الرئيسية - السلاسل التعليمية - علوم الالكترونيات - أدوات وأجهزة إلكترونية: كاوي اللحام

أدوات وأجهزة إلكترونية: كاوي اللحام

نتابع معكم أصدقائنا الأعزاء ضمن سلسلة “أدوات وأجهزة الكترونية”، وعبر هذا المقال، سنسلط الضوء على كاوي اللحام.

في البداية، يجب أن ننوه إلى أن كاوي اللحام هو أداة ذو استخداماتٍ متعددة، وبمعنى آخر، فإنه يمكن أن يتم استخدام كاوي اللحام بعمليات التشخيص والفحص، ليس بشكلٍ مباشر، وإنما عبر استخدامه بفك العناصر والقطع الالكترونية من لوحات الدارات، كما يمكن أن يتم استخدامه كأداة تنفيذية من أجل بناء لوحات الدارات الالكترونية.

عبر هذا المقال، سنستعرض الأفكار التالية:

  • 1- ما هو كاوي اللحام
  • 2- ما هي محطة اللحام الكاملة
  • 3- ما هي مواد اللحام
  • 4- كيف يتم إجراء لحام القطع الالكترونية
  • 5- ملاحظات ونقاط هامة تتعلق بكاوي اللحام وعملية اللحام 

ومن كاوي اللحام، سنبدأ مقالنا.

1- كاوي اللحام

كاوي اللحام هو عبارة عن أداة كهربائية حرارية، تقوم بتسخير الأثر الحراري للتيار الكهربائي من أجل تأمين درجة حرارة عالية، تساهم بصهر المواد المعدنية. عملية صهر المواد المعدنية مع بعضها البعض هي ما تشكل فعلياً عملية اللحام، حيث يتم إذابة العناصر عبر رأس كاوي اللحام مرتفع درجة الحرارة بما يضمن وصلها مع بعضها البعض. كاوي اللحام يأخذ شكلين أساسيين: قلم اللحام Soldering Pencil وفرد اللحام Soldering Gun، وكلا الشكلين يقومان بنفس الوظيفة، وهي إذابة المعادن الناقلة من أجل صهرها مع بعضها البعض وتأمين الاتصالية بين العناصر الالكترونية المختلفة.

بالنسبة لقلم اللحام (الشكل الأكثر انتشاراً لكاوي اللحام) فإنه يتألف من: قبضة الكاوي – السخان – رأي الكاوي. يقوم المستخدم بإمساك الكاوي من القبضة، وتتم عملية اللحام باستخدام الرأس، ولا يجب أن يستخدم قضيب السخان في عملية اللحام. وتختلف كاويات اللحام عن بعضها البعض بعدة أمور أساسية: حجم الرأس، شكل الرأس، جهد التشغيل، الاستطاعة.

قلم اللحام

بالنسبة لقلم اللحام، فإن أكثر المحددات أهميةً هي الاستطاعة التي يعمل عندها، وتتوافر معظم أقلام اللحام باستطاعة تتراوح ما بين 15 – 50 واط، وتعتبر استطاعة 25 واط كافيةً من أجل معظم عمليات اللحام على الدارات الالكترونية المطبوعة. تتميز أيضاً بعض كاويات اللحام بإمكانية تبديل رأس الكاوي، حيث تتوافر أشكال مختلفة من رؤوس كاويات اللحام، فبعضها مدبب وبعضها عريض، وعادةً ما يعتبر الرأس المدبب الأكثر تفضيلاً بسبب قدرته على تشكيل وصلة لحام دقيقة ووفقاً لرغبة المستخدم.

أحد الأمور الهامة التي يجب معرفتها فيما يخص كاوي اللحام، هي أن رأس الكاوي بحاجة لفترة زمنية كي يصل الرأس لدرجة حرارة العمل المناسبة، وذلك لأنه – كما ذكرنا سابقاً – يعتمد على الأثر الحراري للتيار الكهربائي، أي أنه يعتمد على تسخين قضيب الكاوي بفعل مرور التيار الكهربائي، ولذلك فإنه يحتاج لمرور فترةٍ زمنية كافية قبل أن يتم بدء عمله. تزود بعض كاويات اللحام بعناصر تنبيه ضوئي كي تخبر المستخدم أن الكاوي قد وصل لدرجة حرارة العمل المناسبة، طبعاً يجب أن ننوه إلى ضرورة إبقاء الكاوي بمكانٍ آمن أثناء فترة الإحماء والتسخين، وهو عادةً ما يكون متوافراً ضمن مكانه المخصص بمحطة اللحام، والتي سنأتي على ذكرها أيضاً في المقال.

LT

رؤوس مختلفة لكاوي اللحام، تستخدم طبعاً للتطبيق المراد تنفيذه

من الجدير بالذكر هنا أنه يوجد بعض كاويات اللحام التي تعمل بالبطاريات، بدلاً من وصل الكاوي إلى ماخذ تيار المدينة، وتكون هذه البطاريات قابلة لإعادة الشحن، وهي تتميز بزمنٍ سريع جداً للوصول لدرجة حرارة العمل المطلوبة، حيث يتراوح هذا الزمن ما بين 5-8 ثانية.

أمرٌ هام آخر يتعلق بكاويات اللحام، وهي أن بعضها مزود بمفاتيح خاصة للتحكم بدرجة الحرارة التي يريد المستخدم أن يعمل وفقها، بينما معظم كاويات اللحام تكون من النوع الذي يتمتع بدرجة حرارة ثابتة أثناء العمل، وعادةً ما تكون درجة الحرارة هذه مناسبة لمعظم أعمال اللحام المطلوبة، ولكن في بعض الأحيان قد تكون درجة الحرارة هذه مرتفعة أكثر من اللزوم، مما قد يسبب تلفاً أو أذيةً للعناصر الالكترونية أو لوحات الدارات، وهنا تبرز أهمية وجود خاصية العمل على درجات حرارة أخفض.

بالنسبة لفرد اللحام Soldering Gun، فإنه مخصص من أجل توليد استطاعة حرارية أعلى، وبالتالي من أجل وصل أسلاك ذات أقطار أكبر، وبالتالي فإن فرد اللحام يعمل بشكلٍ سريع على تأمين درجة الحرارة اللازمة لوصل العناصر وصهر معدن اللحام.

426c5b8981316f8bdf0c887cbba04e0b

فرد اللحام الذي يستخدم من أجل تأمين درجات حرارة مرتفعة

2- ما هي محطة اللحام

عند العمل باستخدام كاوي اللحام، فإن أغلب الاستخدام يكون عبر استخدامها ضمن ما يعرف بـ “محطة اللحام Soldering Station”. تتكون محطة اللحام التقليدية من: كاوي اللحام (سواء كان قلم أم فرد لحام) / موضع كاوي اللحام / اسفنجة التنظيف.

محطة اللحام الكاملة

الجزء المخصص لوضع كاوي اللحام هو جزء هام جداً من محطة اللحام، حيث يؤمن وضع كاوي اللحام بشكلٍ آمن لحين وصوله لدرجة حرارة العمل والاستطاعة المناسبة، وذلك لتأمين حماية للأجهزة والأغراض المحيطة من التأثير الحراري السلبي لكاوي اللحام في حال لمسها بغير قصد. بنفس الوقت، فإن هذا الموضع يتم استخدامه من أجل تثبيت كاوي اللحام في الفترات التي لا يقوم المستخدم فيها باستخدامه، وذلك بدلاً من الإمساك به طوال الوقت، أو وضعه في مكانٍ غير مناسب، وهو الأمر الذي يخفف بشكلٍ كبير من الحوادث التي قد تحدث أثناء عملية لحام العناصر الالكترونية أو فك لحامها.

تزود بعض محطات اللحام بوحدة تحكم، حيث يتم عبر هذه الوحدة التحكم بدرجة الحرارة التي سيصل إليها كاوي اللحام، ويتم الانتقاء ما بين درجات الحرارة المنفضة Low والمرتفعة High وهو ما يعطي المستخدم خياراتٍ واسعة لتأمين أفضل درجة حرارة لحام أثناء العمل، بدلاً من العمل بدرجة حرارة ثابتة، قد تكون أعلى بكثير أو أخفض بكثير من المطلوب.

stahl-soldering-iron__14275_zoom

محطة لحام مزودة بوحدة تحكم بدرجة الحرارة

قد تتضمن محطة اللحام أيضاً مكبرة خاصة بالقطع الالكترونية، حيث يستطيع المستخدم أن يستفيد من هذه المكبرة من أجل تأمين أفضل رؤية ممكنة لنقاط توصيل اللحام وأرجل العناصر الالكترونية، وغالباً ما تكون هذه المكبرة مزودة أيضاً بضوء يساهم بزيادة وضوح الإنارة. في حال لم تتوافر المكبرة بشكلٍ مدمج مع محطة اللحام، يستطيع المستخدم شرائها بشكلٍ منفصل واستخدامها بشكلٍ يدوي، ولكن تبقى المكبرة المدمجة أسهل من حيث التعامل وتعطي المستخدم أريحية أكبر أثناء عملية اللحام.

3- ما هي مواد اللحام 

إن مادة اللحام التي تستخدم من أجل وصل معدنين مع بعضهما البعض هي عبارة عن خليطة معدنية ناقلة، تتكون من القصدير والرصاص، ومن أجل خليطة لحام جيدة، يجب أن تكون نسبة الرصاص 37% ونسبة القصدير 63%، والخليطة الشائعة تتكون من رصاص بنسبة 40% وقصدير بنسبة 60%.

تنصهر هذه الخليطة عند درجة حرارة 190 مئوية، وهي درجة حرارة تستطيع معظم كاويات اللحام تأمينها، وبعد أن يقوم رأس الكاوي بإذابة الخليطة التي ستعمل على وصل معدنين مختلفين، فإن الخليطة ستبرد بسرعة وتتجمد مما يؤمن عملية التوصيل الجيد، وتحصل عملية اللحام.

تتوافر خليطة اللحام بشكلٍ تجاري على شكل أسلاك ذات أقطار مختلفة وتتراوح ما بين 0.25 ميللي متر حتى 1.25 ميللي متر. عملية تحديد قطر سلك اللحام تعود لنوعية التطبيق المستخدم ومدى حاجة المستخدم إلى أسلاك لحام ذات أقطار كبيرة.

بالإضافة لخليطة سلك اللحام، هنالك مادةٌ أخرى يتم استخدامها أيضاً بعمليات اللحام، وهي المذيب FLux. تستخدم مادة المذيب كداعم لعملية اللحام، حيث يستخدم قبل أو أثناء تشكيل الوصلة، ويوضع المذيب على الوصلة من أجل إذابة الأكاسيد المعدنية التي قد تتشكل عليها، كما أن المذيب يشكل طبقة حماية تمنع التأكسد خلال عملية تسخين الوصلة.

4- كيف يتم إجراء عملية اللحام

من أجل إجراء عملية اللحام، يجب اتباع (3) خطوات أساسية:

  • – اختيار كاوي اللحام المناسب لعملية اللحام (من حيث الاستطاعة وجهد التغذية وشكل رأس الكاوي)
  • – تحديد العناصر الالكترونية التي ستلحم مع بعضها البعض
  • – تحديد لوح الدارة المطبوعة الذي ستتم عملية اللحام فوقه

بالنسبة لاختيار الكاوي، فإن اختيار كاوي ذو استطاعة بين 25 و 40 واط يعتبر مناسباً لأغلب عمليات اللحام، كما أن رأسه يجب أن يكون من النوع المطلي بالنيكل، حيث تؤمن طبقة النيكل حمايةً لمادة الرأس النحاسية من التلف. يجب أيضاً التأكد من تنظيف رأس الكاوي من الشوائب التي قد تكون عالقة عليه من عمليات اللحام السابقة. يجب الانتباه أيضاً إلى عدم استخدام كاويات لحام ذات درجات حرارة مرتفعة في حال لم يكن ذلك ضرورياً، لأن ذلك قد يؤدي لضرر وتلف العناصر الالكترونية أو سطح الدارة المطبوعة.

بالنسبة لتنظيف رأس الكاوي، فيجب أن يتم بقطعة قماشية نظيفة قبل تسخين الكاوي، وعند وصول الكاوي لنقطة العمل، يجب أن يتم تتظيف رأس الكاوي باستخدام الاسفنجة الموجودة بمحطة اللحام. يتم تبليل الاسفنجة بقليل من المياه، وتتم عملية تنظيف رأس الكاوي عبر تدويره بحركةٍ ناعمة فوق الاسفنجة. عملية التنظيف هذه يجب أن تكرر أثناء اللحام من أجل إزالة البقايا المعدنية المنصهرة التي قد تبقى عالقة برأس الكاوي.

بالنسبة للعناصر الالكترونية، فإن أهم نقطة تتعلق بعملية لحامها هي تحضيرها الجيد، من حيث تنظيفها والتأكد من خلوها من الشوائب أو العوالق المؤثرة سلباً على عملية اللحام، بالإضافة للتأكد من درجات الحرارة المناسب استخدامها معها من أجل عملية اللحام، بحيث لا تكون عملية اللحام سبباً لتلف أو أذية العنصر. هذه المعلومات يتم الحصول عليها من النشرات الفنية Data Sheet الخاصة بكل عنصر الكتروني. في حال القيام بتلحيم الدارات الالكترونية ذات الأرجل ثنائية التوضع DIL: Dual-Integrated-Line فيفضل أن يتم استخدام قاعدة الدارة المتكاملة وتلحيمها، بدلاً من وضع الدارة المتكاملة نفسها على لوح الدارة المطبوعة وتلحيمها مباشرةً.

توضع عناصر اللحام

التوضع الجيد لعناصر عملية اللحام: رأس الكاوي المائل بزاوية 45 درجة، مع سلك اللحام، وسلك العنصر الالكتروني على الجزء المخصص للحام على لوح الدارة الالكترونية المطبوعة.

أخيراً، فإن الملاحظة الأبرز بالنسبة لتحضير لوحات الدارات المطبوعة PCB لعملية اللحام، فهي جعلها نظيفة وخالية من أية شوائب، لأن اللحام لن يعلق فوق الشوائب. الملاحظات الأخرى المتعلقة بشكل التوصيلات ونوعيتها فهي خارج إطار اهتمام موضوع اللحام، وهي تتعلق بكيفية التصميم الجيد للوحة المطبوعة.

تنبع أهمية تنظيف لوح الدارة المطبوعة قبل إجراء عملية اللحام من أن السطح المتسخ سيؤدي لتوليد حرارة زائدة من أجل تأمين صهر معدن اللحام فوق الدارة المطبوعة. الحرارة الزائدة قد تؤثر سلباً بعدة نواحي: فهي قد تؤدي لضرر أو تلف العناصر الالكترونية، وقد تؤدي لضرر أو أذية في لوح الدارة المطبوعة نفسه.

الآن، وقبل ذكر أهم الخطوات الخاصة بعملية اللحام، يجب أن نذكر ما هي أهم الأمور التي يجب أن تحققها عملية اللحام نفسها:

  • – يجب أن يشكل اللحام وصلة قوية للعناصر الالكترونية على لوحات الدارات المطبوعة
  • – يجب أن يغطي اللحام كافة عناصر الوصلة
  • – عندما يجف اللحام، يجب أن يظهر صلباً لامعاً وذو سطحٍ خالٍ من التقشرات أو الأوساخ
  • – يجب ألا يحجب اللحام شكل العناصر في الوصلة

بالنسبة لعملية اللحام، فإنها تتم وفقاً للخطوات التالية:

  • – تأكد من وصول التغذية الكهربائية لكاوي اللحام (سواء كان يعمل بمأخذ موصول لتيار المدينة أو على البطاريات).
  • – تأكد من وصول رأس كاوي اللحام لدرجة حرارة العمل المطلوبة (يمكن أن يكون عبر تنبيه ضوئي خاص بالكاوي، أو عبر لمس رأي الكاوي بالقطعة الاسفنجية المبللة وملاحظة تبخر المياه منها).
  • – ضع العناصر الالكترونية على لوح الدارة المطبوعة بالشكل الصحيح، وقم بثني أرجل العنصر الالكتروني المراد لحمه.
  • – ضع كاوي اللحام بزاويةٍ قدرها 45 درجة، ومن ثم قم بتقريب سلك اللحام على نقطة التوصيل.
  • – دع مادة سلك اللحام تنصهر وتنساب على الوصلة حتى تغطيها بشكلٍ كافي، ومن ثم ارفع رأس الكاوي وسلك اللحام سويةً عنها. لا تقم برفع الكاوي قبل رفع السلك، لأن ذلك قد يؤدي لأن يلتصق السلك بالوصلة، قم برفعهما معاً للحصول على أفضل نتيجة.
  • – انتظر جفاف الوصلة، ومن ثم تأكد من تثبيت العنصر الالكتروني على لوح الدارة المطبوعة عبر وصلة اللحام.
  • – تأكد من أن شكل الوصلة مناسب، وخالي من الشوائب والتقشرات.
l-dsc_0014

الشكل المثالي لوصلة اللحام: تغطية كافية للعناصر الالكترونية، مع سطح أملس وخالي من الشوائب والقشور، وتوزع متساوي لمادة اللحام على العنصر الالكتروني ولوح الدارة المطبوعة.

هنا يجدر بنا الذكر أن الخطوات السابقة تستخدم من أجل عملية وصل العناصر الالكترونية إلى لوحات الدارات المطبوعة، كما يتم استخدامها من أجل فك لحام العناصر في حالات الاستبدال، ولكن بدون الخطوات المتعلقة بتثبيت العنصر.

عملية فك اللحام تتم باستخدام كافة عناصر محطة اللحام، بالإضافة لأداةٍ إضافية هي شفاط اللحام، حيث يتم تسخين الوصلة اللحامية وإزاحتها قليلاً ومن ثم رفع الكاوي عنها، ومن ثم يتم شفط الوصلة باستخدام شفاط اللحام. هذه العملية هامة في حال تم الكشف عن عطل بعنصر الكتروني على لوحة دارة مطبوعة، وأراد المستخدم أن يقوم باستبداله بعنصرٍ آخر.

5- ملاحظات هامة 

هنا سيتم ذكر العديد من الملاحظات الهامة التي تتعلق بعملية اللحام:

  • – بالنسبة لوصلات اللحام، فيجب أن تكون مادة اللحام متوزعة بالتساوي على الوصلة اللحامية وتؤمن اتصال العناصر الالكترونية بشكلٍ جيد، كما يجب أن تكون الوصلة خالية من الشوائب والأوساخ، وذات سطح أملس وناعم.
  • – انتبه جداً من حرارة رأس كاوي اللحام، وتأكد دوماً من وضعه في مكانه المخصص بمحطة اللحام عندما لا تريد استخدامه، أو أثناء الانتظار لوصوله لدرجة حرارة مرتفعة
  • – عند التعامل مع العناصر الالكترونية من عائلة MOS و CMOS الحساسة جداً للشحنات الكهربائية الساكنة، انتبه للتوصيات المذكورة ضمن النشرة الفنية الخاصة بالعنصر الالكتروني. أي تلامس خاطئ أو عدم تأريض جيد أثناء عملية اللحام قد يؤدي لتلف أو ضرر هذه العناصر.
  • – انتبه من التسخين الزائد لرأس كاوي اللحام، سواء كان لحماية العناصر الالكترونية أو لوحات الدارة المطبوعة.
  • – تأكد من استخدام كاوي اللحام المناسب من حيث الاستطاعة وشكل الرأس.
  • – انتبه دوماً من حرارة رأس الكاوي التي قد تسبب حروقاً مؤلمة وخطيرة بالنسبة للمستخدم.
  • – عملية اللحام لا علاقة لها بجودة تصميم لوحة الدارة المطبوعة، ولذلك تأكد من جودة تصميم لوح الدارة المطبوعة قبل تنفيذ عملية اللحام عليها.
  • – يمكن أن يستخدم كاوي اللحام الحراري بتلحيم بعض العناصر عديمة الأرجل، إلا أنها تتطلب مهارة وخطوات إضافية، ولذلك يجب ألا يتم القيام بعملية وصل العناصر الالكترونية عديمة الأرجل قبل التأكد من الطريقة الصحيحة لتوصيلها.
  • – تتطلب عملية اللحام الجيد خبرةً وممارسة، ولذلك يفضل أن يقوم الفني والمهندس بالتدريب المستمر للوصول لأفضل تقنيات لحام مناسبة، كما أن عملية فك اللحام تتطلب بالضرورة أن يكون المستخدم ذو مهارة متقدمة بعملية اللحام، كونها تتطلب تركيزاً وحرفيةً أكبر.

إلى هنا يكون مقالنا المخصص بكاوي اللحام وعملية اللحام قد انتهى، ونأمل أن نكون قد وفقنا في تقديم معلومةٍ مفيدة وجيدة لكافة المتابعين، وسنعمل في المستقبل على إضافة أية معلومات مفيدة بهذا الشأن.

عن ماريو رحال

ماريو رحال
مهندس طبي ومدون تقني. مدير موقع عالم الإلكترون.

2 تعليقان

  1. شكراً جزيلاً لكم

  2. شكرن على افادتكم لنا وجازاكم الله خير

اضف رد

لن يتم نشر البريد الإلكتروني . الحقول المطلوبة مشار لها بـ *

*

x

‎قد يُعجبك أيضاً

“4” طرق جديدة لتبريد الشرائح والرقاقات الحاسوبية

يبدو أن الأمور قد أصبحت أكثر “سخونة” في مجال المعالجات والرقاقات الحاسوبية. في حين يركز ...