Jootmine demüstifitseeritud: jootmisel edu saavutamise põhitõdede mõistmine

Jootmine on üllatavalt lihtne omandada, kui teate, mida teete. Viimane on kriitiline, kuna veesõiduk hõlmab komponentide manipuleerimist, mis on hinnatud maksimaalselt 250 ° F talumiseks, tööriistaga, mis töötab temperatuuril 650 ° F.

Siin on eksimisvõimalus üsna väike ja vead on sageli katastroofilised ja kallid, mis heidutab enamikku algajaid esialgsete ebaõnnestumiste eest püsimast. Seda saab aga täielikult vältida, kui põhitõed kohe alguses selgeks saada.

Lugege edasi, et õppida jootmise põhialuseid ja säästke end söestunud elektroonika ja õudusunenägude õudustest.

Miks peaksite jootmisega vaeva nägema?

Kõige põhilisemal tasemel loob jootmine juhtivate metallosade vahel usaldusväärsed elektrilised (ja sellest tulenevalt ka mehaanilised) ühendused. See hõlmab juhtmepaari või elektroonilise komponendi sidumist trükkplaadile (PCB).

Teie hulgas kriitilised mõtlejad võivad mõelda, miks mitte lihtsalt juhtmeid kokku keerata või mutreid ja polte kasutades komponente PCB külge kinnitada. Selle lähenemisviisiga on kaks peamist probleemi. Alustuseks ei ole sellised ühendused liikumise või vibratsiooni ajal mehaaniliselt stabiilsed. Teiseks, kuigi kinnitusdetailid on mehaaniliselt veatud, ei ole need elektriliselt üldse stabiilsed.

Otsisime sisendeid aadressilt Dr Lakshmi Narayan Ramasubramanian alates Materjaliteaduse ja tehnika osakond India Tehnoloogiainstituudis Delhis, jootmise mõnede tehnilisemate aspektide selguse huvides.

Tundlik elektroonika vajab tingimata madala takistusega elektriühendusi, et säilitada kogu toote eluea jooksul ühtlane juhtivus. Seda on raske saavutada, lihtsalt ühendades komponendid kinnitusdetailidega. Selliste vuukide komponentide vältimatu õhupilu põhjustab oksüdeerumist (või mustmetallide roostet), mis vähendab oluliselt elektrijuhtivust. Need takistused muudavad jootmise hädavajalikuks madalpinge täpsete elektroonikarakenduste jaoks.

Seotud: Kuidas uuendada oma Ender-3 3D-printerit

Kui joote kahte komponenti, ühendab jootetoru metalliga (tavaliselt vask) täiesti uue sulami. Jootmine seob komponendid molekulaarsel tasandil sisuliselt, jätmata õhupilu ja välistades seeläbi oksüdeerumise võimaluse. Lisatud mehaaniline stabiilsus on teretulnud boonus.

Metallide sidumine nende sulatamise teel on riskantne ettepanek, arvestades seda, kuidas enamik pooljuhtkomponente on hinnatud töötama maksimaalsel temperatuuril 250 ° F. Kuumuse kasutamine integreeritud kiibi juhtmete ühendamiseks trükkplaadil olevate padjakestega pole teostatav, kuna vask sulab silmapaistvalt 1984 ° F juures. Te peate komponendi praadima kaua enne usaldusväärse vuugi loomist.

Siin tulevad mängu jootma ainulaadne koostis ja termodünaamilised omadused.

Joodis on eutektiline sulam, mis koosneb pliist ja tina. Eutektiline otsik on oluline, kuna see võimaldab sulamil sulada oluliselt madalamal temperatuuril kui selle metallid. Kuigi puhas plii ja tina sulavad vastavalt temperatuuril 620 ° F ja 450 ° F, hakkab neist kahest metallist koosnev joodisulam, mis on segatud suhtega 63:37, voolama vaid temperatuuril 361 ° F.

Kuigi jootmine võib tunduda nii, et see hõlmab vasktraatide või komponentjuhtmete sulatamist trükkplaadile, töötab see protsess tegelikult joote metallilahusti toimet võimendades. Kuumjoodise sisestamisel vasekomponentide juhtmetesse toimib see lahustina, mis läbistab ja lahustab avatud vaskpinnad. See lahusti toiming sulandab need molekulaarsel tasemel, moodustades metallidevahelises kihis täiesti uue sulami.

Seda nähtust nimetatakse märgamismeetmeks ja see on protsessi jaoks absoluutselt kriitiline jootmine - st erinevate komponentide muutmine pidevaks ja elektrit juhtivaks korpuseks hübriidsulam.

Seotud: Põnevad DIY elektroonikaprojektid alla 15 dollari lahendamiseks

Oksüdatsiooni alistamine vooluga

Joodise metalllahusti toime on edukate jooteühenduste alus. Praktilises mõttes ei saa jootet ise niisutamist alustada. Seda protsessi katalüüsib soojusvarustus nii joote- kui ka vasekomponentide juhtmetele.

See on probleem, sest kuumus põhjustab ka avatud vaskpindade kiiret oksüdeerumist õhu juuresolekul. Sellest tulenev oksiidi piirikiht toimib tõkkena, mis muudab niisutamise võimatuks. Probleem süveneb mustuse, mustuse, sõrmeõlide, rasva ja muude komponentide pindadel esinevate saasteainete tõttu. Need pärsivad veelgi metalllahusti toimet, mis on vajalik edukaks joodetud vuugiks.

Võite proovida pindu puhtaks nühkida, kuid kohe, kui lisate soojust vaskjuhtmetele, puutute kokku uhiuue oksiidikihiga. Kui ainult oleks võimalus jootmise ajal oksiidikiht eemaldada. Noh, just seda flux teeb.

Flux koosneb kampolist, mis on taimedest saadud vaigu tahke vorm. Elektroonika otstarbel kasutatakse kampolit eraldi või kombineerituna pehmete aktivaatoritega, mis võimaldavad saadud voolul jääda toatemperatuuril söövitavaks ja mittejuhtivaks. Sama muutub piisavalt aktiivseks, et piisava kuumusega varustamisel oksiidid ja muud saasteained keemiliselt maha pesta.

Kui te katate jootmiseks mõeldud pindu, katalüüsib jootmisprotsessi käigus tekkiv soojus voogu ja eemaldab lisandid. See paljastab puhta vase ja teeb niisutamise võimalikuks. Fluxi saab komponentidele rakendada enne jootmist, kuid see sisestatakse protsessi käigus ka jootetraadi enda kaudu.

Enamikul kaasaegsetel jootetraatidel on sisemine südamik, mis on täidetud kampolivooga, mis väljastatakse jootmise ajal automaatselt.

Millal jootma ja millal mitte jootma

Nüüd, kui oleme jootmise teaduse välja mõelnud, on sama oluline teada, millal jootma hakata ja millal on halb mõte seda teha. Kõik, mis hõlmab PCB -sid, on peaaegu eranditult joodetud. Protsess pakub suurepärast elektrijuhtivust ja õiglast mehaanilist kinnitust, vähendades samal ajal teie elektroonikaprojektide üldist suurust.

Kuid mõnikord tasub täpselt teada, millal te ei peaks jootmist kasutama.

Kuigi juhtmeid saab kas üksteise külge või trükkplaatidele jootma panna, peate uuesti kaaluma, kui soovitud rakendus hõlmab mis tahes liikumist või vibratsiooni. Auto-, robootika- ja 3D -printimisrakendused on suurepärased näited, kus jootmine piirdub tavaliselt PCB -dega ja seda kaabliühenduste puhul kategooriliselt välditakse.

Seda seetõttu, et joodetud liigesed on kõvad, kuid rabedad ja seetõttu paindumisväsimuse suhtes haavatavad. Kindlasti ei ole soovitav omadus elektrilistele ühendustele, mis on pideva vibratsiooni ja liikumise all. Sellistes rakendustes joodetud kaablid kannatavad paindeväsimuse all ja järelikult purunevates kohtades ebaõnnestuvad.

Just sellepärast on selliste jõudude all olevad kaabliühendused nendes rakendustes jootmise asemel kruvitud.

Kuigi see võib tunduda vastuoluline, pole jootmine ainus viis gaasikindlate ja oksüdatsioonikindlate vuukide saavutamiseks. Tootmisel tekkiv tohutu rõhk sulab vaskjuhtmeid molekulaarsel tasemel, mis muudab need ideaalselt gaasikindlaks.

Tegelikult on pressitud liigendid nii mehaaniliselt kui ka elektriliselt paremad kui joodetud analoogid, kuid on samal ajal vastupidavad painutusväsimusele. Dr Ramasubramanian nimetab metallidevaheliste ühenduste puudumist gofreeritud ühendustes esmaseks põhjuseks, miks puhas vasest liides näitab paremat juhtivust joodetud vuukide suhtes.

Ta selgitab ka, et volditud vuukide vask-vaskühendus on oma olemuselt tugevam, sest sarnased aatomid kipuvad moodustama tugevaid ja stabiilseid sidemeid. Tagaküljel moodustuvad joodetud ühendustes leiduvad erinevad vase, plii ja tina aatomid suhteliselt nõrgemad sidemed, mis on pideva pinge all, mis omakorda kiirendab väsimuspragunemist mehaanilise all stress.

Seotud: Algaja käsiraamat Voron 3D -printerite tegemiseks

See on ka põhjus, miks te ei leia oma sõiduki mootoriruumist ühtegi joodetud kaabli otsa. Sama ka 3D -printerite ja muude seadmete puhul, mis on pideva vibratsiooni ja liikumise all.

Mida rohkem sa tead

Teades jootmise aluseks olevat mehaanikat ja seda, millal on asjakohane seda oma projektidele rakendada, on edu ja saja-dollarise kahjustatud elektroonika vahel vahe.

9 parimat jootekolvi algajatele

Kui teil on huvi elektroonika vastu, vajate jootekolvi. Siin on teie jaoks parimad jootekolvid.

Loe edasi

Autori kohta