PCB – Lutowanie wstęp

soldering_tipW tym wstępie omówię podstawowe narzędzia oraz preparaty niezbędne dla wykonania prawidłowego procesu lutowania komponentów powierzchniowych. W dalszych częściach nie planuję opisu lutowania elementów przewlekanych, ale opis lutowania SMD będzie w dużej mierze tłumaczył także THT. Powód jest prosty, jest to przestarzała, kosztowna, i czasochłonna technologia wykonywania układów.

Lutownica

936D_soldering_stationNajważniejsze narzędzie – lutownica. Nie będę namawiał do zakupu lutownicy z średniej półki za kilkaset złotych, jak widać wystarcza tania chińska „936” które już od lat zalewają nasz rynek. Widoczna na fotografii to wersja 936D z cyfrową regulacją i wyświetlaniem temperatury, do kupienia za około 100zł – dobrze sprawdza się przy SMD jak i THT. Lutownica obowiązkowo powinna mieć regulację temperatury, lekką kolbę oraz wymienne groty, powinniśmy wybrać taką do której są łatwo dostępne części zamienne (groty, grzałki). Do lutowania elementów przewlekanych od biedy wystarczy zwykła lutownica za 30zł, ale będą to pieniądze wyrzucone w błoto.

Groty

soldering_tipsZ lutownicą zapewne dostaniemy grot podobny do numeru 1 lub 2 (od lewej) – takim grotem się nie nalutujemy. Wraz z zakupem lutownicy warto wydać dodatkowe 10zł i kupić grot taki jak nr 3. Takim grotem będziemy lutowali praktycznie cały czas, THT i SMD, bez względu na raster wyprowadzeń układu, nawet 0,5mm. Taki grot ma odpowiednią pojemność cieplną, dzięki szerokiej końcówce, po dotknięciu do padu momentalnie odda część swojego ciepła. Grot nr 1 czy 2 nigdy tego nie zrobi, chyba że położymy go bokiem ale to przecież bez sensu, grot taki będzie zbyt długo nagrzewał pad o ile w ogóle go nagrzeje do temperatury topnienia cyny. Z małymi padami nie będzie problemu, ale taki grot to i tak męka przy lutowaniu – można wypróbować samemu, skoro dostajemy go z lutownicą. Ale to nie znaczy że jest niepotrzebny, są sytuacje gdzie trzeba dotrzeć w trudno dostępne miejsce (przekonamy się o tym w następnej części artykułu). Grot nr 4 to ciekawy wynalazek, można nim w łatwy sposób demontować rezystory SMD czy inne części o dwóch padach, ale nie tylko, bo jak widać jest masywny i świetnie zagrzeje również duże pojedyncze pady – nie jest wymagany i przydaje się rzadko, ale warto mieć pod ręką. Kolejnym grotem którego nie ma na zdjęciu bo takiego nie posiadam, to grot typu minifala – sprawia że lutowanie układów o drobnym rastrze staje się jeszcze łatwiejsze, z pewnością uzupełnię o niego poradniki w przyszłości.

Cyna

solder_reelCyna tylko i wyłącznie ołowiowa, z zawartością topnika. Jeżeli nie mamy zamiaru wprowadzać naszych układów na rynek, należy unikać stopów bezołowiowych – lutowalność jest gorsza, a połączenia są mniej odporne na warunki atmosferyczne, drgania, oraz upływ czasu. Najlepsza jest stara poczciwa Sn60Pb40 (60% cyny i 40% ołowiu), dostępne są też stopy z niewielką 2% domieszką srebra. Temperatura topnienia takiego stopu to około 190*C, co nie znaczy że taką temperaturę ustawiamy na lutownicy – biorąc pod uwagę bezwładność grotu oraz grzałki w której umieszczona jest termopara, pojemności cieplnej samej płytki drukowanej oraz innych czynników, dla komfortowej pracy temperatura lutownicy powinna być nastawiona na sporo wyższym poziomie – ja korzystam z zakresu 270-300*C. Zbyt niska temperatura nie zapewni komfortowej pracy, pola będą się nagrzewały powoli, zbyt wysoka temperatura spowoduje że topnik zawarty w spoiwie szybko odparuje, i może nawet uszkodzić pady lutownicze przy dłuższym grzaniu.

solder_thicknessZdjęcie przedstawia dwa spoiwa o grubościach 0,56mm oraz 0,7mm w towarzystwie rezystora typu 0805 – jest to typowej wielkości obudowa SMD z jaką będziemy mieli do czynienia. Aby móc precyzyjnie dozować cynę podczas lutowania, musi być ona dostatecznie cienka. Cyna o grubości 0,56mm nadaje się w sam raz do takiej pracy. Cyną 0,7mm można narobić bałaganu, ponieważ po dotknięciu jej końcem do rozgrzanego padu i grota, topi się jej pewien fragment i zostaje wciągnięty na pole lutownicze. Czym cyna cieńsza, tym będzie jej mniej w tym odcinku. Grubsza cyna spowoduje powstanie brzydkiej wystającej kulki zamiast ładnego połączenia. Spróbuj teraz wyobrazić sobie cynę o grubości 1mm przy tym małym rezystorze – nie ma takiej na zdjęciu ponieważ takiej cyny w ogóle nie stosuję, nie stosuje się jej również przy zwykłych elementach przewlekanych, jest jedynie przydatna gdy trzeba zalutować jakiś większy pad większego złącza. Także cyna 0,56mm powinna obowiązkowo znaleźć się w naszym warsztacie.

Plecionka rozlutownicza

desoldering_wireMiedziana pleciona linka rozlutownicza to także niezbędna rzecz. Jak nazwa mówi, służy do rozlutowywania, i słusznie, ale będzie niezbędna również podczas lutowania, gdy np zlejemy cyną dwa sąsiednie piny układu o małym rastrze wyprowadzeń – wtedy szybko naprawimy naszą wpadkę przy pomocy takiej plecionki. Na zdjęciu widać dwie różne plecionki, tanią kiepską i droższą dobrą, z czystym sumieniem mogę polecić tę marki Prosonic – czemu?

desoldering_wire_closeupTo zdjęcie tłumaczy wszystko. Po lewej, produkt tańszy, taśma pleciona luźno, grubszym drutem – tak, jest szersza co jest wyraźnie napisane na opakowaniu) – ale szybko zaśniedziała i po prostu nie nadaje się do pracy przy SMD. Po prawej, ładnie zapleciona czyściutka taśma, z małym dodatkiem topnika (o których za chwilę) wsysa cynę jak szalona.

Topnik

fluxDobry topnik to kolejna niezbędna rzecz przy lutowaniu SMD (o kalafonii możemy zapomnieć, choć i ona jest przydatna w każdym warsztacie, nic tak dobrze nie pomaga w pobielaniu zaśniedziałych przewodów jak kalafonia). Niestety nie potrafię w tym miejscu polecić konkretnego topnika, ich wybór jest ogromny i nie jestem sprawdzić nawet tych najczęściej polecanych. Jedni polecają topniki z serii 223 których jest multum, inni topniki w żelu, a to znowu pasty lutownicze, co osoba to inne zdanie. Ja polecam kupić kilka (2-3) tańsze topniki, z każdym trochę popracować i wyrobić własne zdanie. Ponieważ jeden topnik będzie bardziej upłynniał cynę ale będzie się trudniej zmywał, drugi odwrotnie, trzeci z kolei będzie beznadziejny – a tylko droższe topniki mają same zalety (nawet nie trzeba ich zmywać). Należy także pamiętać że niektóre topniki mogą być żrące dla miedzi lub nawet plastykowych części, i trzeba na to zwracać uwagę przy wyborze. Osobiście używam pasty lutowniczej „tinol”, półprzeźroczystej, ze zwykłej puszki, po prostu nakładam ją do strzykawki widocznej na zdjęciu (po lewej, już końcówka). Po prawej topnik z allegro typu 223 – okazał się gorszy i praktycznie z niego nie korzystam. Strzykawki ze zdjęcia mają usuniętą igłę i przypiłowany dziobek aby można było wygodnie dozować zawartość, być może ktoś ma inne przyzwyczajenia, lub zakupił dedykowaną strzykawkę/dozownik, i z takiego sprzętu korzysta, ale ja od lat korzystam z właśnie takiego czegoś i jest to bardzo wygodne, więc również polecam wypróbować.


IPA
ipaAlkohol izopropylowy wysokiej czystości (IPA) – nie jest potrzebny przy samym lutowaniu, ale posłuży nam później do umycia płytki z topnika. Znajduje też szerokie zastosowanie w warsztacie, przy czyszczeniu płytek telefonów komórkowych czy też optyki napędów nośników optycznych. Odparowuje w całości i nie pozostawia po sobie najmniejszych śladów, jest to jedna z tych przyjaznych cieczy w elektronice. Można się od razu zaopatrzyć w większy zapas IPA w karnisterku, ale mała buteleczka z wygodnym dozownikiem jest niezastąpiona.

Pęstety

0805_tweezersPęseta lub zestaw pęset, do pozycjonowania małych elementów. Ja używam jakiejś taniej pęsetki co z resztą widać na zdjęciu, jeszcze się nie dorobiłem jakiejś porządnej – może dla tego że taka mi wystarcza. Pęseta powinna się lekko zaciskać, tak aby z wyczuciem trzymać dany element, w taki sposób aby nie wypadł z niej podczas przenoszenia, lub nie wystrzelił jak z procy przy zbyt mocnym zaciśnięciu.

Płytka drukowana

atxmega_44pin_3Do tego wszystkiego, na sam koniec, potrzebna będzie nam prawidłowo wykonana płytka oraz dobrze oświetlone stanowisko pracy (o którym może napiszę przy innej okazji). Kolejna część poradnika będzie opierała się na płytce zleconej w firmie bo akurat takie płytki miałem. Jedyne czym się różni taka płytka od naszych wykonanych domowym sposobem płytek to:

a) metalizowane przelotki – u nas są druciki. Jeśli występują na padach to po prostu lutujemy je wraz z elementami, to nawet zaleta, bo nie będzie ich widać (drutowych przelotek).
b) profesjonalna soldermaska – w pewnym stopniu ułatwiająca proces lutowania. Soldermaskę taką też można wykonać w domu, ale nie będę ukrywał że nie jestem jej zwolennikiem – jest to praca bardzo czasochłonna i moim zdaniem po za tym że ładnie wygląda, nie wpływa aż tak na dalszy montaż układu. O ile soldermaska wykonana w firmie będzie znajdowała się również między padami układów scalonych i dodatkowo zapobiegnie zlewaniu się pomiędzy nimi cyny, to w domu takiej precyzji i tak nie osiągniemy lub osiągniemy ją ciężką pracą. Ale może kiedyś się przekonam i spróbuję :)

Poprzednia część: PCB – Lutowanie przelotek
Dalsza część: PCB – Lutowanie SMD część 1

5.00 avg. rating (96% score) - 1 vote

6 komentarzy

  1. Witam, widzę, że używa Pan stacji lutowniczej Zhaoxin 936D. O tej lutownicy czytałem, że po pewnym czasie zaczyna szwankować, zapewne z powodu zbyt dużej mocy – 50 czy 60W. W związku z tym zastanawiam się czy możliwa byłaby przeróbka stacji lutowniczej na niższe napięcie tak aby podawać na lutownicę – powiedzmy – 30W. Zastanawiam się nad kupnem tej stacji i ciekaw jestem co Pan o tym myśli, czy taka przeróbka jest możliwa ?
    Pozdrawiam

    • Pierwsze słyszę. U mnie nic złego się nie dzieje. Lutownica często pracowała bez przerwy po godzinę-dwie na nastawie do 300 stopni.

      W jaki sposób ograniczenie mocy ma przedłużyć życie lutownicy (pomijając grzałkę która oczywiście się zużywa)? Który element ulega uszkodzeniu? Transformator? Element załączający grzałkę? Proszę podesłać link do miejsca w którym Pan to wyczytał.

      Moc zmniejszyć da się banalnie prosto. Jeśli na grzałkę jest przeznaczone osobne uzwojenie, np 24V, to wystarczy zrobić odczep na np. 20V i problem z głowy. Wtedy kolba będzie nagrzewała się dłużej mniej obciążając podzespoły, a kontrola temperatury będzie działała tak jak do tej pory.

  2. Witam serdecznie. Właśnie zaczynam swoja przygodę z elektroniką. Czy Pańskim zdaniem stacja lutownicza ZD99 na sam początek wystarczy?
    Pozdrawiam

    • Niestety nie pomogę, nie miałem z nią styczności, ale wygląda dobrze :)

  3. Witam,
    Jakiego dokładnie topnika Pan używa – trochę się zakręciłem z tego wszystkiego i nie wiem, który wybrać :).

    Pozdrawiam.

  4. enceladus:-)

    Witam.

    Pozwolę sobie zauważyć, że chemia do elementów elektronicznych jest sporo rodzajów i zastosowań. Pasta lutownicza jaką ja używam to AG termopasty za kilka złotych. Można zastosować pastę cynel, która jest jakościowo gorsza i zostawia brud na padach. Co do stacji lutowniczej polecam osobiście kemot lut 0070 z rozlutownicą, zakres temperatur od około 60 do 480 stopni celsjusza.

    Szybko się nagrzewa i szybko się chłodzi:). Wygodna do prac w domowym warsztacie.

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *

Proszę pozostawić te dwa pola tak jak są: