Lodāmuri un lodāmuri

Lodēšana ir detaļu savienošanas process, ieviešot starp tām izkausētu materiālu - lodmetālu, kura temperatūra, kā likums, ir zemāka par pievienojamo detaļu kušanas temperatūru. Lodēšanas mērķis ir iegūt mehānisku savienojumu vai elektrisku kontaktu. Zemāk mēs galvenokārt apsvērsim elektronisko komponentu lodēšanu.

Nedaudz vēstures

Metālu lodēšana tika izmantota senatnē. Tiek uzskatīts, ka šī tehnoloģiskā darbība pastāv vismaz 5000 gadus. Pat tad, kad cilvēce nezināja dzelzi un tēraudu, varš, zelts un to sakausējumi kļuva plaši izplatīti. Bet pat tad galvenie pakaļdzinātāji izmantoja izstrādājumu daļu savienošanu, izmantojot lodēšanu.

Arheologi ir atraduši zelta traukus, kuru rokturi ir pielodēti ar zeltu, kā arī zelta un sudraba sakausējumus. Izmeklējot senās Babilonas štata kapavietas, tika atrasti zelta priekšmeti ar lodēšanas pēdām. Zinātnieki datēti ar atradumiem 3200.g.pmē

Stieptas rotas atrada arī Ēģiptes piramīdās. Šis fakts pierāda, ka lodēšanas māksla bija zināma senajā Ēģiptē otrajā tūkstošgadē pirms mūsu ēras. Interesantākais ir tas, ka ēģiptieši nekausēja ar tīru zeltu, bet izgudroja veidu, kā samazināt zelta lodēšanas kušanas temperatūru.

Šim nolūkam zelta pulveris tika atkausēts kokogles pulverī. Tā rezultātā zelta virsmas slānis bija piesātināts ar oglekli (metālu tehnoloģijā šo procesu sauc par cementēšanu), un tika iegūts zelta-oglekļa sakausējums. Šī sakausējuma kušanas temperatūra bija nedaudz zemāka nekā tīrā zelta. Šādus lodmetālus sauc par cietiem.

Mīkstie lodmetāli, kuru pamatā ir alva un svins, ir minēti romiešu rakstnieka un zinātnieka Plīnija - vecākā, kurš dzīvoja 1. gadsimtā pirms mūsu ēras, rakstos. Tātad esejā "Dabas vēsture" ir minēts divu alvas-svina lodmetālu - tetrarija (2/3 svina, 1/3 alvas) un argentārijas (50% svina un 50% alvas) - pielietojums. Interesantākais ir tas, ka šādus sakausējumus joprojām izmanto. Pirmo no tiem bieži sauc par terciāro, bet par otro pusi.

Izrakumu laikā Pompejas, kas gāja bojā Vezuva vulkāna izvirduma laikā, arheologi atklāja svina ūdens caurules, kuru savienojums tika izveidots, lodējot alvas un svina lodmetālus. Tās pašas caurules tika atrastas izrakumos Lībijā un Nubijā.

Izrakumu laikā 4. – 5. Gadsimta AD apmetnēs Augšvolgas apgabala teritorijā tika atrasti priekšmeti, it īpaši naži, kas cietināti ar varu. Kijevas Rusā meistari ar cietlodēšanu lodēja slēdzenes, atslēgas, nažus ar varu, kas norāda uz šo seno gadu meistaru augstajām tehniskajām zināšanām.

Roku lodēšanas lodāmuri

Tādējādi var uzskatīt, ka dzelzs, vara un tā sakausējumu, kā arī alumīnija lodēšana parādījās tikai pēc dārgmetālu lodēšanas. Vēlāk parādījās instrumenti manuālai lodēšanai. Šādas lodāmuri sauca par sildītājiem un karsēja cepeškrāsnī.

Vēlāk šajos nolūkos sāka izmantot benzīna izpūtējus. Līdz šim tiek izmantoti siltuma lodāmuri, un jūs varat iegādāties šādu lodāmuru pat tiešsaistes veikalos. Termiskās lodāmurs izskats parādīts 1. attēlā.

1. attēls. Termiskais lodāmurs

Elektriskais lodāmurs

Un tikai 1921. gadā tika izveidots elektriskais lodāmurs. Ernsts Sahss, vēlāk ERSA dibinātājs, saņēma patentu par izgudrojumu. Pateicoties izgudrotāja izdomai, elektriskais lodāmurs ātri ieguva simpātijas visā pasaulē, būdams prototips dažādu lodēšanas instrumentu dizainu radīšanai. Izrādās, ka šobrīd elektriskā lodāmura vecums ir ļoti cienījams - 93 gadi. Pirmais elektriskais lodāmurs ir parādīts 2. attēlā.

Pirmais elektriskais lodāmurs

Lodāmuram bija lūkas forma, tas bija līdzīgs karstās lodāmurs un bija paredzēts galvenokārt skalošanas darbiem. Līdzīgi lodāmuri pastāv līdz šai dienai. Šādu lodāmuru jauda ir diapazonā no 500 līdz 800 vatiem. Tos galvenokārt izmanto lielu detaļu lodēšanai, piemēram, automašīnu radiatori, dārza laistīšanas kannas, spaiņi utt.

Kā darbojas elektriskais lodāmurs

Elektriskā lodāmura darbības princips ir diezgan vienkāršs. Ap lodēšanas stieni, ko bieži sauc par dzēlienu, ir stieples spirāle ar augstu pretestību. Caur pašreizējo spirāli, tas sasilst, un saņemtais siltums tiek dots lodēšanas stienim. Dabiski, ka spirāli no galiņa un korpusa izdala ar karstumizturīgu izolatoru. Kā izolators visbiežāk tiek izmantota vizla. Šī ir lodāmura klasiskā shēma, kas saglabājusies līdz mūsdienām.

Padomju laika lodāmuri

Padomju laikos rūpniecība ražoja daudz dažādu lodāmuru. Radioamatieru praksē visbiežāk tika izmantoti EPSN sērijas lodāmuri ar jaudu 25 līdz 100W. Pasē, kas pievienota lodāmuriem, bija rakstīts: “Lodāmura dizains nav atdalāms.” Tiesa, ražotāju atzinībai jāsaka, ka šie lodāmuri kalpoja ilgu laiku. Šo lodāmuru izskats ir parādīts 3. attēlā.

3. attēls. EPSN sērijas lodāmuri

Bet ne viss ir tik slikti un skarbi. Dažos lodāmuros spirāli ievieto keramikas kodolā ar gropi, serdi savukārt ievieto keramikas krūzē. Kodola centrālajā caurumā tiek ievietots lodēšanas stienis - dūriens, un vizlas nav. Saliktais sildītājs tiek ievietots metāla korpusā ar koka rokturi. Šī dizaina priekšrocība ir tā, ka tā ir saliekama, tāpēc komplektā tika pārdota rezerves spirāle.

Nedaudz vēlāk pārdošanā parādījās ERA sērijas miniatūrie lodāmuri ar jaudu 18 un 25 W, kas ātri ieguva popularitāti radioamatieru un telemeistaru vidū. Lodāmura izskats ir parādīts 4. attēlā.

4. attēls. ERA sērijas lodāmurs

Ar šādu lodāmuru palīdzību bija diezgan ērti lodēt tranzistorus, kā arī mikroshēmas tādos gadījumos kā DIP un tamlīdzīgi ar soli 2,54 mm. Lai nodrošinātu nepieciešamo lodēšanas temperatūru, ieteicams šos lodēšanas gludekļus ieslēgt caur tiristoru jaudas regulatoru. Ar šo iekļaušanu lodētu savienojumu kvalitāte galvenokārt ir atkarīga no kvalifikācijas, pat ne no mākslas, no uzstādītāja.

Čipi DIP pakotnēs jau ir pagātne. Tagad gandrīz viss elektroniskais aprīkojums tiek ražots, izmantojot SMD komponentus, kuru izmēri ir ļoti mazi. Tāpēc ir grūti nodrošināt augstas kvalitātes lodēšanu ar iepriekš aprakstītajiem lodāmuriem. Mūsdienu lodāmuri, kā likums, tiek izmantoti kā lodēšanas staciju daļa.

Vairāk par lodēšanas stacijām lasiet šeit:Kā izvēlēties lodēšanas staciju

Sildelementi ir izgatavoti no keramikas, un tiem ir integrēts termoelements, kas kombinācijā ar digitālo displeju ļauj ļoti precīzi uzturēt noteikto temperatūru plašā diapazonā. Dažiem lodāmuriem termostati ir iebūvēti tieši rokturī. Šāda lodāmura piemērs ir CT-96 lodāmurs, ko ražo uzņēmums CT-Tools. Lodāmura izskats ir parādīts 5. attēlā.

5. attēls. Lodāmurs CT-96

Att. 6. Lodēšanas stacija

Lodēšanas temperatūra galvenokārt ir atkarīga no lodmetālu kušanas temperatūras. Elektronisko iekārtu uzstādīšanas un remonta laikā parasti tiek izmantoti mīkstie lodmetāli.

Lodmetālu veidi

Visus lodmetālus var iedalīt divos veidos: cieta un mīksta. Cietlodēšanas sakausējumiem ir augsta kušanas temperatūra - virs 300 ° C, un tie nodrošina savienojuma augsto mehānisko izturību. Visplašāk tiek izmantoti PMC zīmola cietie vara-cinka sakausējumi un sakausējumi uz sudraba PSR bāzes, kas ir sakausējumi ar dažādām piedevām.

Kušanas temperatūra lodēšanas pakāpē ПСр-70 780 ° C, ПСр-10 830 ° C, ПМЦ-36 825 ° C, ПМЦ-51 870 ° C.Ir acīmredzams, ka šādi lodmetāli ir pilnīgi nepiemēroti elektronisko plātņu lodēšanai.

Tādēļ elektronisko shēmu uzstādīšanai tiek izmantoti mīksti lodmetāli, kuru kušanas temperatūra nepārsniedz 300 ° C. Galvenokārt tiek izmantoti zīmola POS-61 alvas un svina lodmetāli. POS-63, kura kušanas temperatūra ir 190 ° C. Šie lodmetāli ir eutektiski, tas ir, tiem ir vienāda kušanas un kristalizācijas temperatūra.

Pats nosaukums runā par šo lodmetālu ķīmisko sastāvu: POS-61 satur 61% alvas, pārējais ir svins, attiecīgi POS-63, 63% alvas, pārējais ir svins. Šie lodmeņi tiek izmantoti tikai manuālai lodēšanai un nodrošina labas kvalitātes lodēšanas savienojumus. Lodāmuru pasēs bija rakstīts: “Lodēšanai jābūt izcilai, ar kontūru”.

POS lodmetāliem ir augsta elektriskā vadītspēja, augsta kausējuma pakāpe izkausētā stāvoklī un pietiekama mehāniskā izturība. Šo īpašību kombinācija ļauj kvalitatīvi lodēt iespiedshēmas plates, mērinstrumentu atsperes, suspensijas daudzdzīslu Litzendrat tipa augstas frekvences vadus, kā arī kritiskas detaļas, kas izgatavotas no vara, bronzas, misiņa, tērauda. Ja alumīnija cietlodēšanai izmanto kušņus, alumīnija detaļas ir arī ļoti labi pielodētas, piemēram, transformatoru tinumi un sadzīves tehnikas droseles.

Gadījumos, kad lodētu detaļu pārkaršana ir ārkārtīgi nevēlama, izmanto lodmetālus ar zemu temperatūru. Viens no tiem ir Koka sakausējums: alva - 12,5%, svins - 25%, bismuts - 50% un kadmijs - 12,5%. Šī lodmetāla kušanas temperatūra ir tikai 70 ° C. Šo temperatūru sauc par īpaši zemu. Koka sakausējumu izmanto arī kā piedevu, lai samazinātu bezsvina lodēšanas kušanas temperatūru, lodējot detaļas no iespiedshēmas plates. Šāda piedeva ļauj lodēt elementus, nesabojājot shēmas plati un pašu daļu.

Svins, kā jūs zināt, tiek uzskatīts par indīgu metālu, tā tvaiki ir ārkārtīgi kaitīgi cilvēka ķermenim. Tāpēc pēdējā laikā elektronisko iekārtu, it īpaši sadzīves, lodēšanai arvien vairāk tiek izmantoti lodmetāli bez svina. Lodmetāli bez svina ir veltījums ekoloģijas un darba aizsardzības prasībām.

Bezsvina lodmetāli

Videi draudzīgākais un drošākais lodmetāls, acīmredzot, būtu jāuzskata par tīru alvu. Kārbu konservēšanai pārtikas rūpniecībā izmanto alvu - alvu. Bet diemžēl kaitinošas nepilnības ir raksturīgas šādam lodmetālam. Pirmkārt, tas ir "alvas mēris".

Temperatūrā zem 13,2 ° C tīras alvas īpatnējais tilpums palielinās par vairāk nekā 25%, kas noved pie citas vielas fāzes, tā sauktās pelēkās alvas, veidošanās. Turklāt, jo zemāka temperatūra, jo intensīvāks ir pārvēršanas process. -33 ° C temperatūrā alva pārvēršas pelēkā pulverī, devas vienkārši sagrūst. Ir skaidrs, ka šāds lodēšana nav labs.

Bet ne tikai devas sabrūk. Tātad 1912. gadā tieši alvas mēris izraisīja Roberta Falkona Skota ekspedīcijas uz Dienvidpolu nāvi. Ekspedīcija tika atstāta bez degvielas, kas izplūda cauri lodētajām vīlēm degvielas tvertnēs.

Alvas mēra dēļ nomira daudzas kultūras vērtības, jo īpaši alvas karavīru kolekcijas. Piemēram, Aleksandra Suvorova muzeja Sanktpēterburgā noliktavās vairāki desmiti skārda karavīru vienkārši sagrūda putekļos, pateicoties apkures izrāvienam. Tas notika citos muzejos visā pasaulē.

Lai izveidotu bezsvina lodmetālus, kuru pamatā ir alva, tam pievieno dažādus komponentus: varu, cinku, sudrabu, zeltu, indiju. Šīs piedevas ļauj izvairīties no pelēkas alvas veidošanās, pasargā sevi no alvas mēra.

Elektronisko komponentu lodēšanai visbiežāk izmanto šādu kompozīciju lodmetālus: alva - 52%, indijs - 48%; alva - 91%, cinks - 9%; alva - 97%, sudrabs - 2,3%, varš - 0,7%. Netiek novēroti kaitīgi metāli. Šo lodmetālu kušanas temperatūra ir aptuveni 300 ° C, kas ir ievērojami augstāks nekā alvas un svina lodmetālos.To ļoti labi zina ikviens, kurš kādreiz ir labojis mūsdienu elektroniku.

Cena par nekaitīgumu ir tāda, ka visiem lodēšanas līdzekļiem, kas nesatur svinu, ir mazāka kausējuma pakāpe izkausētā stāvoklī un zemāka cietlodēto virsmu samitrināšanas spēja. Īpašas plūsmas, ko izmanto lodēšanai ar lodēšanas līdzekļiem bez svina, palīdz aizsargāt pret šo trūkumu. Neskatoties uz to, šuves, kas izgatavota ar bezsvina lodmetāliem, kvalitāte ir sliktāka nekā tad, ja izmanto alvas un svina lodmetālus. Bet zinātne nestāv uz vietas, nepārtraukti tiek veikti pētījumi, lai uzlabotu lodmetālu bez svina kvalitāti, lai aizstāšana būtu līdzvērtīga.

BGA gadījumos ir pieejamas daudzas mūsdienu mikroshēmas (angļu lodīšu režģu masīvs - bumbiņu masīvs). Parastie secinājumi - šo mikroshēmu kājas to nedara. Viņu lomu spēlē lodēšanas bumbiņas, kas novietotas uz kontakta spilventiņiem ķermeņa apakšējā daļā. Šādu mikroshēmu lodēšanai parādījās jauni lodēšanas veidi - lodēšanas pastas, kas tika uzklātas ar ekrāna metodi.

Lodēšanas pastas sastāv no vairākiem komponentiem: pats lodējums smalka pulvera formā, cietas daļiņas ar tāda paša izmēra plūsmu. Šīs sastāvdaļas kļūst par pastu saistvielu, galvenokārt šķidrās plūsmas komponentu un gaistošu šķīdinātāju klātbūtnes dēļ.

Ir skaidrs, ka šādas mikroshēmas nevar pielodēt ar parastu lodāmuru. Tam nepieciešams izmantot īpašas lodēšanas metodes, kurās sildīšanu veic ar karstu gaisu vai infrasarkano starojumu. Šiem nolūkiem tiek izmantotas karstā gaisa vai infrasarkanās lodēšanas stacijas.

Raksta turpinājums: Elektriskie lodāmuri. Veidi un dizaini