اجزای الکترونیکی را به عنوان سربازان کوچک تصور کنید، که در ردیف های مرتب روی یک صفحه مدار ایستاده اند، منتظر "تکفیل ذوب شده" خود هستند." اين تصاوير زنده جوهر جوش موج را به تصویر مي کشند " يک روش با سابقه اي که هنوز هم نقش مهمی در توليد الکترونيک امروز دارد. این فرآیند دقیقاً چگونه کار می کند و چه چالش ها و فرصت هایی را با آن مواجه می کند؟ این راهنمای جامع، جوش موج را از اصول تا عمل بررسی می کند.تجزیه و تحلیل نقص به تحولات آینده.

سولدر کردن موج: "موج" تولید

جوش موج، همانطور که از نامش پیداست، یک فرآیند جوش دسته ای است که از یک "موج" از جوش ذوب شده برای اتصال اجزای الکترونیکی به صفحه های مداری چاپی (PCB) استفاده می کند.تخته از بالای یک قوطی جوشنده که حاوی فلز ذوب شده است عبور می کند، جایی که یک پمپ یک موج جریان به سمت بالا از جوش تولید می کند. هنگامی که PCB با این موج تماس می گیرد، قطعات به طور ایمن به تخته جوش داده می شوند. در حالی که عمدتا برای قطعات سوراخ استفاده می شود،این روش همچنین قابلیت استفاده از فناوری نصب سطح (SMT) را دارد.، با این حال، جوشاندن بازپرداخت در مونتاژ SMT غالب شده است.

مکان هایی که هنوز هم جوش دادن با امواج شایع است

علیرغم گسترش فزاینده SMT، جوش موج مزایای مهمی را در کاربردهای خاص حفظ می کند:

• مجموعه قطعات سوراخ:برای دستگاه های قدرت بزرگ یا کانکتورهای دارای تعداد پین بالا، جوش موج همچنان راه حل مورد نظر است.
• برنامه های کاربردی حساس به هزینه:در محصولات بودجه محتاط مانند دستگاه های بزرگ، تکنولوژی سوراخ ساده ادامه دارد و با آن، جوش موج.
• مجموعه های تکنولوژی مخلوط:هنگامی که PCB ها قطعات SMT و قطعات سوراخ را ترکیب می کنند، تولید کنندگان اغلب از جوش مجدد برای قطعات SMT ابتدا استفاده می کنند، سپس جوش موج را برای اتصالات سوراخ استفاده می کنند.

روش سولدر کردن امواج توضیح داده شد

در حالی که تجهیزات جوش موج با مدل متفاوت است، اجزای اساسی و جریان کار سازگار باقی می ماند. یک سیستم استاندارد شامل:

1. سیستم حمل:حمل و نقل PCB با سرعت و زاویه های کنترل شده از طریق مناطق فرآیند
2. قوطی جوش:مخزن گرم شده حاوی جوش ذوب شده
3. پمپ جوش:الگوی موج مشخص را تولید می کند
4. سیستم تطبیق جریان:برای حذف اکسیدها و بهبود خیس شدن جوش فلوکس را اعمال می کند
5. منطقه ی گرم کردن:جریان را فعال می کند و شوک حرارتی را کاهش می دهد
6. منطقه خنک کننده:جامد کردن مفاصل جوش و جلوگیری از تغییر شکل

تجزیه فرآیند مرحله به مرحله

1آماده سازی PCB:اجزای داخل سوراخ های عبور یا به سطوح (اغلب با چسب برای قطعات SMT) قرار می گیرند.

2. استفاده از جریان:پوشش یکنواخت سطح جوش دادن به سه هدف خدمت می کند:

• حذف اکسید از خطوط قطعات و پد های PCB
• کاهش تنش سطحی برای جریان بهتر جوش
• حفاظت از اکسیداسیون در هنگام جوش

انواع فلوکس از خوردگی (که نیاز به تمیز کردن پس از جوش) تا انواع بدون تمیز است. نگرانی های زیست محیطی، پذیرش فلوکس بدون تمیز را افزایش داده است، اگرچه این موارد نیاز به کنترل دقیق فرآیند دارند.

3. پيش گرم کردن:معمولاً در این مرحله 80 تا 120 درجه سانتیگراد:

• شیمی جریان را فعال می کند
• شوک حرارتی را به حداقل می رساند
• مواد حلال را تبخیر می کند تا از پاشیدن جلوگیری شود

4. رطوبت موج:PCB با موج ذوب شده برای 2-4 ثانیه تماس می گیرد. سیستم های دو موج رایج هستند:

• امواج آشفته به جیب های گازی اطراف خطوط نفوذ می کنند
• امواج لمينار باعث تهيه گره هاي صاف مي شوند

5خنک کننده:سفت شدن کنترل شده از تغییر شکل مفاصل جلوگیری می کند، با استفاده از خنک کننده هوا یا آب.

6. تمیز کردن (در صورت لزوم):از بقایای فلوکس خوردنی با استفاده از حلال یا آب دیونیزه حذف می شود.

7بازرسي:بررسی بصری، اشعه ایکس یا بازرسی نوری خودکار (AOI) کیفیت مفصل را تأیید می کند.

آلیاژ های جوش: علم مواد

جوش های سنتی مبتنی بر سرب (مانند Sn63Pb37) دارای نقطه ذوب پایین و رطوبت عالی بودند اما به دلیل نگرانی های زیست محیطی تحت محدودیت های RoHS قرار گرفتند. جایگزین های مدرن شامل:

• آلیاژ های SAC (قلو-فضله-سنگ):استاندارد فعلی، تعادل رطوبت و مقاومت مکانیکی در دمای بالاتر
• قلع-نخام-نیکل:اقتصادی تر اما با عملکرد رطوبت کاهش یافته
• سایر آلیاژهای بدون سرب:از جمله فرمولهای قلع-بسموت و قلع-زنک برای کاربردهای خاص

معیارهای انتخاب شامل نقطه ذوب، رفتار مرطوب، قدرت مکانیکی، هزینه و انطباق با محیط زیست است.

نقایص رایج و علل اصلی

نقص های جوش موج می تواند قابلیت اطمینان محصول را به خطر بیندازد.

• مخازن سرد:اتصالات الکتریکی ضعیف ناشی از اکسیداسیون، جریان ناکافی یا گرما ناکافی
• پل های جوش:مدار کوتاه ناشی از جوش بیش از حد، دماهای بالا یا سرعت آهسته کانویر
• مقدار کافی از جوش:مفاصل ضعیف ناشی از مواد یا گرما نامناسب
• جوش بیش از حد:نگرانی های زیبایی شناختی و عملکردی ناشی از دمای پایین یا حمل و نقل آهسته
• خالي ها:جیب های گاز ناشی از فعال سازی ناکامل جریان یا جوش آلوده

پروتکل های تضمین کیفیت

کنترل کیفیت موثر شامل:

• بازرسی مواد (بخش ها، PCB ها، جوش، جریان)
• کنترل دقیق پارامترها (دما، سرعت، ارتفاع موج)
• نگهداری منظم تجهیزات
• نظارت بر فرآیند در زمان واقعی
• آزمایش کامل محصول نهایی

آینده ی سولدر کردن موج

نوآوری همچنان به تکامل این تکنولوژی بالغ ادامه می دهد:

• تولید هوشمند:سنسورها و سیستم های کنترل پیشرفته امکان اتوماسیون را فراهم می کنند
• تمرکز محیط زیست:جوش های بدون سرب و جریان های بدون تمیز کردن تأثیر زیست محیطی را کاهش می دهند
• افزایش کارایی:تولید بالاتر و هزینه های عملیاتی پایین تر
• ادغام فرآیند:سیستم های ترکیبی که جوش موج را با تکنیک های دیگر ترکیب می کنند

علیرغم رقابت از روش های جدیدتر مانند جوش مجدد، قابلیت های منحصر به فرد جوش موج تضمین ارتباط مداوم آن در تولید الکترونیک است.از طریق پیشرفت های تکنولوژیکی، این فرآیند اثبات شده نقش حیاتی خود را در تولید مجموعه های الکترونیکی قابل اعتماد حفظ خواهد کرد.