آموزش لحیم کاری برای مبتدیان

در این مقاله به توضیح مفهوم و آموزش لحیم کاری، نحوه لحیم کاری قطعات DIP وسیم­‌ها، نحوه انتخاب و انواع ابزارهای لحیم کاری از جمله هویه، نوک هویه و روغن لحیم می‌پردازیم.

لحیم کاری چیست؟

به اتصال دو یا چند شی فلزی مانند سیم با ذوب یک فلز پرکننده در محل اتصال، لحیم‌کاری گفته می‌شود. فلز پرکننده معمولاً نقطه ذوب پایینی دارد. لحیم کاری برای ایجاد یک اتصال دائمی بین قطعات الکترونیکی انجام می‌­شود.

از هویه برای گرم کردن فلز مورد استفاده برای لحیم کاری استفاده می‌­شود و سپس فلز لحیم کاری در محل اتصال ذوب می‌­شود تا یک اتصال ایمن ایجاد شود. هنگام ایجاد اتصال، توجه شود که فقط فلز لحیم کاری در محل اتصال ذوب می شود و نه قطعاتی که می خواهید لحیم کنید.

لحیم را می توان به عنوان یک چسب فلزی در نظر گرفت، که اجزاء را در کنار هم نگه می دارد و اتصالی ایجاد می کند که جریان الکتریکی از آن عبور کند. گزینه دیگر استفاده از برد بورد بدون لحیم کاری برای ارتباط قطعات الکترونیکی است، اما اگر نیاز دارید مدار شما برای مدت طولانی کار کند، باید قطعات را به هم لحیم کنید.

در مقاله آموزش لحیم کاری در مورد نحوه لحیم کاری، نحوه لحیم کاری سیم ها و نحوه لحیم کاری نوارهای LED و همچنین نکات و ترفندهایی برای لحیم کاری موفق صحبت می­‌کنیم.

نحوه لحیم کاری: راهنمای کامل

در این بخش از آموزش لحیم کاری به نحوه انتخاب هویه و سیم لحیم مناسب میپردازیم.

مرحله 1: اقدامات احتیاطی

اکثر سیم­‌ها و روغن­‌های لحیم حاوی فلز سرب هستند زیرا آلیاژ لحیم معمولاً مخلوطی از سرب و قلع است. در حین انجام لحیم کاری، سرب ممکن است بخارهایی ایجاد کند که برای سلامتی مضر است. علاوه بر این، معمولا وسط سیم لحیم مقداری فلاکس قرار می‌گیرد. حرارت دیدن فلاکس بخارهای خطرناکی تولید می کند که در صورت استنشاق می تواند برای سلامتی خطرناک باشد.

برخی از اقدامات احتیاطی هنگام لحیم کاری به شرح زیر است:

لحیم کاری را همیشه در فضایی با تهویه مناسب انجام دهید.

از مکنده دود استفاده کنید.

هرگز نوک هویه را با دست لمس نکنید زیرا بسیار داغ است و معمولاً 350 تا 400 درجه سانتیگراد است.

هرگز هویه داغ را جز پایه آهنی مناسب روی چیزی قرار ندهید.

هنگام لحیم کاری از محافظ چشم استفاده کنید.

مواد و مایعات قابل اشتعال را در نزدیکی محل کار خود قرار ندهید.

همیشه از دم­باریک، پنس یا گیره برای نگه داشتن سیم هایی که قرار است گرم شوند استفاده کنید تا از هرگونه سوختگی جلوگیری شود.

مرحله 2: انتخاب هویه و سیم لحیم

کل فرآیند لحیم کاری با گرما صورت می­گیرد و این گرما توسط یک هویه تولید می شود. انواع مختلف هویه، تفنگ لحیم کاری و دستگاه لحیم کاری (soldering station) در بازار موجود است. آن­ها در اندازه‌، شکل‌ و توان‌­های مختلفی عرضه می‌شوند. هویه مناسب برای شما متناسب با محل و قطعاتی است که می­‌خواهید لحیم­ کاری انجام دهید.

به طور کلی، برای هر عملیات لحیم کاری، به مقدار کافی گرما نیاز دارید تا به سرعت فلز لحیم کاری ذوب شود و آن را به محل اتصالی که می خواهید، اعمال کنید. با این حال حرارت بیش از حد ممکن است قطعات الکترونیکی ظریف روی برد را ذوب کند یا بسوزاند. در صورت عدم توجه به دمای هویه، احتمال آسیب دیدن مدار بر اثر حرارت زیاد وجود دارد.

برای اکثر کارهای الکترونیکی هویه 30 تا 40 وات مناسب است، اگر توان هویه بیش از حد زیاد باشد، احتمالاً قطعات حساس مدار را خراب می­‌کند یا ترک­‌های برد مدار چاپی (PCB) را جدا می­‌کند. انتخاب هویه با دمای قابل کنترل کار را بسیار ساده‌­تر می‌­کند زیرا می­توان دما را دقیقاً کنترل کرد و مطمئن شد که هویه به حدی داغ نیست که قطعات را بسوزاند و در عین حال حرارت لازم برای ذوب کردن سیم لحیم را فراهم می­‌کند.

برای لحیم کاری به لحیم نیاز است. آلیاژ لحیم کاری رایج آلیاژی است که 40% سرب (Pb) و 60% قلع (Sn) دارد. نوع دیگر آلیاژ با 37 درصد سرب و 63 درصد قلع است که مناسب قطعات الکترونیکی کوچک است. به دلیل تولید بخار مضر سرب، اخیراً استفاده از سیم های لحیم بدون سرب افزایش یافته است. این آلیاژها معمولا به شکل سیم لحیم در دسترس هستند.

سیم لحیم کاری باید از کیفیت خوبی برخوردار باشد تا اتصال کامل ایجاد شود. بهتر است سیم های لحیم با هسته رزین انتخاب شود و استفاده از سیم لحیم با هسته اسیدی که برای اتصال اتصالات فلزی لوله‌­کشی و کنتاکت‌های الکتریکی استفاده می‌­شود خودداری شود زیرا اسید ممکن است باعث خوردگی و آسیب به مسیرهای مسی PCB شود. سیم لحیم خوب دارای 40 درصد سرب و 60 درصد قلع با قطر 0.75 تا 1 میلی­متر است.

مرحله 3: آماده‌­سازی برای لحیم ­کاری

پس از انتخاب هویه و سیم لحیم مناسب نوبت به آماده‌­سازی برای لحیم کاری می­رسد. دستگاه لحیم کاری را روشن کرده و دمای مورد نیاز با حرکت دادن دکمه روی پنل جلویی تنظیم کنید. بسیاری از دستگاه های لحیم کاری با کیفیت 1 تا 2 دقیقه زمان نیاز دارند تا به دمای مورد نیاز برسند. قبل از هر بار استفاده باید نوک هویه تمیز شود. برای تمیز کردن می­‌توانید وقتی نوک آن به اندازه کافی داغ شد آن را با یک اسفنج مرطوب پاک کنید.

نوک هویه جدید قبل از استفاده برای اولین بار باید گرم شود و با لحیم پوشانده شود. این فرآیند به عنوان “قلع اندود کردن” نوک شناخته می‌­شود. هدف از قلع اندود کردن ایجاد یک لایه نازک روی نوک هویه است که انتقال حرارت بهتری از نوک هویه به محل اتصال لحیم صورت گیرد. نوک هویه فقط وقتی که تمیز باشد گرما را به خوبی منتقل می­‌کند.

تمام قسمت‌­های هویه باید تمیز و عاری از آلودگی و اکسیداسیون باشد. با سطح لحیم کاری کثیف نمی­‌توان یک اتصال خوب ایجاد کرد. لحیم به قطعات یا پدهای کثیف روی PCB نمی­‌چسبد.

مرحله 4: لحیم کاری

ابتدا با استفاده از یک جفت گیره یا پنس تمام قطعات را در برد قرار دهید. وقتی هویه تا دمای دلخواه گرم شد، آن را از روی پایه برداشته و مانند خودکار در دست بگیرید. نوک هویه را روی محل اتصال لحیم قرار دهید و آن را برای چند ثانیه نگه‌دارید. مطمئن شوید که نوک هویه با پد مسی برد و سر قطعه تماس داشته‌باشد. اگر فقط یک قسمت را گرم کنید، منجر به اتصال ضعیف می­‌شود. محل تماس نقطه لحیم کاری و نوک هویه به عنوان پیوند حرارتی شناخته می‌­شود.

پس از گرم شدن محل اتصال، می­‌توان مقدار کمی سیم لحیم به محل تماس سطح و نوک هویه افزود. لحیم مذاب، پلی بین نقطه لحیم کاری و نوک هویه ایجاد می­کند. این پل انتقال حرارت به محل اتصال لحیم کاری را سریع­‌تر و بهتر ارائه می‌دهد.

سیم لحیم باید ذوب شود و به سرعت و به آرامی بر روی سطح پد جریان یابد و در نتیجه شکاف بین پد مسی و سر قطعه را پر کند. اضافه کردن لحیم بسیار کم یا زیاد دو اشتباه رایج در حین انجام لحیم کاری است.

عملیات لحیم کاری باید در کمتر از 2 ثانیه به پایان برسد البته که مدت زمان فرآیند لحیم کاری تا حد زیادی به دمای هویه و اندازه اتصال بستگی دارد. اگر به مدت بیش از 2 ثانیه به گرم کردن ادامه دهید، احتمالا مسیرها یا پدهای روی برد مدار می‌­شکند یا به قطعات حساس به دما آسیب می­‌رسد.

پس از برداشتن هویه، اتصال را برای مدتی ثابت نگه داشته و برای چند ثانیه مدار را حرکت ندهید تا اتصال خنک شود و لحیم سفت شود.

مرحله 5: بررسی اتصالات لحیم کاری

بلافاصله پس از لحیم کاری شروع به بررسی بصری اتصال لحیم کاری کنید. برای بررسی می­توانید از یک ذره­‌بین استفاده کنید. لحیم بسیار کم منجر به اتصال ضعیف می‌­شود در حالی که لحیم زیاد ممکن است اتصال کوتاه ایجاد کند. یک اتصال لحیم کاری خوب باید صاف، براق، روشن و آتشفشانی شکل باشد در حالی که اتصالات بد منجر به پل بین دو اتصال، لحیم سردی یا ایجاد گلوله‌­های لحیم اضافی در محل اتصال می‌­شود.

در ادامه مقاله به آموزش لحیم کاری سیم‌ها میپردازیم.

نحوه لحیم کردن سیم­‌ها

برای لحیم کاری سیم‌ها، استفاده از هر نوع گیره (مانند گیره مونتاژ) توصیه می‌شود.

مرحله 1: ابتدا باید انتهای هر دو سیم را جدا کنید. برای لحیم ­کردن سیم­‌های افشان، می‌­توانید آن­ها را دور هم بپیچید.

مرحله 2: هویه را گرم کرده و قبل از شروع لحیم کاری مطمئن شوید که کاملاً گرم شده است. حالا انتهای یکی از دو سیم را با نوک هویه تماس دهید و 4 تا 5 ثانیه نگه دارید.

مرحله 3: هویه را در جای خود نگه داشته و سیم لحیم را به سیم بچسبانید تا کاملا روی سیم را بپوشاند. همین روند را با سیم دیگر تکرار کنید.

مرحله 4: هر دو سیم را روی هم نگه داشته و هویه را با هر دو سیم تماس دهید. اینکار لحیم را ذوب می­‌کند و هر دو سیم را به طور یکنواخت می‌­پوشاند.

مرحله 5: حالا هویه را برداشته و چند ثانیه صبر کنید تا اتصال خنک و محکم شود. سپس محل اتصال را با هیت‌شرینک (وارنیش حرارتی) بپوشانید.

حال که با مفهوم لحیم کاری و نحوه انجام آن آشنا شدیم، خوب است در مورد تجهیزات دیگری که به لحیم کاری کمک می­‌کنند نیز صحبت کنیم:

روغن و فلاکس لحیم

یکی از موادی که در فرایند لحیم کاری به ما کمک می‌کند روغن لحیم یا فلاکس است. از فلاکس برای تمیز کردن سطوح فلزی قبل از انجام لحیم کاری استفاده می‌­شود. از آن‌جایی که هر اکسیدی که روی سطح فلز باقی می‌ماند می‌تواند منجر به اتصال ضعیف شود، کار اصلی فلاکس، اکسید زدایی سطوح فلزی بدون خوردگی و آسیب به آن است. فلکس لحیم کاری بخش مهمی از کار طراحی و تعمیرات مدارات و وسایل الکترونیکی است. پس نگاهی به انواع مختلف فلاکس می‌­اندازیم:

فلاکس رزین

فلاکس رزین عمدتاً از رزین تشکیل شده است که از شیره درختان کاج استخراج می شود و حاوی ماده فعال اسید ابیتیک است (اسیدهای دیگری نیز ممکن است وجود داشته باشد). سه نوع فلکس رزین وجود دارد – رزین (R)، رزین ملایم فعال شده (RMA) و رزین فعال شده (RA) – که هر کدام دارای سطح متفاوتی از فعال‌کننده‌ها هستند، فعال­‌کننده‌­ها عاملی هستند که فلاکس را قادر می‌سازد سطوح را اکسیدزدایی کرده و پاک کند.

فلاکس رزین برای تمیز کردن سطوح نسبتا تمیز استفاده می‌­شود و این مزیت را دارد که هیچ گونه اثری از خود باقی نمی­گذارد. فلاکس ملایم فعال شده روی سطوح کثیف‌­تر استفاده می‌­شود و نسبت به فلاکس رزین معمولی، پسماند بیشتری باقی می­گذارد. بنابراین پس از استفاده از فلاکس ملایم فعال شده، از یک فلاکس پاک کننده برای تمیز کردن سطح استفاده می‌­شود. فلاکس فعال شده بهترین پاکسازی را انجام می­دهد، اما مقدار قابل توجهی پسماند باقی می‌گذارد – به همین دلیل، فلکس فعال شده به ندرت استفاده می­‌شود.

فلاکس محلول در آب

فلکس محلول در آب که فلاکس اسید آلی نیز نامیده می‌­شود، معمولاً بر پایه گلیکول ساخته می شود. نقطه ضعف استفاده از فلاکس محلول در آب این است که اغلب به برد یا سایر سطوح فلزی می­چسبد و در نتیجه نیاز به تمیز کردن کامل دارد. علاوه بر این، فلکس محلول در آب، اکسیدکننده قوی­تری از حد معمول می‌باشد. فلاکس آلی واکنش­پذیرتر از فلاکس فعال شده با رزین است و بنابراین پاک کننده قوی­تری است. (توجه: همچنین می­توانید فلاکس محلول در آب معدنی را پیدا کنید که حتی از فلکس محلول در آب آلی نیز قدرتمندتر است.)

فلاکس No-clean

فلاکس No-clean مخلوطی از رزین­های آلی – به غیر از رزین – با برخی از عوامل معدنی است. رفتارها و خواص فلاکس‌های No-clean می­تواند بسته به ترکیب شیمیایی مربوطه به طور قابل توجهی متفاوت باشد. به عنوان مثال، برخی از فلاکس­های No-clean مقدار زیادی باقیمانده باقی می‌گذارند که ناخوشایند است، اگرچه مشکلی برای سطح بورد ایجاد نمی­‌کند. با این حال، می‌توان فلاکس­های No-clean پیدا کرد که باقی‌مانده‌ای برجا نگذارند. مزیت اصلی استفاده از فلکس No-clean این است که پس از لحیم کاری نیازی به تمیز کردن سطح نخواهید داشت، زیرا بر هدایت الکتریکی تأثیر نمی­گذارد.

تمیز کردن سر هویه

با استفاده از اسفنج می­توانیم نوک هویه را از مواد اکسید شده پاک کنیم. یک نوک هویه کثیف سیاه می‌­شود و همانند وقتی که نو است لحیم را ذوب نمی­‌کند. شما می­توانید از یک اسفنج خیس استفاده کنید اما این کار به دلیل ایجاد انقباض و انبساط، عمر نوک هویه را کاهش می­دهد. همچنین اسفنج خیس، هنگام تمیز کردن دمای نوک هویه را کاهش می­دهد. یک جایگزین بهتر استفاده از پاک کننده نوک هویه برنجی است که تصویر آن را در سمت چپ شکل زیر مشاهده می­‌کنید:

تمیز کردن هویه باید قبل، بعد و در حین لحیم کاری انجام گیرد. یک نوک هویه تمیز براق و صیقلی است.

برای تمیز کردن نوک هویه با استفاده از پاک کننده برنجی، کافیست نوک هویه را چندین بار وارد سیم پاک کننده کرده و از آن خارج کنید. اگر همچنان مقداری کثیفی باقی‌ماند هویه را محکم بگیرید و پاک کننده را با فشار بیشتری روی آن بکشید. حال باید کل نوک تیز هویه تمیز شده باشد.

پس از لحیم کاری نوک هویه را با لحیم خیس کنید تا از اکسیداسیون جلوگیری شود.

برای تمیز کردن از جرم‌های سرسخت‌تر می­توانید از سنگ پولیش هویه استفاده کنید. التبته توجه داشته باشید که از سنگ پولیش باید فقط در زمانی که نوک هویه سرد است استفاده کنید. در غیر این‌صورت به نوک هویه آسیب می­‌رسد.

انتخاب سرهویه مناسب لحیم کاری

در درجه اول باید سری انتخاب شود که با هویه شما سازگار باشد. همچنین باید تعیین کرد که کدام مدل سر برای کار مورد نظر بهترین است. علاوه بر این، باید اندازه درست سرهویه مشخص شود، زیرا اگر خیلی کوچک باشد، گرما به طور موثر منتقل نمی­شود و اگر خیلی بزرگ باشد، می‌تواند پد را از برد جدا کرده و به برد آسیب برساند.

اگر تازه کار هستید، از سر هویه مخروطی اجتناب کنید، زیرا به دلیل سر تیزتر، طول عمر بسیار کمتری نسبت به انواع دیگر خواهد داشت. افراد مبتدی اغلب فکر می­کنند که اعمال فشار به محل لحیم کاری به جریان لحیم کاری کمک می­کند، اما به خاطر داشته باشید که این کار می­تواند به برد آسیب برساند.

ترجیحا یک سر تخت انتخاب کنید که برای لحیم کاری سیم، دمونتاژ لحیم، لحیم کاری قطعات SMD و DIP مناسب است. بهتر است مساحت نوک هویه حدود شصت درصد سطح پد لحیم کاری باشد، به طوری که تنش حرارتی به قطعه را به حداقل برساند و در عین حال سرعت فرآیند را افزایش دهد. سر های تخت ضخیم‌تر هستند، به این معنی که گرمای بیشتری نسبت به انواع سر تیز ذخیره می‌کند. اندازه سرتخت به کاربرد آن بستگی دارد.

در آخرین بخش آموزش لحیم کاری به ذکر چند نکته کلی برای بهبود کار لحیم کاری می‌پردازیم:

• برای جلوگیری از اکسیداسیون، پس از اتمام لحیم کاری، یک لایه نازک از لحیم را به سر هویه بمالید.
• از سر هویه به عنوان پیچ گوشتی یا به عنوان اهرم استفاده نکنید.
• برای جلوگیری از سایش زودهنگام سر هویه و جلوگیری از آسیب قطعات از کمترین دمای ممکن استفاده کنید.
• اطمینان حاصل کنید که از سر مناسب برای کار مورد نظر استفاده می کنید.
• هنگامی که از دستگاه لحیم کاری یا هویه استفاده نمی‌کنید، آن را خاموش کنید. اگر تا ده دقیقه دیگر از هویه استفاده نمی‌شود، آن را خاموش کنید.
• سر هویه را تمیز نگه دارید. سعی کنید بعد از اتمام هر لحیم کاری، سر آن را روی یک اسفنج مرطوب پاک کنید.
• هویه مناسبی انتخاب کنید. ترجیحاً از یک دستگاه لحیم کاری با دمای کنترل شده یا یک دستگاه بی‌سیم انتخاب شود.
• از گیره مناسبی برای نگه‌داشتن برد یا سیم‌ها استفاده کنید.
• از سیم لحیم تا حد امکان نازک برای کار خود استفاده کنید.
• برای مبتدیان سیم لحیم با نسبت 60/40 پیشنهاد می‌­شود.
• در ابتدا اجازه دهید هویه به دمای مورد نظر برسد.
• نوک هویه با اندازه متناسب کار انتخاب شود.
• هنگام نگه داشتن هویه مراقب باشید دستتان نسوزد.
• ابتدا هویه را روی محل اتصال و سپس سیم لحیم را روی پایه قطعه بگذارید و صبر کنید تا لحیم ذوب شده و جریان یابد.
• از قرار دادن لحیم زیاد روی محل اتصال خودداری کنید زیرا باعث ایجاد پل بین پایه قطعات می‌شود.
• نوک هویه را مرتباً با تمیز کننده، اسفنج مرطوب یا اسفج فلزی تمیز کنید.
• از فشار آوردن به هویه خودداری کنید.
• سیم‌­ها را محکم نگه دارید تا اتصال محکمی ایجاد شود. اتصال را در حین سرد شدن و سفت شدن حرکت ندهید. برای خنک شدن محل اتصال به آن فوت نکنید.
• قبل از لحیم کاری سیم ها را به خوبی با یک تیغه یا چاقو تمیز کنید تا آلودگی یا زنگ زدگی از بین برود.
• پس از اتمام عملیات لحیم کاری، اتصالات را به صورت متقاطع بررسی کنید.
• اگر مبتدی هستید، ابتدا روی قطعات خراب و دورریختنی تمرین کنید. فراموش نکنید فقط با تمرین بیشتر حرفه ای خواهید شد.

مقاله آموزش لحیم کاری برای مبتدیان نقطه خوبی برای شروع تمرین لحیم کاری و شروع مونتاژ یا تعمیرات مدارت الکترونیکی است، پس اگر شماهم به این کار علاقه دارید از همین حالا با رعایت نکات گفته شده تمرین لحیم کاری را آغاز کنید. ما مشتاقاته پاسخگوی هرگونه سوال و نظرات شما هستیم، پس آن‌ها را با ما در میان بگذارید.