مجله جم ترونیک
خمیر قلع چیست؟ راهنمای کامل استفاده و کاربرد ها
شاید برای شما هم پیش آمده باشد که هنگام مونتاژ بردهای الکترونیکی با قطعات SMD، به دنبال یک راه اتصال مطمئن و تمیز باشید. سیم لحیم در این موارد همیشه بهترین گزینه نیست و نمیتواند دقت لازم را فراهم کند. پس راه حل چیست؟ اینجا است که سوال خمیر قلع چیست به میان میآید. این ماده یک ترکیب پیشرفته از پودر فلز لحیم و فلاکس است که به شکل خمیری عرضه میشود تا اتصالی دقیق و مستحکم بین پایههای کوچک قطعات و سطح برد مدار چاپی ایجاد کند.
روش استفاده از خمیر قلع
استفاده صحیح از خمیر قلع، تفاوت بین یک اتصال بینقص و یک برد خراب را رقم میزند. این فرآیند برخلاف ظاهرش، پیچیدگی خاصی ندارد اما نیازمند دقت و پیروی از چند مرحله اساسی است. اولین قدم، آمادهسازی برد و رساندن خمیر قلع به دمای محیط است. اگر خمیر را در یخچال نگهداری میکنید، باید حدود سه تا چهار ساعت قبل از استفاده آن را خارج کنید تا به دمای اتاق برسد. این کار از جذب رطوبت و افت کیفیت لحیم کاری جلوگیری میکند.
پس از آمادهسازی، نوبت به اعمال خمیر روی پدهای مسی برد مدار چاپی میرسد. برای این کار دو روش اصلی وجود دارد:
- استفاده از شابلون (Stencil): در تولید انبوه یا مونتاژهای دقیق، یک شابلون فلزی نازک روی برد قرار میگیرد. سپس خمیر قلع با یک کاردک روی شابلون کشیده میشود. این روش تضمین میکند که خمیر فقط روی پدها و به مقدار کاملا یکسان قرار بگیرد.
- استفاده از سرنگ: برای تعمیرات یا ساخت نمونههای اولیه، از سرنگهای حاوی خمیر قلع استفاده میشود. با فشار دادن پیستون سرنگ، مقدار کنترل شدهای از خمیر به صورت دستی روی هر پد اعمال میگردد. این روش نیازمند مهارت و دقت بیشتری است.
بعد از اعمال خمیر، قطعات SMD با دقت روی محل خود قرار داده میشوند. چسبندگی طبیعی خمیر، قطعات را تا قبل از فرآیند حرارتدهی در جای خود ثابت نگه میدارد. در نهایت، برد وارد فرآیند حرارتدهی (Reflow) میشود. این کار توسط دستگاه هیتر هوای گرم یا کورههای مخصوص انجام میشود. با رسیدن به دمای ذوب، ذرات فلز در خمیر ذوب شده و پس از سرد شدن، یک اتصال الکتریکی و مکانیکی قوی ایجاد میکنند.
همچنین بخوانید: نحوه ساخت روغن لحیم
انواع خمیر قلع
انتخاب خمیر قلع مناسب، تاثیری مستقیم بر کیفیت و دوام اتصالات شما دارد. در بازار، انواع خمیر قلع با ترکیبات و ویژگیهای متفاوتی وجود دارند که هر کدام برای مصارف خاصی طراحی شدهاند. شناخت این تفاوتها به شما کمک میکند تا بهترین خمیر قلع را برای پروژه خود انتخاب کنید. دستهبندی اصلی این محصولات بر اساس ترکیبات آلیاژی و نوع فلاکس موجود در آنها صورت میگیرد.
دستهبندی بر اساس ترکیبات آلیاژی
مهمترین تفاوت در ترکیبات خمیر قلع، وجود یا عدم وجود سرب است.
- خمیر قلع سربدار (Leaded): این نوع که معمولا از آلیاژ قلع و سرب (مانند Sn63/Pb37) ساخته میشود، نقطه ذوب پایینتری (حدود ۱۸۳ درجه سانتیگراد) دارد و کار با آن آسانتر است. به دلیل وجود سرب، اتصالات براق و محکمی ایجاد میکند اما برای سلامتی و محیط زیست مضر است. استفاده از آن تحت قوانین RoHS در بسیاری از محصولات تجاری ممنوع شده است.
- خمیر قلع بدون سرب (Lead-Free): این نوع برای سازگاری با محیط زیست طراحی شده و معمولا از آلیاژ قلع، نقره و مس (مانند SAC305) تشکیل میشود. نقطه ذوب بالاتری (حدود ۲۱۷ تا ۲۲۷ درجه سانتیگراد) دارد و نیازمند حرارت بیشتری برای لحیمکاری است. اتصالات آن به اندازه نوع سربی براق نیستند اما مقاومت مکانیکی خوبی دارند.
شما میتوانید برای خرید سیم لحیم با قیمت مناسب به سایت جم ترونیک مراجعه کنید.
کاربرد خمیر قلع چیست؟
شاید بپرسید با وجود سیم لحیم، کاربرد خمیر قلع چیست و چرا به آن نیاز داریم؟ پاسخ در فناوری ساخت بردهای الکترونیکی مدرن نهفته است. کاربرد خمیر قلع به طور مستقیم با فناوری نصب سطحی یا همان SMT (Surface Mount Technology) گره خورده است. در این فناوری، قطعات الکترونیکی پایههای سیمی برای عبور از سوراخهای برد ندارند؛ در عوض، پایههای بسیار کوچکی دارند که مستقیما روی سطح مسی برد لحیم میشوند.
استفاده از سیم لحیم برای این قطعات کوچک و متراکم تقریبا غیرممکن و بسیار وقتگیر است. خمیر قلع این امکان را فراهم میکند که صدها یا هزاران پد کوچک به صورت همزمان برای لحیمکاری آماده شوند. این ویژگی، سرعت و دقت تولید را به شدت افزایش میدهد و اجازه میدهد دستگاههای الکترونیکی روز به روز کوچکتر و فشردهتر شوند. برخی از اصلیترین موارد کاربرد خمیر قلع عبارتند از:
- مونتاژ انبوه بردهای الکترونیکی: در خطوط تولید مادربرد کامپیوتر، کارت گرافیک و سایر دستگاهها.
- تعمیرات تخصصی: به خصوص در تعمیرات موبایل برای نصب مجدد آیسیهای BGA.
- ساخت ماژول LED: برای اتصال دیودهای نوری SMD روی نوارهای LED.
- نمونهسازی (Prototyping): برای ساخت سریع بردهای آزمایشی با قطعات نصب سطحی.
مقایسه کاربرد خمیر قلع و سیم لحیم
| زمینه کاربرد | خمیر قلع | سیم لحیم |
| نوع قطعات | قطعات نصب سطحی (SMD/SMT) | قطعات پایه دار (Through-Hole) |
| سرعت مونتاژ | بسیار بالا (مناسب تولید انبوه) | پایین (مناسب کارهای تکی) |
| نیاز به ابزار | شابلون، کاردک، هیتر هوای گرم | هویه |
| دقت مورد نیاز | برای قطعات بسیار ریز و متراکم | برای قطعات بزرگتر با فاصله بیشتر |
| تعمیرات | عالی برای تعویض آیسی BGA | مناسب برای تعویض خازن، مقاومت و… |
معایب و خطرات استفاده از خمیر قلع
با وجود تمام مزایا، کار با خمیر قلع بدون چالش و خطر نیست. آگاهی از این موارد برای حفظ سلامتی کاربر و همچنین کیفیت نهایی کار بسیار مهم است. این خطرات به دو دسته سلامتی و فنی تقسیم میشوند.
خطرات سلامتی و راهکارهای پیشگیری
مهمترین خطر، بخاراتی است که هنگام حرارتدهی از فلاکس و فلزات (به خصوص سرب در مدلهای سربدار) متصاعد میشود. استنشاق طولانی مدت این بخارات میتواند به سیستم تنفسی آسیب برساند. همچنین تماس مستقیم خمیر با پوست ممکن است باعث تحریک و حساسیت شود.
برای جلوگیری از این خطرات، رعایت موارد زیر ضروری است:
- تهویه مناسب: همیشه در محیطی با تهویه خوب کار کنید. استفاده از یک دستگاه مکنده دود (Fume Extractor) بهترین راه حل است.
- استفاده از تجهیزات حفاظت شخصی: پوشیدن دستکش نیتریل و عینک ایمنی از تماس مستقیم با پوست و چشم جلوگیری میکند.
- شستشوی دستها: پس از پایان کار، دستهای خود را به خوبی با آب و صابون بشویید.
چالشهای فنی و اصول نگهداری خمیر قلع
از نظر فنی، نگهداری خمیر قلع یکی از بزرگترین چالشها است. این ماده تاریخ انقضای مشخصی دارد و در صورت عدم نگهداری صحیح، کیفیت خود را از دست میدهد. خمیر قلع باید در دمای پایین (معمولا بین ۰ تا ۱۰ درجه سانتیگراد) و در ظرف دربسته نگهداری شود. قرار گرفتن در معرض هوا و دمای بالا باعث خشک شدن و اکسید شدن آن میشود. همچنین مشکلاتی مانند “اثر سنگ قبر” (Tombstone) که در آن یک طرف قطعه از روی پد بلند میشود، یا ایجاد گویهای لحیم (Solder Balls) از دیگر چالشهایی هستند که با انتخاب نادرست پروفایل حرارتی یا استفاده از خمیر قلع نامرغوب رخ میدهند.
جم ترونیک به عنوان یکی از بزرگترین ارائه دهندگان انواع ماژولها، سنسورها و قطعات الکترونیک در ایران، از اینکه تا پایان این مقاله همراه ما بودید صمیمانه سپاسگزاری میکند. برای تهیه انواع خمیر قلع و همچنین خرید ابزار لحیم کاری به جم ترونیک مراجعه کنید.
سوالات متداول
- تفاوت اصلی خمیر قلع با روغن فلاکس چیست؟
روغن فلاکس یک ماده شیمیایی برای تمیزکاری سطح و کمک به جریان یافتن لحیم است. اما خمیر قلع چیست؟ خمیر قلع ترکیبی از خود فلز لحیم (پودر قلع) به همراه فلاکس است. به عبارت دیگر، خمیر قلع هم فلز اتصالدهنده و هم ماده تمیزکننده را در خود دارد.
- آیا میتوان از خمیر قلع تاریخ گذشته استفاده کرد؟
بهتر است این کار را نکنید. خمیر قلع تاریخ گذشته ممکن است خشک شده یا کارایی فلاکس آن کاهش یافته باشد. این موضوع منجر به اتصالات ضعیف، لحیم سردی و مشکلات دیگر در برد شما خواهد شد. نگهداری خمیر قلع در شرایط مناسب، عمر آن را افزایش میدهد.
- دمای ذوب خمیر قلع چقدر است؟
بسته به انواع خمیر قلع متفاوت است. مدلهای سربدار معمولا در دمای حدود ۱۸۳ درجه سانتیگراد ذوب میشوند، در حالی که مدلهای بدون سرب به دمای بالاتری در حدود ۲۱۷ تا ۲۲۷ درجه سانتیگراد برای ذوب شدن نیاز دارند.
- برای تعمیرات موبایل، بهترین خمیر قلع کدام است؟
برای تعمیرات موبایل معمولا از خمیر قلع با نقطه ذوب پایین (مانند ۱۳۸ یا ۱۵۸ درجه) استفاده میشود تا به قطعات حساس اطراف آسیب نرسد. خمیرهای سرنگی به دلیل سهولت استفاده در کارهای دقیق، گزینههای محبوبی برای تعمیرکاران هستند.
- چگونه برد را بعد از لحیمکاری با خمیر قلع تمیز کنیم؟
اگر از خمیر قلع نوع “No-Clean” استفاده نکردهاید، میتوانید باقیمانده فلاکس را با استفاده از الکل ایزوپروپیل و یک مسواک نرم یا برس مخصوص از روی برد پاک کنید تا از خوردگی و مشکلات احتمالی در آینده جلوگیری شود.
