آموزش روش صحیح لحیم کاری روی برد و مراحل انجام آن
یادگیری روش صحیح لحیم کاری روی برد یکی از مهارت های ضروری برای هر کسی است که وارد دنیای الکترونیک می شود. هرچند می شود بدون حتی یک بار دست گرفتن هویه هم الکترونیک آموخت، اما خواهید دید همین مهارت کوچک، چه نکات مهمی در دل خود دارد! در این مقاله ابتدا به معرفی وسایل لحیم کاری قطعات الکترونیکی خواهیم پرداخت و سپس روش صحیح لحیم کاری دستی را توضیح می دهیم. حتی اگر در الکترونیک حرفه ای هستید و یا خدمات مونتاژ برد الکترونیکی ارائه می کنید، مطمئن باشید در این مقاله اطلاعات مفیدی به شما اضافه می شود.
اما اگر شما در لحیم کاری تخصص دارید، پیشنهاد میکنیم ادامه مقاله را بخوانید، برای شما هم نکاتی داریم! در دو بخش روش صحیح لحیم کاری قطعات الکترونیکی را تشریح می کنیم:
لحیم چیست؟
خب از پایه شروع می کنیم! لحیم آلیاژی است با نقطۀ ذوب پایین که فلز اصلی آن قلع می باشد و برای اتصال قطعات به کار رود. لحیم کاری در بسیاری از صنایع مورد استفاده است ولی منظور ما از لحیم در این مقاله صرفا لحیم کاری قطعات الکترونیکی است.
اکثر افراد عموما با نام های سیم لحیم یا سیم قلع این مواد مصرفی را میشناسند.
سیم لحیم سرب دار و بدون سرب:
از گذشته آلیاژ لحیم عموما از قلع و سرب تشکیل می شد، سرب فلزی ارزان قیمت است، به وفور در طبیعت یافت می شود و نقطه ذوب پایینی دارد در نتیجه استفاده از آن برای لحیم کاری بسیار مناسب است.
استاندارد RoHs
اما از زمانی که مضرات سرب برای سلامتی انسان مشخص شد، برخی شرکت ها و کشور ها مصرف آن را کاهش دادند تا نهایتا در سال 2006 اتحادیه اروپا استاندارد RoHs را تصویب نمود که طی آن استفاده از قلع در تولیدات صنایع الکترونیک محدود شد.
لذا هر محصولی که در این کشور ها تولید می شود یا وارد می شود، باید دارای استاندارد RoHs باشد.
لحیم بدون سرب بسیار شبیه نمونه سرب دار است و در آن به جای سرب از فلزاتی مانند مس و نقره استفاده می شود.
شرکت های تولید کننده لحیم های دارای این استاندارد، علامت RoHs را بر روی محصول خود درج می کنند.
متاسفانه با اهمیت کمی که در کشور ما برای سلامت قائل هستیم، بدون رعایت هیچ یک از نکات ایمنی از محصولات حاوی سرب استفاده نموده و دود مسموم آن را با کمال میل استشمام می کنیم!
آلودگی سرب
آلودگی سرب باعث جلوگیری از سنتز هموگلوبین و آسیب رسیدن به عملکرد کلیه ها، سیستم باروری، مفاصل، سیستم قلبی عروقی، آسیب حاد و مزمن به سیستم عصبی مرکزی و سیستم عصبی جانبی است ، پس برای سلامتی خودتان هم که شده در استفاده از سیم لحیم نکات ایمنی و بهداشتی را رعایت کنید.
انتخاب لحیم مناسب:
حال برای کار ما چه نوع لحیمی مناسب است؟
هنوز هم در اروپا برای مصارف غیر تجاری استفاده از لحیم سرب دار رایج است
لذا استفاده از نوع سرب دار چنانچه قصد کسب استاندارد های بین المللی ندارید مانعی ندارد
(به جز بحث سلامتی و آسیب به محیط زیست که به خودتان بستگی دارد).
فاکتور دیگر در انتخاب سیم لحیم مناسب، ضخامت آن است ،
برای قطعات با پایه های نازک و ظریف، بهتر است از سیم لحیم با ضخامت کم استفاده کنید و برای پایه های پهن تر، از سیم لحیم با ضخامت بالا استفاده شود.
از طرفی سیم لحیم نازک گران تر است و در مواقع لزوم از آن استفاده کنید.
به جز سیم لحیم که برای مونتاژ قطعات DIP به صورت دستی استفاده می شود، لحیم به اشکال دیگری نیز در بازار موجود است:
شمش لحیم (شمش قلع):
شمش های قلع مدل های مختلفی دارند که در زمینه الکترونیک و لحیم کاری مدارات الکترونیکی از شمش قلع سرب دار استفاده میشود.
این نوع از شمش، بیشترین فروش را در بین مصرف‌کنندگان خود و بانام شمش ۳۷/۶۳ درصد در بازار شناخته میشود.
این مقدار نشان‌دهنده درصدی ترکیب سرب و قلع است که به ترتیب با درصد‌های ۳۷ و ۶۳ مورداستفاده قرار میگیرند.
قابلیت ویژه این محصول سرب‌دار در برابر دمای بالا موجب میشود تا در محیط‌های با دمای بالا به‌کاربرده شود.
ویژگی محافظتی این نوع شمش در برابر خوردگی باعث گشته تا بیشترین کاربرد آن در حمام قلع داشته باشد.
شمش قلع
توپ لحیم کاری یا ساچمه قلع (solder ball) :
دلیل نام گذاری این نوع قلع این است که به شکل توپ و ساچمه های خیلی کوچک تولید میشوند که فقط برای مونتاژ قطعات BGA که پایه ها در زیر قطعه و غیر قابل دسترس است استفاده می شود.
این ساچمه ها به کمک یک شابلون زیر قطعه و زیر هر پایه قرار میگیرند و با حرارت دیدن ذوب میشوند و اتصال الکتریکی بین پایه قطعه و پد را برقرار میکنند.
خمیر لحیم کاری (خمیر قلع) :
خمیر قلع یا خمیر لحیم کاری همانطور که از اسمش پیداست شکلی نرم دارد که در آن قلع به کمک ماده فلاکس به شکل خمیری درآمده و زمانی که که به آن حرارت داده شود، با خشک شدن فلاکس و ذوب شده قلع لحیم کاری صورت می گیرد. این ماده برای مونتاژ برد SMD کاربرد دارد.
چون تمرکز ما در این مقاله بر مونتاژ قطعات DIP است، توضیح بیشتر در مورد انواع لحیم کاری را به مقالات دیگر واگذار می کنیم.
روش صحیح لحیم کاری روی برد با هویه
مهم ترین و ابتدایی ترین ابزار لحیم کاری هویه است.
انواع ساده تا پیچیده آن تولید شده اما اساس و ساختار همه آنها ایجاد حرارت به کمک المنت است.
هویه های دستی به طور کلی به دو دسته تقسیم میشوند.
- ساده : نوع ساده آن که امکان تنظیم دما را ندارد و مستقیما به برق شهری متصل شده و المنت آنها باعث گرم شده نوک هویه می شود تفاوت هویه ها در این دسته ، تنها توان آنها است که نشان دهنده میزان ایجاد حرارت آنها است که هرچه توان بالاتر باشد دمای تولیدی هم بیشتر است.
- قابل تنظیم : نوع دیگر قابلیت تنظیم و کنترل دما دارد و برای لحیم کاری قطعات حساس مانند IC ها که حرارت موجب آسیب رسیدن به آنها می شود، می توان از این نوع هویه استفاده کرد. در این مدل یک مدار واسط، توان المنت را کنترل میکند تا بتوانید دمای مطلوب خودتان را تنظیم کنید.
نوک هویه:
محل تمرکز حرارت که با قرار گرفتن در کنار لحیم آن را ذوب می کند؛ اکثر هویه ها قابلیت تعویض نوک را دارند و بسته به استفاده ای که داریم می توانید از نوک مناسب استفاده کنید. تعویض نوک هویه بسیار آسان است و با باز کردن دو پیچ انجام می شود تا در صورت خراب شده نوک هویه، به سهولت بتواند آن را جایگزین کنید.
نوک هویه خوب باید از آلیاژ ضد اکسید و ضد چسبندگی باشد.
پایه هویه:
هنگام لحیم کاری بارها پیش می آید که هویه را لازم ندارید و در این زمان می توان آن را در پایه قرار داد.
پایه هویه می تواند از انواع ساده فنری شکل تا مدل های پیچیده تر که دارای ذره بین و گیره و قطع کن است که با قرار گرفتن هویه در پایه آن را خاموش می کند .
تمیز کننده نوک هویه:
در اثر لحیم کاری به مرور زمان نوک هویه اکسید می شود، به رنگ سیاه در آمده و دیگر قلع نمی گیرد. در این مواقع باید به کمک یک پاک کننده نوک هویه را تمیز کرد .
اسفنج نسوز :
قبلا معمولا از اسفنج نسوز مرطوب ( در تصویر زیر اسفنج زرد رنگ که آن را خیس مرطوب کرده و هویه را بر روی آن میکشند) استفاده می شد اما این روش باعث کاهش عمر نوک هویه می شود (به دلیل شوک حرارتی و ایجاد ترک های ریز)
پس از آن پاک کننده های نوک هویه سیمی گزینه خوبی بودند و هستند .
پاک کننده سیمی :
هنگامی که نوک هویه قلع جمع شده و نیاز به تمیزی دارد ، نوک هویه را داخل این سیم که همانند سیم ظرفشویی است فرو میبرند و قلع های نوک هویه به کمک این سیم ها از نوک هویه جدا میشوند.
( این سیم ها هم به دلیل سابیده شدن به نوک هویه ، کم کم به پوشش نوک هویه آسیب میرسانند)
رفته رفته نوع جدیدی از پاک کننده های نوک هویه به بازار آمدند با نام پاک کننده های صابونی .
پاک کننده صابونی :
این نوع پاک کننده ها دیگر نیازی به مرطوب کردن ندارند و نسوز هم هستند و همچنین مثل پاک کننده های سیمی به نوک هویه آسیب نمیرسانند .
اما تمیز کردن نوک هویه با آنها به دلیل اینکه تخت هستند و هویه را باید روی آنها کشید کمی دشوار تر است و همچنین باید چند بار نوک هویه را در جهات مختلف روی آنها بکشید تا به خوبی تمیز شود.
با این حال از هر سه نوع این پاک کننده ها استفاده میشود و و به طور یقین نمیتوان گفت که کدام یک گزینه بهتری هستند.
احیا کننده نوک هویه در نحوه صحیح لحیم کاری روی برد:
هنگامی که شما از هویه خیلی استفاده میکنید و دائما هویه روشن است؛ این عمل باعث آسیب رسیدن به نوک هویه است و کم کم نوک هویه خاصیت قلع پذیری خود را از دست میدهد و لحبم کاری برای شما به سختی قابل انجام است. در اینجا میتوانید از محصولی استفاده کنید که به کمک میتوان نوک هویه را تا حد زیادی احیا کرد. ترمیم کننده نوک هویه یا احیا کننده یک نوع خمیر شیمیایی است که نوک هویه را در داخل آن فرو میبرند.
پس از اینکه نوک هویه را از داخل آن بیرون میکشند یک لایه همانند قلع بر روی نوک هویه ایجاد میشود که صیقلی نیست و باید نوک هویه را پس از این مرحله چند بار با پاک کننده نوک هویه تمیز کرد تا قابل استفاده شود. (نام نگلیسی آن Tip Tinner است و کلمه “ترمیم کننده نوک هویه” ترجمه خوبی برای این محصول نیست!)
خمیر فلاکس و روغن لحیم:
فلاکس مایعی شیمیایی است که در اثر حرارت موجب پاکیزگی سطح اکسیدی می شود.
در لحیم کاری به روش صنعتی همیشه قبل از لحیم کاری به کف برد فلاکس پاشیده و در عملیات پیش گرمایش، سطح اکسید شده برد را تمیز می کنند.
استفاده از فلاکس باعث اتصالات بهتر و لحیم کاری تمیز تر خواهد شد.
در دو نوع جامد و مایع این فلاکس تولید میشود که به نوع جامد آن خمیر فلاکس ، و به نوع مایع آن روغن فلاکس میگویند که عملکردی یکسان دارند.
در روغن لحیم هم همین نوع مواد وجود داشته و خاصیت تمیز کردن سطح اکسید از برد را داراست ،
اما عاجزانه خواهشمندم از روغن لحیم برای تمیزی اکسید ها بهره جویی نکنید زیرا کاملا روشی منسوخ است.
از روغن لحیم صرفا برای قلع پذیری بهتر استفاده میشود.
اما روشی که بسیاری از دوستان استفاده می کنند آن هم این است که نوک هویه را در داخل روغن لحیم فرو میبرند ،
که فرو بردن نوک هویه در روغن لحیم تنها برای برداشتن قلع های ریز بین پایه های قطعات جایز است ،
نه اینکه با ایجاد دود روغن لحیم به سلامت خود و دیگران آسیب بزنند!!
قلع کش و کاربرد آن در نحوه صحیح لحیم کاری:
قلع کش وسیله ای است برای خارج کردن قلع های اضافه از روی مدار .
وقتی می خواهیم یک قطعه را از روی مدار خارج کنیم نیاز به قلع کش داریم
ابتدا قلع روی پایه های قطعه را به کمک هویه ذوب می کنیم و سپس با استفاده از قلع کش ، قلع داغ را مکش می کنیم .
انواع مختلفی از قلع کش ها در بازار موجود می باشد که دارای کیفیت های متنوع می باشند .
قلع کش دارای یک شستی می باشد که باید قبل از انجام عمل قلع کشی هر بار باید شستی را بفشاریم .
پاک کن قلع یا قلع کش سیمی :
حتما برای شما اتفاق خواهد افتاد که هنگام لحیم کاری اشتباها مسیر های مسی روی برد با لحیم به هم متصل شوند و سعی کنید با نوک هویه آن را بردارید.
ابزار اصلی این کار یعنی پاک کردن قلع اضافی از سطح برد، قلع کش سیمی است.
قلع کش سیمی از تار و پود های نازک سیم های مسی به هم بافته شده ساخته شده است .
مس قابلیت قلع پذیری بسیار بالایی دارد به همین منظور اگر این سیم را به قلع مذاب نزدیک کنید تمام قلع را به خود جذب میکند.
از این ابزار برای پاک کردن قلع اضافی هنگام دمونتاژ قطعات مخصوصا قطعات SMD و پاک کردن قلع اضافی هنگام مونتاژ استفاده میشود.
بخش دوم: روش صحیح لحیم کاری روی برد
- در اولین گام باید مقداری روغن لحیم کاری به محلی که میخواهید لحیم کنید اضافه کنید ، توجه داشته باشید اگر سیم لحیمی که استفاده میکنید دارای مقدار مناسبی روغن لحیم در خود باشد نیازی به اضافه کردن روغن لحیم نیست.
- افزودن مقدار خیلی کم قلع به نوک هویه ( به این دلیل که انتقال حرارت نوک هویه به پایه قطعه و PCB به خوبی انجام شود.)
روش صحیح لحیم کاری
- اتصال دادن نوک هویه به پایه قطعه و سطح مسی پد روی PCB (دقت داشته باشید که این دو سطح باید به صورت همزمان و یکنواخت داغ شوند. ، و همچنین نباید تایم زیادی هویه را در این مکان نگه دارید در حد چند ثانیه و سریعا مرحله بعدی را انجام دهید)
روش صحیح لحیم کاری / نحوه قرار دادن هویه در مونتاژ قطعات DIP
-
افزودن قلع به محلی که حرارت میدهید .
- وقتی به اندازه کافی قلع اضافه کردید سیم قلع را جدا کرده و بعد از مکثی کوتاه سپس هویه را از محل مورد نظر بردارید. (در این مرحله حتما به مقدار قلع و نگه داشتن هویه بعد از برداشتن سیم لحیم توجه کنید ، اگر میزان قلع کم باشد اتصال پایه به خوبی برقرار نمیشود و اگر میزان قلع زیاد باشد باعث کثیفی کار و احتمالا اتصالی بین پایه ها میشود ، اگر بعد از برداشتن سیم لحیم یک تایم خیلی کوتاه هویه را سر جای خود نگه ندارید احتمال اینکه لحیم سردی رخ دهد و اتصال پایه و PCB به خوبی شکل نگیرد هست.)
- چک کردن لحیم پایه پس از عملیات لحیم کاری . لحیم پایه باید همانند شکل زیر باشد. (اگر تفاوتی بین لحیم کاری شما و شکل وجود دارد میتوانید با اتصال دوباره هویه به محلی که لحیم کاری کردید ، لحیم های اضافه را به نوک هویه بکشید ، و یا میتوانید از دوباره با گرم کردن قلع به آن اضافه کنید.)
در تصویر زیر روش صحیح لحیم کاری و ایراداتی که ممکن است با آن مواجه شوید توضیح داده شده است:
پس از لحیم کاری بهتر است برد را تمیز کنید زیرا به خاطر استفاده از فلاکس و روغن لحیم سطح آن کثیف می شود.
برای تمیز کاری سطح مداراتی که لحیم کاری کردید، میتوانید از اسپری های تمیز کننده برد یا تینر و یا الکل ایزوپروپیل و… استفاده کنید.
حتما تا قبل از این هم لحیم کاری کرده بودید، اما بهتر است نحوه صحیح لحیم کاری را بلد باشید تا برد هایی تمیز تر و مطمئن تر ایجاد کنید.
به یاد داشته باشید بسیاری از اتصالی ها، قطعی مدار و یا سوختن قطعات ناشی از اشکالات لحیم کاری است، پس این کار حرفه ای را ساده نگیرید.
شرکت مرصا میتواند در زمینه مونتاژ و تامین قطعات ، تولید فیبر مدار چاپی ، طراحی و مهندسی معکوس به شما عزیزان خدماتی را ارائه بدهد.
در حال حاضر به عنوان مدیر تولید خط چاپ و مونتاژ در کارخانه مرصا فعالیت می کنم. مدرک کارشناسی رو در رشته مهندسی رباتیک از دانشگاه صنعتی شاهرود گرفتم و ارشد رو در رشته مدیریت در دانشگاه تهران ادامه دادم. از سال 1396 رسما فعالیتم رو در شرکت مرصا شروع کردم و تجربیات و مطالعات شخصیم رو به اشتراک می گذارم.
بله
ممنون عالی بود
سلام. وقت شما بخیر.
از مطلب دقیق و مفید شما سپاسگزارم.
موفق و سربلند باشید.
توضیحاتتون عالی بود
سلام . ازمطالب ایمنی راجع به حفظ سلامتی خیلی ممنونم . من تاقبل ازین همه این اشتباهات راانجام میدادم . مخصوصا فروکردن نوک هویه درروغن و ش نیدن صدای جیز
خواهش میکنم
منم 😊😊😊
عالي بود مرسي
خواهش میکنم
سلام.
از نکات مهمی ک گزاشتید سپاس گزارم.
خواهش میکنم ممنون از توجه شما
اقا بی نظیری نوکرتم
شما لطف دارین آقا مجید 🙂
ببخشید میشه راهنمای کنین که پایه های دیود روی برد مثبت منفی دارن وچطور قرار بدیم پایه ها را
و اینکه ترانس متغیری را باز کردم چون دیود هایش منفجر گردیده بود و الان برای نصب دیود جدید که پایه ها چطور روی برد یا پد بشینن شک دارم
سلام
خیلی ممنون از نکاتی که ذکر کردید، من تا حالا یا شیار های کیتم به هم وصل شده یا قطعات سوختن..
ممنون که سلامت ما برای شما اهمیت داره وَاِلا من هرگز فکر نمی کردم که توی سیم لحیم سرب هسته.
خیلی دستتون درد نکنه
خواهش میکنم
سلام
اولا دستتون درد نکنه واقعا خوب و آسان بود
ولی فکر کنم میزان وات یا توان هویه در مونتاژ قطعات
مختلف اهمیت داره یانه می خواستم بدونم
یاعلی
مهندس کاملا با قسمت روغن لحیم وسوختن ان موافقم من خودمم خیلی از این صحنه خوشایند لذت میبرم
ممنون خیلی مهم بود
اگه میشه خلاصح مطلب هم در اول سایت خوبتون بزارید
واقعا خوشم اومد خیلی خوب بود
سلام وقت شما بخیر و شادی
ممنون از توجه شما
سلام چطور میتونم در واتساپ با شما در تماس باشم؟
09376771704
این شمارمه اگه میشه با شما در واتساپ در تماس باشم
سلام وقت شما بخیر و شادی
با شماره تماس 09215285387 در خدمتتون هستیم.
سلام وقت بخیر
09215285387 با این شماره در خدمتتون هستیم.
با عرض سلام و خسته نباشید
توضیحات بسیار عالی
اینکه اینقدر بدقت همه نکات را فرمودید جای سپاسگزاری فراوان دارد
دست مریزاد
هدف ما به روز کردن دانش علاقه مندان الکترونیکه خوشحالیم اگر قدمی در این راه برداشته باشیم 🙂
مطالب بسیار عالی و جالب بود. ممون از زحمات شما
ممنون از لطف شما 🙂
با این اوصاف و با توجه به مضرات سرب من دیگه چیزی رو تعمیر و لحیم کاری نمیکنم.زباله های حاصل از لحیم کاری برای محیط زیست مضر هست؟
تو محیطی که زندگی می کنیم پر از این مواد سمی و خطرناکه ، درصد پایین اون مشکلی ایجاد نمیکنه. نگران نباشید. تاثیرات زیست محیطی هم داره طبیعتا که ان شاالله در مقاله ای به اون خواهیم پرداخت