Lehimleme Malzemeleri 101

Bir lehimleme işlemini tamamlamak için gereken temel malzemeler nelerdir?

Sadece lehimin tüketilen tek şey olduğunu düşünebilirsiniz. Ancak işi tamamlamak için gerekli olan ve bu süreçte tükenen başka birkaç malzeme daha vardır.

Ayrıca, gerekli olduğunu muhtemelen hiç bilmediğiniz bazı aletleri de tanıtacağız. Lehim ve flux ile başlayacağız. Daha sonra lehim sökme örgüleri, flux temizleme malzemeleri, lehimleme bandı ve yedek lehimleme uçları gibi daha az bilinen öğelere geçeceğiz.

Lehim, lehimli bir bağlantının temel malzemesidir. En yaygın olarak, bükülmesi ve işlenmesi kolay metal bir tel makarası şeklinde karşınıza çıkacaktır. Çoğu lehimin bileşimi, düşük erime noktasına sahip metal bir alaşımdan (mekanik olarak ayrılamayan metallerin karışımı) oluşur ve merkezinde, lehimin istenildiği şekilde ıslanmasına ve akmasına yardımcı olan kimyasal bir bileşik olan flux bulunur.

Lehim alaşımı eridiğinde, temiz olmaları ve lehimin erime noktasının üzerinde ısıtılmaları koşuluyla, birleştirilen öğelere yapışacaktır. Elektronik kullanım amaçlı hemen hemen tüm lehimlerin içinde flux çekirdeği bulunsa da, gerektiğinde sonucu iyileştirmek için yine de flux ekleyebilirsiniz ve eklemelisiniz.

Lehimin kurşunlu ve kurşunsuz olmak üzere iki ana alaşım türü vardır. Kurşunlu lehim daha kolay ıslanır ve akar, daha az ısı gerektirir ve genellikle çalışılması daha kolay olarak kabul edilir. Ancak kurşun insanlar veya çevre için iyi değildir, bu nedenle daha güvenli bir alternatif olarak kurşunsuz lehim oluşturulmuştur.

Kurşunsuz lehim, özellikle 2000'lerin başında tehlikeli maddelerin azaltılmasını zorunlu kılan yasaların yürürlüğe girmesinden bu yana elektronik üretim uygulamalarında kurşunlu lehimin yerini büyük ölçüde almıştır. Bununla birlikte, kurşunsuz lehimin oluşturduğu bağlar dış kuvvetlere karşı daha zayıf olduğundan, kurşunlu lehimin kullanıldığı endüstriler ve uygulamalar hala mevcuttur. Tüketici elektroniği lehimleme amaçları için kurşunsuz lehim tercih edilir.

Kurşunsuz lehim genellikle kalay (sembol Sn), gümüş (Ag) ve bakır (Cu) alaşımıdır. Yaygın bir karışım SAC veya 305 olarak bilinir. Bu karışım %3 gümüş içerir. Kurşunlu lehimden (183°C) daha yüksek bir sıcaklıkta (yaklaşık 215-220°C) erir ve çalışması biraz daha zordur; bunun başlıca nedeni belirli bir sıcaklık aralığında erimesi ve yüzeyleri kolayca ıslatmamasıdır. Sadece biraz daha yüksek sıcaklıkta (227°C) eriyen kalay ve bakır alaşımları da vardır; bunların ıslanma yeteneği daha da düşüktür.

Kurşunlu lehim aslında kurşundan daha fazla kalay içerir. Kullanımı en kolay olanı, genellikle 63-37 lehim olarak bilinen %63 kalay ve %37 kurşun içeren lehimdir. Bu, saf bir metal gibi sabit bir sıcaklıkta eriyen ötektik karışımdır (mümkün olan en düşük erime noktasına sahip olduğu anlamına gelir).

Düşük erime sıcaklığı (183°C) ve üstün ıslanma özellikleri 63-37'yi kullanım açısından daha kolay hale getirir. Bu, onarım yaparken tercih edilen lehim alaşımıdır. Düşük erime sıcaklığı, yakındaki bileşenler için daha az risklidir. Dezavantajı ise zehirli olan kurşun içeriğidir.

Bir diğer yaygın alaşım olan 60-40 ise biraz daha yüksek sıcaklıkta erir ve o kadar pürüzsüz değildir.

Elektronik lehimlemede kullanılan diğer alaşımlar arasında bizmut (Bi) bazlı alaşımlar ve indiyum (In) alaşımları bulunur. Bu türlerin her ikisi de düşük sıcaklık uygulamaları içindir. Sayılar, alaşımdaki her metalin yüzdesini gösterir.

Genellikle bu alaşımlarla Yüzeye Monte Cihazlar (SMD) lehimlerken karşılaşırsınız. Bizmut-Kalay (58Bi42Sn) ve Bizmut-Kalay-Gümüş (57Bi42Sn1Ag) 138°-140°C'de erir. Bunlar düşük sıcaklıkta lehimleme için kullanılabilir. Bazen, daha kolay onarım için erime noktasını düşürmek amacıyla mevcut bağlantıların içine eritilirler.

İndiyum metali içeren, 118°C'de eriyen İndiyum-Kalay alaşımı (52In48Sn) gibi çok düşük erime noktalarına sahip lehimler de mevcuttur.

Çoğu lehim alaşımı, flux çekirdekli tel formunda mevcuttur. Alternatif olarak, macun ve küre şeklinde de bulunurlar.

En yaygın biçim, merkezi bir çekirdek olarak flux içeren teldir. Tel, 0.010" (0.25 mm) ile 0.125" (3.125 mm) arasında değişen çok çeşitli çaplarda mevcuttur. Bağlantının boyutu ve kullanılan ısı kaynağı, uygun çapı belirler.

Flux tabanı içindeki küçük lehim kürelerinden oluşan birçok lehim macunu bir şırınga ile uygulanabilir. Genellikle yüzeye monte cihazların lehimlenmesinde kullanılır.

Bunlar, bilyeli ızgara dizisi (BGA) bağlantılarına sahip çiplerdeki lehimi yenilemek gibi özel amaçlar için kullanılan, eşit boyutta minik lehim küreleridir.

Bağlantıyı oluşturan malzeme lehim olsa da, lehimin akmasını ve yapışmasını sağlamak için flux şarttır.

Lehimleme flux'ı, tipik olarak reçine (çam ağacı özünden türetilmiştir) ve aktivatör olarak bilinen reaktif bir bileşenden oluşan kimyasal bir bileşiktir. Temel amacı, diğer yüzeylere yapışmasına yardımcı olan ve erimiş lehimin yüzey gerilimini azaltan oksidasyonu gidermektir.

Lehim bir oksit tabakasına sahip metale yapışmayacağından ve oksit tabakaları ısındığında daha kolay oluştuğundan, flux birleştirilen yüzeyleri hem temizlemeye hem de korumaya yarar. Bu oksit tabakasını temizlemek ve tekrar oksitlenmesini önlemek için bağlantıyı kaplamak üzere flux'ın aktivasyon sıcaklığına, yani yaklaşık 140°C'ye kadar ısıtılması gerekir.

Flux ayrıca ıslanmayı destekleyerek lehimin bileşenler arasındaki küçük boşluklara daha kolay akmasını sağlar. Bu, daha geniş yüzey alanına sahip bağlar oluşturur ve sonuç olarak daha güçlü ve daha iletken olurlar. Eğer lehiminizin daha macunsu bir kıvama erimesi sorunuyla karşılaştıysanız, muhtemelen lehimi daha sıvı bir hale getirmek için çözüm daha fazla flux eklemektir.

Reçine, karşılaşacağınız en yaygın flux tabanıdır. Ayrıca, diğer flux özelliklerinin uyarlanmasına olanak tanıyan sentetik reçine flux'lar da vardır.

Yaygın aktivatörler, asidik veya bazik olabilen Abietik asit (çam özünde doğal olarak bulunur), halojenler ve aminlerdir. Temel amaçları, havaya maruz kalan bileşenlerin yüzeyinde oluşan oksitlenmiş metal ile kimyasal bir reaksiyona girmektir. Bu aktivatörler ya metal oksitleri tekrar saf metale indirger ya da flux tarafından çözülebilen veya emilebilen çözünür metal klorürler veya metal tuzları oluşturur. Flux daha sonra lehim bir bağ oluşturmadan önce daha fazla oksidasyonu önlemek için metal ve hava arasında koruyucu bir bariyer görevi görür.

Yapışkan/jel flux'ların uygulanması kolaydır, yerinde kalırlar ve genellikle yüzeye monte bileşenlerin lehimlenmesi için kullanılırlar. Lehimli bağlantılar yapmak için iyi ve çok yönlü bir flux biçimidir.

Çok fazla flux'ın neredeyse her zaman çok az flux'tan daha iyi olduğunu unutmayın. Fazla flux'ı temizleyebilirsiniz, ancak çok az flux ile kaliteli bir lehim bağlantısını kolayca elde edemezsiniz.

Flux'lar macun, yapışkan (jel) ve sıvı formlarda gelir. Ayrıca lehim telinde çekirdek olarak da bulunurlar. Katı madde içeriği genellikle akışkanlıkla ters orantılıdır. Macun (en yüksek katı madde), ardından jel/yapışkan, ardından sıvı (en düşük katı madde).

Bazı macunlar sert bir fırça ile uygulanabilir.

Yapışkan flux'lar genellikle bir şırınga ile uygulanır ve küçük bileşenleri lehimleme için konumunda tutmak amacıyla kullanılabilir (yapışkan olmasının nedeni budur).

Sıvı flux'lar yumuşak bir fırça veya flux kalemi ile uygulanır ve birden fazla bağlantıya aynı anda uygulanması kolaydır.

Flux, tanımlayıcı tip belirteçlerinde belirtilen çeşitli özelliklere sahiptir. Bunların arasında:

• Flux Tabanı veya Taşıyıcısı (ana bileşenin ne olduğu)
  • Reçine (R) Çok iyi genel amaçlı malzeme. Esas olarak yeniden işleme/onarım için kullanılır.
  • Resin (RE veya RES) Reçineye alternatif.
  • Suda Çözünür - Genellikle daha agresiftir ve uygulamadan sonra neredeyse her zaman temizlenmesi gerekir.
    • İnorganik (IN)
    • Organik (OR)
• Aktivasyon, bir flux'ın oksidi ne kadar agresif bir şekilde giderdiğinin derecesidir; aktivasyon ile korozyon genellikle arttığından, çok fazla aktivasyon mutlaka daha iyi değildir. Temizliği aktivatör yapar. Reçine gibi bazı taşıyıcıların yerleşik asidik aktivatörleri vardır.
  • Düşük/Yok (L)
  • Orta/Hafif Aktif (M)
  • Yüksek/Aktif (H)
• Halojen - Oksit gidermeye yardımcı olur ancak duman ve buharların toksisitesini artırır ve ayrıca temizlik gerektirir. Artık daha az flux halojen içerir.
  • Belirtecin sonunda Halojen Yok (0).
  • Belirtecin sonunda Halojen (1).

No-clean flux içeren bir flux kalemi

Flux'ın "no-clean" olarak temsil edildiğini görebilirsiniz. Bu başka bir flux türü değildir, lehimleme işleminden sonra flux'ın bıraktığı kalıntı ile ilgilidir. No-clean, flux'ın arkasında bıraktığı kalıntının PC kartındaki bileşenlerle sorun yaratma olasılığının düşük olduğu anlamına gelir.

Korozyon, clean/no-clean tanımlamalarında değerlendirilen ana öğedir. Flux kalıntısı yine de iletken olabilir. Genellikle, no-clean flux'taki flux tabanı miktarı azaltılır, böylece potansiyel olarak iletken kalıntı daha az bırakılır.

Baskılı devre kartları bileşenlerle sıkışık olduğunda ve temizlenmesi neredeyse imkansız olduğunda, no-clean bir avantajdır. Bazen bir onarım yaparsınız ve no-clean büyük bir yardımcıdır. Yine de mümkünse, no-clean veya başka türlü, flux kalıntısını karttan temizlemek genellikle daha iyidir.

Ana sarf malzemesi bakır lehim sökme örgüsüdür. Kurdele benzeri bir şekil oluşturmak üzere birbirine örülmüş çok ince bakır tellerden yapılmıştır. Genellikle üzerinde önceden uygulanmış kuru bir flux bulunur. Bir bağlantıya karşı tutulup ısıtıldığında, bağlantıdaki lehim örgüye doğru emilir ve bileşenlerin çıkarılmasına olanak tanır. Bağlantının kendisine biraz daha fazla flux koyup sonra örgüyü kullanarak performansı artırabilirsiniz.

Elinizde her zaman biraz lehim sökme örgüsü bulundurmalısınız. Birkaç genişlikte gelir ve hatta örgünün içinde flux bile bulunabilir. Hatalar olur ve lehim sökme örgüsü bunları düzeltmek için uygun bir yoldur.

Tam olarak bir sarf malzemesi olmasa da, bir lehim pompası / vakumlu lehim sökücü, daha fazla lehimle tutturulmuş olabilecek daha büyük bileşenleri çıkarmak için kullanışlıdır.

Lehimleme yaptığınızda, özellikle baskılı devre kartlarında, flux'ı ve flux kalıntısını (no-clean flux'lardan bile) temizlemelisiniz. Bunu yapmak için birkaç şey kullanabilirsiniz. Flux'ı çözmek için:

• %91-99 izopropil alkol, neredeyse evrensel bir flux çözücüdür. Kolayca bulunabildiği için en sık kullanılanıdır.
• Flux sökücü muhtemelen nihai seçimdir. Eğer kullanıyorsanız, mevcut flux'ınızla çalışacak bir flux sökücü kullandığınızdan emin olun.
• Çok inatçı temizlikler için aseton kullanabilirsiniz, ancak dikkatli olun. Aseton, çözülmesini istemediğiniz birçok farklı plastiği çözebilir. Genellikle devre kartı üzerindeki ve çiplerin kendisindeki işaretleri kaldırır ve bu da sorunlara yol açabilir. Kartın şişip şişmeyeceğini veya başka bir şekilde zarar görüp görmeyeceğini görmek için önce test etmek en iyisidir.
• Damıtılmış veya deiyonize su, suda çözünür her türlü flux için harikadır; çoğu durumda, diğer temizleyiciler bu flux'larda işe yaramaz veya kötü çalışır.

Temizlik yaparken pamuklu çubuklar (kulak temizliği için kullanılan normal tür değil, uzun tahta çubuklar üzerindeki tür) veya tüy bırakmayan bezler kullanabilirsiniz. Tasarruf etmeyin.

Havyanızı daha etkili kullanmanın yolu bu değildir. Havyanızın uçları, havya ucuz değilse değiştirilebilir. Değiştirilebilir uçlar iki amaca hizmet eder.

1. Diğer şekiller mevcutsa, işe en uygun uç şeklini kullanabilmeniz için uçları değiştirmenize olanak tanır.
2. Aşınmış uçları değiştirmenize olanak tanır.

Çoğu havyada demir kaplamalı bakır bir uç bulunur. Uçlar esas olarak aşırı ısınmanın demir kaplamaya zarar veren oksidasyona yol açması nedeniyle aşınır. Kaplama hasar gördüğünde, uç atılmalıdır. Ne yazık ki, havyanızın değiştirilebilir uçları yoksa tüm ünite atılmalıdır.

Mümkünse elinizin altında iki ila üç çeşit bant bulundurmalısınız.

• Ressam maskeleme bandı, delik içi bileşenleri yerinde tutmak veya hafif iş ısı kalkanı gibi düşük ısı işleri için çok kullanışlıdır.
• Poliimid bant (genellikle Kapton™ olarak adlandırılır), sadece belirli bir alanı ısıtmak istediğinizde ısı yalıtımı için kullanılır. Genellikle üst sınır 260°C'dir ancak 400°C'ye kadar çalışabilir.
• Alüminyum folyo bant da ısı kalkanı olarak iş görebilir ve kalınlığı sayesinde dayanıklıdır.

Bu bantların temel işlevi korumadır.

• Plastik konnektörler veya diğer bileşenler gibi eritmek istemediğiniz şeyleri eritmekten kaçınmanıza yardımcı olurlar.
• Entegre devreler gibi ısıya duyarlı bileşenleri koruyabilirler.

Soldering Glossary of Terms

How to Solder and Desolder Connections

Soldering Iron Not Melting Solder

Soldering Iron Not Heating

Soldering Best Practices

Soldering Iron Tips

Flux hakkında daha fazla bilgi-iyi bir okuma

Kurşunsuz lehim hakkında daha fazla bilgi - İyi şeyler

Kurşunlu lehim hakkında daha fazla bilgi