عند التصنيع ثنائي الفينيل متعدد الكلور لوحات الدوائر، يتم تحقيق التوصيلات الكهربائية بين المكونات الإلكترونية ولوحة الدارة عن طريق وضع الأسلاك على سطح لوحة الدارة، وتركيب المكونات الإلكترونية ثم لحامها في مكانها. تُعد التوصيلات الجيدة وقوة وصلات اللحام ضرورية للتشغيل العادي للوحات الدارات الكهربائية.
1. أغراض تصميم وصلات اللحام غير المملوءة
- الاختبار الكهربائي: تُستخدم المناطق النحاسية المكشوفة كنقاط اختبار لمراسم الذبذبات، وأجهزة اختبار المجس الطائر، وغيرها من الأجهزة المماثلة.
- التحقق من العملية: لحام ما بعد التدفق/اللحام الموجي ونقاط الاختبار للتحقق من صحة معلمات العملية.
- تبديد الحرارة: يعمل النحاس المكشوف في آثار التيار العالي على تحسين الأداء الحراري (يتطلب حسابات القدرة على حمل التيار).
- تصحيح أخطاء الترددات اللاسلكية: نقاط اختبار المعاوقة غير المقنعة للدوائر عالية التردد (يوصى بالطلاء بالذهب).
2. آليات تأثير الأداء الكهربائي
| بُعد التأثير | الآلية | السيناريو النموذجي |
|---|
| مقاومة التلامس | تزيد طبقات الأكسيد من المعاوقة 3-5 أضعاف | انخفاض الجهد الزائد في دوائر الطاقة |
| فقدان الإشارة عالية التردد | يؤدي عدم تطابق المعاوقة إلى فقدان الإرجاع (>3 ديسيبل) | زيادة معدلات خطأ البت في وحدات الجيل الخامس 5G |
| الموثوقية الحرارية | ارتفاع المقاومة الحرارية يرفع درجة حرارة الوصلة بمقدار 10-15 درجة مئوية | عطل سابق لأوانه في MOSFETs MOSFETs الطاقة |
3. تقنيات فحص جودة وصلة اللحام
- 3D SPI: قياس سُمك معجون اللحام (دقة ± 5 ميكرومتر)
- أشعة سينية دقيقة التركيز: يكتشف فراغات BGA بمستوى 0.2 ميكرومتر (معدل اكتشاف 99.7%)
- حلول فعالة من حيث التكلفة
- اختراق الصبغة الحمراء: كشف الشقوق منخفض التكلفة (وفورات 80%)
- التصوير الحراري: يحدد المفاصل الباردة من خلال الانحرافات في درجات الحرارة
4. بارامترات التحكم في العمليات الرئيسية
ملف تعريف إعادة تدفق اللحام (مثال على عملية خالية من الرصاص)
- التسخين المسبق: 150 درجة مئوية (معدل زيادة في درجة الحرارة 1-2 درجة مئوية/ثانية)
- وقت النقع: 90 ثانية (استقرار ± 5 درجات مئوية)
- درجة الحرارة القصوى: 245 درجة مئوية (30-45 ثانية)
- معدل التبريد: 3 درجات مئوية/ثانية (يمنع الصدمة الحرارية)
المشكلات الشائعة والحلول
س1: مشكلات سلامة الإشارة في الدوائر عالية التردد - هل يُشتبه في وجود وصلات لحام غير مملوءة؟
ج1: استخدام قياس الانعكاس في المجال الزمني (TDR) لتحديد أماكن انقطاع المعاوقة، ثم التحقق باستخدام الأشعة السينية. التوصيات:
- استخدام سبائك لحام منخفضة الخسارة (مثل SnAgCu)
- تصميم نقاط اختبار التصميم مع تعويض المعاوقة
س2: كيف يمكن معالجة وصلات اللحام الباردة بسرعة في الإنتاج الضخم؟
ج2: تنفيذ طريقة تحكم ثلاثية المراحل:
- تحسين الاستنسل: زيادة حجم الفتحة بمقدار 5%
- جو نيتروجين: الحفاظ على مستويات الأكسجين <1000 جزء في المليون
- الهيئة العربية للتصنيع المضمنة: إضافة الفحص بالرؤية الجانبية
س3: هل يؤدي تأكسد النحاس المكشوف في البيئات الرطبة إلى ضعف التلامس؟
ج3: استراتيجية الحماية ثلاثية المستويات:
- الابتدائي: الذهب المغمور بالنيكل عديم النيكل الكهربائي (ENIG)
- ثانوي: طلاء مطابق محلي (راتنج قابل للمعالجة بالأشعة فوق البنفسجية)
- مقاوم للماء تصميم مقاوم للماء بتصنيف IP67