Lödkolvar och lödstationer

Lödning är processen för att sammanfoga delar genom att införa smält material mellan dem - löd, vars temperatur som regel är lägre än smälttemperaturen för de delar som ska sammanfogas. Syftet med lödningen är att få en mekanisk anslutning eller elektrisk kontakt. Nedan kommer vi huvudsakligen att överväga lödning av elektroniska komponenter.

Lite historia

Lödning av metaller användes i forntida tider. Det antas att denna tekniska operation existerar i minst 5000 år. Även när mänskligheten inte kände till järn och stål blev koppar, guld och deras legeringar utbredda. Men även då använde master chasers anslutningen av delar av produkter med lödning.

Arkeologer har hittat guldkärl, vars handtag löddes med guld, liksom legeringar av guld och silver. Guldföremål med spår av lödning hittades under utgrävningarna av gravarna i det forna delstaten Babylon. Forskare daterade fynd 3200 f.Kr.

Lödda smycken hittades också i de egyptiska pyramiderna. Detta faktum bevisar att lödningskunsten var känd i det forna Egypten redan under andra årtusendet f.Kr. Det mest intressanta är att egypterna inte lodde med rent guld, utan uppfann ett sätt att sänka smältpunkten för guldlödning.

För detta ändamål härdades guldpulvret i kolpulver. Som ett resultat mättades ytskiktet av guld med kol (inom metalltekniken kallas denna process cementering) och en guld-kollegering erhölls. Smältpunkten för denna legering var något lägre än för rent guld. Sådana säljare kallas solida.

Mjuka säljare baserade på tenn och bly nämns i skrifterna från den romerska författaren och forskaren Plinius, den äldsta som levde under 1000-talet e.Kr. Så i essäet "Historia av naturen" nämner användningen av två tenn-bly-säljare - tetrarium (2/3 bly, 1/3 tenn) och argentaria (50% bly och 50% tenn). Det mest intressanta är att sådana legeringar fortfarande används. Den första av dem kallas ofta en tertiär och den andra halvan.

Under utgrävningarna av Pompeji, som dog under vulkan Vesuvius utbrott, upptäckte arkeologer blyvattenledningar, vars anslutning gjordes av lödning av tenn-bly-säljare. Samma rör hittades vid utgrävningarna i Libyen och Nubien.

Under utgrävningar av bosättningar under fjärde och femte århundradet e.Kr. på territoriet i den övre Volga-regionen upptäcktes föremål, i synnerhet knivar hårdlödda med koppar. I Kievan Rus, mästare lödade lås, nycklar, knivar med koppar genom hårlödning, vilket indikerar den höga tekniska kunskapen från mästarna från de gamla åren.

Handlödlödjärn

Således kan man överväga att lödningen av järn, koppar och dess legeringar, liksom aluminium, först visade sig efter lödningen av ädelmetaller. Senare dök verktyg för manuell lödning upp. Sådana lödkolvar kallades värmare och värmdes i en ugn.

Senare började bensinflänsen användas för dessa ändamål. Värmelödstrykjärn används hittills, och du kan köpa ett sådant lödkolv även i onlinebutiker. Utseendet på värmelödjärnet visas i figur 1.

Bild 1. Värmlödkolv

Elektriskt lödkolv

Och först 1921 skapades ett elektriskt lödkolv. Ernst Sachs, senare grundaren av ERSA, fick ett patent för uppfinningen. Tack vare det uppfinningsrika företaget fick det elektriska lodet snabbt världsomspännande sympati och var prototypen för att skapa olika konstruktioner av lödverktyg. Det visar sig att för tillfället har det elektriska lodet en jämn ålder på 93 år. Det första elektriska lödkolvet visas i figur 2.

Bild 2. Det första elektriska lodet

Lödjärnet hade formen av en lucka, liknade ett värmelödjärn och var främst avsett för konserveringsarbete. Liknande lödkolvar finns till denna dag. Kraften hos sådana lödkolvar ligger i intervallet 500 ... 800 watt. De används huvudsakligen för lödning av stora delar, till exempel bilradiatorer, trädgårdsvattenburkar, hinkar, etc.

Hur är ett elektriskt lödkolv

Principen för drift av ett elektriskt lödkolv är ganska enkelt. Runt lödstången, som ofta kallas en brodd, finns en spiral av tråd med hög resistivitet. När den passerar genom en nuvarande spiral värms den upp och värmen som mottas ges till lödstången. Naturligtvis isoleras spiralen från spetsen och från kroppen av en värmebeständig isolator. Som isolator används glimmer oftast. Detta är det klassiska schemat av en lödkolv som har överlevt till vår tid.

Sovjettidens lödkolvar

Under sovjetiden producerade industrin många olika lödkolvar. I amatörradiopraksis användes EPSN-serien lödkolvar med en effekt på 25 ... 100W och används fortfarande. I passet fäst vid lödkolarna stod det: "Lödkolvens utformning är oskiljbar." Det är sant att tillverkarnas kredit måste sägas att dessa lödkolvar tjänade under en lång tid. Utseendet på dessa lödkolvar visas i figur 3.

Bild 3. Lödkolv i EPSN-serien

Men inte allt är så dåligt och hårt. I vissa lödkolvar placeras spiralen i en keramisk kärna med ett spår, kärnan sätts i sin tur in i en keramisk kopp. En lödstång sätts in i det centrala hålet i kärnan - en brodd och ingen glimmer. Den monterade värmaren sätts in i ett metallhus med ett trähandtag. Fördelen med denna design är att den är hopfällbar, så en reservspiral såldes i satsen.

Lite senare vid försäljning dök man lilla strykjärn i ERA-serien med en kapacitet på 18 och 25 W, som snabbt fick popularitet bland radioamatörer och telemaster. Lödkolvens utseende visas i figur 4.

Bild 4. Lödjärn i ERA-serien

Med hjälp av sådana lödkolvar var det ganska bekvämt att löda transistorer, liksom mikrokretsar i fall som DIP och liknande med en tonhöjd på 2,54 mm. För att säkerställa den erforderliga lödningstemperaturen rekommenderas det att slå på dessa lödkolvar genom en tyristorkraftregulator. Med denna inkludering beror kvaliteten på lödade leder främst på kvalifikationer, inte ens konst, installatören.

Chips i DIP-paket är redan en saga historia. Nu tillverkas nästan all elektronisk utrustning med SMD-komponenter vars dimensioner är mycket små. Därför är det svårt att säkerställa högkvalitativ lödning med lödkolarna beskrivna ovan. Moderna lödkolvar används som regel som en del av lödstationerna.

Läs mer om lödstationer här:Hur man väljer en lödstation

Värmeelementen är tillverkade av keramik och har integrerat termoelement, som i kombination med en digital display gör att du kan hålla en viss temperatur över ett brett intervall, dessutom mycket exakt. Vissa lödkolvar har termostater inbyggda i handtaget. Ett exempel på en sådan lödkolv är lödkolven CT-96 tillverkad av CT-Tools. Utseendet på lödjärnet visas i figur 5.

Bild 5. Lödjärn CT-96

Fig. 6. Lödstation

Lödningstemperaturen beror främst på säljarnas smältpunkt. Under installation och reparation av elektronisk utrustning används som regel mjuka säljare.

Typer av soldater

Alla säljare kan delas in i två typer: hårda och mjuka. Loddlegeringar har en hög smältpunkt - över 300 ° C och ger hög mekanisk hållfasthet för anslutningen. De mest använda är solida koppar-zinklegeringar av PMC-märket och legeringar baserade på silver PSR, som är legeringar med olika tillsatser.

Smälttemperaturen för lodkvaliteten ПСр-70 780 ° C, ПСр-10 830 ° C, ПМЦ-36 825 ° C, ПМЦ-51 870 ° CDet är uppenbart att sådana säljare är helt olämpliga för lödning av elektroniska kort.

Därför används mjuka säljare för installation av elektroniska kretsar, vars smälttemperatur inte överstiger 300 ° C. Vanligtvis används tenn-bly-säljare av märket POS-61. POS-63, vars smältpunkt är 190 ° C. Dessa säljare är eutektiska, det vill säga de har samma smält- och kristallisationstemperaturer.

Själva namnet talar om den kemiska sammansättningen hos dessa säljare: POS-61 innehåller 61% tenn, resten är bly, POS-63 respektive 63% tenn, resten är bly. Dessa säljare används endast för manuell lödning och ger lödfogar av god kvalitet. Det stod i passen med lödkolvar: "Lödningen ska vara lysande, kontur".

POS-säljare har hög elektrisk konduktivitet, hög fluiditet i smält tillstånd och tillräcklig mekanisk styrka. Kombinationen av dessa egenskaper möjliggör högkvalitativ lödning av tryckta kretskort, fjädersupphängningar av mätinstrument, flerfärgade tunna högfrekvenstrådar av typen Litzendrat, samt kritiska delar tillverkade av koppar, brons, mässing, stål. När du använder flöden för hårdlödning av aluminium är aluminiumdelar mycket lödda, till exempel lindningar av transformatorer och choker i hushållsapparater.

I fall där överhettning av de lödade delarna är extremt oönskad, används lågtemperaturförsäljare. En av dem är Woodlegeringen: tenn - 12,5%, bly - 25%, vismut - 50% och kadmium - 12,5%. Smältpunkten för detta lod är endast 70 ° C. Denna temperatur kallas särskilt låg. Woods legering används också som tillsats för att sänka smälttemperaturen för blyfria säljare vid lödning av delar från kretskort. Ett sådant tillsatsmedel låter dig lödelement utan att skada kretskortet och själva delen.

Bly betraktas som en giftig metall, dess ångor är extremt skadliga för människokroppen. För nylödning av elektronisk utrustning, särskilt hushållsapparater, används därför nyligen blyfria säljare. Blyfria säljare är en hyllning till kraven på ekologi och arbetsskydd.

Blyfria soldater

Det mest miljövänliga och säkra lodet bör anses vara tydligt rent tenn. Det är tenn som används i livsmedelsindustrin för konserveringsburkar - tenn. Men tyvärr är irriterande brister inneboende i en sådan lödning. Först av allt är det "tennpesten."

Vid temperaturer under 13,2 ° C ökar den specifika volymen rent tenn med mer än 25%, vilket leder till bildandet av en annan fas av ämnet, den så kallade grå tenn. Dessutom, desto lägre temperatur, desto intensivare är omvandlingsprocessen. Vid en temperatur på -33 ° C förvandlas tenn till ett grått pulver, ransoner kraschar helt enkelt. Det är tydligt att en sådan lödning inte är bra.

Men inte bara föreningar faller isär. Så 1912 var det tennpesten som orsakade döden av expeditionen av Robert Falcon Scott till Sydpolen. Expeditionen lämnades utan bränsle, som läckte genom lödda sömmar i bränsletankarna.

På grund av plågen plockade många kulturella värden, i synnerhet samlingarna av tennsoldater. Till exempel i förrådsrummen i Alexander Suvorov-museet i St. Petersburg smulde flera dussin tennsoldater helt enkelt in i damm på grund av ett genombrott i uppvärmningen. Detta hände i andra museer runt om i världen.

För att skapa blyfria säljare baserade på tenn läggs olika komponenter till: koppar, zink, silver, guld, indium. Dessa tillsatser låter dig undvika bildandet av grått tenn, skydda dig från tennpest.

Soldater av följande kompositioner används oftast för lödning av elektroniska komponenter: tenn - 52%, indium - 48%; tenn - 91%, zink - 9%; tenn - 97%, silver - 2,3%, koppar - 0,7%. Inga skadliga metaller observeras. Smältpunkten för dessa säljare ligger i området 300 ° C, vilket är betydligt högre än för tenn-bly-säljare.Alla som någonsin har reparerat modern elektronik vet detta mycket väl.

Priset för oskadlighet är att alla blyfria säljare har mindre flyt i smält tillstånd och lägre vätbarhet hos de hårdlödda ytorna. Speciella flöden som används för lödning med blyfria säljare skyddar mot denna nackdel. Icke desto mindre är kvaliteten på sömmen gjord med blyfria säljare sämre än när man använder tenn-bly-säljare. Men vetenskapen står inte stilla, forskning bedrivs ständigt för att förbättra kvaliteten på blyfria säljare så att ersättningen är likvärdig.

Många moderna mikrokretsar finns tillgängliga i BGA-fall (engelska kulnät-array - en matris med kulor). De vanliga slutsatserna - benen på dessa mikrokretsar gör det inte. Deras roll spelas av bollar från löd som placerats på kontaktdynorna i den nedre delen av kroppen. För lödning av sådana mikrokretsar dykte det upp nya typer av löd - lödpasta som använts med skärmmetoden.

Lödpasta består av flera komponenter: själva lodet i form av ett fint pulver, fasta partiklar med ett flöde av samma storlek. Dessa komponenter blir pasta på grund av närvaron av bindemedel, särskilt flytande flödeskomponenter och flyktiga lösningsmedel.

Det är tydligt att sådana mikrokretsar inte kan lödas med ett vanligt lödkolv. Detta kräver användning av speciella lödmetoder där uppvärmning utförs med varm luft eller infraröd strålning. För dessa ändamål används varmlufts- eller infrarödlödningsstationer.

Fortsättning av artikeln: Elektriska lödkolvar. Typer och mönster