Lemilice i lemne stanice

Lemljenje je postupak spajanja dijelova uvođenjem rastaljenog materijala između njih - lemljenja, čija je temperatura u pravilu niža od temperature taljenja dijelova koji se spajaju. Svrha lemljenja je postići mehanički priključak ili električni kontakt. Ispod ćemo razmotriti uglavnom lemljenje elektroničkih komponenti.

Malo povijesti

Zavarivanje metala korišteno je u davnim vremenima. Vjeruje se da ova tehnološka operacija postoji najmanje 5000 godina. Čak i kad čovječanstvo nije poznavalo željezo i čelik, bakar, zlato i njihove legure postali su rašireni. Ali čak i tada su majstori lovci koristili spajanje dijelova proizvoda pomoću lemljenja.

Arheolozi su pronašli zlatne posude, čije su ručke bile lemljene zlatom, kao i legure zlata i srebra. Zlatni predmeti s tragovima lemljenja pronađeni su tijekom iskopavanja grobnica drevne države Babilon. Znanstvenici datiraju nalaze 3200. godine prije Krista

Kuhani nakit pronađen je i u egipatskim piramidama. Ova činjenica dokazuje da je umjetnost lemljenja bila poznata u starom Egiptu u drugom tisućljeću prije Krista. Najzanimljivije je da Egipćani nisu lemili čistim zlatom, već su izmislili način za spuštanje tališta zlatnog lemljenja.

U tu se svrhu zlatni prah zagrijao u prahu drvenim ugljenom. Kao rezultat toga, površinski sloj zlata zasićen je ugljikom (u tehnologiji metala taj se postupak naziva cementacija), a dobivena je legura zlato-ugljik. Talište ove legure je neznatno niže od čistog zlata. Takvi se prodavači nazivaju kruti.

Mekani lemnici na bazi kala i olova spominju se u spisima rimskog pisca i znanstvenika Plinija, najstarijeg stanovništva koji je živio u 1. stoljeću. Tako u eseju „Povijest prirode“ spominje uporabu dva prodavača kositre - tetrarija (2/3 olova, 1/3 kositra) i argentarije (50% olova i 50% kositra). Najzanimljivije je da se takve legure još uvijek koriste. Prvi od njih često se naziva tercijar, a drugi polovica.

Tijekom iskopavanja Pompeja, koji je umro tijekom erupcije vulkana Vesuvius, arheolozi su otkrili cijevi od olovne vode, čije su spajanje obavili lemljenje prodavača kositrenog olova. Iste cijevi pronađene su kod iskopavanja u Libiji i Nubiji.

Tijekom iskopavanja naselja od 4. do 5. st. Na području Gornje Volge pronađeni su predmeti, naročito noževi od bakra. U Kijevskoj Rusiji majstori su lemljenjem brava, ključeva, noževa bakrom lijevali, što ukazuje na visoko tehničko znanje majstora tih drevnih godina.

Ručno lemljenje glačala za lemljenje

Stoga se može smatrati da se lemljenje željeza, bakra i njegovih legura, kao i aluminija, pojavilo tek nakon lemljenja plemenitih metala. Kasnije su se pojavili alati za ručno lemljenje. Takva glačala za lemljenje nazvana su grijačima i grijana u pećnici.

Kasnije su se u te svrhe počele koristiti benzinske baklje. Do danas se koriste toplotni glačala za lemljenje, a takvo lemljenje možete kupiti čak i u internetskim trgovinama. Izgled topline za lemljenje je prikazan na slici 1.

Slika 1. Željezo za toplinsko lemljenje

Električno lemljenje

I tek 1921. stvoreno je električno lemljenje. Ernst Sachs, kasnije osnivač ERSA-e, dobio je patent za izum. Zahvaljujući snalažljivosti izumitelja, električno lemljenje brzo je steklo simpatije širom svijeta, što je bio prototip za stvaranje različitih dizajna alata za lemljenje. Ispada da u ovom trenutku električno lemljenje željeza ima vrlo respektabilnu dob od 93 godine. Prvo električno lemljenje je prikazano na slici 2.

Slika 2. Prvo električno lemljenje

Lima za lemljenje imala je oblik sjekire, bila je slična željezu za toplinsko lemljenje i bila je namijenjena uglavnom za limarske radove. Slična glačala za lemljenje postoje i do danas. Snaga takvih glačala za lemljenje je u rasponu od 500 ... 800 vata. Koriste se uglavnom za lemljenje velikih dijelova, kao što su automobilski radijatori, vrtne kante za zalijevanje, kante itd.

Kako je električno lemljenje

Princip rada električnog lemilice je prilično jednostavan. Oko šipke za lemljenje, koja se često naziva ubod, nalazi se spirala žice velike otpornosti. Pri prolasku strujnom spiralom on se zagrijava, a primljena toplina daje se štapu za lemljenje. Prirodno, spirala je izolirana od vrha i od tijela toplinski otpornim izolatorom. Kao izolator najčešće se koristi sljubka. Ovo je klasična shema lemilice koja je preživjela do naših vremena.

Lemljenje glačala iz sovjetske ere

U sovjetska vremena, industrija je proizvela mnogo različitih glačala za lemljenje. U amaterskoj radio praksi najčešće se koriste lemilice za lemljenje serije EPS snage 25 ... 100W i još uvijek se koriste. U putovnici priloženoj lemilicama za lemljenje zapisano je: "Dizajn lemilice nije moguće razdvojiti." Istina, za zasluge proizvođača mora se reći da su ta glačala za lemljenje služila dugo vremena. Izgled ovih glačala za lemljenje je prikazan na slici 3.

Slika 3. Lemilice za lemljenje EPSN serije

Ali nije sve tako loše i oštro. U nekim glačalima za lemljenje spirala je postavljena u keramičku jezgru s utorom, jezgra je, zauzvrat, umetnuta u keramičku čašu. Štap za lemljenje umetnut je u središnju rupu jezgre - ubod, a bez sljude. Sklopljeni grijač umetnut je u metalni kovčeg s drvenom ručkom. Prednost ovog dizajna je što je sklopiv, pa je u kompletu prodana rezervna spirala.

Nešto kasnije pojavili su se minijaturni glačala za lemljenje serije ERA, snage 18 i 25 W, koja su brzo stekla popularnost među radioamaterima i telemasterima. Izgled lemilice je prikazan na slici 4.

Slika 4. Lemilno željezo serije ERA

Uz pomoć takvih glačala za lemljenje bilo je prilično ugodno za lemljenje tranzistora, kao i za mikrovezu u slučajevima poput DIP-a i slično s nagibom od 2,54 mm. Da biste osigurali potrebnu temperaturu lemljenja, preporučljivo je uključiti te glačalice za lemljenje kroz tiristorski regulator snage. S tim uključivanjem, kvaliteta lemljenog spoja uglavnom ovisi o kvalifikaciji, čak ni umjetnosti, ugraditelju.

Čipovi u DIP paketima već su prošlost. Sada se gotovo sva elektronička oprema proizvodi pomoću SMD komponenti, čije su dimenzije vrlo malene. Stoga je teško osigurati visokokvalitetno lemljenje gore opisanim lemilicama za lemljenje. Moderna glačala za lemljenje koriste se, u pravilu, kao dio stanica za lemljenje.

Pročitajte više o stanicama za lemljenje ovdje:Kako odabrati postaju za lemljenje

Grijaći elementi izrađeni su od keramike i imaju integrirani termoelement, što u kombinaciji s digitalnim zaslonom omogućava održavanje zadane temperature u širokom rasponu, štoviše, vrlo točno. Neki glačala za lemljenje imaju termostate ugrađene pravo u ručicu. Primjer takvog lemilice je lemljenje CT-96 koje proizvodi CT-Tools. Izgled lemilice je prikazan na slici 5.

Slika 5. Leglo za željezo CT-96

Sl. 6. Stanica za lemljenje

Temperatura lemljenja prvenstveno ovisi o talištu sredstava za lemljenje. Tijekom ugradnje i popravka elektroničke opreme u pravilu se koriste mekani pribor.

Vrste prodavača

Svi se prodavači mogu podijeliti u dvije vrste: tvrdi i meki. Legure za lemljenje imaju visoku talište - preko 300 ° C i osiguravaju visoku mehaničku čvrstoću veze. Najraširenije su čvrste legure bakra-cinka PMC i legure na bazi PSR srebra, koje su legure s različitim aditivima.

Temperatura taljenja stupnja lemljenja PSr-70 780 ° C, PSr-10 830 ° C, PMC-36 825 ° C, PMC-51 870 ° C.Očito je da su takvi prodavači potpuno neprikladni za lemljenje elektroničkih ploča.

Stoga se za ugradnju elektroničkih krugova koriste mekani lameli, čija temperatura taljenja ne prelazi 300 ° C. Uglavnom se koriste prodavci kaloričnog olova marke POS-61. POS-63, čija je talište 190 ° C. Ti su lemilici eutektični, to jest, imaju iste temperature taljenja i kristalizacije.

Sam naziv govori o kemijskom sastavu ovih prodavača: POS-61 sadrži 61% kositra, ostatak olova, POS-63, odnosno 63% kositra, ostatak olova. Ovi se lemilice koriste samo za ručno lemljenje i osiguravaju kvalitetne spojeve za lemljenje. Na putovnicama glačala je zapisano: "Lemljenje treba biti sjajno, konturno".

POS prodavači imaju visoku električnu vodljivost, visoku fluidnost u rastopljenom stanju i dovoljnu mehaničku čvrstoću. Kombinacija ovih svojstava omogućava visokokvalitetno lemljenje tiskanih pločica, opružne ovjese mjernih instrumenata, višesmjerne tanke visokofrekventne žice tipa Litzendrat, kao i kritične dijelove izrađene od bakra, bronce, mjedi, čelika. Kad se koriste tokovi za lemljenje aluminija, aluminijski dijelovi su također dobro lemljeni, na primjer namotaji transformatora i prigušnice u kućanskim aparatima.

U slučajevima kada je pregrijavanje lemljenih dijelova krajnje nepoželjno, koriste se prikupljači na niskim temperaturama. Jedan od njih je Legura drva: kositar - 12,5%, olovo - 25%, bizmut - 50% i kadmij - 12,5%. Točka topljenja ovog lemljenja je samo 70 ° C. Ovu temperaturu nazivamo posebno niskom. Drvena legura upotrebljava se i kao aditiv za smanjenje tališta prodavača bez olova prilikom lemljenja dijelova s ​​tiskanih pločica. Takav dodatak omogućuje vam lemljenje elemenata bez oštećenja pločice i samog dijela.

Olovo se, kao što znate, smatra metalom otrovnim, njegove pare izuzetno su štetne za ljudsko tijelo. Stoga se u posljednje vrijeme sve više ne koriste olovo sredstvo za lemljenje elektroničke opreme, posebno one za kućanstvo. Prodavači bez olova su počast zahtjevima ekologije i zaštite na radu.

Besplatne prodavaonice

Najprihvatljiviji za okoliš i najsigurnije lemljenje treba smatrati čistom kositrom. To je kalaj koji se koristi u prehrambenoj industriji za limenke - limenke. Ali, nažalost, dosadne mane su svojstvene takvom lemilu. Prije svega, to je „gnojna kuga“.

Pri temperaturama nižim od 13,2 ° C, specifični volumen čistog kositra povećava se za više od 25%, što dovodi do stvaranja druge faze tvari, takozvanog sivog kalaja. Štoviše, niža je temperatura, što je intenzivniji proces pretvorbe. Na temperaturi od -33 ° C, kositar se pretvara u sivi prah, obroci se jednostavno raspadaju. Jasno je da takav lemljenje nije dobro.

Ali ne samo se obroci raspadaju. Tako je 1912. godine limena kuga uzrokovala smrt ekspedicije Roberta Falcona Scotta na Južni pol. Ekspedicija je ostala bez goriva, koje je curilo kroz lemljene šavove u spremnicima goriva.

Zbog limene kuge umrle su mnoge kulturne vrijednosti, posebice zbirke limenih vojnika. Primjerice, u spremištima muzeja Aleksandra Suvorova u Sankt Peterburgu nekoliko desetaka limenih vojnika jednostavno se zgnječilo u prašinu zbog proboja grijanja. To se dogodilo i u drugim muzejima širom svijeta.

Da bi se stvorile zalihe bez olova na bazi kositra, u njega se dodaju različite komponente: bakar, cink, srebro, zlato, indij. Ovi aditivi omogućuju vam da izbjegnete stvaranje sive kalaj, zaštitite se od limene kuge.

Za lemljenje elektroničkih komponenti najčešće se koriste lemilice sljedećih sastava: kositar - 52%, indij - 48%; kositar - 91%, cink - 9%; kositar - 97%, srebro - 2,3%, bakar - 0,7%. Ne opažaju se štetni metali. Talište ovih lemilica je na području od 300 ° C, što je znatno više od one koja se isporučuje kod lanaca.Svi koji su ikada popravljali modernu elektroniku to vrlo dobro znaju.

Cijena za neškodljivost je ta što svi dobavljači bez olova imaju manju fluidnost u rastopljenom stanju i nižu mogućnost mokraće površine. Posebni tokovi koji se koriste za lemljenje s mazivima bez olova pomažu u zaštiti od nedostataka. Unatoč tome, kvaliteta šava izrađenog od prodavača bez olova je lošija nego kod upotrebe lanaca s olovom. Ali znanost ne miruje, stalno se provode istraživanja kako bi se poboljšala kvaliteta prodavača bez olova, tako da je zamjena jednaka.

Mnoge moderne mikro-sklopove dostupne su u BGA slučajevima (engleski Ball grid array - niz kuglica). Uobičajeni zaključci - noge ovih mikrovezika ne. Njihovu ulogu igraju kuglice iz lemljenja smještene na kontaktnim jastučićima u donjem dijelu tijela. Za lemljenje takvih mikrovezika pojavile su se nove vrste lemljenja - paste za lemljenje koje se primjenjuju zaslonskom metodom.

Paste za lemljenje sastoje se od nekoliko komponenti: samo je lemljenje u obliku finog praha, krute čestice fluksa iste veličine. Te komponente postaju paste zbog prisutnosti veziva, prvenstveno tekućih sastojaka fluksa i isparljivih otapala.

Jasno je da se takvi mikro krugovi ne mogu lemiti običnim lemilicom. To zahtijeva upotrebu posebnih metoda lemljenja u kojima se zagrijavanje vrši vrućim zrakom ili infracrvenim zračenjem. U te se svrhe koriste stanice za vrući zrak ili infracrveno lemljenje.

Nastavak članka: Električna glačala za lemljenje. Vrste i dizajni