Juotos on yllättävän helppo taito hankkia, jos tiedät mitä olet tekemässä. Jälkimmäinen on kriittinen, koska vene käsittää enintään 250 ° F kestävien osien käsittelyn työkalulla, joka toimii 650 ° F: ssa.
Virhemarginaali on tässä suhteellisen pieni, ja virheet ovat usein katastrofaalisia ja kalliita, mikä estää useimpia aloittelijoita jatkamasta alkuvikojen kautta. Tämä voidaan kuitenkin välttää kokonaan hankkimalla perusasiat heti alussa.
Lue lisää juottamisen perusteista ja säästä itsellesi hiiltyneen elektroniikan kauhut ja rikkoutuneet unet.
Miksi sinun pitäisi vaivata juottamista?
Perustasolla juottaminen luo luotettavia sähköisiä (ja siten mekaanisia) yhteyksiä johtavien metalliosien välille. Tämä edellyttää johdinparin tai elektronisen komponentin liittämistä piirilevyyn (PCB).
Keskeiset ajattelijat keskuudessasi saattavat ihmetellä, miksi et vain kierrä johtoja yhteen tai kiinnitä komponentteja piirilevyihin muttereilla ja ruuveilla. Tässä lähestymistavassa on kaksi pääongelmaa. Ensinnäkin tällaiset liitännät eivät ole mekaanisesti vakaita liikkeen tai tärinän alla. Toiseksi, vaikka kiinnikkeet ovat mekaanisesti ehjiä, ne eivät ole lainkaan sähköisesti vakaita.
Etsimme panoksia osoitteesta Tohtori Lakshmi Narayan Ramasubramanian alkaen Materiaalitieteen ja tekniikan laitos Intian teknologiainstituutissa Delhissä, joidenkin juottamisen teknisempien näkökohtien selkeyden vuoksi.
Herkkä elektroniikka tarvitsee ehdottomasti matalan vastuksen sähköliitäntöjä, jotta se säilyttää johdonmukaisuuden koko tuotteen käyttöiän ajan. Tätä on vaikea saavuttaa yksinkertaisesti yhdistämällä komponentit kiinnikkeillä. Tällaisten liitosten osien väistämätön ilmaväli johtaa hapettumiseen (tai rautametallien ruosteeseen), mikä vähentää merkittävästi sähkönjohtavuutta. Nämä esteet tekevät juottamisesta välttämättömän pienjännite-tarkkuuselektroniikkasovelluksissa.
Aiheeseen liittyviä: Ender-3 3D-tulostimen päivittäminen
Kun juotat kaksi komponenttia, juote itse yhdistyy metallin (yleensä kuparin) kanssa muodostaen kokonaan uuden seoksen. Juotos liittää olennaisesti komponentit molekyylitasolla jättämättä ilmarakoa ja eliminoi siten hapettumisen mahdollisuuden. Lisätty mekaaninen vakaus on tervetullut bonus.
Metallien liimaaminen sulattamalla ne yhteen on riskialtis ehdotus, kun otetaan huomioon, kuinka useimpien puolijohdekomponenttien on arvioitu toimivan korkeintaan 250 ° F: n lämpötilassa. Lämmön käyttäminen integroidun sirun johtimien sulattamiseen piirilevyn tyynyjen kanssa ei ole mahdollista, koska kupari sulaa silmiä hivelevässä 1984 ° F: ssa. Sinun täytyy paistaa komponentti kauan ennen kuin luot luotettavan liitoksen.
Tässä tulee juotteen ainutlaatuinen koostumus ja termodynaamiset ominaisuudet.
Juotos on eutektinen seos, joka koostuu lyijystä ja tinaa. Eutektinen kärki on tärkeä, koska se antaa seoksen sulaa huomattavasti alhaisemmassa lämpötilassa kuin sen metallit. Vaikka puhdas lyijy ja tina sulaa 620 ° F: ssa ja 450 ° F: ssa, juotoseos, joka koostuu näistä kahdesta metallista, jotka on sekoitettu suhteessa 63:37, alkaa virrata vain 361 ° F: ssa.
Vaikka juottaminen saattaa tuntua siltä, että siihen liittyy kuparilankojen tai komponenttijohtojen sulamista piirilevylle, todellisuudessa prosessi toimii hyödyntämällä juotteen metalliliuottimen vaikutusta. Kun kuumaa juotetta viedään kuparikomponenttijohtoihin, se toimii liuottimena, joka tunkeutuu ja liuottaa paljaat kuparipinnat. Tämä liuotinvaikutus sulauttaa ne molekyylitasolla muodostaen täysin uuden seoksen metallien välisessä kerroksessa.
Tätä ilmiötä kutsutaan kostutustoiminnaksi ja se on ehdottoman kriittinen prosessille juottaminen - toisin sanoen erilaisten osien muuttaminen jatkuviksi ja sähköä johtaviksi kappaleiksi hybridiseos.
Aiheeseen liittyviä: Jännittävät DIY -elektroniikkaprojektit alle 15 dollarin käsittelyyn
Hapettumisen voittaminen vuon avulla
Juotoksen metalliliuottimen toiminta on menestyvien juotosliitosten perusta. Käytännössä juotos ei kuitenkaan voi käynnistää kostutustoimia yksin. Tämä prosessi katalysoidaan syöttämällä lämpöä sekä juotos- että kuparikomponenttijohtoihin.
Tämä on ongelma, koska kuumuus saa myös paljaat kuparipinnat hapettumaan nopeasti ilman läsnä ollessa. Siitä seuraava oksidin rajakerros toimii esteenä, joka tekee kastumisen mahdottomaksi. Ongelma pahenee, kun komponenttien pinnoilla on likaa, tahraa, sormiöljyjä, rasvaa ja muita epäpuhtauksia. Nämä estävät edelleen metalliliuottimen toimintaa, jota tarvitaan onnistuneeseen juotosliitokseen.
Voit yrittää kuurata pinnat puhtaaksi, mutta kohtaat upouuden oksidikerroksen, kun lämmität uudelleen kuparijohtimille. Jos vain olisi olemassa tapa poistaa oksidikerros juottamisen aikana. No, flux tekee juuri sitä.
Flux koostuu kolofonista, joka on kiinteä hartsimuoto, joka saadaan kasveista. Elektroniikassa kolofonia käytetään joko sellaisenaan tai yhdistettynä mietoihin aktivoijiin, joiden avulla tuloksena oleva virtaus pysyy syövyttämättömänä ja johtamattomana huoneenlämmössä. Samasta tulee riittävän aktiivista, jotta se voi puhdistaa kemiallisesti oksidit ja muut epäpuhtaudet, kun niitä lämmitetään riittävästi.
Kun päällystät juotettaviksi tarkoitettuja pintoja, juotosprosessin aikana käytetty lämpö katalysoi virtauksen ja poistaa epäpuhtaudet. Tämä paljastaa puhdasta kuparia ja tekee kostutustoiminnon mahdolliseksi. Fluxia voidaan levittää komponentteihin ennen juottamista, mutta se johdetaan myös prosessin aikana juotoslangan kautta.
Useimmissa nykyaikaisissa juotoslangoissa on sisäydin, joka on täynnä hartsivirtaa, joka annostellaan automaattisesti juottamisen aikana.
Milloin juottaa ja milloin ei juottaa
Nyt kun olemme selvittäneet juottamisen tieteen, on yhtä tärkeää tietää, milloin juottaa ja milloin se on huono idea. Kaikki, mikä sisältää PCB -yhdisteitä, on lähes yksinomaan juotettu. Prosessi tarjoaa erinomaisen sähkönjohtavuuden ja kohtuullisen mekaanisen kiinnityksen, mutta vähentää samalla merkittävästi elektroniikkaprojektien kokoa.
Joskus kuitenkin kannattaa tietää tarkalleen, milloin sinun ei pitäisi turvautua juottamiseen.
Vaikka johdot voidaan joko juottaa toisiinsa tai piirilevyihin, sinun on harkittava uudelleen aina, kun haluttu sovellus sisältää jonkin verran liikettä tai tärinää. Auto-, robotiikka- ja 3D -tulostussovellukset ovat loistavia esimerkkejä, joissa juottaminen rajoittuu yleensä piirilevyihin ja sitä vältetään ehdottomasti kaikissa kaapeliliittimissä.
Tämä johtuu siitä, että juotetut liitokset ovat kovia, mutta hauraita ja siksi alttiita taivutusväsymykselle. Ei ehdottomasti ole toivottava ominaisuus sähköliitoksille, jotka altistuvat jatkuvalle tärinälle ja liikkeelle. Tällaisissa sovelluksissa juotetut kaapelit joutuvat taivutusväsymykseen ja epäonnistuvat hauraissa liitoksissa.
Juuri siksi tällaisiin voimiin kohdistuvat kaapeliliitännät on puristettu eikä juotettu näissä sovelluksissa.
Vaikka tämä saattaa kuulostaa järjettömältä, juotos ei ole ainoa tapa saavuttaa kaasutiiviit, hapettumista kestävät liitokset. Puristamisen aikana syntyvä valtava paine sulauttaa kuparijohdot molekyylitasolla, mikä tekee niistä täysin kaasutiiviit.
Puristetut liitokset ovat itse asiassa sekä mekaanisesti että sähköisesti parempia kuin juotetut vastineet, mutta kestävät myös taivutusväsymystä. Tohtori Ramasubramanian mainitsee intermetallien puuttumisen puristetuissa liitoksissa ensisijaisena syynä puhtaalle kupariliitännälle, jolla on parempi johtavuus juotoksiin nähden.
Hän selittää myös, että puristettujen liitosten kupari-kupari-yhteys on luontaisesti vahvempi, koska samanlaiset atomit muodostavat yleensä vahvoja, vakaita siteitä. Kääntöpuolella juotetuissa liitoksissa olevat erilaiset kupari-, lyijy- ja tina -atomit muodostavat suhteellisen paljon heikommat sidokset, jotka ovat jatkuvan rasituksen alaisia, mikä puolestaan nopeuttaa väsymiskrakkausta mekaanisessa käytössä stressi.
Aiheeseen liittyviä: Aloittelijan opas DIY Voron 3D -tulostimiin
Siksi et myöskään löydä yhtään juotettua kaapelin päätettä ajoneuvosi moottoritilasta. Sama koskee 3D -tulostimia ja muita laitteita, jotka altistuvat jatkuvalle tärinälle ja liikkeelle.
Mitä enemmän tiedät
Jos tiedät juottamisen taustalla olevan mekaniikan ja milloin sitä on syytä soveltaa projekteihisi, ero menestyksen ja sadan parittoman dollarin välillä vaurioituneessa elektroniikassa.
Jos olet kiinnostunut elektroniikasta, tarvitset juotosraudan. Tässä ovat parhaat juotosraudat sinulle.
Lue seuraava
- tee-se-itse
- Elektroniikka
Nachiket on kattanut 15 vuoden aikana uransa aikana erilaisia teknologisia lyöntejä videopeleistä ja PC -laitteistoista älypuhelimiin ja itse tekemiseen. Jotkut sanovat, että hänen DIY -artikkelit toimivat tekosyynä siirtää hänen 3D -tulostimensa, mukautetun näppäimistönsä ja RC -riippuvuutensa "liiketoiminnan kuluksi" vaimolle.
tilaa uutiskirjeemme
Liity uutiskirjeeseemme saadaksesi teknisiä vinkkejä, arvosteluja, ilmaisia e -kirjoja ja ainutlaatuisia tarjouksia!
Klikkaa tästä tilataksesi
