تقنية التركيب الدقيق لحشوات SMT: التوافق مع لحام إعادة التدفق والتحكم في الإجهاد الدقيق

في مجال تجميع الإلكترونيات عالية الكثافة، انتقلت حشوات SMT من المعالجة اليدوية اللاحقة إلى خط إنتاج SMT، مما أتاح التركيب المتزامن مع الرقائق والمكثفات والمكونات الأخرى. يُحسّن هذا التحول كفاءة الإنتاج بشكل كبير، ولكنه يطرح أيضًا تحديات جديدة:

• هل يمكن للرغوة أن تتحمل درجة الحرارة العالية لعملية اللحام بالارتداد؟

• هل يؤدي عدم تطابق التمدد الحراري إلى حدوث شقوق دقيقة أو انفصال في الواجهة؟

• كيف نتجنب الخطر الخفي المتمثل في "التركيب الظاهري ولكن الفشل الوظيفي"؟

ترتكز هذه المقالة على استقرار المواد وإدارة الضغوط الدقيقة لحشوات SMT في اللحام بالصهر، وتحليل سلوكها تحت صدمة حرارية تبلغ 240 درجة مئوية واقتراح استراتيجية للتحكم في العملية الكاملة من اختيار المواد إلى نظام اللصق والتصميم الهيكلي.

كما تم التأكيد عليه في تصميم حشوات SMT من أجل قابلية التصنيع: ضمان التكامل السلس في خطوط الإنتاج الآلية يجب أن يتجاوز التصميم "توافق الخطوط" لضمان القدرة الحقيقية على إعادة التدفق - وهو العامل الحاسم لنجاح الأتمتة.

التحدي الأساسي: "الصدمة الحرارية الثلاثية" لحشوات SMT

يجب أن تتحمل حشوات SMT ما يلي:

• المعالجة المسبقة للمادة اللاصقة (80–120 درجة مئوية)

• ذروة درجة حرارة اللحام بالانصهار (210–240 درجة مئوية لمدة 30–60 ثانية)

• تبريد سريع (>2 درجة مئوية/ثانية)

إذا كان معامل التمدد الحراري للمادة (CTE) غير متطابق أو كانت الركيزة تفتقر إلى مقاومة الحرارة، فإن المخاطر تشمل:

• رغوة فقاعية، اصفرار، أو تفحيم

• الشيخوخة الحرارية للمادة اللاصقة وفقدان الالتصاق

• الإجهاد المتبقي مع العلب المعدنية، مما يؤثر على موثوقية الاتصال على المدى الطويل

اختيار المواد: مقاومة درجات الحرارة العالية كأولوية

1. اختيار الركيزة

• رغوة السيليكون : نطاق التشغيل من -50 إلى 200 درجة مئوية، على المدى القصير حتى 250 درجة مئوية → الخيار الأول للحام الانصهار

• رغوة EPDM : مقاومة للحرارة ≤150 درجة مئوية → مناسبة فقط لإعادة التدفق أو التجميع المسبق في درجات حرارة منخفضة

• رغوة البولي يوريثان : تلين عند درجة حرارة أعلى من 120 درجة مئوية → لا يُنصح باستخدامها في اللحام بالصهر

2. استقرار الطلاء الموصل

• تظل الطلاءات Ni-Cu وAg-Cu مستقرة عند 240 درجة مئوية

• تجنب الطلاءات الموصلة العضوية (على سبيل المثال، PEDOT:PSS)

• تم التحقق من صحة الالتصاق من خلال اختبار تقشير الشريط بعد الدورة الحرارية (ASTM D3359، -40 درجة مئوية ↔ 125 درجة مئوية، 20 دورة، بدون تقشير)

نظام اللاصق: صعود الأشرطة المنشطة بالحرارة (HAT)

تفقد المواد اللاصقة التقليدية الحساسة للضغط (PSA) قدرتها على الالتصاق بالحرارة. أما الأشرطة المنشَّطة بالحرارة (HAT) فهي الآن الخيار الأمثل لحشيات SMT.

• غير لزج في درجة حرارة الغرفة → لا تلوث أثناء النقل من بكرة إلى بكرة

• يتم تنشيطه أثناء إعادة التدفق → يشكل رابطة قوية

• المعالجة اللاحقة → حرارة ممتازة واستقرار طويل الأمد

كما هو موضح في خدمات معالجة وتخصيص الرغوة الموصلة من كونليدا: من اختيار المواد إلى التسليم في حلقة مغلقة تجمع شركة Konlida بين تقنية HAT + التغليف بالبكرات ، مما يحقق "التغذية إلى إعادة التدفق دون انفصال" في العديد من الأجهزة الذكية - مما يضمن حلقة مغلقة من التصميم إلى الإنتاج الضخم.

التصميم الهيكلي: ثلاث استراتيجيات رئيسية لتقليل الإجهاد الحراري

1. تحسين السُمك

   • تجنب سمك الرغوة >1.0 مم (التشوه الحراري المفرط)

   • يوصى باستخدام 0.3–0.8 مم لتحقيق التوازن بين الضغط والاستقرار

2. تحرير إجهاد الحافة

   • حواف مشطوفة أو مستديرة لتقليل تركيز الإجهاد

   • خلوص 0.1–0.2 مم عند واجهة المعدن لبدل التمدد الحراري

3. التوزيع المحلي

   • بالنسبة لمساحات الحشية الكبيرة، قم بتصميم فتحات تحرير بمقياس الميكرون لمنع الانتفاخ

طرق التحقق: الاختبار في ظل ظروف SMT الحقيقية

• محاكاة إعادة التدفق : JEDEC J-STD-020 → التحقق من صحة المظهر والمقاومة وتغيرات الالتصاق

• اختبار فعالية الدورة الحرارية + حماية EMI → يضمن عدم حدوث أي تدهور في الأداء

• التحليل المقطعي → التحقق من وجود انفصال أو شقوق دقيقة

موثوقية حشوات SMT: مبنية على التحمل الحراري

إن دمج الحشيات في تقنية SMT ليس مجرد ترقية للعملية فحسب، بل هو أيضًا تحدٍّ في علم المواد . تستفيد كونليدا من مكتبة المواد عالية الحرارة، وموادها اللاصقة HAT، ودعم تصميم DFM لمساعدة العملاء على تجاوز عتبة لحام إعادة التدفق، مما يتيح إنتاجًا آليًا بالكامل وموثوقًا للغاية .