Allereerst is PCB-solderen een van de meest fundamentele vaardigheden die je kunt aanleren in de wereld van de elektronica. Feit is dat ze hand in hand gaan, net als wortels en erwten. En hoewel het mogelijk is om meer te leren over elektronica en er zelf elektronica te maken zonder dat je een soldeerbout nodig hebt, zul je ontdekken dat er met zo'n vaardigheid een heel nieuwe wereld voor je opengaat. In deze blog geven we een basisoverzicht van PCB-solderen, inclusief de definitie, soorten, het proces, enzovoort. Laten we erin duiken...
Wat is PCB-solderen precies?
Voor het geval je het nog niet wist: solderen is een proces waarbij twee of meer onderdelen worden samengevoegd door het smelten en plaatsen van een vulmetaal, het soldeer, in de verbinding. Alles wat je nodig hebt om de eenvoudigste soldeeractiviteit uit te voeren, is een soldeerbout, wat soldeer en de te solderen onderdelen. De bovenkant van de soldeerbout wordt normaal gesproken gebruikt om het soldeer te verhitten, waardoor het over de onderdelen kan vloeien. Bovendien blijft het soldeer aan de punt plakken om de warmteoverdracht te bevorderen en de temperatuur van het metalen onderdeel te verhogen tot het smeltpunt van het soldeer. Dit zorgt ervoor dat het onderdeel uitstekend aan de printplaat hecht.
Houd er rekening mee dat het toevoegmateriaal een veel lager smeltpunt heeft dan het aangrenzende metaal. In tegenstelling tot lassen heeft solderen niets te maken met het smelten van de werkstukken.
Bovendien smelt bij solderen het werkstukmetaal niet, maar het toevoegmateriaal smelt bij zeer hoge temperaturen tijdens het solderen. Enkele decennia geleden bevatte bijna al het soldeer lood, terwijl milieu- en gezondheidsoverwegingen het gebruik van loodvrije legeringen voor zowel loodgieterswerk als elektronische toepassingen hebben doen toenemen.
Hieronder vindt u de verschillende soorten PCB-soldeerwerk, waaronder:
Het is de meest gebruikte techniek. Hierbij wordt een specifieke hoeveelheid stevig soldeer op een specifieke plek op een object aangebracht en vervolgens rechtstreeks in een zogenaamde reflowoven gebracht.
Vervolgens zorgt de hitte van de reflow ervoor dat het soldeer vloeibaar wordt, en het stolt zodra het de oven verlaat. Dit helpt bij het creëren van de soldeerverbinding.
Golf solderen
Dit is een vorm van selectief solderen waarbij specifieke onderdelen van een printplaat worden gesoldeerd, aangezien de componenten op deze onderdelen moeten worden bevestigd. Dit wordt gedaan door een vloeibare soldeergolf te ontwikkelen.
Het is een zeer veelzijdig proces, omdat golfsoldeermachines zeer geschikt zijn voor eenvoudige verbindingen, zoals het slepen van een printplaat en componenten door de golf.
Hand solderen
Houd er rekening mee dat de standaard soldeertechniek in bijna de hele menselijke geschiedenis eigenlijk handmatig solderen is geweest. Het wordt in alle opzichten als een ambacht beschouwd, omdat er wetenschap en kunst aan dit solderen ten grondslag liggen.
Bij handmatig solderen komen zeer nauwkeurige details en precisies kijken. Dit komt doordat er specifieke verbindingen zijn die digitaal aangestuurde of reflow-machines niet kunnen maken.
Het nadeel van handmatig solderen is dat er niet zoveel producten zijn die dit vereisen.
Bovendien is het aantal mensen dat dit vakgebied betreedt erg klein en is het een kostbare aangelegenheid om mensen op te leiden totdat ze het proces intensief kunnen uitvoeren.
Laser solderen
Het is bijna hetzelfde als reflow-solderen. Het principe is dat stevig soldeer op een printplaat wordt aangebracht en vervolgens wordt verhit tot het begint te vloeien en de soldeerverbinding compleet is. Dit wordt echter op bepaalde plaatsen met behulp van een laser gedaan.
Het is het meest flexibel en biedt ultieme precisie. Ook Sure Mount-componenten en doorlopende gaten kunnen met een laser worden gesoldeerd. Bovendien brengt dit type PCB-soldeerwerk minder risico's met zich mee, omdat er een scalpel wordt gebruikt in plaats van een slagzwaard.
Het PCB-soldeerproces
We zullen kort ingaan op het PCB-soldeerproces. Dit proces omvat:
- Voorbereiding van het oppervlak
Als u op zoek bent naar een krachtige soldeerverbinding met lage weerstand, is een schoon oppervlak essentieel. Alle te solderen oppervlakken moeten goed worden gereinigd. U kunt hiervoor 3M Scotch Brite pads gebruiken, verkrijgbaar bij autoschadeherstelbedrijven.
Dit komt doordat ze de oppervlakteaanslag snel verwijderen en het PCB-materiaal waar je mee wilt werken niet aantasten. Wanneer de printplaat eindelijk is gereinigd tot een glanzend koperen oppervlak, kun je een oplosmiddel zoals aceton gebruiken.
- Plaatsing van component
Zodra je klaar bent met het schoonmaken van zowel de component als de printplaat, kun je de componenten op de printplaat plaatsen. Hoewel je schakeling eenvoudig is en weinig componenten bevat, kun je niet alle componenten op de printplaat plaatsen en direct solderen.
Waarschijnlijk zul je een aantal componenten één voor één moeten solderen voordat je de printplaat omdraait en er meer plaatst. Over het algemeen is het ideaal om te beginnen met de platste en kleinste componenten en later over te gaan op de grotere componenten.
- Toepassing van warmte
Je zult een heel klein beetje soldeer op de punt van je soldeerbout moeten aanbrengen, omdat dit helpt bij het geleiden van de warmte naar zowel de printplaat als het onderdeel. Maar het is niet het soldeer dat verantwoordelijk is voor het maken van de verbinding.
Om de verbinding te verwarmen, moet je de punt van je soldeerbout zo plaatsen dat deze zowel tegen de aansluitdraad van het onderdeel als tegen de printplaat rust. Het is cruciaal dat je zowel de aansluitdraad als de printplaat verwarmt, anders zal het soldeer gemakkelijk ophopen en niet aan het onverwarmde object hechten.
Bovendien zal het kleine beetje soldeer dat u op de punt aanbrengt voordat u de verbinding verhit, helpen bij het maken van contact tussen de aansluiting en de printplaat.
- Aanbrengen van soldeer op de verbinding
Direct nadat de componentkabel en het soldeervlak succesvol zijn opgewarmd, weet u dat u voor het soldeer moet betalen. Wat u doet, is de punt van de soldeerstreng op zowel het soldeervlak als de componentkabel plaatsen, en niet op de punt van de soldeerbout.
Merk op dat, als ze allemaal heet genoeg zijn, het soldeer vrij over de soldeerpunten en de leidingen zal vloeien. Je zult zien hoe de flux smelt en vloeibaar wordt.
Blijf soldeer toevoegen aan de verbinding totdat de soldeerplek volledig bedekt is en er een klein heuveltje met holle zijkanten is gevormd.
Mocht het echter toch gaan klonteren, dan zul je veel soldeer moeten gebruiken of als de soldeerplaat op de printplaat niet zo heet is als je dacht. Beweeg de verbinding aan het einde van de dag niet totdat het soldeer stolt.
- Inspectie van de voeg en schoonmaak
Wanneer u klaar bent met het maken van de verbinding, is de volgende stap het inspecteren ervan. Probeer te controleren op koude verbindingen, shirts met tegengestelde pads of slechte doorstroming. Als de verbinding in orde is, kunt u doorgaan naar de volgende stap.
De volgende stap is het bijknippen van de aansluiting met een kleine zijkniptang, die je bovenaan de soldeerverbinding doorsnijdt. Zodra je alle soldeerverbindingen hebt gemaakt, verwijder je de overtollige fluxresten van de printplaat.
Sommige vloeimiddelen zijn bovendien hygroscopisch en kunnen zoveel water absorberen dat ze behoorlijk geleidend zijn. De meeste vloeimiddelen kunnen gemakkelijk worden verwijderd met methylhydraat en een doek, terwijl sommige een veel krachtiger oplosmiddel vereisen.
Veelvoorkomende problemen tijdens het solderen van PCB's
Enkele problemen die u tijdens het PCB-solderen kunt tegenkomen zijn:
- Verstoorde verbinding
Het is een probleem waarbij het soldeer beweegt tijdens het stollen. Het oppervlak van de verbinding is dan ruw, kristallijn of mat. Het wordt vaak verward met een koude verbinding, omdat ze er hetzelfde uitzien.
- Koude verbinding
Dit gebeurt wanneer het soldeer niet volledig smelt. Het wordt vaak gekenmerkt door een klonterig of ruw oppervlak. Ze zijn onbetrouwbaar en de soldeerverbinding zal scheuren.
- Oververhitte verbinding
Het soldeer vloeit hier niet goed en de resten verbrand vloeimiddel maken het erg lastig om de verbinding te repareren.
- Onvoldoende bevochtiging (pad)
Hier vertonen de twee verbindingen tekenen van onvoldoende bevochtiging van hun soldeervlak. Merk op dat het soldeer de draden goed bevochtigt, maar geen ideale verbinding met het vlak vormt. Dit kan komen door een vuile printplaat of doordat u het vlak en de pin niet goed verhit.
Nadat u deze problemen hebt opgesomd, vraagt u zich misschien af hoe u kunt weten of er een probleem is met het solderen van uw PCB. Als u wilt weten of er een probleem is met het solderen van uw PCB, hangt dat af van het soort probleem waarmee u wordt geconfronteerd.
Als er bijvoorbeeld sprake is van een soldeerbrug, zul je zien dat er niet genoeg ruimte overblijft tussen je soldeermaskerlaag en de pads. In dat geval smelten de twee linker soldeerpunten samen en vormen ze een verbinding die niet de bedoeling was.
Wanneer een fabrikant dit opmerkt, kan hij dit verhelpen door de punt van een zeer hete soldeerbout tussen de twee samengevoegde verbindingen te slepen. Als er echter te veel soldeer is, kan de fabrikant een soldeerzuiger of soldeerlont gebruiken om dit te verwijderen.
Hoe u deze problemen kunt vermijden en oplossen
Als de koper een van de eerder genoemde problemen met het solderen van de printplaat opmerkt, hoeft hij of zij niet in paniek te raken. Met een beetje geduld kunnen deze problemen allemaal worden opgelost.
Als de koper het soldeer wil laten vloeien en het niet in de juiste richting wil vloeien en tot problemen leidt, kan hij ontspannen en de verbinding laten afkoelen. Reinig en vertin het soldeerboutje vervolgens. Eventueel verbrand soldeermiddel uit de verbinding moet voorzichtig worden verwijderd.
De volgende stap is om het soldeerboutje op te warmen tot een normale temperatuur. Daarna verwarm je de verbinding opnieuw en probeer je het soldeer weer te laten vloeien.
Houd er rekening mee dat, ongeacht het probleem met het solderen van uw PCB, alles opgelost kan worden. Als u als koper geen idee heeft wat u moet doen, kunt u het altijd naar de fabrikant brengen voor reparatie.
Tips voor het solderen van PCB's
Wanneer u aan uw PCB-soldeeravontuur begint, moet u het volgende doen:
- Raak de punt of het element van je soldeerbout niet aan. Het soldeerboutelement wordt namelijk altijd verhit tot ongeveer vierhonderd graden.
- Raak het grootste snoer niet aan met de soldeerpunt. De meeste soldeerstations zijn voorzien van een hittebestendig snoer voor extra bescherming en veiligheid.
- Zorg ervoor dat u de soldeerbout terugzet in de normale houder. Zet de soldeerbout nooit op uw werkbank, zelfs niet in de buurt van het werkoppervlak.
- Probeer te solderen in geventileerde ruimtes. De dampen die vrijkomen van het smeltende soldeer kunnen namelijk behoorlijk onaangenaam zijn. Het is altijd aan te raden om je hoofd naast het project te houden en niet erboven. Zo voorkom je tijdverlies.
- Zorg ervoor dat je je handen wast na het solderen. Solderen bevat namelijk lood, een zeer giftig metaal. Was je handen direct grondig als je klaar bent met solderen.
- Draag geen loszittende kleding. Zulke kleding kan ervoor zorgen dat u gemakkelijk valt op uw werk.
Tot slot, voordat iemand eraan denkt om het soldeerstation aan te zetten, moet hij of zij een EHBO-doos bij de hand hebben. Het is ook essentieel dat je altijd voorbereid bent op werkongevallen. Let goed op je omgeving en wees zeer voorzichtig met de soldeerpunt.
Wrapping It Up
We hebben uitgebreid kunnen uitleggen wat PCB-solderen inhoudt en hoe PCB in de belangstelling is gekomen, welke stappen er bij PCB-solderen komen kijken, welke problemen er kunnen optreden en tot slot geven we tips voor PCB-solderen.
MOKO biedt aan, Surface Mount (SMT), Doorgaand gat, BGA, Kabel- en draadbomen, Box Build-assemblagediensten al meer dan 16 jaar, u bent van harte welkom om meer over ons te weten te komen op https://www.mokotechnology.com/.
