PCB-solderen is een techniek waarbij soldeer wordt gebruikt om twee kleine onderdelen op het oppervlak van een printplaat te lijmen. Dit is een noodzakelijk proces voor het omzetten van elektrische componenten naar een printplaat (PCB), wat belangrijk is voor de werking van de printplaat. Iedereen die met elektrische circuits werkt, moet weten hoe je PCB's moet solderen. Laten we de verschillende soorten PCB-soldeerwerk en de soldeerstappen in detail bespreken!
Types van Solders
Dit zijn de verschillende soorten PCB-solderen:
1. Tin/lood (Sn/Pb) Souder Aloys
De tin/lood-samenstelling completeert een soldeerprintplaat met een lager smeltpunt. Twee onderdelen worden door middel van lassen met behulp van hetzelfde basismetaal geïntegreerd. Omdat koper en andere soldeercomponenten echter hoge smelttemperaturen hebben, stijgt de temperatuur van het materiaal tot soldeer kan een lastige taak zijn. Daarom verenigt het tin/loodmengsel met succes twee metalen, koper en messing.
Elektrische verbindingen tussen kwetsbare componenten, zoals weerstanden en condensatoren, kunnen worden gemaakt met soldeer met een lage smelttemperatuur. Een legering die vaak wordt gebruikt voor elektrisch solderen is 60/40 Sn-Pb. Een andere legering, 63/37 Sn-Pb, wordt voornamelijk gebruikt in elektrotechnische toepassingen en smelt bij 188 °C (370 °F).
2. Loodvrij Souders
Veel loodvrije soldeerlegeringen hebben eerder de conventionele eutectische Sn–37Pb aangepast, waarvan sommige aanzienlijke aandacht hebben gekregen. Tin (Sn) is de specifieke component van loodvrij soldeer, met kleine hoeveelheden legeringsmetalen zoals zilver (Ag), koper (Cu), zink (Zn), indium (In), enz. Er zijn loodvrije soldeersoorten voor ternaire en binaire systemen. Verschillende bekende binaire systemen zijn al onderzocht, waaronder Sn–Ag, Sn–Cu, Sn–Zn, Sn–Bi en Sn–In. Sn–Ag–Cu, Sn–Ag–Bi en Sn–Zn–Bi zijn voorbeelden van ternaire systemen.
3. Stroom Certs Souders
Draadsoldeer met vloeimiddel in het midden van de draad wordt meestal vloeimiddelkern-soldeer genoemd. Draadsoldeer heeft meestal een vloeimiddelconcentratie van 2 tot 3% (gewichtsprocent).
Om de verbinding te verbeteren, smelt de flux eerst en reinigt de metalen oppervlakken. Vloeibare flux of gel flux wordt constant gebruikt in combinatie met gevulde soldeerdraad. Deze extra flux verbetert het solderen nog verder, vooral op lastige oppervlakken.
Veel elektrische toepassingen, waaronder de reparatie van doorlopende, gemengde en oppervlaktegemonteerde componenten, worden fluxkern-soldeer genoemd. Het is de beste keuze voor commerciële handsoldeertoepassingen.
Gevulde kern soldeer zorgt voor een hoogwaardige verbinding en reinigt metalen oppervlakken tijdens het smeltproces, wat het solderen van draad vereenvoudigt. Door lege plekken te minimaliseren, versterkt vloeimiddel de soldeerverbindingen en verbetert het contact en de verbinding. Bepaalde soorten vloeimiddel met kern, zoals die van FCT Assembly, kunnen worden gebruikt voor het solderen van metalen, waaronder messing, nikkel en geoxideerd koper, die in het verleden uitdagende metalen zijn gebleken. Typische soldeerlegeringen maken gevulde draadsoldeer mogelijk zonder dat er schone of in water oplosbare vloeimiddelen nodig zijn.
4. Zilver Aloys Solders
Zilverlegeringsoldeer bestaat uit koper, zilver en andere metalen en smelt verschillende elementen samen. Door hun hoge smeltpunt zijn ze het meest geschikt voor toepassingen die sterkte en duurzaamheid vereisen, zoals loodgieterswerk, elektronica en de productie van sieraden.
Zilversoldeer is verkrijgbaar in verschillende vormen, elk met unieke eigenschappen. Cadmiumvrij zilversoldeer is in veel toepassingen een veiligere optie, omdat cadmium een giftig metaal is dat schadelijk kan zijn voor de gezondheid.
De belangrijkste kenmerken van zilveren soldaten zijn hun weerstand tegen slijtage en verval. Dit resulteert in een verbeterde soldeerkwaliteit en een langere levensduur.
Bij het kiezen van zilversoldeer moet u rekening houden met het soort metaal dat u wilt bevestigen, de gewenste verbinding en het temperatuurbereik.
Temperatuur voor het solderen van elektronica
Het bereiken van de juiste temperatuur voor het solderen van elektronica is cruciaal voor duurzame en betrouwbare verbindingen. Typische temperaturen variëren afhankelijk van het type soldeer:
• Loodhoudend soldeer: 180-190°C (356-374°F)
• Loodvrij soldeer: 217-227°C (423-440°F)
• Zilverlegeringssoldeer: 250°C (482°F) of hoger
Door een constante temperatuur te handhaven bij het solderen van elektronica, voorkomt u oververhitting en schade aan de te solderen componenten.
Verschillende soorten PCB-soldeertechnieken
Hier zijn de verschillende soorten PCB-soldeertechnieken:
1. Zacht solderen
De methode om kleine elementen aan de grotere printplaat te bevestigen, is zachtsolderen, de meest gebruikte soldeertechniek. Onder de hoge temperaturen van de warmtebron zullen deze kleine componenten, die doorgaans een lage smelttemperatuur hebben, uiteenvallen. Er is een verdere procedure nodig om het element aan de printplaat te bevestigen in plaats van het onderdeel simpelweg te smelten. In dit geval wordt voor deze extra stap een toevoegmateriaal gebruikt, meestal een tin-loodlegering.
Het smeltpunt van deze legering moet boven de 752 graden Celsius liggen, wat het een belangrijk element maakt. Deze legering vormt een bindende kracht tussen de component en de printplaat, houdt beide stevig bij elkaar en is daarom noodzakelijk tijdens het soldeerproces. De warmte die voor dit project nodig is, wordt meestal geleverd door een gasbrander, die de legering afbreekt en de componenten aan de printplaat hecht.
2. Hard solderen
Hardsolderen is het verbinden van twee verschillende metalen elementen door een vaste soldeerlaag door de gaten van het onderdeel te verspreiden. Deze soldeerlaag komt vrij bij blootstelling aan hoge temperaturen. Dit proces zorgt voor een sterkere verbinding. Zilversolderen en hardsolderen zijn de twee kleine subprocessen die het grotere proces van hardsolderen omvatten.
Zoals de naam al doet vermoeden, wordt bij zilversoldeer een zilverlegering, meestal cadmium-zilver, gebruikt als ruimtevullend metaal. Dit proces wordt toegepast om kleine onderdelen op een printplaat te onderhouden en te fabriceren. Zilver zorgt voor een vrij vloeiende, unieke structuur, maar is doorgaans niet het beste materiaal om een holte te vullen. Daarom worden er meestal verschillende vloeimiddelen gebruikt om betrouwbaar zilversoldeer te produceren.
Solderen is een soldeerproces waarbij twee uiteinden van basismetaal met elkaar worden verbonden met behulp van vloeibaar vulmateriaal. Dit vulmateriaal trekt een holte aan door de verbindingen van de printplaat en vormt, na afkoeling, een verbinding door diffusie en atomair magnetisme. Hierdoor worden de twee afzonderlijke uiteinden verbonden door een stevige verbinding. Messing wordt meestal gebruikt als vulmateriaal bij solderen.
Benodigde PCB-soldeerapparatuur
Er zijn verschillende gereedschappen nodig voor het solderen van printplaten. Laten we eens kijken welk soort soldeer voor printplaten gebruikt wordt:
1. Soldeerbout
Dit duurzame gereedschap biedt de warmtebron die nodig is om het soldeer te smelten. Soldeerbouten, meestal gevormd als een potlood, bestaan uit verschillende componenten die samen een comfortabel, bruikbaar en eenvoudig gereedschap vormen.
Er zijn ook grotere soldeerbouten verkrijgbaar, hoewel de meeste boutjes een matig vermogen hebben. Deze soldeerbouten worden vaak gebruikt wanneer er extra warmte nodig is voor nauwkeurigere toepassingen, zoals het maken van sieraden. Bovendien koelen soldeerbouten aanzienlijk sneller af. Ongeacht de grootte of vorm hebben alle soldeerbouten dezelfde belangrijke onderdelen, waaronder:
Tip: Herinner je dit als de stift aan de punt van het potlood en het oppervlak van de soldeerbout dat in contact komt met het soldeer. Dit gebied wordt gebruikt om het soldeer te smelten. De punt heeft een ijzeren laag over een koperen kern. Een schone punt is belangrijk om goed te kunnen solderen. Bovendien zijn punten omvormbaar en moeten ze worden aangepast aan het soort klus waaraan u werkt.
• Toverstok: Het strijkijzer dat je vasthoudt, is het handvat. Meestal heeft de staaf een zachte handgreep, zodat je iets vast kunt houden en tegelijkertijd beschermd bent tegen de hitte van het strijkijzer.
• Soldeerlont: Beschouw de soldeerlont als een gum als de punt van je soldeerbout bestaat uit de stift van een potlood. De soldeerlont vernietigt overtollig soldeer dat niet nodig is door koperdraad aan elkaar te vlechten. Om overtollig soldeer te verwijderen, kun je ook soldeerzuigers gebruiken.
• Rest: Hoewel het geen onderdeel is van het strijkijzer zelf, is de rest een noodzakelijke toevoeging waarmee je het strijkijzer kunt neerzetten zodat je je handen vrij hebt. Als je het hete strijkijzer rechtstreeks op je tafel, aanrecht of werkplek zet, beschermt de rest het strijkijzer tegen schade.
2. Soldeervloeimiddel
Soldeervloeimiddel is een reinigingsmiddel. Vloeimiddel vervult drie functies in één bij het solderen, waardoor het een belangrijk element is voor elke klus:
1. Het verwijdert alle roest van het onderdeel dat u soldeert.
2. Hierdoor wordt alle lucht die in contact zou komen met de substantie uitgesloten, waardoor verdere roestvorming wordt voorkomen.
3. Het verbetert de unieke druppelkwaliteit van het soldeer.
3. Soldeerpasta
Soldeerpasta is een grijze substantie die lijkt op stopverf. De verschillende aansluitingen van chipbehuizingen worden met deze pasta verbonden met de connectoruiteinden op een printplaat.
Hoe soldeer je een printplaat?
Volg onderstaande PCB-soldeerstappen:
1. Vertin de soldeerbout
Vertinten is een belangrijk onderdeel van de voorbereiding van de soldeerbout. Naast het beschermen van de punt tegen onnodige slijtage, helpt vertinnen ook om de warmte van de bout naar het soldeeroppervlak over te brengen. Om de punt van de bout scherp te houden en de levensduur te verlengen, kunt u deze voor en na elk gebruik vertinden.
Veeg de punt van de soldeerbout af met een vochtige spons zodra deze is opgewarmd voordat u aan een nieuw project begint. Dompel de punt van de soldeerbout, zodra deze schoon is, in het soldeer om deze volledig te bedekken. Er zullen veel soldeerbouten worden gebruikt voor een grondige dekking, en de soldeerbout zal waarschijnlijk vallen. De soldeerbout is klaar voor gebruik nadat het soldeer gelijkmatig over de punt is gelopen.
2. Bereid de PCB of ander oppervlak voor
Bij het solderen van een printplaat of een ander oppervlak is het raadzaam om te beginnen met een schoon oppervlak. Reinig het oppervlak met een industriële reinigingsdoek of acetonreiniger om stof en ander vuil te verwijderen dat het solderen kan verstoren. Perslucht versnelt bovendien het drogen van het oppervlak en helpt bij het verwijderen van kleine deeltjes.
3. Plaats de componenten
De meeste soldeerprojecten vereisen het solderen van een paar elementen tegelijk, verspreid over meerdere sessies. Om te voorkomen dat het oppervlak ongelijkmatig rust en wordt vastgehouden door een zwaar element, is het raadzaam om te beginnen met de kleinere elementen en te eindigen met de grotere.
Selecteer de kleine onderdelen waarmee je eerst gaat werken en plaats ze vervolgens op de juiste plek op het oppervlak. Bevestig componenten op een printplaat door ze door te voeren in de gaten. Buig de draden iets onder de printplaat om de elementen op hun plaats te houden als ze losraken.
4. Verwarm de voeg
Verhit de soldeerverbinding zodat de warmte van de soldeerbout op de printplaat wordt overgebracht. Raak de componentaansluiting en de printplaat aan met de punt van de soldeerbout, waar een beetje soldeer aan zit. De punten van beide onderdelen moeten op elkaar aansluiten zodat het soldeer er goed aan hecht en het verwarmt. Houd de soldeerbout slechts enkele seconden op de verbinding, want oververhitting kan leiden tot bubbelvorming. Ga voorzichtig te werk om oververhitting in deze fase te voorkomen.
5. Soldeer de verbinding
De verbinding is nu klaar om te solderen. De soldeerstreng mag niet in contact komen met de soldeerbout, ook al moet u deze dicht bij de verbinding houden. In plaats daarvan moet de hete verbinding het soldeer direct ontvangen. Als de hete verbinding volledig en voldoende verhit is, zou dit voldoende moeten zijn om het soldeer te smelten en vrij te laten vloeien. Blijf de soldeerstreng tegen de verbinding houden totdat er een klein hoopje ontstaat.
Laat de verbinding afkoelen en leg het soldeerboutje en de soldeerstreng apart. Het oppervlak moet vlak en onbeweeglijk blijven tijdens het afkoelen, aangezien beweging een doffe, korrelige afwerking veroorzaakt.
6. Inspecteer de verbinding en knip de draden af
Controleer de verbinding visueel zodra deze is afgekoeld om er zeker van te zijn dat deze er goed uitziet. Zodra de soldeerverbinding naar wens is, knipt u de overtollige draad af en brengt u de draad direct boven de verbinding aan. De voltooide soldeerverbinding moet een glanzende, gladde kegel vormen. Om het product af te maken, soldeert u de resterende onderdelen en verwijdert u overtollig vloeimiddel van het oppervlak.
Conclusie
Kortom, PCB-solderen is het proces van het verbinden en vormen van stabiele metalen verbindingen. Kennis van verschillende soldeermethoden, diverse soldeerstappen en de juiste temperatuur voor het solderen van elektronica zijn essentieel voor effectieve PCB-soldeertechnieken. Met het juiste gereedschap, veiligheidsvoorschriften en ervaring kunt u professionele soldeerverbindingen maken. Van eenvoudige doe-het-zelfprojecten tot reparaties aan beeldsensoren, experts en amateurs kunnen met vertrouwen veel elektronische projecten en reparaties aanpakken door PCB-soldeervaardigheden onder de knie te krijgen.
