ما هو اللحام البارد وكيفية تجنبه

هل سبق لك أن شعرت بالإحباط بسبب تعطل أجهزتك الإلكترونية بشكل متقطع؟ إذًا، قد تكون تعاني من "وصلات لحام باردة". 

وفقًا لدراسات حديثة، فإن ما يقرب من 70% من أعطال الإلكترونيات ناتجة عن لحام غير مناسب. مع الأخذ في الاعتبار هذه الإحصائيات، نفترض أنك تعاني أيضًا من نفس المشكلة وتبحث عن حل بسيط. لذا، دعونا نتعمق في الموضوع لمعرفة المزيد عنه. 

ما هو اللحام البارد؟ 

"وصلة اللحام الباردة" هي ببساطة لحام لا يذوب تمامًا ليُكوّن وصلة مثالية. في هذه الحالة، لا يُشكّل اللحام اتصالًا قويًا وموثوقًا بين المكونات أو الأسلاك المُصمّمة لتوصيلها. قد يُؤدي هذا الخلل في الترابط السليم إلى مشاكل مُختلفة، منها زيادة المقاومة الكهربائية، وتقطّع الأداء، وزيادة احتمالية تعطل المكونات.

بعض المتغيرات التي يمكن أن تؤدي إلى وصلات اللحام الباردة هي:

● عدم كفاية ترطيب اللحام، أو إعادة الصهر، أو ذوبان المفصل.

● اهتزازات أو اضطرابات أخرى أثناء تبريد اللحام.

● يتعطل التدفق قبل الأوان عندما تكون درجة حرارة العملية مرتفعة للغاية.

● يحدث ترطيب غير كافٍ لوصلات اللحام عندما تكون درجة حرارة العملية منخفضة للغاية.

من السمات الشائعة لمفاصل اللحام الباردة مظهرها الباهت والحبيبي، على عكس اللمعان الناعم للمفاصل جيدة التشكيل. غالبًا ما تكون هذه المفاصل أضعف ميكانيكيًا وكهربائيًا، وقد لا توفر التوصيل الكهربائي اللازم لعمل المكونات الكهربائية على النحو الأمثل. 

يمكنك تحديد مكان اللحام البارد باستخدام عدسة مكبرة. وهناك طريقة أخرى وهي تحريك القطعة الملحومة للتحقق من وجود لحام بارد؛ فإذا كان اللحام ضعيفًا، سيتحرك القطعة قليلًا. 

أنواع مختلفة من وصلات اللحام البارد

الآن بعد أن تعرفت على ما هو اللحام البارد، دعنا نلقي نظرة على بعض أنواعه. 

1. المفصل البارد الموزع

يشير مصطلح "وصلة اللحام الباردة الموزعة" إلى حالة يؤدي فيها التسخين غير الكافي أثناء عملية اللحام إلى ضعف الترابط بين عدة وصلات عبر الدائرة. في هذا السياق، يشير مصطلح "موزعة" إلى أن المشكلة منتشرة في عدة وصلات وليست مقتصرة على منطقة محددة. تحدث هذه الظاهرة عادةً عند فشل تسخين وإذابة اللحام عبر عدة وصلات لحام أثناء تجميع المكونات الإلكترونية.

يتطلب تحديد وصلات اللحام الباردة الموزعة فحصًا بصريًا للوحة الدائرة بأكملها. قد تبدو هذه الوصلات باهتة وحبيبية، وتتميز بضعف التوصيلات نتيجة عدم اكتمال الترابط. لمعالجة هذه المشكلة، تتضمن عملية الإصلاح وضع مادة لحام على المناطق المتضررة، وإعادة تسخين كل وصلة وإعادة لحامها بانتظام لضمان تسخين متساوٍ وإنشاء توصيلات موثوقة في جميع أنحاء لوحة الدائرة. 

2. وصلة لحام متصدع

يشير مصطلح "وصلة اللحام المتشققة" إلى وصلة ملحومة في الإلكترونيات ظهرت عليها شقوق أو أكثر، مرئية أو مجهرية، في مادة اللحام. مع هذه الشقوق، من المحتمل أن تُضعف هذه اللوحة سلامة الوصلة، مما قد يؤدي إلى مشاكل متعددة في الجهاز. 

يحدث تشقق اللحام لأسباب متعددة، منها الإجهاد الحراري، والإجهاد الميكانيكي، أو دورات التمدد أو الانكماش المتكررة. ويمكن أن تساهم عوامل مثل تغيرات درجة الحرارة، والصدمات الفيزيائية، أو عدم كفاية تخفيف الضغط، في تكوّن الشقوق في اللحام.

قد تشمل عواقب تشققات وصلات اللحام زيادة المقاومة الكهربائية، وضعف الأداء، واحتمالية فتح الدوائر الكهربائية. ولكن، عند الرغبة في رؤية الشقوق، غالبًا ما يُستخدم الفحص البصري لتحديدها. مع ذلك، في بعض الحالات، قد تكون تقنيات متقدمة، مثل الفحص بالأشعة السينية، ضرورية للكشف عن الشقوق المجهرية.

3. وصلة اللحام الجافة

يحدث هذا النوع من مشاكل اللحام عند انعدام اللحام. فهي لا تحتوي على كمية كافية من المعدن، مما يؤدي إلى فتح الوصلات ووقوع أعطال. قد يُظهر هذا المفصل توصيلًا كهربائيًا عاليًا ومقاومةً متقطعة في حالات أخرى. لذلك، يُصدر صريرًا عند الاستخدام.

العوامل التي تسبب لحام المفاصل البارد

يمكن أن تنشأ وصلات اللحام الباردة نتيجة عوامل مختلفة، وفهم هذه العوامل ضروري لتحقيق توصيلات موثوقة ومتينة في المكونات الإلكترونية. فيما يلي بعض العوامل الشائعة التي تساهم في تشكل وصلات اللحام الباردة:

1. عدم كفاية الحرارة

يُعدّ انخفاض درجة حرارة أحد السطحين أو كليهما بشكل كافٍ خطأً شائعًا في اللحام، مما يؤدي إلى توصيل لحام بارد. يحدث هذا عند ضبط مكواة اللحام على درجة حرارة منخفضة جدًا أو عدم منحها وقتًا كافيًا لتوصيل اللحام بدبوس المُكوّن. في هذه الحالة، يلزم إعادة التسخين.

هناك أيضًا حالات يلامس فيها رأس مكواة اللحام وسادةً على اللوحة ويسخنها، بينما يبقى دبوس المكون غير مسخن. نتيجةً لذلك، يلتصق اللحام بوسادة لوحة الدائرة بدلاً من دبوس المكون. على العكس، قد يحدث هذا أيضًا، وفي هذه الحالة يتصل اللحام بدبوس المكون بدلاً من وسادة لوحة الدائرة.

2. سوء التنظيف

قد تدخل الأوساخ إلى وصلة اللحام عند اللحام بسرعة كبيرة أو دون عناية كافية بالتفاصيل. قد يؤثر وجود الملوثات، بما في ذلك الشحوم والأوساخ وأكسيد المعدن، سلبًا على جودة الوصلة الملحومة. عادةً، عندما يتشكل اللحام على شكل كريات أو حبيبات ولا يلتصق بالأسطح المتسخة، يصبح ذلك واضحًا. كما قد تنتج وصلات اللحام الباردة عن التداخل، مما يؤدي إلى تساقط اللحام ببطء شديد على الوصلة.

3. تطبيق لحام غير كافٍ

يُعدّ نقص القصدير في مواقع اللحام بعد طلاء اللوحة بالقصدير علامةً على ضعف حالة اللحام. ورغم وجود العديد من الأسباب المحتملة، إلا أن السبب الأكثر شيوعًا هو عدم تطبيق حرارة كافية خلال العملية بأكملها. ونتيجةً لذلك، يؤدي ضعف تطبيق اللحام إلى أعطال كهربائية وأعطال في التوصيلات.

تأثيرات اللحام البارد

هناك عوامل مخففة مرتبطة بوصلات اللحام الباردة قد تؤثر على الأداء العام للوحة الدوائر المطبوعة. تتجلى هذه التأثيرات بشكل أوضح في الاستقرار الميكانيكي للوصلة وموصليتها الكهربائية. لذا، دعونا نتعرف على أكثر آثار وصلات اللحام الباردة شيوعًا. 

1. مشاكل التوصيل الكهربائي

تتشكل فجوة هوائية غير ملائمة بين مكونات وصلة اللحام الباردة، وقد تتكسر أو تصبح هشة. هذا يُسبب الأكسدة، مما يُضعف التوصيل الكهربائي بشكل خطير (أو التآكل في حالة المعادن الحديدية). لذا، عند حدوث ذلك، يُمكنك توقع أن تصبح أجهزتك غير موثوقة جزئيًا أو كليًا.

2. عدم الاستقرار الميكانيكي 

تتميز وصلات اللحام الباردة بقوة ميكانيكية أقل من الوصلات جيدة التشكيل، مما يجعلها أكثر عرضة للإجهاد الميكانيكي والاهتزازات والصدمات الخارجية. يثير هذا الانخفاض في القوة مخاوف بشأن قدرة الوصلة على تحمل قسوة التطبيقات العملية. علاوة على ذلك، فإن البيئات التي تنطوي على حركة متكررة أو قوى خارجية تزيد من التآكل والتلف المبكر، مما يزيد من احتمالية الأعطال والانقطاعات.

3. الوظيفة المتقطعة

من أبرز آثار وصلات اللحام الباردة ميلها إلى التسبب في خلل وظيفي متقطع. قد يؤدي التوصيل الكهربائي غير الموثوق إلى أعطال أو اضطرابات عرضية في أداء الأجهزة الإلكترونية. ويشكل هذا الخلل تحديًا كبيرًا في الحفاظ على استمرارية العمليات وموثوقيتها.

4 توليد حراري

تساهم المقاومة العالية المرتبطة بوصلات اللحام الباردة في توليد حرارة موضعية داخل الدائرة. يمكن أن تُسبب هذه الحرارة إجهادًا للمكونات، مما قد يؤدي إلى تلف طويل الأمد أو خلق ظروف غير مواتية للعناصر المحيطة. يُشكل هذا التأثير الحراري خطرًا على صحة النظام الإلكتروني وعمره الافتراضي.

5. تشويه الإشارة

قد تؤدي وصلات اللحام الباردة إلى تشوه الإشارة في الدوائر التي تُعدّ سلامتها أمرًا بالغ الأهمية. يتجلى هذا التشويه في تدهور الإشارة، وزيادة الضوضاء، أو في الحالات الشديدة، فقدانها. قد تؤثر هذه التأثيرات سلبًا على دقة وكفاءة نقل البيانات داخل النظام الإلكتروني.

كيفية التعرف على وصلة اللحام الباردة

بفضل خبرتنا العملية، نُدرك تمامًا الإحباط الذي قد يُسببه اللحام البارد خلال عملية تجميع لوحة الدوائر المطبوعة. على سبيل المثال، قد تتعطل لوحة الدائرة أو تتفاعل ببطء. لنلقِ نظرة على كيفية تحديد وصلة اللحام الباردة. 

1. التفتيش البصري

للبحث عن وصلات اللحام الباردة، غالبًا ما يلزم استخدام عدسات مكبرة ومصابيح يدوية وأجهزة مساعدة أخرى للعين لإجراء فحص دقيق. أول ما يجب الانتباه إليه عند إجراء هذا الفحص البصري هو لون الوصلة. 

بعد ذلك، نفحص شكل وصلة اللحام. إذا كانت مشوهة أو غير مقعرة، فهذا يدل على أن سبيكة اللحام لم تُسخّن بما يكفي لتذوب تمامًا. نتيجةً لذلك، قد تسخن الوصلة وتنفصل في النهاية عن اللوحة بسبب المقاومة. بعد ذلك، نستخدم مصباحًا يدويًا وعدسة مكبرة لفحص أي وصلات بحثًا عن أي تسرب للضوء. إذا ظهر أي ضوء من خلال الوصلة، فهذا يعني أنها غير متماسكة جيدًا وتحتاج إلى إعادة عمل.

أخيرًا، قم بإمالة اللوح للتحقق من وجود أي فواصل متخلخلة جزئيًا من قاعدته. بالإضافة إلى ذلك، يجب فحص اللوح بحثًا عن أي تسربات، والتي قد تُسبب ماسًا كهربائيًا قد يُدمر اللوح بالكامل.

2. الاختبار باستخدام مقياس متعدد

عند تحديد وصلة لحام باردة باستخدام مقياس متعدد، من الضروري التركيز على خصائصها الكهربائية. يمكنك البدء بضبط المقياس المتعدد على وضع الاستمرارية أو المقاومة. بعد ذلك، افصل الدائرة وضع مجسّي المقياس المتعدد على جانبي وصلة اللحام. يجب أن تُظهر الوصلة الملحومة جيدًا مقاومة أو استمرارية منخفضة، مما يدل على اتصال كهربائي متين. 

في المقابل، قد يُظهر وصل اللحام البارد مقاومة أعلى أو استمرارية متقطعة. لذلك، يجب الانتباه إلى القراءات المتقلبة أو التي تنحرف عن القيم المتوقعة. تشير هذه الاختلالات إلى ضعف في التوصيل يتطلب الانتباه. علاوة على ذلك، يوفر استخدام جهاز القياس المتعدد لتقييم الاستمرارية الكهربائية طريقة دقيقة لتحديد وصلات اللحام الباردة وضمان موثوقية التوصيلات الإلكترونية.

3. الاختبارات الكهربائية 

يُعدّ الاختبار الكهربائي، الذي يُقدّم معلومات حول موثوقية وسلامة التوصيلات الكهربائية، بالغ الأهمية في تحديد أماكن وصلات اللحام الباردة. قد يُوفّر استخدام مقياس متعدد معلومات أساسية حول وصلات اللحام خلال هذا الإجراء. 

من الاختبارات الكهربائية المفيدة الأخرى قياس المقاومة عبر وصلة اللحام واختبار الاستمرارية. تُعد المقاومة المنخفضة سمة مميزة لوصلة لحام جيدة التكوين، مما يضمن توصيلًا كهربائيًا فعالًا. قد تُسبب وصلة اللحام الباردة مقاومة أعلى من المتوقع، مما يشير إلى ضعف الترابط واحتمالية وجود مشاكل في الأداء.

تُعدّ هذه الاختبارات الكهربائية بمثابة إجراءات وقائية طوال عملية اللحام، وتساعد في تحديد وصلات اللحام الباردة التي قد تكون موجودة بالفعل. بدمج هذه الفحوصات في بروتوكولات مراقبة الجودة، يُمكنك ضمان توصيلات كهربائية متينة، مما يُقلل من احتمالية التشغيل غير المنتظم، ويُعزز موثوقية الأجهزة الإلكترونية بشكل عام.

كيف تقوم بإصلاح وصلة اللحام الباردة الموجودة؟

لحسن الحظ، إصلاح وصلات اللحام الباردة ليس صعبًا. لذا، دعونا نكتشف كيفية القيام بذلك. 

1. أولاً، قم بتدفئة المفصل 

حدد مكان الوصلة وسخّنها لضمان تدفق اللحام بالتساوي. للقيام بذلك، يمكنك استخدام هواء ساخن أو مكواة لحام. لتسخين الوصلة بشكل صحيح، وزّع الحرارة بالتساوي، مع الحرص على عدم تسخينها أكثر من اللازم. إن أمكن، استخدم مكواة لحام مزودة بخاصية التحكم في درجة الحرارة لضمان التحكم الدقيق في درجة الحرارة. بالإضافة إلى ذلك، يمكنك إضافة المزيد من اللحام عند الحاجة. 

بعد الانتهاء من تسخين المفصل، افحص اللحام البارد مرة أخرى للتأكد من متانته وخلوه من العيوب. لضمان ملاءمة مثالية، قد تحتاج أيضًا إلى برد أو صنفرة حواف الجزأين المراد وصلهما.

2. قم بإزالة اللحام الزائد

قد يُصبح توزيع الحرارة صعبًا إذا كان اللحام على المفصل كثيفًا. نتيجةً لذلك، قد يضعف الوصل، ويتدفق اللحام بشكل غير متساوٍ. 

إليك كيفية إزالة اللحام الزائد:

● استخدم أداة إزالة اللحام أو الطرف المدبب لمكواة اللحام لكشط اللحام الزائد. 

● انتظر حتى يذوب اللحام الزائد عن طريق الضغط على طرف المكواة أو الأداة عليه.

● قم بإزالة اللحام الساخن ببطء باستخدام قسم من جديلة إزالة اللحام. 

● بعد إزالة اللحام الزائد، افحص الوصلة وتأكد من عدم وجود فجوات أو فراغات. إذا لم تكن كذلك، فعليك ملؤها أولًا للمتابعة.

● أعد غسل الوصلة واستخدم مكواة اللحام لتسخينها. سيمنع التدفق الأكسدة ويساعد على تدفق اللحام الجديد بشكل منتظم.

● وأخيرًا، انتظر حتى يبرد المفصل قبل وضع اللحام الجديد. 

بعد أن يبرد المفصل، تأكد من إحكامه وخلوه من أي فجوات أو فراغات. إذا كان لا يزال غير مُحكم، يمكنك إعادة المحاولة.

أثناء العملية، يجب أن تتذكر استبدال الجزء إذا كان اللحام البارد موجودًا على اتصال بالغ الأهمية. 

كيفية منع اللحام البارد

مع أن إصلاحات اللحام الباردة المتكررة أمرٌ مؤسف، إلا أنه يمكن اتخاذ عدة إجراءات وقائية. فلنتناولها بالتفصيل. 

1. استخدم ملف تعريف إعادة التدفق المناسب

من الإجراءات الفعّالة استخدام مُنحنى انصهار مناسب أثناء عملية اللحام. يُشير مُنحنى الانصهار إلى منحنى درجة الحرارة والوقت المُطبّق في اللحام. تأكد من وصول معجون اللحام إلى درجة الحرارة المطلوبة والحفاظ عليها لفترة كافية، مما يسمح بالترطيب والالتصاق الجيدين. 

يمكن تحقيق ذلك باتباع ملف إعادة التدفق الموصى به من قِبل مُصنِّع اللحام أو ورقة بيانات المُكوِّن. انتبه لمراحل التسخين المُسبق، والنقع، وإعادة التدفق، لأن أي اختلاف في درجة الحرارة أو مُدَّتها في أي مرحلة قد يُؤدي إلى تدفق غير كافٍ للحام، وبالتالي إلى برودة المفاصل. 

2. التنظيف السليم للمكونات

نظّف مكوناتك جيدًا باستخدام مذيب عام لإزالة الشحوم أو أي شوائب أخرى قد تعيق عملية اللحام. يجب تنظيف أدوات اللحام بانتظام وتخزينها في علبة جافة وخالية من الغبار لتجنب التلوث.

3. إزالة مصادر الاهتزاز

سبب آخر لبرودة وصلة اللحام هو الاهتزاز والحركة التي تُسببان اضطرابًا فيها أثناء عملية التبريد. لتجنب ذلك، يُنصح بتوفير مساحة عمل متينة لإزالة مصادر الاهتزاز. يُنصح باستخدام أدوات مضادة للكهرباء الساكنة، مثل سجادات الأرضيات أو أحزمة المعصم، عند العمل على مكونات حساسة. كما يُمكنك استخدام قناع لحام لمنع أي خلل إضافي أثناء عملية التبريد. 

الأسئلة الشائعة 

1) ما هي مشاكل اللحام الشائعة؟

من مشاكل اللحام الشائعة برودة وجفاف الوصلات. تحدث برودة الوصلات عندما لا يتدفق اللحام بشكل صحيح ولا يلتصق بالمكونات، مما يؤدي إلى ضعف التوصيل. أما جفاف الوصلات فيحدث عندما تكون كمية اللحام غير كافية، مما يؤدي إلى ضعف التوصيل الكهربائي. قد تشمل المشاكل الأخرى جسور اللحام (وصلات غير مقصودة بين الوسادات المتجاورة)، وارتفاع درجة الحرارة (الذي قد يؤدي إلى تلف المكونات)، وعدم كفاية أو زيادة كمية اللحام.

2) كيف يبدو اللحام الجيد؟

يتميز الوصل الجيد بسطح أملس ولامع مع ترطيب مناسب، مما يدل على انسيابية اللحام وتماسكه الجيد بالمكون ولوحة الدائرة. يجب أن يكون الوصل متناسقًا ومتساويًا في المظهر دون أي فجوات أو شقوق أو مخالفات.

3) ما هو الفرق بين المفصل البارد والمفصل الجاف؟

في حين أن كلتا الحالتين تتعلقان باللحام، فإن الوصلة الباردة تشير إلى وصلة لحام لم يذوب فيها اللحام ويتدفق بشكل صحيح، مما يؤدي إلى ضعف الترابط. غالبًا ما تبدو باهتة وقد يكون ملمسها حبيبيًا. من ناحية أخرى، تحدث الوصلة الجافة عندما لا يكون هناك لحام كافٍ، مما يؤدي إلى ضعف التوصيل الكهربائي. عادةً ما يكون مظهر الوصلات الجافة باهتًا أو خشنًا. يمكن أن تؤثر هاتان المشكلتان على وظائف الدوائر الإلكترونية وموثوقيتها، مما يجعل من الضروري تحديدها ومعالجتها أثناء عملية اللحام.

خاتمة

قد يكون لحام اللحام البارد كابوسًا للمهندسين، لكن لا داعي للقلق، فهذه المقالة غطّت كل شيء! من فهم ماهيته إلى تحديده، والوقاية منه، وإصلاحه، ستعرف كيفية القيام بذلك بخطوات بسيطة وسهلة. 

لذا، سواء كنت تحاول استكشاف الأخطاء وإصلاحها أو تهدف إلى الحصول على لحام خالٍ من العيوب، يمكننا أن نكون موردك المفضل لتحقيق الأداء الإلكتروني الأمثل.