لحیم‌کاری یکی از فرآیندهای کلیدی در مونتاژ مدارهای الکترونیکی است که قابلیت اطمینان و طول عمر اتصال را تعیین می‌کند. انتخاب آلیاژ لحیم مناسب نقش مهمی در عملکرد و دوام برد الکترونیکی دارد. سه عامل اصلی در این انتخاب عبارت‌اند از:
- نقطه ذوب
- استحکام مکانیکی
- ترشوندگی
این مقاله به بررسی هر یک از این عوامل و ارتباط آن‌ها با نوع کاربرد می‌پردازد.
۱. نقطه ذوب آلیاژ
نقطه‌ی ذوب، دمایی که آلیاژ از حالت جامد به مایع تغییر کرده، سیلان پیدا می‌کند.
تأثیر در انتخاب:
- کاربردهای حساس به دما: قطعاتی مانند حسگرهای ظریف یا LED نیازمند آلیاژهای با نقطه ذوب پایین مانند آلیاژهای Sn42Bi58 و Sn63Pb37 (درصد وزنی) هستند که به‌ترتیب دارای نقطه ذوب 138 و 183 درجه سانتیگراد هستند.
- کاربردهای صنعتی و قدرت: اتصالاتی که در محیط دمای بالا کار می‌کنند (مانند منابع تغذیه صنعتی)، نیازمند آلیاژ با نقطه ذوب بالاتر مانند آلیاژهای پایه قلع حاوی عناصری نظیر مس و نقره هستند که عموماً نقطه‌ی ذوبی بالاتر از 215 درجه سانتیگراد دارند.
![]()
۲. استحکام مکانیکی
استحکام مکانیکی به معنای مقاومت اتصال لحیم در برابر نیروهای مکانیکی، لرزش یا تغییرات دمایی است.
تأثیر در انتخاب:
- محیط‌های لرزشی یا تحت شوک مکانیکی: مانند اتصالات خودرو یا تجهیزات نظامی که نیازمند آلیاژهای با استحکام بالا مانند آلیاژهای پایه قلع حاوی نقره هستند.
- کاربردهای خانگی: در بردهای لوازم خانگی وابسته به استاندارد محیط زیستی معمولاً از آلیاژهای متدوال حاوی قلع و سرب و یا آلیاژهای پایه قلع بدون سرب حاوی نقره و مس استفاده میشود.
نکته کاربردی: افزودن نقره باعث افزایش استحکام و مقاومت خزشی اتصال (Creep) در دماهای بالا میشود.
نکته تخصصی: وجود Ag در آلیاژهای پایه قلع بدون سرب باعث تشکیل ترکیب‌های بین فلزی مانند Ag₃Sn و Cu₆Sn₅ میشود که استحکام را بالا می‌برد، اما می‌تواند تردی اتصال را به‌همراه داشته باشد.
۳. ترشوندگی
ترشوندگی، توانایی آلیاژ پس از ذوب در پخش شدن و تشکیل لایه یکنواخت روی سطح فلز پایه است.
تأثیر در انتخاب:
- مونتاژ سریع: آلیاژهایی مثل Sn-Pb با ترشوندگی بالا، فرایند را سریع‌تر و با نقص کمتر انجام می‌دهند.
- لحیم‌کاری بدون سرب: معمولاً ترشوندگی پایین‌تر دارد، اما با افزودن نقره یا اصلاح فلاکس، عملکرد بهتر میشود.
- مشکل رایج: ترشوندگی پایین باعث اتصال سرد (Cold Joint) و افزایش مقاومت الکتریکی میشود.
روش‌های بهبود:
- تمیزکاری سطح (شستشو با الکل ایزوپروپیل)
- پیش‌گرمایش مناسب قبل از ذوب
- استفاده از فلاکس با ترکیبات فعال‌کننده سطحی
انتخاب آلیاژ بر اساس نوع کاربرد
نکات تکمیلی
- پیش‌بینی شرایط محیطی (رطوبت، دما، لرزش)
- رعایت استانداردهای محیط زیستی RoHS (در صورت نیاز به بدون سرب بودن)
- انتخاب فلاکس و روش لحیم‌کاری مناسب
- کنترل ضخامت لایه لحیم
- نگهداری آلیاژها در محیط خشک و خنک
جمع‌بندی
انتخاب آلیاژ لحیم مناسب به مؤلفه‌های متعددی بستگی دارد. تطبیق ویژگی‌های فنی آلیاژ با شرایط پروژه باعث بهبود کیفیت و طول عمر اتصالات میشود.
Sn-Pb : سهولت لحیم‌کاری اما محدودیت زیست‌محیطی.
Sn-Cu و Sn-Ag-Cu : گزینه‌های بدون سرب با دوام بالا.
Sn-Bi: نقطه ذوب پایین، مناسب برای قطعات حساس به حرارت
ترشوندگی با استفاده از فلاکس مناسب و آماده‌سازی سطح پایه، نقش کلیدی در جلوگیری از اتصال سرد دارد.