تجميع لوحات الدوائر المطبوعة الخالية من الرصاص: دليل تصنيع لوحات الدوائر المطبوعة المتوافقة مع معايير RoHS

مع تزايد الاهتمام العالمي بالتأثير البيئي للنفايات الإلكترونية، سارعت دول العالم إلى سنّ لوائح بيئية للحد من استخدام المواد الضارة في المنتجات الإلكترونية. وبدأت صناعة الإلكترونيات العالمية تحوّلاً واسع النطاق نحو التصنيع الصديق للبيئة، وأصبح تجميع لوحات الدوائر المطبوعة الخالية من الرصاص اتجاهاً سائداً في هذا السياق.

بعد تطبيق توجيه الاتحاد الأوروبي RoHS، اعتمدت العلامات التجارية العالمية للإلكترونيات الاستهلاكية نفس المعيار. ومع النمو المستمر في طلب السوق على المنتجات الإلكترونية الصديقة للبيئة، أصبحت خدمات تجميع لوحات الدوائر المطبوعة الخالية من الرصاص مطلبًا أساسيًا لمختلف المنتجات الإلكترونية لدخول السوق العالمية. لذلك، أصبح فهم آلية عمل تجميع لوحات الدوائر المطبوعة الخالية من الرصاص، والاختلافات الرئيسية بينها وبين اللحام التقليدي المحتوي على الرصاص، وتأثير اختيار المواد، وإدارة درجة الحرارة، والتحكم في العمليات على أداء المنتج، من المهارات المهنية الأساسية.

سوف يأخذك هذا الدليل إلى فهم سريع للمواد الرئيسية ومتطلبات العملية والأغراض الأساسية لتوجيه RoHS وقائمة المواد المحظورة لتجميع PCB الخالي من الرصاص SMT، ويشرح متى يتم تصنيع المنتجات الإلكترونية المتينة والموثوقة والمتوافقة حقًا مع البيئة، وتفاصيل الهندسة والخبرة العملية التي تحتاج إلى الاهتمام.

ما هو تجميع PCB الخالي من الرصاص؟

يشير تجميع PCB الخالي من الرصاص إلى تجميع لوحات الدوائر باستخدام اللحام الخالي من الرصاص، وركائز PCB المتوافقة مع RoHS، والمكونات الإلكترونية التي تلبي معايير حماية البيئة.

كانت معظم لوحات الدوائر الإلكترونية تُجمّع سابقًا باستخدام اللحام التقليدي المُضاف إليه الرصاص (سبائك القصدير/الرصاص). يتميز هذا اللحام بقابلية لحام جيدة، وقابلية عالية للبلل، ونقطة انصهار منخفضة. ومع ذلك، نظرًا لضرر الرصاص على البيئة وصحة الإنسان، بدأت لوائح حماية البيئة حول العالم بتقييد استخدام المواد المحتوية على الرصاص، لذا أصبح تجميع لوحات الدوائر الإلكترونية المطبوعة الخالية من الرصاص تدريجيًا شائعًا.

في تجميع لوحات الدوائر المطبوعة الخالية من الرصاص، تُشكَّل وصلات اللحام باستخدام سبائك معدنية أخرى. يتساءل العديد من المهندسين: ممَّ يُصنع اللحام الخالي من الرصاص؟

تتضمن تركيبات اللحام الخالية من الرصاص الشائعة ما يلي:

• SAC305 (Sn96.5/Ag3.0/Cu0.5)

• SAC405    

• Sn/Cu (للتطبيقات الحساسة للتكلفة)

• Sn/Bi (أكثر ليونة، ومناسبة للتطبيقات الخاصة)

تتراوح درجات انصهار هذه اللحامات الخالية من الرصاص عادةً بين ٢١٧ و٢٢٠ درجة مئوية، وهي أعلى بكثير من ١٨٣ درجة مئوية لحامات القصدير/الرصاص التقليدية. لذلك، تؤثر درجات حرارة اللحام المرتفعة بشكل كبير على اختيار ركائز لوحات الدوائر المطبوعة، وضبط إعدادات درجة حرارة لحام إعادة الصهر، والتحمل الحراري للمكونات، وموثوقية المنتجات على المدى الطويل.

بغض النظر عن نوع المنتج، يجب أن تتوافق المواد والعمليات المستخدمة في ثنائي الفينيل متعدد الكلور الخالي من الرصاص مع متطلبات لائحة RoHS لضمان التحكم في جميع المواد الضارة في المواد ضمن النطاق المسموح به.

فهم لوائح RoHS

غرض RoHS

RoHS (تقييد المواد الخطرة) هو لائحة بيئية وضعها الاتحاد الأوروبي. غرضها الأساسي بسيط للغاية: الحد من تلوث البيئة بالنفايات الإلكترونية وحماية الناس من التعرض للمواد السامة.

يتطلب هذا رقابة صارمة على المكونات الخطرة في المنتجات الإلكترونية لمنع تلوث التربة ومصادر المياه والهواء، وكذلك للحد من خطر تعرض العمال للمواد الكيميائية الضارة أثناء عمليات التصنيع وإعادة التدوير. إضافةً إلى ذلك، يُسهّل RoHS إعادة تدوير النفايات الإلكترونية بأمان، ويشجع صناعة الإلكترونيات العالمية على استخدام مواد أكثر أمانًا وصديقة للبيئة تدريجيًا.

في الوقت الحاضر، سواء في أوروبا أو المملكة المتحدة أو بعض الولايات في الولايات المتحدة أو في سوق الإلكترونيات الاستهلاكية العالمية، أصبح الامتثال لمعايير RoHS شرطًا ضروريًا لدخول المنتجات إلى السوق، وليس مجرد ميزة اختيارية.

المواد العشرة المحظورة والحدود القصوى

يفرض RoHS حاليًا قيودًا على المواد العشرة التالية:

RoHS مقابل WEEE: ما هو الفرق؟

• بنفايات ينظم ما هي المواد التي يمكن استخدامها في الالكترونيات.
•  
• الهالكة ينظم كيف يجب التخلص من هذه الأجهزة الإلكترونية وإعادة تدويرها.
•  

وهم يشكلون معًا الأساس العالمي لتصنيع الإلكترونيات المستدامة.

متطلبات تجميع لوحة الدوائر المطبوعة الخالية من الرصاص

مواد / صفائح PCB الخالية من الرصاص

نظرًا لأن اللحام الخالي من الرصاص يتطلب درجة حرارة أعلى أثناء لحام إعادة التدفق، فيجب أن تتمتع الركيزة المستخدمة في تجميع لوحة الدوائر المطبوعة الخالية من الرصاص بمقاومة حرارية أفضل.

تُستخدم مواد عالية Tg وTd، مثل IS410 وIS420 وFR408HR وR370HR، بالإضافة إلى بعض أنظمة الإيبوكسي عالية الأداء، بشكل شائع كركائز خالية من الرصاص. جميع هذه المواد حاصلة على شهادة UL، وتتحمل درجات حرارة لحام تتراوح بين 260 و300 درجة مئوية في تجميعات PCB الخالية من الرصاص بتقنية SMT دون انفصال أو تشوه أو تلف حراري.

التشطيبات السطحية المناسبة للوحات الدوائر المطبوعة الخالية من الرصاص

تشمل التشطيبات السطحية الشائعة الاستخدام للوحات الدوائر المطبوعة الخالية من الرصاص ENIG وENEPIG والفضة المغمورة والقصدير المغمور وOSP وHASL، وهي شائعة الاستخدام في منتجات الإضاءة، بالإضافة إلى تشطيبات الذهب الصلب والذهب الناعم. تتميز هذه المعالجات السطحية بتوافقها الجيد مع اللحامات الحديثة الخالية من الرصاص، وتوفر قابلية لحام مستقرة ومقاومة للأكسدة، وتحافظ على عمر تخزين طويل، وهي مناسبة جدًا لمتطلبات إنتاج المنتجات الخالية من الرصاص.

التشطيبات السطحية المحظورة / غير الموصى بها

تم حظر استخدام HASL التقليدي مع اللحام المحتوي على الرصاص صراحةً بموجب RoHS نظرًا لاستخدامه لحامًا محتويًا على الرصاص. كما لا يُسمح باستخدام أي تشطيب سطحي قد يتجاوز حدود المواد الخطرة في تصنيع لوحات PCB الخالية من الرصاص.

حول PCBasic

الوقت هو المال في مشاريعك - و PCBasic يحصل عليه. PCBasic هو شركة تجميع لوحات الدوائر المطبوعة الذي يُعطي نتائج سريعة وخالية من العيوب في كل مرة. خدمات تجميع ثنائي الفينيل متعدد الكلور تشمل دعمًا هندسيًا متخصصًا في كل خطوة، مما يضمن أعلى جودة في كل لوحة. بصفتنا شركة رائدة الشركة المصنعة لتجميع ثنائي الفينيل متعدد الكلور, نقدم حلاً شاملاً يُبسط سلسلة التوريد الخاصة بك. تعاون مع فريقنا المتطور مصنع نموذج ثنائي الفينيل متعدد الكلور لتحقيق تحولات سريعة ونتائج متفوقة يمكنك الوثوق بها.

اللحام الخالي من الرصاص مقابل اللحام المحتوي على الرصاص

اللحام المُرَصَّص هو سبيكة لحام تقليدية تتكون من القصدير والرصاص، وأكثر تركيباتها شيوعًا هو Sn63/Pb37. يتميز هذا اللحام بانخفاض درجة انصهاره (183 درجة مئوية)، وقابليته الجيدة للبلل، وسيولته العالية، ومظهره الثابت عند اللحام. لذلك، كان تقريبًا المادة القياسية لجميع تجميعات لوحات الدوائر المطبوعة (PCB) على مدى العقود القليلة الماضية.

بفضل درجة حرارة تشغيله المنخفضة، ونطاق اللحام الواسع، وإجهاده الحراري المنخفض على المكونات ولوحات الدوائر المطبوعة، يتميز اللحام المُرَصَّص بسهولة اللحام العالية وتحمله العالي. لذلك، يُعتبر من أكثر أنواع اللحام استقرارًا وفعالية.

ومع ذلك، يُعدّ الرصاص معدنًا ثقيلًا ضارًا. عند إعادة تدوير النفايات الإلكترونية أو تحللها في درجات حرارة عالية، يتسرب إلى البيئة، مُسببًا تلوثًا لصحة الإنسان والنظام البيئي. لذلك، بعد تطبيق لائحة RoHS، تم تقييد استخدام اللحام المُحتوي على الرصاص على نطاق واسع، واستُبدل تدريجيًا باللحام الخالي من الرصاص.

أداء اللحام الخالي من الرصاص مقابل اللحام المحتوي على الرصاص

على الرغم من نقطة الانصهار العالية، فإن تجميع PCB الخالي من الرصاص يطابق أو يتجاوز موثوقية Sn/Pb في معظم التطبيقات.

اعتبارات الموثوقية للتجميع الخالي من الرصاص

لتحقيق تجميع PCB خالٍ من الرصاص بدرجة عالية من الموثوقية، يجب إعطاء النقاط التالية اهتمامًا رئيسيًا أثناء عملية التصنيع:

1. ركوب الدراجات الحرارية

قد تخضع المنتجات الخالية من الرصاص لدورات درجات حرارة عالية تتراوح بين -45 درجة مئوية و+145 درجة مئوية أثناء التشغيل، ويتجاوز إجمالي عدد الدورات 2,000 دورة. لذلك، تُعدّ ركائز لوحات الدوائر المطبوعة عالية الكثافة والتحكم الدقيق في درجة حرارة لحام إعادة التدفق أمرًا بالغ الأهمية للحفاظ على الموثوقية.

2. نمو المركبات بين المعدنية

تُسرّع درجات حرارة لحام إعادة التدفق المرتفعة جدًا نموّ مادة IMC، مما يجعل وصلات اللحام هشةً ويُقلّل من موثوقيتها. في تجميع لوحات PCB الخالية من الرصاص بتقنية SMT، يُعدّ التحكم في سُمك مادة IMC من خلال تحسين نمط إعادة التدفق مرحلةً مهمةً لضمان متانة وصلات اللحام.

3. مقاومة السقوط والاهتزاز

بالنسبة للسيناريوهات ذات الموثوقية العالية مثل الأجهزة المحمولة والإلكترونيات الخاصة بالسيارات، فإن التدابير التالية يمكن أن تعزز بشكل كبير القوة الميكانيكية لمفاصل اللحام:

• نقص في التعبئة

• ربط الزوايا

• شرائح مُحسّنة

تساعد تقنيات التعزيز هذه على تعزيز الاستقرار طويل الأمد للمنتجات المجمعة الخالية من الرصاص في بيئات الصدمات والاهتزازات.

اختر PCBasic لتجميع PCB الخالي من الرصاص

1. خطوط إنتاج خالية من الرصاص متوافقة تمامًا مع معايير RoHS

تُشغّل PCBasic خطوط SMT وTHT خالية تمامًا من الرصاص لمنع أي احتمال لتلوث اللحام بالرصاص. جميع المواد - الصفائح، ومعاجين اللحام، والمكونات، والطلاءات، والتغليف - تُلبي متطلبات RoHS وREACH، وتُخضع لاختبارات XRF صارمة.

2. معتمد للتصنيع عالي الموثوقية

تتوافق منشآتنا مع معايير ISO 9001 وIATF 16949 وISO 14001 وISO 45001 وUL، وجميع تجميعاتنا تتبع معايير IPC-A-610 الفئة 2/3. وهذا يضمن جودة ثابتة في الإلكترونيات الاستهلاكية، والسيارات، والصناعات، والأجهزة الطبية.

3. هندسة العمليات المتقدمة الخالية من الرصاص

يقوم مهندسو PCBasic بضبط كل خطوة من خطوات تجميع PCB الخالية من الرصاص، بدءًا من تحديد ملف تعريف إعادة التدفق واختيار سبيكة SAC إلى إعادة تدفق النيتروجين ومراجعة DFM/DFX، مما يضمن وصلات لحام قوية وأداءً موثوقًا به على المدى الطويل.

4. خدمات شاملة للوحات الدوائر المطبوعة (PCB) ولوحات الدوائر المطبوعة (PCBA) والاختبار

نقدم خدمات تجميع شاملة للوحات الدوائر المطبوعة (PCB) الخالية من الرصاص، بما في ذلك تصنيع لوحات الدوائر المطبوعة، وتركيب السطح السطحي (SMT) الخالي من الرصاص، واللحام الموجي، وفحص AOI/X-Ray/SPI، واختبار ICT/FCT، والطلاء المطابق، وبرمجة البرامج الثابتة، وتجميع الصناديق. هذا يقلل من وقت التسليم ويحافظ على اتساق العملية بأكملها.

5. مصادر المكونات المتوافقة مع RoHS

يتم فحص كل قائمة مواد للتأكد من توافقها مع معايير RoHS. يتم استبدال المكونات غير المتوافقة أو التي تحتوي فقط على Sn/Pb ببدائل حاصلة على شهادة RoHS من مصنعين وموزعين موثوقين.

6. موثوقية مثبتة للبيئات القاسية

تتمتع مجموعات PCBasic الخالية من الرصاص بأداء جيد في ظل الدورات الحرارية العالية والاهتزازات والصدمات الميكانيكية، مما يجعلها مناسبة للإضاءة LED والإلكترونيات في السيارات والتحكم الصناعي والأجهزة الطبية.

7. إنتاج لوحات الدوائر المطبوعة الخالية من الرصاص في الصين تنافسي

بفضل خطوط SMT الفعالة، وإمكانية تتبع MES/ERP، وسلسلة التوريد القوية، تقدم PCBasic تجميع PCB عالي الجودة خالٍ من الرصاص في الصين بأسعار تنافسية لكل من النماذج الأولية وعمليات الإنتاج الضخم.

الخاتمة

مع التطور المستمر لصناعة الإلكترونيات العالمية نحو الاستدامة وحماية البيئة، أصبح تجميع لوحات الدوائر المطبوعة الخالية من الرصاص معيارًا صناعيًا شائعًا. وقد أدى التحول من اللحام التقليدي بالرصاص إلى لحام نظام SAC الحديث إلى تحسينات كبيرة في سلامة المنتجات الإلكترونية وموثوقيتها وقابليتها لإعادة التدوير.

سواء كنت تقوم بتطوير منتجات الإضاءة باستخدام تجميع PCB الخالي من الرصاص HASL، أو أجهزة إنترنت الأشياء باستخدام لحام SAC، أو المنتجات الإلكترونية الصناعية التي تسعى إلى تحقيق موثوقية عالية، فإن اختيار طريقة التصنيع التي تتوافق مع متطلبات RoHS يمكن أن يضمن أن تكون منتجاتك أكثر أمانًا وأكثر قدرة على المنافسة عالميًا وجاهزة جيدًا للسوق المستقبلية.

الأسئلة الأكثر شيوعًا (FAQ)

1. هل تعتبر وصلات اللحام الخالية من الرصاص موثوقة مثل وصلات اللحام المصنوعة من القصدير والرصاص؟

نعم. تتميز سبائك اللحام الحديثة الخالية من الرصاص، مثل SAC305، بأداء ممتاز في مقاومة التعب والزحف والدورة الحرارية، وغالبًا ما تكون أفضل من اللحام المحتوي على الرصاص.

2. هل تكلفة PCBA الخالية من الرصاص أعلى؟

اليوم، أصبح فرق التكلفة ضئيلاً. بفضل الانتشار الواسع والعمليات المتطورة، أصبحت أسعار تجميع لوحات الدوائر المطبوعة الخالية من الرصاص في الصين متطابقة تقريبًا مع أسعار تجميع القصدير/الرصاص.

3. هل تتطلب الألواح الخالية من الرصاص وقت إنتاج أطول؟

ليس بشكل ملحوظ. مع أن دورة التصفيح أطول قليلاً بسبب المواد عالية الـ Td، إلا أن مدة التسليم الإجمالية متطابقة تقريبًا.

4. كيف تمنع المصانع التلوث المتبادل بالرصاص؟

•  خطوط إنتاج منفصلة

•  معدات لحام مخصصة

•  تحليل مادة XRF

•  رقابة صارمة على المستودعات

5. ما هو أفضل تشطيب للسطح للوحات الدوائر المطبوعة الخالية من الرصاص؟

يُعدّ ENIG الأكثر تنوعًا. بالنسبة لمصابيح LED، يُعدّ تجميع لوحات HASL PCB الخالية من الرصاص شائعًا أيضًا. يُعدّ OSP وImmersion Silver مناسبين للتركيبات الحساسة للتكلفة.

6. كيفية التحقق من الامتثال لمعايير RoHS من مزود EMS الصيني؟

طلب:

•  شهادة الامتثال لـ RoHS

•  تقارير XRF

•  توثيق عملية IPC-A-610 / J-STD-001

•  التحقق من صفائح UL

7. ما هو سبيكة اللحام الأفضل لتطبيقي؟

•  SAC305 للاستخدام العام

•  Sn/Cu للحام الموجة

•  Sn/Bi للتجمعات ذات درجات الحرارة المنخفضة

•  SACX منخفض الفضة لخفض التكاليف

8. هل يمكن لألواح الدوائر المطبوعة الخالية من الرصاص التعامل مع حالات الاستخدام عالية الطاقة أو السيارات؟

نعم - عند استخدام صفائح Td عالية، وملفات تعريف إعادة التدفق المتحكم فيها، ومفاصل اللحام المعززة، فإن تجميع PCB الخالي من الرصاص مناسب لتطبيقات السيارات الكهربائية والصناعية والفضائية.