Lemljenje štapnom lemilicom

Šta je lemljenje?

Lemljenje je mehanička veza između dva ili više sličnih ili različitih materijala napravljena zagrevanjem i topljenjem trećeg materijala „punila“. Dva materijala koja spajate se ne tope tokom procesa lemljenja - samo se lem topi.

Dve najčešće metode za generisanje toplote za lemljenje su korišćenje plamena ili korišćenje električnog izvora. Električni izvor može da generiše svoju toplotu zračenjem, indukcijom, provodljivošću, lučenjem ili kroz nekoliko drugih metoda. Generisanje plamena iz izvora gasa je tipičan hemijski proces, ali ima i varijacije. U ovom postu ćemo se fokusirati na korišćenje električne toplote koju generiše lemilica.

Druge vrste lemljenja

Vaše prvo iskustvo sa lemljenjem je možda bilo vodovod. Lem na bazi metala i hemijski fluks (koji sprečava oksidaciju) koji se koristi na bakarnim cevima razlikuje se od tipa koji se koristi u elektronici, ali proces je generalno isti. Cevi se čiste i nanosi se fluks da se metal ne oksidira. Toplota se primenjuje, obično plamenom iz plamenika, a zatim se lem unosi u spoj. Ova vrsta lemljenja koristi niže temperature od drugih metoda, a ponekad se naziva i mekim lemljenjem.

Lem koji se koristi za bakarne cevi mora biti bez olova, pošto je olovo toksično ako se konzumira, a fluks mora biti siguran za upotrebu na vodovodnim cevima.

Srebrno lemljenje je još jedna uobičajena tehnika lemljenja. Takođe se naziva i tvrdo lemljenje zbog viših temperatura (iznad 450°C) koje se koriste za topljenje materijala za punjenje. Ovo je suprotno od mekog lemljenja (ispod 450°C) koje se koristi za elektroniku i bakarne cevi.

Tvrdo lemljenje ima jednu glavnu prednost u odnosu na meko lemljenje: formira mnogo čvršću vezu između materijala. Nedostatak je što ga mnogo više temperature čine nepraktičnim za elektronske komponente osetljive na temperaturu.

Sa trvrdim lemljenjem (formiranje, fiksiranje ili spajanje lemljenjem sa legurom bakra i cinka na visokoj temperaturi), materijal za punjenje je tipično legura mesinga koja se zagreva do tačno iznad tačke topljenja i, kroz kapilarno dejstvo, uvlači se u spoj između materijala koji se spajaju. Pravi neverovatno jak spoj, ali obično nije tako jak kao dobro izveden zavareni spoj.

Razlika između lemljenja i zavarivanja

Zavarivanje nije lemljenje. Kod zavarivanja, materijali koji se spajaju se takođe tope u procesu izrade spoja. Obično i dalje koristite materijal za punjenje prilikom zavarivanja, ali ključ za dobar zavar je fuzija materijala koji se zavaruju. Zavareni spoj treba da bude jak kao i osnovni materijali koji se zavaruju.

Najčešća tehnika zavarivanja je upotreba plamena ili električnog luka, ali možete zavariti i trenjem, laserom, pa čak i ultrazvučnim talasima.

Osnovni alati i materijali za lemljenje

Osnovni alati i potrošni materijal:

1. Zaštitne naočare

2. Lemilica sa postoljem

3. Klješta za rezanje žice

4. Vlažni sunđer

5. Lem

Ruke preko priključaka

Bezbednost je na prvom mestu, a udobne zaštitne naočare su najvažniji alat.

Postoje neki dobri razlozi za nošenje zaštitnih naočara, od kojih većina uključuje dva oka koja vam trebaju trajati do kraja života. Prilikom lemljenja, rastopljeni lem može ponekad pucati i prskati. Nije velika količina lema i ne dešava se često, ali kada se dogodi, jedna mala mrlja može mnogo oštetiti vaše oko.

Možete se suočiti sa još jednom opasnošću kada skrate žice do komponenti, što neizbežno morate da uradite kada završite sa lemljenjem veze. Uvek stavite ruku preko komada žice koji sečete, što će zaštititi vaše lice od žice koja se podrezuje. (slika)

Različiti prečnici drške

Digitalna Hakko stanica za lemljenje FKS-888D

Raznolikost visokokvalitetnih postolja za lemilo

Kakvu štapnu lemilicu?

Udobnost je važan faktor koji treba uzeti u obzir kada kupujete štapnu lemilicu. Iako nije uvek moguće testirati lemilo pre nego što ga kupite, možete razmisliti o tome koji oblik bi vam se više dopao. Nema mnogo varijacija u ergonomiji lemilice, ali postoje neki stilovi sa ručkama nalik olovkama i drugi koji imaju ručku mnogo većeg prečnika. (slika)

Najvažniji faktor (tehnički dva faktora) u kupovini vaše prve štapne lemilice je snaga i mogućnost variranja snage. Većina snaga štapnih lemilica se kreće od 20 W do 60 W ili više.

Različiti tipovi lemljenja zahtevaju različite temperature, tako da je mogućnost kontrole temperature ključna za sjajno iskustvo lemljenja.

Trebali biste ozbiljno razmisliti o nekoliko dodataka koji idu ruku pod ruku sa vašom štapnom lemilicom. Prvi je odgovarajući stalak za nju. (slika)

Pištolj lemilica

Gasna lemilica 

Lemilica utaknuta u standardni električni tajmer

Druge vrste lemilica

Postoje i lemilice u stilu pištoljske drške, od kojih je jedna prikazana na slici. Ove vrste lemilica su prikladne samo za veće prečnike žice, metale poput onih koji se koriste za automobilske baterije, ili čak za lemljenje olovnih prozora. Obično ga je teško držati, nedostaje mu preciznost potrebna za lemljenje komponenti u električnim krugovima i veća je snaga nego što je potrebno.

Druga uobičajena vrsta lemilice je ona koja se pokreće na gas; tipično, butan (prikazano na slici). Opet, ovaj tip nije idealan iz nekoliko razloga. Prvo, potrošićete dosta goriva, što je svakako manje zgodno od uključivanja standardne lemilice. Drugi, važniji razlog je taj što je regulisanje temperature izuzetno teško. Lem koji koristite ima specifičnu tačku topljenja, a štampane ploče, zajedno sa integrisanim kolima, nisu tolerantne na visoke nivoe toplote koje ove lemilice proizvode. Sigurno postoje trenuci kada je lemilica na gas odličan alat koji treba imati pri ruci. Ne možete tačno popraviti lošu žicu na udaljenoj lokaciji koja nema struju. Ove mini baklje su odlične i za druge zadatke - samo ih nemojte koristiti za lemljenje osim ako nije 100% neophodno.

Poslednja vrsta lemilica o kojoj želim da razgovaram je lemilica sa električnim pražnjenjem. Ove lemilice rade tako što emituju brzi električni naboj preko vrha, koji topi lem ili čak zavari komponentu na mestu. Problem sa korišćenjem ove vrste lemilica je struja koja prolazi kroz vrh. Ova struja može uništiti bilo koju osetljivu komponentu.

SAVET Nemaju svi lemilice automatsko isključivanje i možda se nećete uvek setiti da isključite peglu nakon što je koristite. Jednostavan sistem kako biste bili sigurni da nikada ne ostavljate lemilicu uključenu predugo: kupite električni tajmer i podesite tajmer na jedan sat. (slika) Uključite lemilicu i na posao. Ako zaboravite da isključite lemilicu, tajmer će se isključiti nakon jednog sata.

Lemni vrhovi

Tve vrste lemnih sunđera

Dijagonalna secica

Komercijalni odvodnik dima

Pribor za lemljenje

Još jedna stvar koju treba uzeti u obzir pri odabiru lemilice je dostupnost zamenskih vrhova, uključujući i one u različitim veličinama. (slika) Vrh vašeg lemilice treba da odgovara veličini veze koja se pravi. Veća komponenta, kao što je USB port ili priključak za napajanje, zahteva više toplote da bi se uspostavila mehanička veza. Veći vrh će ovo olakšati, a isto važi i za manje komponente. . Manji vrh obično omogućava bolju spretnost, što vam pomaže da lakše uspostavite te veze.

Kada lemite, važno je da vrh održavate čistim, što znači da će vam trebati sunđer za lemljenje. Postoje dve vrste sunđera za lemljenje (prikazano na slici). Najosnovniji je jednostavno sunđer natopljen vodom. Drugi tip, koji radi mnogo bolje, je mesingani sunđer. I jedno i drugo će pomoći da lemilica bude čista, ali verzija od mesinga neće stalno hladiti lemilicu dok brišete vrh nakon lemljenja jednog ili dva spoja.

NAPOMENA Možda razmišljate o korišćenju starog kuhinjskog sunđera kao sunđera za lemljenje, ali ovo nije dobra ideja. Vaš kuhinjski sunđer nije predviđen da bude u kontaktu sa lemilom na visokoj temperaturi.

Još jedna osnovna stavka koja će vam neizbežno trebati kada počnete sa lemljenjem je par dijagonalnih klešta za sečenje, koja su posebno napravljena za elektroniku. (slika)

Takođe će vam na kraju trebati nešto da skinete krajeve žica u pripremi za lemljenje.

UPOZORENJE Video sam nebrojeno mnogo ljudi koji su zubima skidali krajeve žica. Ne radi ovo! Radite sa lemom, koji može da sadrži olovo, i nikada ga ne bi trebalo progutati. Takođe, čuo sam mnogo priča o ljudima koji su završili sa hitnim pregledom kod zubara da popravi napuknut ili okrhnut prednji zub!

Zaštitne naočare su broj jedan na mojoj listi potrebne zaštitne opreme za lemljenje. Sledeći na listi bi bio odgovarajući usisivač dima. sigurnosna oprema. Ako tek počinjete, sedenje blizu prozora sa dobro postavljenim ventilatorom može biti dovoljno, ali to neće zameniti odgovarajući komercijalni odvod dima (prikazano na slici). Bez obzira na to da li imate usisivač dima, trebalo bi da uzmete u obzir i protok vazduha u prostoru u kome radite. Mala soba sa zatvorenim vratima i prozorima i dalje nije idealna, čak i ako imate usisivač dima.

Osnovna alatka treća ruka

Dodavanje termoskupljajuceg bužira na štipaljke treće ruke

Treća ruka visokog kvaliteta

PCB stega

Hvatanje svog posla

Sledeći alat koji ćemo pogledati je prikladno nazvan treća ruka. To je veoma zgodan alat, koji se koristi za držanje komponenti zajedno tokom lemljenja. Može da drži dve žice koje treba spojiti, štampane ploče ili zaista bilo šta što treba bezbedno držati dok pravite vezu za lemljenje.

Najčešći ima dve hvataljke i lupu. (slika) Nikada nisam smatrao da je lupa korisna, pa sam je uklonio.

Jedna mana skoro svih trećih ruku su hvataljke. Oni imaju tendenciju da imaju nazubljene zube koji mogu biti štetni. Učinite sebi uslugu i isecite komad toploskupljajućeg bužira i postavite ga preko svake čeljusti pre upotrebe. (slika)

Kada lemite, treća ruka je od velike pomoći kada je u pitanju držanje žica, a ako je potrebno, može se koristiti za držanje PCB-a, ali postoji bolja alternativa koja je vredna ulaganja. Držač PCB-a je namenska stega koji se koristi za držanje PCB-a tokom lemljenja, i oni su izuzetno korisni ako planirate da lemite mnogo PCB-a. (slika)

Materijali

Lem

Najteži deo pri izboru lema je da odlučite da li želite da koristite lem na bazi olova ili bez olova. Svaki ima pluseve i minuse.

Olovo može dovesti do ozbiljnih zdravstvenih rizika, posebno kada se proguta, zato budite veoma oprezni. Glavna dva pravila su da nikada ne jedete kada lemite i operite ruke odmah nakon što završite sa lemljenjem. Vaša koža je pristojna barijera između vas i olovnog lema. Takođe, trebalo bi da imate dobru ventilaciju i odgovarajuće mesto za lemljenje.

Lem bez olova na bazi srebra može biti skuplji i obično ga je malo teže koristiti, jer ima višu temperaturu topljenja. Takođe je sklon pucanju od zamora, zbog viših potrebnih temperatura i njegove inherentne krhkosti, i limenih opiljaka, koji su mikroskopski „opiljci“ koji mogu da izazovu kratki spoj.

Još jedan faktor koji treba uzeti u obzir pri izboru lema je odnos upotrebljenih sirovina. Obično koristim lem na bazi olova 60/40. To znači da je 60% kalaja i 40% olova, zajedno sa fluksom u jezgru lema.

Poslednja stvar koju treba da uzmete u obzir kada birate lem je stvarni prečnik ili mera žice. Lem je dostupan u mnogo različitih veličina, od 0,25 mm pa sve do 3,175 mm ili više. Ako kupite mali kalem, oko 50 grama, lema prečnika približno 0,81 mm, on će vam dugo trajati i raditi u skoro svim, ako ne i svim situacijama.

Koju god vrstu lema da odaberete, nemojte koristiti onu koju pronađete u prodavnici bakra za bakarne cevi! Ima jezgro fluksa na bazi kiseline i uništiće vaša kola! 

Bez obzira koju vrstu lema odaberete, obavezno operite ruke nakon lemljenja.

Fluks

Fluks, koji se ponekad naziva kolofonijski fluks ili samo kolofonijum, je hemijska mešavina koja pomaže u sprečavanju oksidacije tokom procesa lemljenja. Takođe pomaže da lem teče kada se otopi. Trebaće vam fluks prilikom lemljenja, ali na vama je kako ćete ga uvesti. Upotreba lema sa jezgrom fluksa malo olakšava vaš rad, pošto je fluks unutar lema i počeće da teče kada se lem zagreje. Ako odaberete lem za jezgro bez fluksa, moraćete da unesete fluks dodavanjem paste ili tečnosti u svaku vezu tokom lemljenja.

Čuvaj se!

Lemljenje može biti opasno. Nikada nemojte pokušavati da lemite bilo šta bez temeljnog poznavanja procesa i svih mogućih opasnosti koje su uključene. Evo nekoliko ključnih tačaka koje treba zapamtiti prilikom lemljenja:

»» Nikada nemojte lemiti kolo pod naponom, bilo koje kolo koje je povezano sa izvorom napajanja, ili kolo koje ima preostalu snagu u sebi (na primer, kolo sa kondenzatorom koji je još uvek napunjen).

»» Nikada nemojte lemiti ništa što je priključeno na električnu mrežu, poznato i kao kućna struja. Ovo bi trebalo da rade samo profesionalci jer su visoki napon i struja smrtonosni. Ako se utakne u zid, nemojte se petljati sa njim! Ikad!

»» Olovni lem je otrovan. Uvek operite ruke nakon upotrebe bilo kog lema, posebno lema na bazi olova, i izbegavajte udisanje isparenja. Nikada nemojte koristiti lem na bazi olova tamo gde će doći u kontakt sa hranom ili pićem ili ga ostavljajte tamo gde bi se deca mogla igrati sa njim.

»» Prilikom lemljenja uvek nosite zaštitne naočare.

»» Nikada ništa ne lemite direktno na bateriju! Može eksplodirati!

»» Uvek imajte odgovarajuću ventilaciju prilikom lemljenja.

»» Uvek se uverite da ste na odgovarajućoj lokaciji prilikom lemljenja.

»» Držite aparat za gašenje požara lako dostupnim prilikom lemljenja.

»» Svako kritično lemljenje, ili lemljenje u nepoznatim situacijama, uvek treba da obavlja profesionalac. Ako niste sigurni u bilo šta, pitajte profesionalca!

Priprema lemilice i radne stanice

Ako treba da lemite negde gde nije idealno, uvek možete odložiti komad šperploče da biste zaštitili površinu na kojoj radite. Ako koristite lem na bazi olova, nemojte raditi nigde sa pripremom hrane u budućnosti. Nikada ne ostavljajte vruće lemilo bez nadzora.

Pre nego što počnete da koristite potpuno novu lemilicu, moraćete da pripremite vrh, što se naziva kalajisanje vrha. Ovo omogućava da lem lakše teče prilikom spajanja i štiti vrh lemilice od korozije.

Samo uključite lemilicu na oko 340°C ako koristite lem na bazi olova ili 370°C ako koristite lem bez olova. Kada se gvožđe zagreje, jednostavno istopite malo lema na vrhu, pazeći da je potpuno pokriven. Kada je prekriven lemom, brzo ga obrišite sunđerom za lemljenje ili mesinganim sunđerom. Trebalo bi da izgleda lepo i sjajno i da bude spremno za upotrebu.

Ovaj proces čišćenja i kalajisanja vrha treba ponavljati onoliko koliko je potrebno kako biste bili sigurni da je vrh lemilice uvek čist.

Ako planirate da ne lemite duže od 10-15 minuta, isključite lemilicu. Ovo će pomoći da se minimizira oksidacija koja će se neizbežno pojaviti na vrhu vašeg vrha lemilice. Jedna od najvećih grešaka je pokušaj lemljenja sa veoma prljavim vrhom.

Nakon što završite sa lemljenjem, nastavite i ponovo obrišite vrh. Ovo će ostaviti lep zaštitni premaz od fluksa i lema na vašem vrhu dok nije u upotrebi.

UPOZORENJE Nikada ne koristite turpiju ili brusni papir na vrhu lemilice. Može biti primamljivo ako vrh ima prekomernu koroziju ili pokušati da smanji vrh za različite primene, ali to je loša ideja. Nikada to ne radi! Uklonićete spoljni premaz vrha i on nikada neće voditi toplotu kako bi trebalo. Ako vam je vrh lemilice toliko korodiran da ga kalajisanje neće popraviti, samo napred i kupite novi.

Nošenje antistatičke narukvice

Savijanje žica za držanje dela na mestu

Aligator klješta u procesu držanja komponente

Pravilno postavljanje vrha lemilice i dodavanje lema

Savršeni osnovni lemni spoj

Lemljenje štampanih ploča (PCB)

Ako zajedno lemite nekoliko žica ili komponente koje koristite nisu osetljive na statički elektricitet, možda vam neće trebati antistatička narukvica (prikazano na slici). Uvek je najbolja praksa da se uzemljite da biste izbegli bilo kakvu statiku koja može biti prisutna. Oni su izuzetno važni kada se radi na skupim integrisanim kolima (IC) ili složenim ili skupim pločama, ili kada postoji opasnost od statičkog elektriciteta.

Trebalo bi da ubacite deo u ploču i savijte žice pod uglom od oko 45°, kao što je prikazano na slici, što će zadržati deo na mestu dok lemite vezu. Potrebno je samo da ih savijete dovoljno da se deo ne pomera kada lemite vezu.

Ako vaša komponenta, kao što je IC utičnica, nema duge kablove, možete koristiti traku da je privremeno držite na mestu. Traka će raditi ako nemate druge načine za držanje komponente, ali uverite se da je pričvršćena za štampanu ploču daleko od mesta gde lemite da se ne rastopi. Otopljena traka će ostaviti ostatke koji će morati da se uklone pre lemljenja još komponenti. Mnogo bolja opcija je upotreba bakarnih stezaljki ili aligator štipaljki, kao što je prikazano na slici.

Uverite se da je vaša lemilica na pravoj temperaturi. Ako niste sigurni, možete nakratko dodirnuti vrh na lem da vidite da li se topi. Trebalo bi da se otopi skoro trenutno. Obavezno obrišite vrh pre lemljenja.

Ključ za dobar spoj za lemljenje je postavljanje vrha lemilice (prikazano na slici). Trebalo bi da bude na preseku PCB-a i komponentnog kabla. Trebalo bi da zagrejete oba dela spoja tako da lem jednako teče i na komponentu i na PCB. Koliko dugo držite lemilicu u zglobu, malo varira u zavisnosti od temperature vašeg vrha, ali ne duže od sekunde ili dve. Uopšteno govoreći, možete zagrejati vezu dve sekunde, a zatim dodati malo lema u spoj oko jedne sekunde — ponovo tačno na preseku komponente i PCB-a — zatim uklonite vrh i ostavite da se lem ohladi.

Ceo proces bi trebalo da traje samo tri do četiri sekunde ukupno. Ako je duže, možete spaliti PCB ili komponentu, a fluks će početi da gubi svoj integritet i više neće raditi.

NAPOMENA Odabir temperature za vašu peglu nije egzaktna nauka. Volim da lemim vrelim vrhom, što čini spojeve lemljenja bržim. Međutim, kada počinjete, trebalo bi da koristite nižu temperaturu. Obično, kada koristite lem na bazi olova 60/40, trebalo bi da podesite vrh na približno 340°C ili malo više za lem bez olova - približno 370°C. Što je temperatura toplija, brže će lem početi da teče. Kako budete veštiji u lemljenju, težićete da koristite toplije vrhove.

Znaćete da je vaš trenutak pravi kada vidite „konus savršenstva“. Spoj za lemljenje treba da izgleda prilično sjajno i da ima izgled malog vulkana, kao što je prikazano na slici. Kada se lem zagreje fluksom do idealne temperature i postane tečan, stvarate svojstvo vlaženja na mestu spajanja. Vlaženje je ono što se dešava kada lem prodre u trag bakra PCB-a i stvori novu leguru. Pravilno vlaženje lema ne samo da će stvoriti idealnu električnu vezu između vaše komponente i PCB-a, već će stvoriti i najjaču moguću mehaničku vezu.

Neke komponente, kao što su USB portovi i utičnice za napajanje, imaju velike ušice koje pomažu da se napravi ekstra jaka mehanička veza između njih i PCB-a. Obavezno uvek dodajte dovoljno lema ovim komponentama, jer će iskusiti stres svaki put kada se koriste. Iznenadićete se koliko lema može da uđe u ove veze. Budite spremni za ovo tako što ćete odmotati dovoljno lema da popunite rupe na štampanoj ploči pre nego što počnete.

Obrezivanje provodnika nakon uspešnog spajanja lemljenja

Jednom kada je veza za lemljenje napravljena, u većini slučajeva moraćete da isečete žicu. Izuzetak od ovog pravila je svaka komponenta kod koje je provod dovoljno kratak da ne ometa druge komponente ili kućište. Kada sečete žičane vodove, nemojte ih seći u ravni sa PCB-om. Trebalo bi da isečete provodnike na vrhu konusa za lemljenje, ili oko jedne trećine puta niz konus za lemljenje - ne više.

NASA linijski spoj

Žice posle lemljenja

Žice izolovane termoskupljajućim bužirom

Termoskupljajući bužir postavljanje

Povezivanje žica ili komponenti bez PCB-a

Može biti veoma primamljivo lemiti žice zajedno tako što ćete ih postaviti direktno na radnu površinu. Ne radi ovo! Gotovo sigurno ćete izgoreti svoju radnu površinu, zaprljati vrh gvožđa i što je najgore od svega stvoriti poremećeni lemni spoj koji je mehanički neispravan. Umesto toga, koristite treću ruku da čvrsto držite žice na mestu.

NASA ima visoke standarde kada je u pitanju spajanje dve žice. Oni koriste proces koji se zove linijsko spajanje, i iako je malo verovatno da gradite nešto što zahteva takvo ispitivanje, kada je u pitanju lemljenje veze između dve žice, teško je pobediti linijski spoj, prikazan na slici. Na slici možete videti kako unapred kalajisane žice prolaze jedna pored druge, a zatim se omotavaju tri puta jedna oko druge, formirajući neverovatno čvrstu vezu. (Uvek bi trebalo da omotate žice najmanje tri puta.)

Kada umotate žice, podrežite krajeve u ravni i prekrijte celu oblast sa izdašnom količinom lema, kao što se vidi na slici, a zatim pokrijte priključak termoskupljajućim bužirima, kao na slici. Ako želite da vaše žičane veze traju dugo, poslušajte savet od NASA-e i koristite linijski spoj.

Neke komponente, kao što su motori i prekidači, imaće terminale na koje ćete morati da uspostavite veze. Uopšteno govoreći, najbolje je da koristite nasukanu žicu, jer je fleksibilnija i bolje će raditi - ali će i čvrsta žica funkcionisati. Nemojte samo postavljati žicu na terminal i lemiti, što je nešto što viđam prečesto. Ako nema rupe kroz koju bi žice mogle da prođu, možete prethodno kalajisati terminal nekim lemom, a zatim postaviti žicu na terminal i zagrejati vezu nakon što je umotate.

SAVET Ponekad vidim da ljudi preplavljuju žicu lemom, ali ne zagrevaju dovoljno terminal, sprečavajući akciju vlaženja na spoju. Ovo će dovesti do labave električne i mehaničke veze koja će najverovatnije propasti. Uverite se da lem teče u žicu i preko terminala komponente, i zagrejte žicu i terminal zajedno kako bi lem tekao ravnomerno.

Jednom kada uspostavite vezu, posebno kada je spoj između dve žice, morate da zaštitite tu vezu od kratkih spojeva i korozije. Vaša najbolja opcija za zaptivanje veze je da koristite termoskupljajuću cev (prikazano na slici).

SAVET Ne zaboravite da gurnete termoskupljajuću cev na spoj žice pre lemljenja. Nikada nije zabavno prekinuti novu vezu jer ste zaboravili da dodate termoskupljajuću cev!

SAVET Uverite se da ste podrezali kablove svojih žica pre lemljenja, jer mogu da probiju termoskupljajuću cev i da izazovu kratke spojeve.

Rešavanje problema i ispravljanje grešaka

Najčešće  greške

Primer hladnog lema

Hladan spoj

Najčešća greška koju sam video da ljudi prave je da komponente ne zagrevaju podjednako ili dovoljno, što stvara hladan spoj. Ovo se dešava kada komponentni vod nije u potpunosti zagrejan lemilicom, ili je lemilic na lemu prekratko ili na preniskoj temperaturi, kao što je prikazano na slici. Ovo čini da se lem vezuje za olovo, ali ne i za spoj PCB-a. Isto se može desiti ako bakarni jastučić PCB-a zagrejete više od olovne žice, što dovodi do toga da jastučić dobije dovoljno lema, ali ne i olova. U oba slučaja, akcija vlaženja, koja formira ispravnu električnu i mehaničku vezu, nije se desila. Ovu grešku obično možete ispraviti ponovnim zagrevanjem spoja bliže bočnoj strani gde lem nije tekao i pokušavajući da ponovo uspostavi vezu. Možda ćete morati da unesete malo više lema ako spoj izgleda prljavo od oksidacije.

SAVET Ako je veza koju ste napravili oksidirana (izgleda „prljavo”), što može biti uzrokovano pregrevanjem ili nekoliko drugih razloga, možete dodati malo fluksa ili malo dodatnog lema za jezgro fluksa da biste pomogli da se lem ravnomjerno teče. Možete kupiti olovke ili pastu samo iz ovog razloga. Kada treba da prepravite spoj, olovka za fluks je spas. Samo utapkajte malo fluksa na spoj i prelijte lem - jednostavno.

Premalo lema dodato vezi.

Premalo lema

Još jedan vrlo čest problem je nedostatak lema u vezi (pogledajte sliku). Vidim da se ovo dešava ljudima kada su nervozni zbog lemljenja. Misle da će ploča izgoreti ako je greju predugo, pa samo dodaju malo lema i uklone toplotu. Iako je tačno da možete zapaliti ploču ako se previše toplote primenjuje predugo, nedovoljno lemljenje dovodi do loše mehaničke veze. Da biste ispravili ovu grešku, jednostavno ponovo zagrejte spoj i unesite još malo lema.

TPreviše lema napravilo lemni most

Previše lema

Previše lema takođe može biti problem (pogledajte sliku). Iako se možete izvući sa ovom uobičajenom greškom ako je samo u spoju, ona može izazvati probleme. Na primer, ako lem dotakne drugi vod ili jastučić PCB-a, može doći do kratkog spoja izvoda druge komponente. Ako u spoju poteče previše lema, lako se uklanja ili bakarnom pletenicom ili lemnom sisaljkom.

Previše toplote dodato konekciji

Previše toplote

Iako je češće primeniti premalo toplote na spoju za lemljenje, previše toplote može biti jednako veliki problem (pogledajte sliku). To može imati negativan uticaj na integritet veze, a takođe može istopiti ili spaliti PCB, što nije dobro! U nekim situacijama, bakarni pin PCB-a može biti uništen bez popravke, iako je to retko. Na kraju, previše toplote može oštetiti komponentu koja se lemi, posebno ako je to integrisano kolo (IC) ili druga komponenta osetljiva na toplotu. Previše toplote može biti teško popraviti, tako da je prevencija najbolji način delovanja - koristite manje toplote. Mnogo je lakše popraviti hladan spoj ponovnim zalivanjem lemljenja i stvaranjem savršene veze.

Previše pokreta prilikom lemljenja

Previše pokreta

Morate da se uverite da su delovi na kojima radite bezbedno držani, i zbog toga vam je potrebna treća ruka ili PCB stege. Ako se komponente pomeraju dok je lem vruć, stvorićete spoj koji izgleda grubo, kao što se vidi na levoj strani slike. Ovo se obično naziva poremećenim spojem. Ovo možda neće stvoriti pouzdanu električnu vezu, a može dovesti i do krhkijeg spoja, što bi moglo dovesti do budućeg mehaničkog kvara. Obično možete da popravite ovu vrstu loše veze tako što ćete ponovo postaviti lem na spoju, a da pritom pazite da se ništa ne pomera. Opet, možda ćete morati da unesete malo dodatnog fluksa ili lema da biste bili sigurni da lem teče i da dođe do odgovarajućeg vlaženja.

Žice leže zalemljene na PCB - nije dobro!

Žičani vod zalemljen na PCB

Ponekad kada dodajete komponentu na štampanu ploču, možete saviti kablove previše nadole i nehotice zalemiti žičani kabl na štampanu ploču (kao što je prikazano na slici). Ovo će uzrokovati kratke spojeve i generalno je loša stvar! Ovaj problem možete lako izbeći tako što ne savijate provodnike više od 45° od tačke priključka. Da biste rešili problem, moraćete da uklonite lem sa cele veze i pokušajte ponovo.

Lemni most

Opravljen lemni most

Višestruki lemni most popravljen pletenicom

Lem uklonjen sisaljkom za lem

Različiti načini uklanjanja lema

Kao što sam spomenuo u ovom postu, rešenje za nekoliko najčešćih problema sa lemljenjem je uklanjanje lema. U zavisnosti od problema, postoji nekoliko različitih načina da se to reši.

Najlakši i najbrži način da popravite zalemljeni most (pogledajte sliku) u spoju je da jednostavno ponovo zagrejete spoj i odvojite deo.

Kada imate previše lema i jednostavna tehnika ponovnog zagrevanja i brisanja neće raditi, ili ako imate nekoliko lemnih mostova, upotreba bakarne pletenice će lako rešiti problem. Počnite tako što ćete se uveriti da je vaša lemilica čista i na temperaturi. Zatim stavite bakarnu pletenicu na lem koji želite da uklonite. Stavite svoje lemilicu na vrh bakarne pletenice i videćete lem u pletenici. (Vidi sliku) zalemiti lem u pletenicu. Kada pletenica izgleda zasićena lemljenjem, istovremeno uklonite lemilicui pletenicu. Ovde je ključna tačka u isto vreme. Ovo osigurava da će se još rastopljeni lem ukloniti zajedno sa bakarnom pletenicom. Ovo je dobro rešenje za uklanjanje viška lema, ali ako treba da uklonite sav lem da biste mogli da uklonite komponentu, potrebno je da koristite sisaljku za lem, a to je ono što ćemo dalje pogledati.

Sisaljka za lem je mala, ručna vakuum pumpa koja će bezbedno ukloniti rastopljeni lem. Korišćenje sisaljke za lem je jednostavno, ali zahteva odlično vreme. Pripremite sisaljku za lem da uklonite višak lema pritiskom na klip. Zatim, sa lemilom u jednoj ruci i sisaljkom za lem u drugoj ruci, zagrejte spoj za lemljenje koji želite da uklonite (pogledajte sliku). Sada uklonite lemilicu, odmah postavite vrh sisaljke na mesto lema i pritisnite dugme. Ovo stvara vakuum koji usisava rastopljeni lem. Na kraju, pritisnite klip i izbacite hladni lem u odgovarajući kontejner za odlaganje. Ponovite, ako je potrebno, da uklonite sav lem.

SAVET Uklanjanje lema zahteva vreme u deliću sekunde. Obično vežbam pokret bar jednom pre nego što zagrejem vezu i upotrebim sisaljku za lem, posebno sa skupim komponentama. Brzo vežbanje vredi dodatnih nekoliko sekundi.

Nakon što upotrebite sisaljku za lem, morate izbaciti istrošeni lem iz uređaja. Ali gde ide taj lem? Obično vidim da ga ljudi izbacuju na svoj radni sto ili, još gore, na pod. Ako ovi mali komadići lema dođu na vašu štampanu ploču, mogu izazvati kratke spojeve. Još gore, ako su ostaci lema na bazi olova, na njih se može gaziti i raširiti ih svuda, uzrokujući opasnost po životnu sredinu. Učinite sebi uslugu i napravite odgovarajući sistem za odlaganje vašeg lema.

Opravka lemne podloge PCB koja je oštečena pregrevanjem

Popravka podignutih priključaka PCB

Iako je to retko, možda ćete na kraju morati da popravite podignutu podlogu na štampanoj ploči. Ovo je obično uzrokovano značajnim pregrevanjem PCB-a, ali sam takođe video da se to dešava na PCB-ima lošeg kvaliteta.

Kada primetite da je podloga podignuta, zaustavite se! Zatim uklonite lem pomoću sisaljke za lem. Sada, isecite kabl komponente dovoljno dugo da drži priključak PCB na mestu, ali ne toliko da izazove kratak spoj sa bilo kojom drugom komponentom. Zatim savijte isečeni vod prema štampanoj ploči pod uglom od 90° i on će držati podlogu na mestu. Na kraju, lemite vezu. Na slici možete videti da sam savio žicu udesno, gde nije bilo drugih komponenti, i zalemio ga na mesto. Ovo bi trebalo da popravi podignutu podlogu. Ako nije, možda ćete moći da zaobiđete vezu sa novim komadom žice, ili u najgorem slučaju možda ćete morati da počnete ispočetka sa novom PCB-om.

Napredno lemljenje

Do ove tačke smo naučili o komponentama za lemljenje koje imaju dva ili više žičanih vodova koji su umetnuti u štampanu ploču (PCB). Sada ćemo pogledati uređaje za površinsku montažu (SMD) za lemljenje, što su komponente za lemljenje koje leže direktno na štampanoj ploči i mogu ili ne moraju imati nikakve žičane vodove. Ova vrsta lemljenja se naziva tehnologija površinske montaže (SMT) i obično se radi naprednijim alatima, a najčešće mašinom.

Komponenta koju želite da lemite štapnom lemilicom mora imati otvorene vodove. Delovi bez vidljivih provodnika zahtevaju komplikovaniju tehniku. Obično se leme pomoću stanice na vrući vazduh ili peći za reflov.

Uvelićavajuće naočare

Uvelićavajući digitalni mikroskop sa ekranom

ESD-sigurne pincete

Ručna vakum pumpa

Alati

Spomenuo sam da možete lemiti komponente za površinsku montažu pomoću standardne lemilice, i iako je to potpuno tačno, postoji nekoliko dodatnih alata i materijala koje biste možda želeli da dodate svom radnom stolu da biste olakšali rukovanje komponentama.

Najteži deo u učenju lemljenja komponenti za površinsku montažu je fizička veličina samih komponenti — neki SMD-ovi čine da zrno pirinča izgleda veliko! Zato će vam trebati neka vrsta uvećanja da biste mogli da lemite komponente i da nakon toga pregledate spojeve za lemljenje da li ima kratkih spojeva i bilo kakvih mostova za lemljenje koji su nastali od viška lema na spoju. Na slici možete videtinaočare sa dva različita uvećanja. Možete koristiti jednostavnu lupu ili juvelirsku lupu, ali za njih je obično potrebna dodatna ruka i biće vam potrebne obe ruke slobodne da lemite ove male komponente.

Sa samostalnim digitalnim mikroskopom iskustvo lemljenja je dramatično poboljšano. Neverovatno je jednostavan za korišćenje i ima internu punjivu bateriju, svetla koja se mogu prigušiti i jednostavan sistem fokusiranja.

Kao što smo razgovarali, rukovanje malim komponentama tehnologije površinske montaže (SMT) može biti izazovno, pa će vam zato trebati bar jedan par dobrih pinceta, sličnih onima prikazanim na slici. Ove vrste pinceta imaju vrhove koji su ili ravni ili zakrivljeni, i obe će raditi podjednako dobro. Uverite se da su bezbedni od elektrostatičkog pražnjenja (ESD) i da nisu magnetni tako da neće oštetiti nijednu od vaših komponenti. Korišćenje dobrog para pinceta za postavljanje tih sićušnih komponenti uštedeće vam sate frustracije.

Kada radite sa SMT, najverovatnije nećete koristiti treću ruku onoliko koliko biste koristili kada koristite standardne komponente kroz rupe. Većina ljudi postavlja ploču ravno na svoju radnu površinu, pošto nema žica koje prolaze kroz ploču.

Ponekad bi bilo lepo imati malu ručnu ručnu vakuum pumpu (prikazano na slici) za postavljanje većih SMD komponenti na PCB.

Fluks olovka

Materijali

Pored materijala koji su vam obično potrebni za lemljenje, postoji i nekoliko materijala koje ćete želeti da imate pri ruci kada lemite SMD-ove. Koristićete istu vrstu lema o kojoj smo ranije govorili u ovom postu. Korišćenje malo tanjih lemova je korisno, ali nije neophodno. Većina drugih materijala je direktno povezana sa malom veličinom komponenti, ali neki materijali su neophodni zbog specifičnog načina na koji ćete lemiti SMD-ove.

Kod standardnog lemljenja kroz rupe, nije vam nužno potrebna olovka za fluks, ali kada lemite SMD-ove, biće vam potrebna ona da biste napravili pouzdanu vezu. Korišćenje olovke za fluks (prikazano na slici) pored lema sa fluksom će olakšati akciju vlaženja. Pošto su podloge PCB male, čak i mala oksidacija može otežati lemljenje. Takođe, tehnika koju ćemo koristiti obično drži lem otopljenim tokom dužeg vremenskog perioda, što će izazvati dodatnu oksidaciju.

Dodavanje lema na jedno lemno podnožje, posle nanošenja fluksa, priprema za lemljenje
 

Lemljenje SMD komponente na mesto

Završno lemljenje SMD komponente na mesto

Kako lemiti jednostavne komponente za površinsku montažu

Proverite da li je komponenta pravilno orijentisana.

Prvo, počnite tako što ćete naneti fluks na podlogu PCB-a gde želite da zalemite komponentu na mestu. Ovo će pomoći u smanjenju oksidacije i poboljšanju vlaženja. Zatim se uverite da je vaša lemilica na temperaturi i da je vrh čist. Zatim istopite malu količinu lema do vrha lemilice i stavite je na jedan od podloga PCB gde planirate da postavite komponentu i držite je 1-2 sekunde. Mala količina lema bi trebalo da teče sa vrha lemilice i na podlogu PCB-a, kao što je prikazano na slici.

Zatim stavite komponentu na unapred konzerviranu podlogu i zagrejte tu vezu pomoću lemilice. Lem će ponovo teći i komponenta će biti postavljena na PCB. Uklonite toplotu. Ovo će zadržati komponentu na mestu za sledeći korak. (vidi sliku)

Sada kada je jedna strana zalemljena, zagrejte drugu stranu komponente i obložite lemilom. Dok se zagrevaju, dodajte malu količinu lema na tačku povezivanja. Malo lema ide daleko. Trebalo bi da izgleda slično komponenti koja prolazi kroz rupu u smislu svog opšteg izgleda, sa lepim sjajnim spojem za lemljenje koji obuhvata kraj komponente. (Pogledajte sliku) Sada se vratite i uverite se da je druga strana adekvatno zalemljena. Ako nije, možete dodati dodatni fluks i lem, po potrebi. U većini slučajeva, nećete morati da dodajete nikakav lem, jer vam je potrebna samo mala količina da biste osigurali SMD komponente. Poslednji korak je čišćenje viška fluksa alkoholom za čišćenje.

Postavljanje IC na mesto

Lemljenje IC tehnikom prevlačenja

Višak lema na komponenti, formira lemne mostove

Višak lema pokupljen bakarnom pletenicom

Finišno zalemljen SMD na mesto

Kako lemiti SMD sa više izvoda

Počnite tako što ćete naneti fluks na sve podloge PCB na kojima će komponenta biti zalemljena. Zatim postavite komponentu na štampanu ploču, poravnavajući podloge sa pinovima. Proverite da li je komponenta pravilno orijentisana; ako niste sigurni, pogledajte uputstva ili list sa podacima. Sada dodajte malu količinu lema na čisti vrh vaše lemilice. Zatim, dok držite SMD na mestu, zagrejte jednu od nogu komponente. Na kraju, uklonite toplotu kada lem teče na i ispod noge SMD-a, što bi trebalo da traje samo 1-2 sekunde, u zavisnosti od temperature vašeg vrha lemilice. Komponenta je sada pričvršćena na svoje mesto i spremni ste za sledeći korak.

Sada kada je komponenta pričvršćena na mesto, uverite se da je pravilno poravnata sa svim podlogama na štampanoj ploči. Ako ne, možete dodati malo fluksa, zagrejati pričvršćenu nogicu i pažljivo pomeriti komponentu na mesto.

Sada, počevši od strane SMD-a koja nije pričvršćena, nanesite lem i lemilicu na jedan pin. Čim lem počne da se topi, prevucite vrh i lem preko svih pinova na toj strani komponente (kao što se vidi na slici). Ovo se zove tehnika prevlačenja iz očiglednih razloga. Ne brinite ako postoje mostovi za lemljenje, jer će ih najverovatnije biti nekoliko. Važnije je imati dovoljno lema i pravilno vlaženje podloge PCB i vodova. Ponovite ovaj postupak na svim stranama SMD-a.

Neizbežno ćete imati višak lema na vodovima komponenti, a možda i most ili dva. (Pogledajte sliku) Broj mostova za lemljenje koje imate u velikoj meri zavisi od toga koliko provodnika ima i koliko su blisko raspoređeni na komponenti. To može biti samo jedan ili dva kontakta, ili mogu biti svi. Ne paničite; potpuno je u redu i lako se popravlja. U stvari, bolje je imati malo viška lema u ovoj situaciji. Želite da budete sigurni da postoji dobra akcija vlaženja na svim provodnicima.

Da biste popravili sve mostove za lemljenje i uklonili višak lema sa komponenti, koristićete neku bakarnu pletenicu za lemljenje. Postavite pletenicu preko svih vodova na jednoj strani komponente dok je zagrevate odozgo peglom. Ovo će ukloniti višak lema, ostavljajući lep čist spoj. Na levoj strani slike možete videti da su svi vodovi očišćeni. Sa desne strane, ja sam usred uklanjanja viška. Potrebno je samo nekoliko sekundi toplote da se ukloni višak lema, a veze izgledaju sjajno i, što je najvažnije, savršeno rade.