Lemljenje je iznenađujuće laka vještina koja se stječe pod uvjetom da znate što radite. Ovo posljednje je kritično jer letjelica uključuje manipulaciju komponentama koje mogu izdržati najviše 250 ° F alatom koji radi na 650 ° F.
Granica pogreške ovdje je prilično mala, a pogreške su često katastrofalne i skupe, što obeshrabruje većinu početnika da ustraju u početnim neuspjesima. Međutim, to se u potpunosti može izbjeći ako se odmah na početku osmisle osnove.
Čitajte dalje kako biste naučili osnove lemljenja i poštedjeli se užasa ugljenisane elektronike i slomljenih snova.
Zašto biste trebali gnjaviti lemljenje?
Na najosnovnijoj razini, lemljenje stvara pouzdane električne (i posljedično mehaničke) veze između vodljivih metalnih komponenti. To uključuje spajanje para žica ili elektroničke komponente na tiskanu ploču (PCB).
Kritički mislioci među vama mogli bi se zapitati zašto jednostavno ne uvijete žice ili ne pričvrstite komponente na PCB -ove pomoću matica i vijaka. Dva su problema s ovim pristupom. Za početak, takvi spojevi nisu mehanički stabilni pri kretanju ili vibracijama. Drugo, iako su mehanički čvrsti, pričvršćivači uopće nisu električno stabilni.
Uloge smo tražili od Dr. Lakshmi Narayan Ramasubramanian od Odsjek za znanost i inženjering materijala na Indijskom tehnološkom institutu u Delhiju, radi jasnoće o nekim od tehničkijih aspekata lemljenja.
Osjetljiva elektronika apsolutno treba električne spojeve niskog otpora kako bi se održala dosljedna vodljivost tijekom cijelog životnog vijeka proizvoda. To je teško postići jednostavnim spajanjem komponenti s pričvršćivačima. Neizbježni zračni razmak između komponenti u takvim spojevima dovodi do oksidacije (ili hrđe za crne metale), što značajno umanjuje električnu vodljivost. Ove prepreke čine lemljenje neophodnim za primjenu u niskonaponskoj preciznoj elektronici.
Povezano: Kako nadograditi svoj Ender-3 3D pisač
Kada lemite dvije komponente, lemljenje se kombinira s metalom (obično bakrom) u potpuno novu leguru. Lemljenjem se komponente u biti vežu na molekularnoj razini, ne ostavljajući zračni razmak, čime se uklanja mogućnost oksidacije. Dodatna mehanička stabilnost bonus je dobrodošlice.
Spajanje metala njihovim topljenjem zajedno je rizičan prijedlog s obzirom na to kako je većina poluvodičkih komponenti ocijenjena za rad na maksimalnoj temperaturi od 250 ° F. Korištenje topline za spajanje kabela integriranog čipa s jastučićima na PCB-u nije izvedivo budući da se bakar topi pri nevjerojatnih 1984 ° F. Morate pržiti komponentu puno prije nego što uspostavite pouzdan spoj.
Tu nastupaju jedinstveni sastav i termodinamička svojstva lema.
Lemljenje je eutektička legura koja se sastoji od olova i kositra. Eutektički bit važan je jer omogućuje da se legura otopi na znatno nižoj temperaturi u usporedbi s njezinim sastavnim metalima. Dok se čisto olovo i kositar tope na 620 ° F, odnosno 450 ° F, legura za lemljenje sastavljena od ova dva metala pomiješana u omjeru 63:37 počinje teći na samo 361 ° F.
Iako se lemljenje može činiti kao da uključuje taljenje bakrenih žica ili komponentnih žica na PCB -u, u stvarnosti proces funkcionira utjecajem otapala lemljenja na metal. Kada se vruće lemljenje uvede na bakrene komponente, djeluje kao otapalo koje prodire i otapa izložene bakrene površine. Ovo otapalo ih spaja na molekularnoj razini i tvori potpuno novu leguru u intermetalnom sloju.
Ovaj fenomen naziva se djelovanje vlaženja i apsolutno je kritičan za proces lemljenje - odnosno pretvaranje različitih komponenti u kontinuirano i električno vodljivo tijelo hibridna legura.
Povezano: Uzbudljivi projekti DIY elektronike za rješavanje problema ispod 15 USD
Pobjeđivanje oksidacije s fluksom
Metalno otapajuće djelovanje lemljenja temelj je uspješnih lemljenih spojeva. Međutim, u praktičnom smislu, lem ne može sam pokrenuti akciju vlaženja. Ovaj proces je kataliziran opskrbom toplinom i lemljenjem i bakrenim komponentnim vodovima.
To je problem jer toplina također uzrokuje da izložene bakrene površine brzo oksidiraju u prisutnosti zraka. Granični sloj oksida koji slijedi djeluje kao barijera koja onemogućuje vlaženje. Problem se pogoršava s prljavštinom, prljavštinom, uljima prstiju, mastima i drugim onečišćenjima prisutnim na površinama komponenti. Oni dodatno inhibiraju djelovanje otapala metala potrebno za uspješno lemljenje spoja.
Možete pokušati očistiti površine čistim, ali ćete naići na potpuno novi oksidni sloj onog trenutka kad ponovno primijenite toplinu na bakrene vodiče. Kad bi barem postojao način za uklanjanje oksidnog sloja tijekom lemljenja. Pa upravo to flux radi.
Flux se sastoji od kolofonija, koji je čvrsti oblik smole dobiven iz biljaka. U svrhu elektronike, kolofonij se koristi samostalno ili u kombinaciji s blagim aktivatorima koji omogućuju da rezultirajući tok ostane nekorozivan i neprovodljiv na sobnoj temperaturi. Isti postaje dovoljno aktivan da kemijski očisti okside i druge zagađivače kada se opskrbi s dovoljno topline.
Kada premažete površine koje su zalemljene fluksom, toplina primijenjena tijekom procesa lemljenja katalizira tok i uklanja nečistoće. Time se izlaže čisti bakar i omogućuje djelovanje vlaženja. Flux se može nanijeti na komponente prije lemljenja, ali se također uvodi tijekom procesa kroz samu žicu za lemljenje.
Većina modernih žica za lemljenje ima unutarnju jezgru ispunjenu kolofonijem koji se automatski raspršuje tijekom lemljenja.
Kada lemiti, a kada ne lemiti
Sada kada smo shvatili znanost iza lemljenja, jednako je važno znati kada lemiti i kada je to loše napraviti. Sve što uključuje PCB -ove gotovo je isključivo lemljeno. Postupak nudi izvrsnu električnu vodljivost i priličan stupanj mehaničkog pričvršćivanja, dok značajno smanjuje ukupnu veličinu vaših elektroničkih projekata.
Međutim, ponekad se isplati znati točno kada ne biste trebali pribjeći lemljenju.
Dok se žice mogu lemiti jedna na drugu ili na tiskane ploče, morate razmisliti kad god željena primjena uključuje bilo koji stupanj kretanja ili vibracije. Aplikacije za automobile, robotiku i 3D ispis izvrsni su primjeri gdje je lemljenje obično ograničeno na PCB -e i kategorički se izbjegava za sve kabelske završetke.
To je zato što su lemljeni spojevi tvrdi, ali krhki i stoga osjetljivi na zamor od savijanja. Definitivno nije poželjna osobina za električne spojeve izložene stalnim vibracijama i kretanju. Lemljeni kabeli u takvim primjenama podliježu zamoru od savijanja i posljedično ne uspijevaju na lomljivim spojevima.
Upravo se zato u tim aplikacijama kabelski završeci podložni takvim silama uvijaju umjesto lemljenja.
Iako ovo može zvučati kontraintuitivno, lemljenje nije jedini način da se postignu spojevi nepropusni za plin, otporni na oksidaciju. Ogroman tlak koji nastaje tijekom prešanja osigurača bakrene vodiče na molekularnoj razini, što ih čini savršeno nepropusnima za plin.
U stvari, presovani spojevi su i mehanički i električno superiorni u odnosu na njihove lemljene kolege, dok su također otporni na zamor od savijanja. Doktor Ramasubramanian navodi odsutnost intermetala u presavijenim spojevima kao primarni razlog zašto sučelje od čistog bakra pokazuje poboljšanu vodljivost u odnosu na lemljene spojeve.
On također objašnjava da je veza bakra s bakrom presavijenih spojeva inherentno jača jer slični atomi teže stvaranju jakih, stabilnih veza. S druge strane, različiti atomi bakra, olova i kositra koji se nalaze u lemljenim spojevima relativno se formiraju slabije veze koje su pod stalnim naprezanjem, što zauzvrat ubrzava umorno pucanje pod mehaničkim utjecajem stres.
Povezano: Vodič za početnike u DIY Voron 3D pisačima
To je i razlog zašto nećete pronaći niti jedan lemljeni završetak kabela u motornom prostoru vašeg vozila. Isto vrijedi i za 3D pisače i sve ostale uređaje podložne stalnim vibracijama i kretanju.
Što više znaš
Poznavanje temeljne mehanike lemljenja i kada je prikladno primijeniti je na vašim projektima učinit će razliku između uspjeha i stotinu dolara oštećene elektronike.
Ako vas zanima elektronika, trebat će vam lemilica. Evo najboljih lemilica za vas.
Pročitajte Dalje
- Uradi sam
- Elektronika
Nachiket je obuhvatio različite tehnološke uspjehe, od video igara i računalnog hardvera do pametnih telefona i DIY -a tijekom karijere koja traje 15 godina. Neki kažu da njegovi članci "uradi sam" služe kao izgovor da se njegov 3D pisač, prilagođena tipkovnica i ovisnost o RC -u predstave kao "poslovni troškovi" supruzi.
Pretplatite se na naše obavijesti
Pridružite se našem biltenu za tehničke savjete, recenzije, besplatne e -knjige i ekskluzivne ponude!
Kliknite ovdje za pretplatu
