Zimne złącze lutownicze-Ile razy spotkałeś się z problemem produkcji zawodnej elektroniki z powodu zimnego złącza lutowniczego? 

Czy uzyskałeś pomoc online, gdy napotkałeś ten problem w montażu przemysłowym PCB lub prototypowaniu z wykorzystaniem nowszych trendów (takich jak elastyczne PCB)?

WellPCB, producent PCB, często otrzymuje od klientów obawy dotyczące zimnych połączeń lutowanych. Aby przybliżyć ten temat i spróbować odpowiedzieć na pytania, które mogą niepokoić projektantów z powodu tych obaw, przygotowaliśmy dla Was więcej informacji!

Ta edycja to zbiór informacji na temat zimnych połączeń lutowanych, które mogą pomóc w opracowaniu lepszych PCB. 

1. Zimne złącze lutownicze-Zimne złącze lutowane

1.1 Po pierwsze, co to jest lutowanie?

Lutowanie to proces tworzenia połączeń elektrycznych i mechanicznych na płytce drukowanej (PCB) poprzez łączenie elementów elektronicznych z płytką za pomocą stopu stopionego ołowiu i cyny.

Jest to podstawowa umiejętność w inżynierii elektrycznej, ponieważ stoi jako centralna część rozwoju i rozwiązywania problemów obwodów.

Lutowanie jest często wykonywane przy użyciu stacji lutowniczej lub lutownicy i drutu lutowniczego (stopu cyny i ołowiu). Subtelna końcówka metalu (lub odpowiedniego materiału metalicznego) jest przymocowana do kontrolowanego elementu grzejnego podłączonego do źródła zasilania podczas lutowania.

Z czasem końcówka lutownicy nagrzewa się do stopni, które mogą stopić drut lutowniczy, aby stał się stopiony i pomógł w wykonaniu połączenia lutowanego. Lutowanie jest umiejętnością, która jest odpowiedzialna za montaż elementów elektrycznych na płytkach PCB.

1.2 Zimne złącze lutownicze-Opowiedz mi o złączach lutowanych

Spoina lutowana to po prostu określony punkt lutowania łączący komponent elektroniczny na płytce PCB. 

Przekrój idealnego złącza lutowniczego powinien mieć gładki i błyszczący wklęsły kształt roztopionego lutu, który wspina się po trzpieniu elementu, który ma być lutowany, jak pokazano na obrazku pierwszym poniżej:

Obrazek 1: idealne złącze lutownicze

Jak można się domyślić z prostego wyjaśnienia (lub z doświadczenia), dobre lutowanie jest umiejętnością nabytą, która wymaga wiele praktyki. Dla większości z nas, umiejętność ta jest doskonalona z czasem przez powtarzające się projekty i eksperymenty. 

Ten proces nauki obejmuje wiele prób i błędów z dużą ilością "...zamontuj to", "...zdemontuj tamto". 

Co więcej, nawet wtedy, nigdy nie jesteś całkowicie wolny od błędów per se; stajesz się tylko trochę bardziej ulepszony niż byłeś przed praktyką.

Oznacza to, że za każdym razem, gdy lutujesz jakiś element, masz szansę zrobić to lepiej niż wcześniej lub nauczyć się lepszego sposobu na podstawie popełnionego błędu.

1.3 Zimne złącze lutownicze-Najczęstsze problemy z połączeniami lutowanymi

Istnieje wiele błędów, które możesz popełnić podczas procesu lutowania. Niektóre z powszechnych błędów lutowniczych, które możesz popełnić podczas wykonywania połączeń lutowniczych obejmują:

       1. Połączenia lutowane perturbacyjne: połączenia lutowane są zakłócone i formowane przed zestaleniem stopionego lutowania

       2. Łączniki zimne: Łączniki, które nie są w pełni stopione po spawaniu

       3. Przegrzanie połączenia: Problem ten występuje, gdy drut spawany nie topi się po ogrzewaniu Takie zachowanie może spowodować przegrzanie spawanego strumienia na płycie drukowanej, co powoduje skomplikowanie procesu spawania

       4. Niewystarczająca wilgotność Problem ten występuje w przyczepach lub płytach Oznacza to, że spawanie na płycie drukowanej i łożyskach nie jest równomiernie ogrzewane Wilgotność nogi nie jest wystarczająca, co oznacza, że paliłeś więcej palców niż płyty Z drugiej strony, niewystarczające wilgotności na tekturze mogą wskazywać, że zastosowano zbyt mało wilgotnych materiałów

Więcej informacji na temat tych problemów zostanie omówionych w poprzednich rozdziałach

1.4 Zimne złącze lutownicze-Co to jest połączenie lutowane na zimno

 Jestem pewien, że już wiesz, co to jest zimne połączenie lutowane Jak wspomniano wcześniej, zimne połączenia lutowane są często występującymi problemami połączeń lutowanych, gdzie połączenia lutowane nie są w pełni stopione i przepływane w celu utworzenia idealnego połączenia lutowaneg

Połączenia lutowane na zimno są zazwyczaj przyciemnione i tworzą wypukłe korki w zakrzywionych obszarach styku i tablicy narzędzi Czasami przyjmują również niskie kształty, jak pokazano na rysunku 2

Rysunek 2: Punkt spawania zimnego

Takie połączenia lutowane często występują przed spawaniem, gdy drut spawany nie jest odpowiednio ogrzewany W niektórych przypadkach może się to zdarzyć, jeśli płyta drukowana lub styki spawane zostaną zakłócone przed krzepnięciem stopionego lutowania  

W następnych rozdziałach omówimy szczegółowo wykrywanie i naprawianie połączeń lutowanych zimnych 

Zaleca się również zminimalizowanie występowania połączeń lutowanych na zimno -Co

2. Zimne złącze lutownicze-Wykrywanie i testowanie połączeń lutowanych zimnych

2.1 Dlaczego przetestować połączenia lutowane na zimno

Nikt nie zwraca uwagi na znaczenie testów połączeń lutowanych zimnych, tak jak ktoś z dużych projektów elektrycznych

To był niepokojący etap, kiedy pracowałem sam nad projektem elektronicznym 

Zastanawiam się, czy ta historia ma codzienne doświadczenie w pracy Oto, co się dzieje

Pracuję nad modułami elektrycznymi dla większego projektu przemysłowego Moim zadaniem jest stworzenie podstawowego składnika sprzętowego dla większych projektów 

Przetestowałem oprogramowanie i komponenty elektryczne (na standardowym panelu eksperymentalnym) i wysłałem je do mikrokontrolera, aby przygotować się do spawania

Zbierałem swoje narzędzia handlowe i zacząłem szlifować, próbując spawać wszystko tak szybko, jak to możliwe Około 30 minut później ukończyłem cały projekt Z mojego punktu widzenia wszystko jest w porządku

Więc włączyłem ją i zacząłem monitorować I zgadnij co, Pułkowniku Mój obwód się zepsuł " Cóż, prawdopodobnie nie jest zbyt dobry rezystor." Pomyślałem:" Już wcześniej wątpiłem." Pomysł przepłynął mi przez głowę

Więc zmieniłem rezystancję Ale wciąż nie działa Sprawdziłem listę użytkową i zacząłem oceniać każdy składnik Zauważyłem zimne połączenie lutowane i naprawiłem je

To urządzenie działa, ale daje nieoczekiwane odczyty Jestem podekscytowany, gotowy na nową trasę Później znalazłem inne połączenie lutowane na zimno (około godziny później) i naprawiłem je

Tym razem udało mi się go kontrolować

Widzisz to, Pułkowniku Dlatego trzeba sprawdzić połączenia lutowane na zimno Jeśli nie ocenisz połączeń lutowanych zimnych, możesz stworzyć wadliwy produkt elektroniczny W związku z tym przeanalizujmy kilka testów, które można przeprowadzić na obwodach w celu ustalenia zimnych połączeń lutowanych.

2.2 Test pierwszy: Wizualna kontrola zimnych połączeń lutowanych

Wizualne sprawdzenie zimnych połączeń lutowanych i ich naprawa powinna być twoim podstawowym krokiem podczas tworzenia obwodów. Opisaliśmy już jak może wyglądać idealne połączenie lutowane (w rozdziale pierwszym). 

Przede wszystkim, zimne złącze lutownicze może wyglądać na matowe, białawe, wypukłe lub zdeformowane.

Wiem, że to wszystko wygląda raczej na "zdrowy rozsądek", prawda? Co więcej, może zastanawiasz się, dlaczego to przedstawiłem. Czasami wykracza to poza to, co widzimy naszymi oczami.  

Być może będziesz musiał zaopatrzyć się w soczewkę powiększającą i sprawdzić przez spoiny lutownicze, aby zauważyć wypukły kształt i to, że lut wypełnił szczeliny. Nie powinieneś być w stanie zobaczyć światła przechodzącego przez złącza.

Czasami soczewki mogą pomóc w wykryciu tych połączeń, w których lutownica nie nagrzała się wystarczająco. Często takie połączenia wydają się być szorstkie przy dokładnym badaniu.

Ponadto, gdy podejrzewamy, że mamy do czynienia ze złączem, należy spróbować przechylić element zamontowany na złączu, aby zobaczyć, czy się odczepi. Jeśli tak się stanie, spróbuj to naprawić metodami, które omówimy w następnym rozdziale.

Ważne jest również, aby upewnić się, że lut nie rozlewa się na inne złącza, ponieważ może to spowodować zwarcie w obwodzie.

2.3 Test drugi:  Użycie multimetru do sprawdzenia zimnych spoin lutowniczych

Podczas sprawdzania zimnych spoin lutowniczych za pomocą multimetru, istnieją dwa środki, które można wykorzystać do ustalenia zimnych spoin lutowniczych. Są to:

2.3.1 Testowanie za pomocą rezystancji (ohm)

Tutaj zaczniesz od przełączenia multimetru na pomiar rezystancji.  Często będzie to oznaczone symbolem Ohm (Ω).  W zależności od typu multimetru, będziesz obracać wskaźnik lub naciskać kilka pokręteł kontrolnych, aby przełączyć. Do tego eksperymentu użyj oporu o wartości około 1K omów.

Następnie podłączasz jeden zacisk multimetru bezpośrednio do drugiego zacisku miernika. Tutaj pomocne będzie, jeśli odczytasz opór równy zero omów. Ten krok ma na celu sprawdzenie, czy Twój multimetr działa prawidłowo.

Gdy już to ustalisz, podłącz zacisk miernika do złącza na jednym końcu, a drugi na innym końcu przez element. W przypadku elementów elektrycznych bez rezystorów powinieneś zaobserwować zero. Każdy odczyt powyżej zera może być wskaźnikiem zimnego złącza.

2.3.2 Zimne złącze lutownicze-Badanie ciągłości

Używając tego samego multimetru, którego używaliśmy w teście 2.3.1, przełączyć pomiar multimetru na pomiar ciągłości. Połącz dwa końce multimetru i zauważ, że multimetr wydaje sygnał dźwiękowy wskazujący na ciągłość.

Obrazek 3: Zdjęcie z etykietą wskazującą na ciągłość

Gdy jesteś zadowolony, powtórz proces, podłączając dwa końce multimetru do dwóch końców obwodu. Jeśli multimetr wyda sygnał dźwiękowy, to wszystko może być w porządku. Wszystko inne wskazuje na nieciągłość, która może być wynikiem zimnego złącza lutowniczego.

2.4 Zimne złącze lutownicze-Należy pamiętać o tym, że błędy w lutowaniu są drogą do celu

Żadne konkretne urządzenie nie może przetestować zimnych połączeń lutowanych. Wszystkie omówione powyżej testy opierają się na próbach i błędach. Ten fakt jest powodem, dla którego nie powinieneś nie popełniać błędów podczas ich wykonywania. Kiedy stajesz się zbyt naiwny, aby popełnić błędy z elektroniką, ostatecznie popełniasz błędy.

Dlatego powinieneś robić to wszystko odważnie i być skłonnym do poprawiania wszystkiego, co napotkasz (metodami z rozdziału 3).

Z czasem, z większą ilością rozwiązanych błędów (które popełniasz), zaczynasz stawać się trochę lepszy niż wcześniej. Tak jak początkujący popełnia błędy, tak i profesjonaliści je popełniają.

Jedyną różnicą jest rodzaj błędów i ilość czasu, jaką poświęcają na ich rozwiązanie. Dlaczego więc należy się bać?

3. Naprawa zimnych złączy lutowniczych

Zimne połączenia lutowane często występują jako zaburzone zimne połączenia lutowane lub po prostu zimne połączenia lutowane z powodu nieodpowiedniego nagrzania lutu podczas lutowania. Zaczniemy od:

3.1 Zimne złącze lutownicze-Zaburzonych zimnych spoin lutowniczych.

Są to główne rodzaje problemów zimnych stawów lutowniczych do inżynierów. Te połączenia lutowane występują, gdy albo komponent, albo płytka drukowana jest poruszona, zanim roztopiony lut mocuje się prawidłowo.

Charakteryzują się one wklęsłym wyglądem i przechylonym trzpieniem w obrębie lutu. Na bliskiej obserwacji, są one również prawdopodobne, aby pojawić się szorstki i trochę 

mroźne

Przede wszystkim, nie mogą być wygodnie sklasyfikowane jako zimne złącza lutownicze, ponieważ ten typ złącza czasami mogą być wykonane z dobrze stopionego lutu. Jednakże, wykazują one bardzo bliskie podobieństwo do standardowych zimnych złączy lutowniczych.

Co więcej, dzieje się tak dlatego, że lut nie zdążył odpowiednio ostygnąć przed montażem elektroniki.

3.1.1 Jak rozwiązać problem zakłócających zimnych połączeń lutowanych

Jak wspomniano powyżej, ten rodzaj zimnego złącza lutowanego jest spowodowany, gdy ktoś zakłóca płytkę lub element podczas lutowania.  Tak więc, trzeba będzie pracować jak idziesz na zadanie lutowania stale, aby rozwiązać to.

Aby przejść przez to z powodzeniem, może trzeba mieć dedykowany stół zamontowany do ziemi podczas lutowania. Jeśli pracujesz w ograniczonej przestrzeni, możesz zakupić stół do lutowania. 

3.2 Zimne złącze lutownicze-Połączenia lutowane na zimno

W poprzednich rozdziałach zdefiniowaliśmy zimne połączenia lutowane jako powstające w wyniku niedostatecznego podgrzania materiału lutowniczego. Taki problem jest łatwy do zaobserwowania, ponieważ prowadzi do powstawania grudek w pobliżu złączy lutowniczych, a jednocześnie nie udaje się przymocować komponentów do płytki.

Z powodu tego problemu, połączenie może być bardzo słabe i może prowadzić do pęknięcia lub nawet rozłączenia elementów dołączonych do złącza lutowniczego.

Zimne połączenia lutowane często występują, gdy pistolet lutowniczy nie jest zasilany wystarczającą mocą. Czasami może to również świadczyć o "brudnej" końcówce pistoletu lutowniczego.  

3.2.1 Jak rozwiązać problem zimnych spoin lutowniczych

W przypadku inżynierów korzystających ze stacji lutowniczych, jedyną możliwą przyczyną problemów z zimnymi spoinami lutowniczymi jest brud zbierający się na końcówce pistoletu lutowniczego.  Problem ten może również prowadzić do przegrzania spoin lutowniczych.  

Dlatego pierwszym krokiem do rozwiązania problemu zimnych spoin lutowniczych jest odpowiednie oczyszczenie końcówki lutownicy.

Po drugie, trzeba będzie zasilić lutownicę odpowiednią ilością energii elektrycznej, aby podgrzać drut lutowniczy. Tylko w niektórych innych przypadkach będziesz musiał odpowiednio wyregulować stację lutowniczą/grzałkę.

Po potwierdzeniu ciepła, trzeba będzie ponownie podgrzać lutownicę i zamontować ją.

W innych przypadkach możesz zdecydować się na rozważenie zakupu lutu bezołowiowego, takiego jak lut SN96, który ma krótki czas przejścia plastycznego. Taki rodzaj lutu obniży szanse na wystąpienie niepełnego spalania podczas lutowania.

W pozostałych rozdziałach omówimy kwestie lutownicze związane z oporem spoiny i jego skutkami; następnie zwieńczymy je zaleceniami praktyk, które mogą pomóc Ci uniknąć zimnych spoin lutowniczych.

4. Problemy związane z zimnymi złączami lutowanymi

4.1 Zimne złącze lutownicze-Zimne złącza lutowane i ich odporność

W rozdziale drugim, podkreśliliśmy test na rezystancję jako test wykrywający zimne złącza lutowane. Brakowało nam tylko tego, że nie wyraziliśmy ani przyczyny, ani możliwych skutków oporu na zimne złącza lutowane.

Teraz, ważne jest, aby zauważyć, że wszystkie stawy wykazują pewien poziom oporu dla mocy w obwodzie, jednak ze względu na niepełne spalanie ołowiu i cyny stopu lutowniczego substancji stosowanych w lutowaniu.

Połączenia lutowane zimne mogą wykazywać większą odporność na przepływ ładunku

To nie zawsze jest łatwe do odkrycia  Jednak w miarę upływu czasu może to spowodować większe zużycie energii, a wraz z upływem czasu użytkowania zimne połączenia lutowane mogą się przegrzać, co w końcu powoduje awarię urządzenia

Zimne złącze lutownicze-Wpływ oporu na połączenia lutowane zimne 4.2

Wysoka odporność spowodowana połączeniami lutowanymi na zimno jest" bombą zegarową" dla urządzeń elektronicznych Czasami efekt jest natychmiastowy, łatwy do zauważenia i łatwy do poprawienia Jednak czasami konsekwencje mogą być trudne do zauważenia i mogą nadal produkować uszkodzone urządzenia

Poniżej przedstawiono niektóre możliwe efekty oporu połączenia lutowanego na zimno

Niekompletne obwody Ten problem występuje, gdy połączenia lutowane zimne nie mogą podłączyć komponentów i obwodów Chociaż problem nie jest pożądany, jest najłatwiejszy do wykrycia i naprawienia wcześniej, ponieważ urządzenia z tym problemem nie będą działać

W innych ekstremalnych przypadkach rezystancja może być połączona z rezystancją innych połączonych oporów w obwodzie, co powoduje nieprawidłowe odczyty W takim przypadku można zastosować omówione metody testowania i rozwiązania, aby rozwiązać ten problem

Przegrzane obwody Kiedy kilka różnych zimnych pętli łączy się ze sobą, pojawiają się przegrzane pętle To najtrudniejszy problem z odpornością na zimne złącza W większości przypadków obwód z tym problemem będzie pracował w fazie testowej, a nawet może zostać wyprodukowany do użytku w przemyśle

Problem polega na tym, że w miarę wydłużania czasu użytkowania obwody te przegrzewają się i niszczą obwody elektryczne, co powoduje awarię tych urządzeń

Najlepszym sposobem wykrywania problemów z opornością spowodowanych zimnymi łącznikami jest wykrycie przy użyciu multimetrów, zgodnie z opisem w rozdziale II

Zimne złącze lutownicze-Siedem metod spawania, które trzeba ćwiczyć

Istnieje siedem złotych zasad, które pomagają uniknąć połączeń lutowanych na zimno w projektach elektronicznych

       1. z odpowiednimi narzędziami Inwestowanie w dobry żelazo Żelazny żelazo jest zwykle odpowiedzialne za ogrzewanie lutowni Dlatego konieczne jest kupienie idealnego żelaza, który umożliwia regulowanie i kontrolowanie ciepła używanego podczas spawania

       2. Użyj najmniejszej ilości spawanych koron podczas spawania

       3. regularnie czyścić wierzchołki żelaza

       4. Istnieje niezawodny zasilacz, który może zasilać nagrzewnicę/ palnik spawany podczas spawania

       5. Jeśli to możliwe, należy użyć drutu lutowanego bez ołowiu (materiału)

       6. Zawsze wystarczająco długo, aby schłodzić stopioną lutownię Nie spiesz się

       7. Nie panikuj podczas spawania Wiem, że to nie jest konieczne dla doświadczonych inżynierów, ale większość nowicjuszy w obliczu zimnych połączeń lutowanych wywołuje panikę

Na koniec

Zawsze podkreślałem potrzebę odważnego procesu spawania, ponieważ jest to główna przyczyna połączeń lutowanych zimnych Jak już wcześniej widzieliśmy, trzeba popełniać te błędy w kółko

Aby dowiedzieć się więcej o spawaniu, odwiedź naszą witrynę internetową, aby uzyskać więcej informacji

Na wszelki wypadek, gdybyśmy mogli wydrukować niezawodną i profesjonalną płytę drukowaną, proszę wystawić fakturę lub zapytanie na naszej stronie internetowej w dowolnym momencie