Lituokliai ir litavimo stotys

Litavimas yra dalių sujungimo procesas, įdedant išlydytą medžiagą - lydmetalį, kurio temperatūra, kaip taisyklė, yra žemesnė už jungiamų dalių lydymosi temperatūrą. Litavimo tikslas yra gauti mechaninį ryšį arba elektrinį kontaktą. Žemiau mes daugiausia apsvarstysime elektroninių komponentų litavimą.

Šiek tiek istorijos

Metalų litavimas buvo naudojamas senovėje. Manoma, kad ši technologinė operacija egzistavo mažiausiai 5000 metų. Net tada, kai žmonija nežinojo geležies ir plieno, varis, auksas ir jų lydiniai tapo plačiai paplitę. Bet net tada pagrindiniai grandikliai naudojo gaminių dalių sujungimą litavimo būdu.

Archeologai rado aukso indus, kurių rankenos buvo išlydytos auksu, taip pat aukso ir sidabro lydinius. Kasant senovės Babilono valstybės kapus buvo rasta aukso dirbinių su litavimo pėdsakais. Mokslininkai datuojami radiniais 3200 m. Pr. Kr

Pintiniai papuošalai taip pat buvo rasti Egipto piramidėse. Šis faktas įrodo, kad litavimo menas buvo žinomas senovės Egipte II tūkstantmetyje prieš Kristų. Įdomiausia, kad egiptiečiai litavo ne grynu auksu, bet išrado būdą, kaip sumažinti aukso lydmetalio lydymosi temperatūrą.

Tuo tikslu aukso milteliai buvo atkaitinti medžio anglies milteliuose. Dėl to paviršiaus aukso sluoksnis buvo prisotintas anglimi (metalų technologijoje šis procesas vadinamas cementavimu), ir buvo gautas aukso-anglies lydinys. Šio lydinio lydymosi temperatūra buvo šiek tiek žemesnė nei gryno aukso. Tokie lydmetaliai vadinami kietaisiais.

Minkšti lydmetaliai, kurių pagrindą sudaro alavas ir švinas, yra minimi Romos rašytojo ir mokslininko Plinijaus - vyriausiojo, gyvenusio 1-ame mūsų eros amžiuje, raštuose. Taigi esė „Gamtos istorija“ minimas dviejų alavo-švino lydmetalių - tetrariumo (2/3 švino, 1/3 alavo) ir argentarijos (50% švino ir 50% alavo) panaudojimas. Įdomiausia, kad tokie lydiniai vis dar naudojami. Pirmasis iš jų dažnai vadinamas tretiniu, o antroji pusė.

Kasinėjant Pompėją, žuvusį dėl Vezuvijaus ugnikalnio išsiveržimo, archeologai atrado švino vandens vamzdžius, kurie buvo sujungti litavimo būdu iš alavo-švino lydmetalių. Tie patys vamzdžiai buvo rasti kasinėjimų metu Libijoje ir Nubijoje.

Kasinėjant 4–5 amžiaus AD gyvenvietes, Aukštutinės Volgos regiono teritorijoje buvo rasta daiktų, ypač peilių, suvaržytų variu. Kijevo Rusijoje meistrai litavimo būdu litavo spynos, raktus, peilius variu, tai rodo aukštas tų senovės meistrų technines žinias.

Rankiniai litavimo lituokliai

Taigi galima manyti, kad geležies, vario ir jo lydinių, taip pat aliuminio, litavimas atsirado tik po brangiųjų metalų litavimo. Vėliau atsirado rankinio litavimo įrankiai. Tokie lituokliai buvo vadinami šildytuvais ir kaitinami orkaitėje.

Vėliau šiems tikslams buvo pradėti naudoti benzino pūtikliai. Šilumos litavimo lygintuvai naudojami iki šiol, o tokį lituoklį galite nusipirkti net internetinėse parduotuvėse. Šiluminio lituoklio išvaizda parodyta 1 paveiksle.

1 pav. Šiluminis lituoklis

Elektrinis lituoklis

Ir tik 1921 m. Buvo sukurta elektrinė lituoklė. Ernstas Sachsas, vėliau ERSA įkūrėjas, gavo šio išradimo patentą. Išradėjo išradingumo dėka elektrinis lituoklis greitai sulaukė simpatijų visame pasaulyje, būdamas prototipas kurti įvairius litavimo įrankių dizainus. Pasirodo, šiuo metu elektrinio lituoklio amžius yra labai garbingas - 93 metai. Pirmasis elektrinis lituoklis parodytas 2 paveiksle.

2 pav. Pirmasis elektrinis lituoklis

Lituoklis buvo liuko formos, buvo panašus į karšto litavimo geležį ir buvo skirtas daugiausia konservavimo darbams. Panašūs lituokliai egzistuoja iki šių dienų. Tokių lituoklių galia siekia 500 ... 800 vatų diapazoną. Jie daugiausia naudojami didelėms dalims lituoti, pavyzdžiui, automobilių radiatoriams, sodo laistymo skardinėms, kaušams ir kt.

Kaip yra elektrinis lituoklis

Elektrinio lituoklio veikimo principas yra gana paprastas. Aplink litavimo strypą, kuris dažnai vadinamas įgėlimu, yra vielos spiralė, turinti didelę varžą. Praeinant per srovės spiralę, ji įkaista, o gaunama šiluma atiduodama litavimo strypui. Natūralu, kad spiralė nuo galiuko ir kūno yra izoliuota karščiui atspariu izoliatoriumi. Kaip izoliatorius dažniausiai naudojama žėručio rūšis. Tai yra klasikinė lituoklio schema, išlikusi iki mūsų laikų.

Sovietmečio lituokliai

Sovietmečiu pramonė gamino daugybę skirtingų lituoklių. Radijo mėgėjų praktikoje dažniausiai buvo naudojami ir vis dar naudojami EPSN serijos litavimo lygintuvai, kurių galia yra 25 ... 100W. Prie litavimo lygintuvų pridėtame pase buvo parašyta: „Lituoklio konstrukcija yra neatskiriama“. Tiesa, gamintojų akivaizdoje reikia pasakyti, kad šie lituokliai tarnavo ilgą laiką. Šių lituoklių išvaizda parodyta 3 paveiksle.

3 pav. EPSN serijos lituokliai

Tačiau ne viskas yra taip blogai ir atšiauriai. Kai kuriuose lituokliuose spiralė dedama į keraminę šerdį su grioveliu, šerdis, savo ruožtu, įdedama į keraminį puodelį. Į centrinę šerdies skylę įkišamas litavimo strypas - įgėlimas, o žėručio nėra. Surinktas šildytuvas įkišamas į metalinį dėklą su medine rankena. Šio dizaino pranašumas yra tas, kad jis yra sulankstomas, todėl rinkinyje buvo parduota atsarginė spiralė.

Šiek tiek vėliau prekyboje pasirodė miniatiūrinės ERA serijos lituokliai, kurių talpa 18 ir 25 W, kurie greitai įgijo populiarumą tarp radijo mėgėjų ir telemeistrų. Lituoklio išvaizda parodyta 4 paveiksle.

4 pav. ERA serijos lituoklis

Tokių lituoklių pagalba buvo gana patogu lituoti tranzistorius, taip pat mikroschemas tokiais atvejais kaip DIP ir panašiai, kai jų žingsnis buvo 2,54 mm. Norint užtikrinti reikiamą litavimo temperatūrą, patartina įjungti šiuos litavimo lydinius per tiristoriaus galios reguliatorių. Atsižvelgiant į tai, litavimo jungčių kokybė daugiausia priklauso nuo kvalifikacijos, net nuo meno, nuo montuotojo.

Lustai DIP pakuotėse jau yra praeitis. Dabar beveik visa elektroninė įranga gaminama naudojant SMD komponentus, kurių matmenys yra labai maži. Todėl sunku užtikrinti aukštos kokybės litavimą aukščiau aprašytais lituokliais. Šiuolaikiniai litavimo lygintuvai, kaip taisyklė, naudojami kaip litavimo stočių dalis.

Daugiau apie litavimo stotis skaitykite čia:Kaip pasirinkti litavimo stotį

Šildymo elementai yra pagaminti iš keramikos ir turi integruotas termoelementas, kuris kartu su skaitmeniniu ekranu leidžia palaikyti nurodytą temperatūrą plačiame diapazone, be to, labai tiksliai. Kai kuriuose lituokliuose termostatai įmontuoti tiesiai į rankeną. Tokio lituoklio pavyzdys yra CT-96 gaminamas lituoklis. Lituoklio išvaizda parodyta 5 paveiksle.

5 pav. Lituoklis CT-96

Fig. 6. Litavimo stotis

Litavimo temperatūra pirmiausia priklauso nuo lydmetalių lydymosi temperatūros. Įrengiant ir remontuojant elektroninę įrangą, paprastai naudojami minkšti litavimo įrankiai.

Litavimo tipai

Visi lydmetaliai gali būti suskirstyti į dvi rūšis: kietąjį ir minkštąjį. Kietojo litavimo lydiniai turi aukštą lydymosi temperatūrą - daugiau kaip 300 ° C ir užtikrina aukštą mechaninį jungties stiprumą. Plačiausiai naudojami kietieji vario-cinko lydiniai iš PMC prekės ženklo ir lydiniai, sudaryti iš sidabro PSR, kurie yra lydiniai su skirtingais priedais.

Lydmetalio lydymosi temperatūra: ПСр-70 780 ° C, ПСр-10 830 ° C, ПМЦ-36 825 ° C, ПМЦ-51 870 ° C.Akivaizdu, kad tokie lydmetaliai yra visiškai netinkami elektroninėms plokštėms lituoti.

Todėl elektroninėms grandinėms įrengti naudojami minkšti lydmetaliai, kurių lydymosi temperatūra neviršija 300 ° C. Dažniausiai naudojami alavo-švino lydmetaliai iš POS-61 prekės ženklo. POS-63, kurio lydymosi temperatūra yra 190 ° C. Šie lydmetaliai yra eutektiški, tai yra, jie turi vienodą lydymosi ir kristalizacijos temperatūrą.

Pats pavadinimas kalba apie šių lydmetalių cheminę sudėtį: POS-61 yra 61% alavo, likusi dalis yra švinas, POS-63 atitinkamai - 63% alavo, likusi dalis yra švinas. Šie lydmetaliai naudojami tik rankiniam litavimui ir suteikia aukštos kokybės litavimo jungtis. Lituoklių pasuose buvo parašyta: „Litavimas turi būti puikus, kontūrinis“.

POS lydmetaliai turi aukštą elektrinį laidumą, didelį sklandumą išlydytoje būsenoje ir pakankamą mechaninį stiprumą. Šių savybių derinys leidžia kokybiškai lituoti spausdintines plokštes, matavimo priemonių spyruoklines pakabas, daugiagyslius „Litzendrat“ tipo aukšto dažnio laidus, taip pat kritines dalis, pagamintas iš vario, bronzos, žalvario, plieno. Kai kietojo aliuminio litavimui naudojami srautai, aliuminio dalys taip pat yra labai gerai lituotos, pavyzdžiui, transformatorių apvijos ir droseliai buitiniuose prietaisuose.

Tais atvejais, kai litavimo dalių perkaitimas yra nepageidautinas, naudojami lydmetaliai žemoje temperatūroje. Vienas iš jų yra Medžio lydinys: alavas - 12,5%, švinas - 25%, bismutas - 50% ir kadmis - 12,5%. Šio lydmetalio lydymosi temperatūra yra tik 70 ° C. Ši temperatūra vadinama ypač žema. Medienos lydinys taip pat naudojamas kaip priedas, skirtas sumažinti lydmetalių, kuriuose nėra švino, lydymosi temperatūrą, kai litavimo dalys iš spausdintinių plokščių. Toks priedas leidžia lituoti elementus nepažeidžiant plokštės ir pačios dalies.

Švinas, kaip žinote, laikomas nuodingu metalu, jo garai yra ypač kenksmingi žmogaus organizmui. Todėl pastaruoju metu lydmetaliai be švino naudojami elektroninei, ypač buitinei, įrangai lituoti. Lydmetaliai be švino yra duoklė ekologiškumo ir darbo apsaugos reikalavimams.

Švino neturintys lydmetaliai

Reikėtų laikyti ekologiškiausią ir saugiausią lydmetalį, matyt, gryną alavą. Būtent alavas yra naudojamas maisto pramonėje skardinėms skardinėms konservuoti - alavas. Bet, deja, erzinantys trūkumai būdingi tokiam lituokliui. Visų pirma, tai yra „alavo maras“.

Esant žemesnei kaip 13,2 ° C temperatūrai, grynasis alavo savitasis tūris padidėja daugiau kaip 25%, o tai lemia kitos medžiagos fazės, vadinamosios pilkosios alavo, susidarymą. Be to, kuo žemesnė temperatūra, tuo intensyvesnis virsmo procesas. Temperatūroje -33 ° C alavas virsta pilkais milteliais, racionas tiesiog sutrūkinėja. Akivaizdu, kad toks litavimas nėra gerai.

Bet ne tik racionai suyra. Taigi 1912 m. Būtent alavo maras nulėmė Roberto Falcono Scotto ekspedicijos į Pietų ašigalį mirtį. Ekspedicija liko be kuro, kuris nutekėjo per litavimo siūles kuro bakuose.

Dėl alavo maro mirė daugelis kultūros vertybių, ypač alavo karių kolekcijos. Pavyzdžiui, Aleksandro Suvorovo muziejaus Sankt Peterburge saugyklose kelios dešimtys alavo kareivių tiesiog sutraiškė dulkes dėl perkaitimo proveržio. Tai atsitiko kituose muziejuose visame pasaulyje.

Norėdami sukurti lydmetalius, kuriuose nėra švino, alavo pagrindu, į jį pridedami įvairūs komponentai: varis, cinkas, sidabras, auksas, indis. Šie priedai leidžia išvengti pilkos alavo susidarymo, apsaugo nuo skardos maro.

Elektroninių komponentų litavimui dažniausiai naudojami šių kompozicijų lydmetaliai: alavas - 52%, indis - 48%; alavas - 91%, cinkas - 9%; alavas - 97%, sidabras - 2,3%, varis - 0,7%. Jokių kenksmingų metalų nepastebėta. Šių lydmetalių lydymosi temperatūra yra maždaug 300 ° C, tai yra žymiai didesnė nei alavo-švino lydmetalių.Kiekvienas, kuris kada nors suremontavo šiuolaikinę elektroniką, tai žino labai gerai.

Nekenksmingumo kaina yra ta, kad visi lydmetaliai, kuriuose nėra švino, yra mažiau ištirpę ir lygaus paviršiaus drėgnumas. Specialūs srautai, naudojami litavimui lydmetaliais, kuriuose nėra švino, padeda apsisaugoti nuo šio trūkumo. Nepaisant to, siūlių, pagamintų iš lydmetalio neturinčių lydmetalių, kokybė yra prastesnė nei naudojant alavo-švino lydmetalius. Tačiau mokslas nestovi vietoje, nuolat vykdomi tyrimai, siekiant pagerinti lydmetalių be švino kokybę, kad pakeitimas būtų lygiavertis.

BGA dėžutėse yra daugybė šiuolaikinių mikroschemų (angliškas rutulinių tinklelių masyvas - rutulių masyvas). Įprastos išvados - šių mikroschemų kojos neturi. Jų vaidmenį vaidina kamuoliukai iš litavimo, kurie nusėda ant kontaktinių trinkelių apatinėje kūno dalyje. Tokiems mikroschemoms lituoti atsirado naujos litavimo rūšys - lydmetalio pastos, pritaikytos ekrano metodu.

Lydmetalio pastas sudaro keli komponentai: pats litavimas yra smulkių miltelių pavidalu, kietos dalelės, kurių srautas yra tokio pat dydžio. Šie komponentai tampa pasta dėl rišamųjų medžiagų, pirmiausia skysto srauto komponentų ir lakiųjų tirpiklių.

Akivaizdu, kad tokių mikroschemų negalima lituoti įprastu lituokliu. Tam reikia naudoti specialius litavimo metodus, kuriuose šildymas atliekamas karštu oru arba infraraudonųjų spindulių pagalba. Šiems tikslams naudojamos karšto oro arba infraraudonųjų spindulių litavimo stotys.

Straipsnio tęsinys: Elektriniai litavimo lygintuvai. Tipai ir dizainas