Elle lehimleme, her elektronik üreticisinin geek becerileri repertuarında bulunması gereken bir yetenek olarak her zaman dikkate alınmıştır. Lehimleme, roket bilimi kadar karmaşık değildir. Başlangıç seviyesindeki kullanıcılar için denemesi eğlenceli bir aktivite olabilir ve yeterince pratik yapıldığında, öğrenilmesi kolay bir beceridir.
Herkesin PCB’lere lehim atması mümkün olsa da, şık lehim bağlantıları mı yoksa ilkel kalitede olanlar mı elde edeceğiniz tamamen farklı bir meseledir. Bileşenler daha küçük ve daha kompakt hale geldikçe, lehimleme sorunlarının ortaya çıkma olasılığı da artmıştır. PCB’yi lehimlerken, bitmiş ürünün aşağıdaki özelliklere sahip olmasına dikkat edin:
- Lehimleme yüzeyi temiz tutulmalıdır;
- Lehim bağlantıları, lehimlenen parçaların titreşim veya darbe altında düşmesini veya gevşemesini önlemek için yeterli mekanik dayanıklılığa sahip olmalıdır;
- Lehimleme güvenilir olmalı ve elektriksel iletkenliği sağlamalıdır. Bu, ürünün işlevi için bir garanti değil, aynı zamanda ürünün kısa devre nedeniyle yanmasını önlemek için de önemlidir.
Ve eğer PCB’niz önemli bir uygulama için kullanılacaksa, iyi bir lehim bağlantısının nasıl göründüğünü bilmek her zamankinden daha önemli olacaktır.
(Kaynak: Surfacemountprocess)
İşte ev projelerinizde bu lehimleme sorunlarından kaçınmanızı sağlamak veya üçüncü taraflardan alınan montajlı PCB’ler üzerinde kalite değerlendirmesi yapabilmeniz için iyi ve kötü olanı ayırt etmenize yardımcı olacak bir kılavuz.
İdeal Lehim Bağlantıları
Lehim kusurlarını ararken, karşılaştırma için ideal bir lehim bağlantısının görüntüsüne sahip olmak faydalıdır.
İdeal Delik İçi Lehim Bağlantısı – Bir Hershey’s Kiss gibi
İdeal bir delik içi lehim bağlantısı
(Kaynak: unbrokenstring)
Delik içi bileşenler için ideal lehim bağlantısı, yataydan 40 ila 70 derece açıyla düzgün ve parlak bir konkav yüzeye sahip “konkav fillet”tir; bu, bir Hershey’s kiss’in şekline benzer. Bu, lehimleme demirinin doğru sıcaklıkta olması ve PCB kontaklarından oksit tabakasının temizlenmesi ile elde edilebilir.
İdeal Yüzey Montaj Lehim Bağlantısı
Benzer şekilde, iyi SMD lehim bağlantıları da düzgün, konkav filletlere sahiptir.
(Kaynak: poeth)
Bu nedenle, iyi bir lehim bağlantısının genel özellikleri:
– İyi ve tam ıslatma vardır
– Konkav fillet vardır
– Parlak ve temizdir
Kötü Lehim Bağlantıları
Ne yazık ki, lehim bağlantılarının yanlış gitmesi için birçok yol vardır, çünkü lehim her zaman olmaması gereken yerlere gitme eğilimindedir.
(Kaynak: gaudi.ch)
1. Lehim Köprüsü
Kötü lehim köprüleri – delik içi ve yüzey montaj
(Kaynak: Pimoroni, Youtube-Androkavo)
Küçülen bileşenlerin neden olduğu birçok sorun arasında, lehim köprüsü en üst sıradadır. Lehim köprüsü, PCB lehimleme sırasında elektriksel olarak bağlanmaması gereken iki noktanın lehimle istemeden bağlanması durumunda oluşur. Bu, elektriksel bir kısa devre oluşturur ve bu da devre yapısına bağlı olarak çeşitli hasarlara yol açabilir.
Genellikle, bağlantılar arasında aşırı lehim uygulanması veya lehimleme uçlarının çok büyük veya geniş olması nedeniyle oluşur. Ya da lehimleme demiri çekilirken açı uygun değildir. Lehim köprüsünü tanımlamak bazen zor olabilir, çünkü lehim köprüleri mikroskobik boyutta olabilir. Eğer tespit edilmezse, kısa devreye yol açabilir ve bir bileşenin yanmasına neden olabilir.
Bir lehim köprüsü, köprünün ortasında lehim demirinizi tutarak lehimi eritip köprüyü kırmak suretiyle düzeltilebilir. Eğer lehim köprüsü çok büyükse, fazla lehim bir lehim emici ile çıkarılabilir.
Elbette, lehim köprülerinin oluşumunu önlemek en iyisidir; delik içi parçalar için doğru bacak uzunluğunu kullanabilirsiniz. Uygulamanız için uygun bacak uzunluğu, PCB’nin boyutuna ve kalınlığına ve bileşenlerin boyutuna ve kalitesine bağlıdır; ayrıca, delik içi parçalar için doğru delik boyutunu ve arazi çapını kullanmalısınız.
2. Aşırı Lehim
(Kaynak: Androkavo, Youtube)
Eğer çok hevesli olup bir pine fazla lehim uygularsanız, aşırı birikim elde edersiniz; bu, yuvarlak ve kabarık şekliyle karakterize edilir. Bunun doğrudan nedeni, lehim çekiminin çok geç yapılmasıdır.
Yeni başlayanların yaygın bir varsayımı, daha fazla lehim daha iyidir; ancak daha fazla lehim, bağlantıyı oluşturan malzeme miktarını artırmalı olsa da, o lehim yığınının altında ne olduğunu bilmek zordur. Hala, ne pin ne de pad düzgün bir şekilde ıslatılmamış olma olasılığı vardır. Bir yandan bu lehimi israf ederken, diğer yandan lehim köprüsü oluşma riskini artırır ve başka kusurlar içerebilir; bu nedenle, temkinli olmak her zaman daha iyidir. Pin ve padleri yeterince ıslatacak kadar lehim genellikle yeterlidir ve konkav yüzey en iyi şekil olmaya devam eder, çünkü bu, bağlantının ıslatılmasını daha iyi erişim sağlar.
Bu nedenle, aşırı lehimden kaçınmanın anahtarı, lehim çekim zamanını doğru ayarlamaktır.
3. Lehim Topları
Lehim topları, genellikle dalga veya reflow lehimleme ile meydana gelen en yaygın lehimleme kusurlarından biridir. Laminat, direnç veya iletken yüzeye yapışan küçük bir lehim küresi olarak görünür.
Lehim topları birçok faktörden kaynaklanabilir, esasen aşağıdaki iki nedenden dolayı:
- Baskı devre kartlarını lehimleme sırasında, baskı devre kartındaki deliklerin etrafındaki nem, ısı nedeniyle buhar haline gelecektir. Eğer delik duvarının metal kaplaması inceyse veya boşluklar varsa, su buharı delik duvarı aracılığıyla dışarı çıkacaktır. Eğer delikte lehim varsa, su buharı lehimi dışarı itebilir ve baskı devre kartının ön yüzünde lehim topları oluşabilir.
- Baskı devre kartının arka yüzünde (dalga zirvesi ile temas eden taraf) oluşan lehim topu, dalga lehimleme sürecindeki bazı işlem parametrelerinin yanlış ayarlanmasından kaynaklanır. Eğer flux kaplama miktarı artırılırsa veya ön ısıtma sıcaklığı çok düşük ayarlanırsa, bu durum flux içindeki bileşenlerin buharlaşmasını etkileyebilir. Baskı devre kartı dalga zirvesine girdiğinde, fazla flux yüksek sıcaklıkta buharlaşacak ve lehim, kalay banyosundan sıçrayacaktır. Baskı devre kartı yüzeyinde düzensiz lehim topları oluşur.
4. Soğuk Lehim
(Kaynak: Androkavo, Youtube)
Soğuk lehimlerin yüzeyi mat, dağınık ve çukurludur. Bu genellikle, lehim bağlantısına yeterince ısı aktarılmaması nedeniyle oluşur; bu durum birçok farklı nedenden kaynaklanabilir. Lehimleme demiri veya bağlantı noktası yeterince ısınması için yeterli zaman verilmemiş olabilir, demir sıcaklığı kullanılan lehim türünü eritmek için yeterince yüksek ayarlanmamış olabilir (örneğin, kurşunsuz lehim daha yüksek erime sıcaklığına sahiptir) veya bu, pad ve hatların tasarımından kaynaklanabilir. Örneğin, termal rahatlama dikkate alınmadan doğrudan toprak düzlemine bağlı bir pad, lehimleme demirinin ısısını toprak düzlemine kaybettirecektir. Eğer sıvılaşmayı reddeden inatçı bir lehim bağlantısı bulursanız, tasarımda bir sorun olabilir.
Soğuk lehim, sanal kaynaklama ile aynıdır. Üretim sürecinde tamamen açığa çıkması zordur. Genellikle kullanıcıların bir süre, bu süre günler, aylar veya hatta yıllar olabilir, kullanmasını gerektirir. Bu sadece son derece kötü etkilere yol açmakla kalmaz, aynı zamanda son derece ciddi sonuçlar doğurabilir. Çünkü soğuk kaynaklamanın dayanıklılığı düşüktür, iletkenliği iyi değildir.
5. Aşırı Isınmış Bağlantı
Yetersiz ısı, bozuk bağlantılara neden olabileceği gibi, fazla ısı da baş ağrısına yol açabilir. Aşırı ısınmış lehim bağlantıları beyaz lehim bağlantılarına, metalik parlaklık olmamasına ve pürüzlü bir yüzeye sahiptir. Aşırı ısınmış lehim bağlantıları, lehimleme demirinin sıcaklığının çok yüksek ayarlanmasından veya lehimin akmaması nedeniyle oluşabilir; bu, pad veya bağlantının yüzeyinde zaten bir oksit tabakasının oluşmasından kaynaklanabilir ve yeterli ısı transferini engelleyerek bağlantıyı çok uzun süre ısıtmanıza neden olabilir. Umarım, neden olduğu hasar ciddi olmayacaktır (belki sadece biraz yanmış flux) ancak bu, padlerin tamamen kalkmasına, devre kartının bozulmasına veya maliyetli onarımlar gerektirmesine yol açabilir. Bunu önlemek için doğru lehim demiri sıcaklığını seçin ve kirli görünen bağlantıları ve padleri temizlemek için flux kullanın.
6. Mezarlık Etkisi
Mezarlık hatası – yüzey montajı ve delik montajı
(Kaynak: Youtube – BermNarongGamer, Epectec)
Mezarlık etkisi olan bir bileşen genellikle bir yüzey montaj bileşeni, örneğin bir direnç veya bir kapasitördür ve bir tarafı padden kalkmıştır. İdeal olarak, lehim her iki pad’e de yapışmalı ve ıslatma sürecine başlamalıdır. Ancak, bir pad üzerindeki lehim ıslatma sürecini tamamlamadıysa, bileşenin bir tarafı yan yatarak mezar taşı gibi görünür ve bu nedenle korkutucu adı buradan gelir.
Reflow lehimleme için, bir pad üzerindeki lehim hamurunun diğerinden önce erimesine neden olacak herhangi bir şey mezarlık etkisine yol açabilir. Örneğin, termal rahatlama tasarımının eksikliği veya padlere bağlanan hatların eşit kalınlıkta olmaması. Dalga lehimleme için, büyük gövdelere sahip bileşenler, gelen lehim dalgası tarafından fiziksel olarak itilerek mezarlık tarzında sabitlenebilir. Yerleşim mühendisleri, dalga lehimleme için tasarlanan devre kartlarını tasarlarken dalganın yönünü dikkate almalıdır.
7. Yetersiz Islatma (Delik Montajı)
Tam olarak ıslatılmamış bağlantılar zayıftır ve kartla güçlü bir bağlantı oluşturmaz. İdeal olarak, lehim pad ve pin ile %100 ıslatma sağlamalıdır, hiçbir boşluk veya alan kalmamalıdır. Pinlerin ve padin yetersiz ıslatılması, hem pin hem de pad’e ısı uygulamama veya lehime akması için yeterli zaman vermemekten kaynaklanır. Bunun çoğu nedeni, kaynak alanının yüzeyinin kirlenmesi, lehim direnci ile lekelenmesi veya bağlı nesnenin yüzeyinde bir metal oksit tabakasının oluşmasıdır. Bu durumu düzeltmek için kartı iyice temizlemek ve hem pad’i hem de pini eşit şekilde ısıtmak gerekir.
Yetersiz ıslatma sorunları olan ürünlerin dayanıklılığı düşüktür ve devre ya bağlı değildir ya da kesik kesik çalışır.
8. Yetersiz Islatma (Yüzey Montajı)
Benzer şekilde, SMD bileşenleri de yetersiz ıslatma sorunu yaşayabilir. Yukarıdaki görüntüde, bir SMD bileşeninin 3 pini, ilgili padleri ile iyi bir ıslatma sağlamamaktadır. Pinler üzerindeki lehim, padlere akmayı başaramamıştır, çünkü pin ısıtılmış, pad değil. Bu, lehimleme hatalarına veya daha az lehimleme başarısızlığına neden olabilir, bu da bileşenlerin düşmesine yol açabilir.
Bu hatayı düzeltmek için, lehimleme demirinin ucu ile lehim padini ısıtmak, ardından lehimin akması ve pin üzerindeki lehimle birleşmesi için daha fazla lehim eklemek gerekir.
9. Lehim Atlama
(Kaynak: Epectec)
Lehim ile ıslatılmamış bir lehim bağlantısına genellikle lehim atlama denir. Lehim ile bileşenin bağlantısı veya bakır folyo arasında belirgin bir ayırma hattı vardır ve lehim, ayırma hattına doğru çekilmiştir. Bu, lehimin bir yüzey montaj padini atlaması durumunda meydana gelir ve açık bir devre oluşturur. Bileşenle temas eden lehim yüzeyi, bir odanın duvarlarına baskı yapan bir balon gibidir – sıkı bir köşede, erimiş lehimin yüksek yüzey gerilimi nedeniyle. Lehim atlamalarının nedeni, tasarımda veya üretim sırasında yapılan hataların bir kombinasyonu olabilir.
Eşitsiz pad boyutları yerleştirmiş olabilirsiniz veya üreticiniz, kartınız ile lehimleme dalgası arasındaki dalga yüksekliğini yanlış ayarlamış olabilir.
Zarar, devrenin düzgün çalışmamasına neden olabilir.
10. Kaldırılmış Padler
Kaldırılmış bir pad, PCB yüzeyinden ayrılmış bir lehim padidir ve bu muhtemelen mevcut bir bağlantıya aşırı kuvvet uygulanması veya aşırı ısı nedeniyle olmuştur. Diğer bir olasılık, padin bileşenin altında yer almasıdır; bu, onarım teknisyeninin kör noktasındadır. Bu nedenle, teknisyen, lehim bağlantısı operasyon sırasında görünmediği için bileşeni hareket ettirmeye çalışabilir ve bu da padin eğilmesine neden olabilir.
Böyle padlerle çalışmak zordur çünkü pad çok kırılgandır ve hatlardan kolayca kopabilir. Aslında, bu baskı devre kartları hasar görmüştür.
Eğer bu PCB’yi kullanmaya devam etmek istiyorsanız, tedavi yöntemini deneyebilirsiniz. Lehimlemeden önce padin kart üzerine yapışmasını sağlamak için her türlü çaba gösterilmelidir.
.
11. Lehim Yetersizliği
(Kaynak: Kitronik)
Adından da anlaşılacağı gibi, lehim yetersizliği olan bir bağlantı, sağlam bir elektriksel bağlantı oluşturmak için yeterli lehim bulundurmamaktadır. Lehim, düzgün bir geçiş yüzeyi oluşturmaz. Burada, muhtemelen bağlantı ucuna yetersiz ısı uygulanmış ve bu da kötü bir bağlantıya yol açmıştır. Lehim yetersizliğinin birçok nedeni vardır, bunlar arasında:
- kötü lehim akışkanlığı veya erken lehim çekilmesi.
- Yetersiz akı.
- Lehimleme süresi çok kısa.
Bu bağlantının çalışması mümkün olabilir çünkü hala elektriksel bir temas sağlanmıştır. Ancak mekanik dayanıklılık yüksek değildir. Yine de, lehim yetersizliği olan bir bağlantının zamanla çatlaklar gelişerek zayıflaması nedeniyle sonunda başarısız olma olasılığı yüksektir. Neyse ki, lehim yetersizliği olan bir bağlantıyı kurtarmak zor değildir. Sadece bağlantıyı yeniden ısıtın ve daha fazla lehim ekleyin.
12. Lehim Sıçramaları/Ağ Oluşumu
Lehim sıçramaları, hatlar üzerinde (solda) ve yüzey montaj bileşenleri etrafında (sağda)
(Kaynak: Workmanship.nasa & Texas Instruments)
Bu lehim parçaları, lehim maskesine dağınık sıçramalar halinde yapışarak bir örümcek ağı görünümü verir. Bu düzensiz şekilli iplikler, akı maddesinin yetersiz kullanımı veya dalga lehimleme sırasında kartların yüzeyinde kirleticilerin varlığı nedeniyle oluşur. Dengesiz lehimleme demiri sıcaklığı da bu olaya neden olabilir.
Lehim sıçramaları/ağ oluşumu kısa devre yapma riski taşır.
Eğer bu durum, lehim telinde çok fazla reçineli akı varsa, lehim telindeki katkı maddelerinin miktarını azaltmak önerilir. Eğer lehimleme demirinin sıcaklığı dengesizse, sabit sıcaklıkta bir lehimleme demiri kullanılması önerilir. Elbette, kartların yüzeyinin temiz tutulması da önemlidir.
13. Delik ve Patlaklar
Bir delik hatası (solda) ve bir patlak hatası (sağda)
(Kaynak: eptac)
Delik ve patlak hataları, lehim bağlantısında bir delik olarak göründükleri için kolayca tanınabilir. Delik veya patlak terimleri, deliğin boyutuna dair ipucu verir; delik küçük delikleri, patlak ise çok daha büyük delikleri ifade eder. Kötü el lehimleme becerilerinin bir sonucu olmaktan ziyade, delik ve patlaklar genellikle dalga lehimleme sürecinde oluşur. Kartlar içindeki nem, lehimleme işlemi sırasında gaz haline gelir ve sıvı haldeyken lehimden kaçar. Gaz, lehim bağlantısı katılaşırken kaçmaya devam ettiğinde boşluklar oluşur. Devre geçici olarak iletecektir, ancak uzun vadede kötü iletim yapma riski taşır. Bu sorunu önlemek için kullanılan bazı yöntemler, kartları kurutmak veya önceden ısıtmak ve deliklerde yaklaşık 25um kalınlığında minimum bakır kaplama kalınlığına sahip olmaktır.
Lehimleme sorunlarını önlemek için ne yapabilirsiniz?
Lehimleme sorunlarını tamamen önlemenin kesin bir yöntemi olmasa da, PCB tasarımı ve lehimleme sırasında bazı iyi alışkanlıklar benimseyerek lehimleme sorunlarıyla karşılaşma riskini azaltabiliriz.
1. Lehim maskesi tasarımını dikkate alın
Genellikle yeşil renkte olan lehim maskesi, PCB’lerin yüzeyine uygulanan ince polimer kaplamadır ve bakırı çevreden korur. Elbette, lehim maskesi yeşil, beyaz, mavi, siyah, kırmızı, sarı gibi farklı renklerde de gösterilebilir. Özellikle lehim maskesi, yalnızca lehim maskesi rolü oynamakla kalmaz, aynı zamanda korozyona, neme ve küfe karşı da koruma sağlar. Oksidasyonu önlemenin yanı sıra, lehim köprülerinin oluşumunu da engeller, çünkü lehim kaplamaya iyi yapışmaz. Bu nedenle, padler arasında bir lehim maskesi barajı oluşturacak şekilde bir lehim maskesi tasarlanabilir. Bu, padler arasındaki boşluğun birkaç bininci inç kadar küçük olabileceği IC’ler ve BGA’lar için özellikle faydalıdır.
2. Fiducial işaretleri yerleştirin
Fiducial işaretleri, PCB tasarım aşamasında PCB’nizde yerleştirilen, ortasında yuvarlak çıplak bakır bulunan yuvarlak lehim maskesi açıklıklarıdır. Özel işlem gerektiren bileşenler için panel fiducial işaretleri ve bireysel bileşen fiducial işaretleri vardır. Pick-and-Place makineleri, montaj sırasında SMD bileşenlerini PCB üzerinde hizalamak için bunları referans noktaları olarak görür. Doğru kullanıldığında, yerleştirme doğruluğu artırılabilir. Benzer şekilde, fiducial işaretleri kötü tasarlandığında (örneğin, kötü yerleştirme veya yetersiz fiducial), kötü yönlendirmeye yol açabilir ve lehimleme sorunları riskini artırabilir.
(Kaynak: pcb-3d)
3. Lehimleme demirinin ucunu temizleyin ve lehimleyin
Kötü uç bakımı, kötü el lehimlenmiş bağlantıların en önemli nedenlerinden biridir. Uçtaki herhangi bir kirletici veya oksidasyon, lehim demirinin ısı iletme yeteneğini azaltır ve bu da lehim bağlantılarınızın kalitesini düşürür. Bu nedenle, lehim uçlarınıza dikkat etmek önemlidir. Lehimlemeye başlamadan önce, demirin ucunu bir temizleme pediyle ovalayarak temizlemeyi unutmayın. Eğer lehimleme ucunuz zaten kötü bir şekilde oksitlenmişse, onu kurtarmak için bir uç aktivatörü kullanabilirsiniz. Sadece macun benzeri maddeye daldırın, etrafında hareket ettirin ve aşındırıcıların işini yapmasına izin verin, yüzey tekrar parlak olacaktır.
Bunun ardından, demirinizin ucu da lehimlenmelidir. Demirinizin ucunu lehimlemek, ucu oksidasyondan korumak ve ısı iletme yeteneğini artırmak için ucu bir lehim tabakası ile kaplamaktır. Her iki veya üç lehim bağlantısından sonra lehimleme demirinizin ucunu temizleyin ve lehimleyin, ayrıca her lehimleme oturumunun sonunda bir kez daha yapın. Bunu yapmak, lehimleme demirinizin ömrünü uzatır ve lehim bağlantılarınızın kalitesini artırır!
(kaynak: weller-tools)
4. Pratik yapmak mükemmelleştirir
Lehimleme, pratik yaptıkça daha iyi hale gelen bir beceridir! Gerçek projelere başlamadan önce, eski bir devre kartında veya lehimleme pratik kartında istediğiniz kadar pratik yapabilirsiniz. Çeşitli teknikleri deneyin, lehim demirinin elinize en iyi şekilde oturmasını sağlayın, lehim ve ucu ne kadar süre yerinde tutmanız gerektiğini ölçün ve birçok hata yapın.
Lehim pratiğini daha uygun hale getirmek için, Seeed, kalem benzeri bir mini lehimleme demiri geliştirmiştir. Sıcaklık göstergesi ve kontrol devreleri tutacak kısma entegre edilmiştir, bu da lehimlemeyi daha eğlenceli ve kesintisiz bir deneyim haline getirir.
Ağır lehim makinelerinizi bu minyatür olanla değiştirin!
5. İyi Bir PCB Montaj Evi ile Çalışın
Eğer elle lehimleme ve kendi bileşenlerinizi temin etmek çok zahmetliyse veya küçük bileşenlerle çalışmanın sıradan gözlerinizin yeteneklerini aştığını düşünüyorsanız, PCB montajının tuzaklarına aşina ve deneyimli bir profesyonel PCB montaj evi ile çalışmak her zaman bir seçenektir. Seeed, tam anahtar teslim hizmet sunmaktadır; bu, parça temini ve montajı içerir. Prototip oluşturuyor ya da seri üretime geçiyorsanız, Seeed Fusion, sorunsuz ve zahmetsiz PCB Montajı için tek durak noktasıdır.
Geliştiricileri desteklerken, aksaklıkları en aza indirmek ve verimliliği maksimize etmek amacıyla eşsiz bir PCBA deneyimi sağlamak için çeşitli sponsorluklar ve katma değerli hizmetler sunuyoruz. Her PCBA siparişi ile birlikte PCB DFM ve PCBA DFA tasarım kontrolleri dahiliz ve bir parça için ücretsiz fonksiyonel test sunuyoruz ve iş kullanıcıları için ücretsiz prototipleme ve Raspberry Pi CM4, Raspberry Pi Pico ve Wio RP2040 tasarımları için ek sponsorluklar sunuyoruz.
Şimdi bir anlık çevrimiçi teklif alın, sizinle çalışmayı dört gözle bekliyoruz.