعة تحت الحمراء (تعتمد على النظام المستخدم)
- يُمكن التحكم بدرجة الحرارة مباشرةً على المكون عبر نظام مغلق باستخدام قياس حراري أو قياس الإشعاع الحراري. وهذا يسمح بتعويض تأثيرات البيئة المختلفة وفقدان الحرارة. كما يُتيح استخدام نفس ملف تعريف درجة الحرارة على تجميعات مختلفة قليلاً، حيث تتكيف عملية التسخين تلقائيًا. ويُمكّن من (إعادة) الدخول إلى ملف التعريف حتى على التجميعات الساخنة.
- إمكانية ضبط درجات حرارة وتدرجات الملف الشخصي المستهدف بشكل مباشر من خلال التحكم المباشر في درجة حرارة المكون في كل عملية لحام فردية.
- لا يحدث تأكسد متزايد نتيجة النفخ القوي للهواء الساخن على وصلات اللحام، مما يقلل من تآكل التدفق أو تطايره.
- توثيق درجة الحرارة التي تعرض لها المكون لكل عملية إعادة معالجة على حدة ممكن
العيوب:
- يجب حماية المكونات القريبة الحساسة للحرارة من الحرارة لمنع تلفها، الأمر الذي يتطلب وقتًا إضافيًا لكل لوحة.
- في نطاق الأشعة تحت الحمراء ذات الطول الموجي القصير فقط: تعتمد درجة حرارة السطح على انعكاسية المكون : ستسخن الأسطح الداكنة أكثر من الأسطح الفاتحة
- فقدان الطاقة بالحمل الحراري عند المكون ممكن
- لا يمكن استخدام جو إعادة التدفق (ولكنه ليس مطلوبًا أيضًا)
غاز ساخن
أثناء عملية اللحام بالغاز الساخن، تنتقل الطاقة اللازمة لتسخين وصلة اللحام بواسطة غاز ساخن. يمكن أن يكون هذا الغاز هواءً أو غازًا خاملًا ( النيتروجين ).
المزايا:
- تسمح بعض الأنظمة بالتبديل بين الهواء الساخن والنيتروجين
- تتيح الفوهات القياسية والخاصة بالمكونات موثوقية عالية ومعالجة أسرع
- السماح بملفات تعريف لحام قابلة للتكرار (حسب النظام المستخدم)
- التدفئة الفعالة، يمكن نقل كميات كبيرة من الحرارة
- تسخين متساوٍ لمنطقة اللوحة المتضررة (يعتمد على جودة النظام/الفوهة المستخدمة)
- لن تتجاوز درجة حرارة المكون درجة حرارة الغاز المضبوطة
- التبريد السريع بعد إعادة التدفق، مما يؤدي إلى وصلات لحام ذات حبيبات صغيرة (حسب النظام المستخدم).
العيوب:
- تؤدي السعة الحرارية لمولد الحرارة إلى تفاعل بطيء حيث يمكن أن تتشوه التوزيعات الحرارية (اعتمادًا على النظام المستخدم).
- يلزم استخدام فوهات غاز ساخن دقيقة، وأحيانًا معقدة للغاية، ومخصصة لكل مكون، لتوجيه الغاز الساخن إلى المكون المستهدف. وقد تكون هذه الفوهات باهظة الثمن.
- اليوم، لم يعد بالإمكان في كثير من الأحيان ترسيب المواد على لوحة الدوائر المطبوعة بواسطة المكونات المجاورة، مما يعني عدم وجود حجرة معالجة مغلقة، وبالتالي إمكانية تعرض المكونات المجاورة لتدفق هواء قوي من الجانب. قد يؤدي ذلك إلى تلف المكونات المجاورة، بل وحتى إلى أضرار حرارية. في هذه الحالة، يجب حماية المكونات المجاورة من تدفق الهواء، على سبيل المثال بتغطيتها بشريط بوليميد.
- قد يؤدي الاضطراب الموضعي للغاز الساخن إلى ظهور بقع ساخنة وباردة على الأسطح المسخنة، مما ينتج عنه تسخين غير متساوٍ. لذلك، فإن استخدام فوهات عالية الجودة ومصممة بدقة أمر لا غنى عنه!
- قد تتسبب الدوامات الموجودة على حواف المكونات، وخاصة عند القواعد والموصلات، في تسخين هذه الحواف بشكل ملحوظ أكثر من الأسطح الأخرى. وقد يحدث ارتفاع مفرط في درجة الحرارة (حروق، انصهار البلاستيك).
- لا يتم تعويض الخسائر الناتجة عن التأثيرات البيئية لأن درجة حرارة المكون لا تُقاس في عملية الإنتاج.
- يتطلب إنشاء ملف تعريف مناسب لإعادة التدفق مرحلة ضبط واختبار، وفي بعض الحالات تتضمن عدة مراحل
- لا يمكن التحكم المباشر في درجة حرارة المكون لأن قياس درجة حرارة المكون الفعلية أمر صعب بسبب سرعة الغاز العالية (فشل القياس!).
التكنولوجيا الهجينة
تجمع أنظمة إعادة العمل الهجينة بين الإشعاع تحت الأحمر متوسط الموجة والهواء الساخن
المزايا:
- إعداد سهل
- يُحسّن الهواء الساخن ذو سرعة التدفق المنخفضة، الذي يدعم إشعاع الأشعة تحت الحمراء، من انتقال الحرارة، ولكنه لا يستطيع إزاحة المكونات.
- لا يعتمد انتقال الحرارة كلياً على سرعة تدفق الغاز الساخن على سطح المكون/المجموعة (انظر الغاز الساخن).
- لا حاجة إلى فوهات مختلفة للعديد من أشكال وأحجام المكونات، مما يقلل التكلفة والحاجة إلى تغيير الفوهات.
- يمكن تعديل سطح التسخين من خلال ملحقات مختلفة عند الحاجة.
- يمكن تسخين حتى المكونات الكبيرة جدًا/الطويلة وذات الأشكال الغريبة، وذلك حسب نوع السخان العلوي.
- يمكن تحقيق تدفئة متجانسة للغاية، بافتراض استخدام أنظمة تدفئة هجينة عالية الجودة.
- عملية إعادة تدفق لطيفة مع درجات حرارة سطح منخفضة، بافتراض إعدادات الملف الشخصي الصحيحة
- لا يتطلب الأمر استخدام الهواء المضغوط لعملية التسخين (تستخدم بعض الأنظمة الهواء المضغوط للتبريد).
- يُمكن التحكم بدرجة الحرارة مباشرةً على المكون عبر نظام مغلق باستخدام قياس حراري أو قياس الإشعاع الحراري. وهذا يسمح بتعويض تأثيرات البيئة المختلفة وفقدان الحرارة. كما يُتيح استخدام نفس ملف تعريف درجة الحرارة على تجميعات مختلفة قليلاً، حيث تتكيف عملية التسخين تلقائيًا. ويُمكّن من (إعادة) الدخول إلى ملف التعريف حتى على التجميعات الساخنة.
- إمكانية ضبط درجات حرارة وتدرجات الملف الشخصي المستهدف بشكل مباشر من خلال التحكم المباشر في درجة حرارة المكون في كل عملية لحام فردية.
- لا يحدث تأكسد متزايد نتيجة النفخ القوي للهواء الساخن على وصلات اللحام، مما يقلل من تآكل التدفق أو تطايره.
- توثيق درجة الحرارة التي تعرض لها المكون لكل عملية إعادة معالجة على حدة ممكن
العيوب
- يجب حماية المكونات القريبة الحساسة للحرارة من الحرارة لمنع تلفها، وهو ما يتطلب وقتًا إضافيًا لكل لوحة. كما يجب أن يحمي الغطاء من تدفق الغاز.
- فقدان الطاقة بالحمل الحراري عند المكون ممكن
الطرود

تتميز مكونات التثبيت السطحي بصغر حجمها مقارنةً بنظيراتها ذات الأطراف، وهي مصممة ليتم التعامل معها آلياً بدلاً من يدوياً. وقد اعتمدت صناعة الإلكترونيات معايير موحدة لأشكال وأحجام العبوات (وتُعدّ JEDEC الهيئة الرائدة في مجال التقييس ).
أصغر أحجام الحافظات المتوفرة اعتبارًا من عام 2024بعد 0201 تأتي الأرقام 01005 و008005 و008004 و008003 و006003. [ 22 ]
تعريف
- المقاومات
- تُعلّم المقاومات السطحية (SMD) ذات الدقة 5% عادةً بقيم مقاومتها باستخدام ثلاثة أرقام: رقمان معنويان ورقم مُضاعِف. غالبًا ما تكون هذه الأرقام بيضاء على خلفية سوداء، ولكن يمكن استخدام خلفيات وألوان أخرى. أما بالنسبة للمقاومات السطحية ذات الدقة 1%، فيُستخدم رمزٌ خاص، لأن ثلاثة أرقام لا تكفي لنقل المعلومات المطلوبة. يتكون هذا الرمز من رقمين وحرف: يشير الرقمان إلى موضع القيمة في سلسلة قيم E96 ، بينما يشير الحرف إلى المُضاعِف. [ 23 ]
- المكثفات
- المكثفات غير الإلكتروليتية عادةً ما تكون غير مُعلَّمة، والطريقة الوحيدة الموثوقة لتحديد قيمتها هي فصلها عن الدائرة الكهربائية وقياسها لاحقًا باستخدام مقياس السعة أو جسر المعاوقة. تتميز المواد المستخدمة في تصنيع المكثفات، مثل تانتالات النيكل، بألوان مختلفة، ويمكن أن تعطي هذه الألوان فكرة تقريبية عن سعة المكون. بشكل عام، يتناسب الحجم المادي طرديًا مع السعة والجهد لنفس المادة العازلة. على سبيل المثال، قد يأتي مكثف سعته 100 نانوفاراد وجهده 50 فولت في نفس العبوة مع مكثف سعته 10 نانوفاراد وجهده 150 فولت. أما مكثفات SMD (غير الإلكتروليتية)، وهي عادةً مكثفات خزفية متجانسة، فتتميز بنفس لون الجسم على جميع الأوجه الأربعة غير المغطاة بأغطية الأطراف. يتم تمييز المكثفات الإلكتروليتية SMD، وعادة ما تكون مكثفات التنتالوم، والمكثفات الفيلمية مثل المقاومات، برقمين معنويين ومضاعف بوحدات البيكو فاراد أو pF، (10 −12 فاراد).
- المحاثات
- عادةً ما تكون المحاثات الصغيرة ذات التيارات العالية نسبيًا من نوع خرزة الفريت. وهي عبارة عن موصل معدني ملفوف حول خرزة فريت، وتتشابه تقريبًا مع نظيراتها ذات التركيب التقليدي، ولكنها مزودة بأغطية طرفية بتقنية التثبيت السطحي (SMD) بدلًا من الأسلاك. تتميز هذه المحاثات بلونها الرمادي الداكن وخواصها المغناطيسية، على عكس المكثفات ذات اللون الرمادي الداكن المماثل. يقتصر استخدام هذا النوع من محاثات خرزة الفريت على قيم صغيرة في نطاق النانوهنري (nH)، وغالبًا ما تُستخدم كفواصل لخطوط إمداد الطاقة أو في أجزاء الدوائر عالية التردد. أما المحاثات والمحولات الأكبر حجمًا، فيمكن تركيبها بطريقة التركيب التقليدي على نفس اللوحة. غالبًا ما تحتوي محاثات SMT ذات قيم المحاثة الأكبر على لفات من الأسلاك أو شريط مسطح حول جسمها أو مغمورة في مادة إيبوكسية شفافة، مما يسمح برؤية السلك أو الشريط. وفي بعض الأحيان، يوجد قلب فريت أيضًا. غالبًا ما تقتصر هذه الأنواع ذات المحاثة العالية على تيارات صغيرة، على الرغم من أن بعض أنواع الشريط المسطح يمكنها تحمل بضعة أمبيرات. كما هو الحال مع المكثفات، لا تُطبع قيم ومواصفات المحاثات الصغيرة عادةً على المكون نفسه؛ فإذا لم تُوثّق أو تُطبع على لوحة الدوائر المطبوعة، فإن القياس، الذي يُجرى عادةً بعد فصلها عن الدائرة، هو الطريقة الوحيدة لتحديدها. أما المحاثات الأكبر حجمًا، وخاصةً المحاثات السلكية ذات الأحجام الكبيرة، فعادةً ما تُطبع قيمتها على سطحها. على سبيل المثال، "330"، والتي تُعادل قيمة 33 ميكروهنري .
- أشباه الموصلات المنفصلة
- تُوسَم أشباه الموصلات المنفصلة، مثل الثنائيات والترانزستورات، عادةً برمز مكون من رمزين أو ثلاثة. وقد يُشير الرمز نفسه، الموجود على عبوات مختلفة أو على أجهزة من مُصنِّعين مختلفين، إلى أجهزة مختلفة. وترتبط العديد من هذه الرموز، المُستخدمة نظرًا لصغر حجم الأجهزة بحيث لا يُمكن وسمها بالأرقام التقليدية المُستخدمة على العبوات الأكبر حجمًا، بأرقام أجزاء تقليدية أكثر شيوعًا عند الرجوع إلى قائمة الربط. وقد أعدّت شركة GM4PMK في المملكة المتحدة قائمة ربط ، كما تتوفر قائمة مماثلة بصيغة PDF ، مع العلم أن هذه القوائم غير مكتملة.
- الدوائر المتكاملة
- بشكل عام، تكون حزم الدوائر المتكاملة كبيرة بما يكفي ليتم طباعة رقم الجزء الكامل عليها والذي يتضمن البادئة الخاصة بالشركة المصنعة، أو جزءًا كبيرًا من رقم الجزء واسم الشركة المصنعة أو شعارها .
انظر أيضاً
- موصلات من لوحة إلى لوحة
- حامل الشريحة
- الإلكترونيات
- خدمات تصنيع الإلكترونيات
- قائمة أبعاد عبوات الأجهزة الإلكترونية
- قائمة أنواع تغليف المكونات الإلكترونية
- حامل رقائق بلاستيكية مطلية بالرصاص
- البناء من نقطة إلى نقطة
- لوحة الدوائر المطبوعة
- RoHS
- معدات وضع تقنية التجميع السطحي (SMT)
- تقنية الثقوب النافذة
- غلاف سلكي
- رمز RKM
مراجع
- ↑ ويليامز، بول، محرر. (1999). حالة أنشطة صناعة التكنولوجيا وخطة العمل (ملف PDF) . تكنولوجيا التركيب السطحي. مجلس التركيب السطحي. مؤرشف (ملف PDF) من الأصل بتاريخ 28-12-2015.
- ↑ ليكاري، جيمس جيه؛ سوانسون، ديل دبليو (2005). "مقدمة". تكنولوجيا المواد اللاصقة للتطبيقات الإلكترونية . ص 1-37 . doi : 10.1016/B978-081551513-5.50003-6 . ISBN 978-0-8155-1513-5.
- ١ ٢ فريق العمل، تاريخ الحاسوب (١٩ مايو ٢٠٢٢). "تقنية التجميع السطحي (SMT): المعنى والتعريف والأمثلة" . تاريخ الحاسوب . تم الاسترجاع في ٣٠ سبتمبر ٢٠٢٢ .
- ↑ غارنر، ر.؛ تايلور، د. (1 مايو 1986). "تغليف التثبيت السطحي". مجلة الإلكترونيات الدقيقة . 17 (3): 5-13 . doi : 10.1016/S0026-2692(86)80170-7 .
- ↑ شنايويس، سكوت. قطعة أثرية: ذاكرة الحاسوب الرقمي ولوحات الدوائر، LVDC، توجيه وملاحة وتحكم مركبة ساتورن IB/V . موقع Spaceaholic. مؤرشف من الأصل بتاريخ 28-12-2015 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 28-12-2015 .
{{cite book}}تم|work=تجاهله ( مساعدة ) - ↑ "إعادة لحام التجميع ذي الوجهين" . عملية التركيب السطحي . تم الاسترجاع في 16-09-2020 .
- ↑ "لماذا التنظيف بدون تنظيف؟" . مجلة التجميع . تم الاطلاع عليه بتاريخ 3 أكتوبر 2017 .
- ↑ "التنظيف بدون استخدام مواد كيميائية هو عملية، وليس منتجًا" . www.ipc.org . تم الاطلاع عليه بتاريخ 3 أكتوبر 2017 .
- ↑ IPC-A-610E، الفقرة 10.6.3.
- ↑ أيوديل، أبيولا. "تصنيع SMT: كل ما تحتاج إلى معرفته" . ويفولفر . تم الاسترجاع في 30 سبتمبر 2022 .
- ↑ "شركة تصنيع لوحات الدوائر المطبوعة (PCB) مع تصنيع لوحات الدوائر عالية الكثافة (HDI) للوحات الدوائر المطبوعة (PCB) وتجميع لوحات الدوائر المطبوعة (PCBA)" . www.hemeixinpcb.com . تاريخ الوصول: 30 سبتمبر 2022 .
- ↑ فيتوريانو، بيدرو (يونيو 2016). "إعادة بناء وصلة اللحام ثلاثية الأبعاد على SMD بناءً على صور ثنائية الأبعاد" . مجلة SMT . الصفحات 82-93 .
- ↑ داس، سانتوش (1 أكتوبر 2019). "مزايا وعيوب تقنية التثبيت السطحي" . دروس في الإلكترونيات | أفضل موقع إلكتروني لدروس الإلكترونيات . تم الاطلاع عليه بتاريخ 30 سبتمبر 2022 .
- ↑ فريق VSE | الهندسة (2020-05-07). "مزايا وعيوب تقنية التجميع السطحي لتجميع لوحات الدوائر المطبوعة" . VSE . تاريخ الاسترجاع: 2022-09-30 .
- ↑ مونتروز، مارك آي. (1999). "المكونات والتوافق الكهرومغناطيسي". التوافق الكهرومغناطيسي ولوحة الدوائر المطبوعة: التصميم والنظرية والتخطيط المبسط . وايلي-إنترساينس . ص 64. ISBN 978-0780347038.
- ↑ براساد، ر. (1997). تقنية التركيب السطحي: المبادئ والتطبيق. سبرينغر .
- ↑ جود، مايك؛ بريندلي، كيث (1999). "عمليات اللحام بالنحاس الأصفر". اللحام في تجميع الإلكترونيات ( الطبعة الثانية). نيونس . ص 128. ISBN 978-0750635455.
- ↑ ويليامز، جيم (1991). تقنيات مكبرات الصوت عالية السرعة - دليل المصمم لدوائر النطاق العريض (ملف PDF) . شركة لينير تكنولوجي . الصفحات 26-29 ، 98-121 . مؤرشف (ملف PDF) من الأصل بتاريخ 28-12-2015 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 28-12-2015 .
{{cite book}}تم|work=تجاهله ( مساعدة ) - ↑ د. لي، نينغ-تشنغ؛ هانس، واندا ب. (1993). "آليات الإبطال في تقنية التجميع السطحي" . ورقة تقنية لشركة إنديوم . تم الاطلاع عليها بتاريخ 28-12-2015 .
- ↑ ديرمارديروسيان، آرون؛ جيونيه، فنسنت (1983). "تأثيرات الفقاعات المحتبسة في اللحام المستخدم لتثبيت حوامل رقائق السيراميك عديمة الرصاص". المؤتمر الدولي الحادي والعشرون لفيزياء الموثوقية . الصفحات 235-241 . doi : 10.1109/IRPS.1983.361989 .
- ↑ "طريقتان شائعتان لإعادة تشكيل المعادن بالتسخين - أيهما الأفضل؟" . smt.iconnect007.com . تم الاطلاع عليه بتاريخ 27-07-2018 .
- ↑ "موراتا تكشف النقاب عن أصغر مكثف سيراميكي متعدد الطبقات في العالم، وهو أول جهاز بحجم 006003 بوصة (0.16 مم × 0.08 مم) | أخبار المنتجات والفعاليات | شركة موراتا للتصنيع المحدودة" . شركة موراتا للتصنيع المحدودة .
- ↑ "رمز المقاومات السطحية" . دليل المقاومات. مؤرشف من الأصل بتاريخ 28-12-2015 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 28-12-2015 .
- حاملات الرقائق
- التصميم الإلكتروني
- تصنيع الإلكترونيات
