Kurs lutowania – #4 – lutowanie złącz, odsysacz

Kurs lutowania – #4 – lutowanie złącz, odsysacz

Podczas poprzedniego artykułu z tej serii opisałem najważniejsze kroki podczas pracy z lutownicą. Teraz spokojnie możemy pójść dalej. Zajmiemy się lutowaniem złącz - popularnych goldpinów.

Sprawdzimy również jak w praktyce wykorzystać odsysacz do cyny, czyli narzędzie, które uratuje Was, gdy podczas lutowania zrobicie błąd!

Cel 4 części kursu lutowania

Podczas tej części zajmiemy się lutowaniem złącz. Są to elementy stosunkowo tanie, a co lepsze mają ogrom wyprowadzeń, na których można trenować. Ich montaż sprawia jednak problemy.

Zapewne większość lutów wykonanych podczas kolejnych ćwiczeń będzie brzydka. Nie należy się tym jednak martwić. Początki bywają trudne, nie ma jednak powodu, aby się zrażać. Do dzieła!

Zestaw elementów do kursu

Gwarancja pomocy na forum Błyskawiczna wysyłka

Zestaw elementów zawiera 5 płytek PCB oraz części elektroniczne do kursu lutowania m.in: diody, tranzystory, złącza, przełączniki!

Kup w Botland.com.pl

Dlaczego zaczynamy od złącz?

Wydaje się, że powinniśmy zaczynać od lutowania elementów elektronicznych np. od rezystorów. Jednak w tych czasach prawdopodobnie większość majsterkowiczów rozpoczyna swoją przygodę z elektroniką od gotowych modułów.

Moduł wraz ze złączami.

Moduł wraz ze złączami.

Na powyższym zdjęciu widoczny jest przykładowy moduł sterownika silników firmy POLOLU. Po jego zakupie klient musi samodzielnie przylutować dodane w zestawie złącza.

Złącza - elementy (nie)łatwe w lutowaniu?

Montując złącze mamy najczęściej styczność z listwami typu goldpin. Składają się one z prostych pinów zatopionych w plastiku. Właściwie jest to element mechaniczny, a nie elektroniczny. W związku z tym powinniśmy odetchnąć z ulgą i ze spokojem stwierdzić, że w takim razie nie możemy podczas tego procesu niczego zepsuć.

Dzieje się tak ze względu na dwa główne powody:

  • wyprowadzenia złącz są grubsze od nóżek większości elementów elektronicznych,
  • lutowane elementy są mocowane w plastikowych obudowach złącz.

Jak już sprawdziliśmy w poprzedniej części tej serii, im lutowana powierzchnia jest większa, tym ciężej ją rozgrzać i poprawnie polutować. Podobnie będzie tutaj - grubsze wyprowadzenie złącza sprawia, że musimy podgrzewać je stosunkowo długo.

W powyższym nie ma niczego nadzwyczajnego, trzeba pamiętać jednak o obudowie. Jeśli zbyt długo będziemy ją ogrzewać, to lutowany pin może zmienić swoje położenie.

lutowanie_2_blad_7

Błąd: długie ogrzewaniu pinu (od dołu) spowodowało roztopienie plastiku i poluzowanie pinu.

Przejdźmy jednak do praktyki. Krok, po kroku, aby uniknąć właśnie takich błędów!

Przygotowanie goldpinów

Używane tu złącza (listwy goldpin) sprzedawane są najczęściej w długich rządkach np.: 2x40 pinów. Takie właśnie elementy znajdują się w zestawach do tego kursu. Szybki rzut oka na naszą płytkę i od razu widzimy, że potrzebujemy 4 osobnych kawałków o wymiarach 2x10 pinów:

Dlaczego skrajne prawe pola zaznaczyłem czerwonym kolorem przekonasz się później. Teraz nie ma to większego znaczenia. Pora podzielić listwę na odpowiednie kawałki!

Jak tego dokonać? Ile osób tyle odpowiedzi. Niektórzy tną, inni piłują, a jeszcze inni wyłamują. Ja polecam przecięcie obcążkami, które znajdują się w warsztatowym niezbędniku Forbota. Należy zrobić to szybkim ruchem. W przeciwnym wypadku możemy uszkodzić kawałek złącza.

Docinanie listwy goldpin.

Docinanie listwy goldpin do odpowiedniego wymiaru.

Kawałek dopasowany do PCB.

Kawałek złącza dopasowany do PCB.

Lutowanie pierwszego złącza

Zakładam, że lutownica jest już gotowa do pracy (opis przygotowań znaleźć można w poprzednim artykule). Jako pierwsze polecam polutować złącze, które znajduje się obok tego zaznaczonego wcześniej na czerwono. Konkretnie chodzi o tę pozycję:

lutownie_plytka_2_zlacza

To złącze warto lutować jako pierwsze.

Pola lutownicze w tamtym miejscu zostały połączone jedynie cienkimi ścieżkami, więc stosunkowo łatwo będzie można rozgrzać całość do odpowiedniej temperatury. Złącze wkładamy w płytkę tak, aby krótszą częścią przechodziło przez PCB.

Po odwróceniu płytki najprawdopodobniej złącza z niej wypadną. W związku z tym konieczne jest ich tymczasowe zamontowanie (przynajmniej do pierwszego lutu). W tym celu można użyć nawet zwykłej taśmy klejącej, którą przykleimy złącze przez środek do płytki.

Mając trzecią rękę można poradzić sobie trochę szybciej i ładniej. Wystarczy jednym krokodylkiem przytrzymać element od spodu. Przykład takie zamocowania widoczny jest poniżej:

lutownie_plytka_5_zlacza

Przytrzymanie lutowanego elementu.

Jak powinien wyglądać poprawny lut?

Sprawa istotna, ponieważ musimy wiedzieć do czego dążymy. Na to pytanie najlepiej odpowiada poniższa grafika. Widać na niej 4 najczęściej spotykane błędy oraz wersję poprawną.

lutowanie_luty_rodzaje

Różne typy lutów.

Podczas wykonywania pierwszych ćwiczeń zapewne najczęstszymi problemami będzie zbyt duża ilość cyny lub sytuacja, w której spoiwo nie znajduje się na powierzchni całego pola lutowniczego. Idealny lut powinien być gładki, błyszczący i delikatnie wklęsły.

Pierwszy lut

W poprzedniej części kursu pokrywaliśmy pola na PCB cyną. W tym celu konieczne było znaczne podniesienie ich temperatury. Tak samo jest w przypadku elementów elektronicznych. Musimy je rozgrzać (wraz z polem lutowniczym) i dopiero później roztopić o nie cynę.

Cały proces ilustruje poniższa animacja:

lutowanie_proces

Przebieg poprawnego procesu lutowania.

Oczywiście powyższa animacja nie oddaje prawdziwej sytuacji. Cyna nie zawsze sama rozpłynie się perfekcyjnie po padzie. Warto poruszyć grotem i przejechać nim wzdłuż lutowanego miejsca. Na poniższym filmie pokazałem dość powoli jak lutowanie może wyglądać w praktyce.

Nie mówię, że jest to połączenie idealne, jednak na tym etapie kursu efekt zbliżony do pokazanego powyżej będzie wystarczający. Dążąc do doskonałości należałoby trochę zmniejszyć ilość cyny. Jednak wtedy narażamy się na sytuację, w której pad nie zostanie pokryty cyną w całości. Trzeba więc znaleźć złoty środek.

Osobom, które dopiero zaczynają przygodę z lutowaniem doradzałbym, aby nie skupiały się tak bardzo na "oszczędzaniu cyny", czyli na robieniu perfekcyjnie wklęsłych połączeń. Na to przyjdzie jeszcze czas. Porównując poniższe dwa zdjęcia proponuję iść w stronę sytuacji z prawej fotografii.

Kilka kolejnych ujęć z mojego lutowania:

Teraz pora na Ciebie! Śmiało polutuj 3 z 4 listew goldpinów pamiętając o ćwiczeniach, które były opisane w poprzedniej części kursu - czas ogrzewania pola lutowniczego należy uzależnić od jego otoczenia.

Możliwe błędy: źle rozgrzany element

Poniższe zdjęcie przedstawia efekt próby lutowania elementu, który nie został rozgrzany do dobrej temperatury. Podobną sytuację mogliśmy obserwować w poprzedniej części podczas cynowania padów. Tam również pojawiały się problemy, jeśli ogrzewaliśmy pole zbyt krótko.

lutowanie_2_blad_8

Błąd: zbyt niska temperatura lutowanego elementu.

Możliwy błąd: zerwanie padów

Tak jak psiałem, ostatni rządek złącz jest podatny na zerwanie padów. Dzieje się tak dlatego, że ilość miedzi pozostawionej w tych miejscach na laminacie jest naprawdę bardzo mała. Zbyt długie ogrzewanie pada lub mocniejszy nacisk może kompletnie odkleić pad od płytki.

lutowanie_2_blad_6

Błąd: mechaniczne zerwanie pola lutowniczego.

Artykuł jest częścią kursu, dlatego bardzo mocno zachęcam, aby właśnie teraz spróbować zerwać minimum jeden pad.

W tej chwili nie będzie z tego tytułu żadnej szkody. Sytuacja może skończyć się zupełnie inaczej, gdy zrobicie to w przyszłości podczas składania jakiegoś bardziej skomplikowanego urządzenia.

Możliwy błąd: przegrzanie

Nagrywając filmiki do kursu staram się robić wszystko powoli, tak aby wszystkie operacje były wyraźnie widoczne. Takie działanie może być jednak groźne. Poniżej widać, co dzieje się, gdy dane miejsce ogrzewamy zbyt długo.

lutowanie_2_blad_1

Błąd: przegrzanie. Brzydki, matowy lut.

Topnik znajdujący się w cynie dawno zdążył wyparować. Połączenie straciło swoje właściwości, a po zastygnięciu cały lut jest matowy, zabrudzony i brzydki.

Możliwe błędy: zbyt mało cyny

Poniższe zdjęcie przedstawia sytuację, w której do wykonania połączeń wykorzystano zbyt mało cyny. Co więcej niektóre piny były zbyt słabo rozgrzane, więc mamy tutaj połączenie dwóch błędów.

lutowanie_2_blad_5

Tak, jak wspomniałem wcześniej. Podczas robienia pierwszych lutów nie warto oszczędzać na cynie. Może to przynieść więcej szkód, niż pożytku!

Naprawienie błędów

Oczywiście niektóre z tych błędów można naprawić zwykłym dotknięciem za pomocą gorącego grota. Interwencja taka będzie skuteczna np. w sytuacjach, gdy cyna nie rozpłynie się z jakiegoś powodu równomiernie po polu lutowniczym.

Przykład takich drobnych poprawek widoczny jest na poniższym filmie:

Naprawienie błędów: odsysacz

Większość błędów można naprawić jednak dopiero, gdy ściągniemy wcześniej złe spoiwo. W tym celu możemy wykorzystać plecionkę lub odsysacz, który wykorzystamy właśnie teraz. Plecionkę omówimy podczas kolejnego artykułu.

Odsysacz, jak wskazuje jego nazwa, jest elementem, który pozwala na odessanie zbędnej cyny. Aby było to możliwe należy wcisnąć do środka tłok (1), a następnie korzystając z przycisku (2) zwolnić jego blokadę.

odsysacz_instrukcja

Kolejne kroki używania odsysacza do cyny.

Po wciśnięciu przycisku tłok bardzo szybko wróci na swoje miejsce. Jest to możliwe dzięki dużej sprężynie znajdującej się w jego wnętrzu. Ruch ten spowoduje, że wewnątrz obudowy wytworzy się podciśnienie, a wszystko, co znajdzie się przy końcówce odsysacza zostanie wciągnięte do jego środka.

odssysacz

Budowa wewnętrzna odsysacza do cyny.

Wykorzystanie odsysacza w praktyce

Pora na wykorzystanie tego przydatnego urządzenia w praktyce. Zanim pokaże jak sprawdza się w standardowej sytuacji pora na naprawę odrobinę przekoloryzowanych błędów z poprzedniej części kursu lutowania.

Błąd: zbyt dużo cyny.

Błąd: zbyt dużo cyny.

Pamiętacie powyższą sytuację, która pokazuje, co dzieje się, gdy wykorzystamy zbyt dużo cyny? Pora naprawić błąd i zdjąć nadmiar spoiwa. W tym celu konieczne jest:

  1. rozgrzanie nadmiaru cyny,
  2. przygotowania odsysacza,
  3. zbliżenie go do roztopionej cyny,
  4. wciśnięcie przycisku, wessanie nadmiaru cyny.

Pora sprawdzić, jak odsysacz sprawdza się podczas bardziej realnych przypadków. Poniższy film przedstawia "podwójny błąd". Najpierw widoczne jest odciągniecie nadmiaru cyny, później nastąpiło jednak ponowne złe wykonanie połączenia. Dopiero kolejna próba odessania nadmiaru cyny zakończyła się sukcesem. Jak widać każdą sytuację da się odratować!

Dbanie o odsysacz

Odsysacz jest narzędziem z wieloma elementami mechanicznym. W jego wnętrzu znajdziemy m.in. sprężynę oraz uszczelki. O te elementy trzeba dbać. Inaczej mówiąc, co jakiś czas powinno się rozkręcić odsysacz i wyczyścić go w środku. Jest to konieczne!

Jeśli tłok będzie zapchany dużą ilością odciągniętej cyny, to z każdą kolejną operacją działanie odsysacza będzie słabsze. Na poniższym zdjęciu widać zawartość tłoka, która osadziła się tam po wykonaniu powyższych prób.

odssysacz_2

Cyna osadzona wewnątrz tłoka odsysacza.

Efekt końcowy

Nie ma co się łudzić, że przy tej ilości pinów lutowanych w tym ćwiczeniu wszystkie wyjdą idealnie. Na pewno kilka (lub kilkanaście) wyjdzie zdecydowanie gorzej od innych.

Przygotowując materiał do tej części kursu musiałem polutować kilka sztuk tej samej płytki. Poniżej przedstawiam jedną z nich. Absolutnie nie jest ona ideałem. Nawet zacząłem zaznaczać punktami błędne luty. Was również do tego zachęcam!

Zlutujcie całą płytkę - tak, aby nabrać wprawy. Później sprawdźcie po kolei wszystkie luty. Te, które Waszym zdaniem wyszły źle spokojnie poprawcie. Teraz wiecie już jak.

Podsumowanie

W tej części kursu zajęliśmy się tematem lutowania złącz. Świat elektroniki od kilku lat stawia na moduły, więc taka umiejętność może okazać się kluczowa. Szczególnie dla fanów Arduino, którzy mają chyba najwięcej okazji do korzystania z wygodnych "gotowców".

Stosunkowo dużo miejsca poświęciłem na omówienie błędów, ponieważ nie ma sensu rozczulać się nad poprawnymi połączeniami. Najwięcej problemów zawsze sprawia wyeliminowanie problemów oraz przyzwyczajenie się do ich obecności. Grunt, to umiejętność naprawy!

Nawigacja kursu

W piątej części kursu lutowania zajmiemy się już składaniem obwodów elektronicznych z różnymi elementami. Najtrudniejsze sprawy początkowe są już za nami. Teraz pora, aby przyspieszyć!

Nie chcesz przeoczyć kolejnych artykułów? Skorzystaj z poniższego formularza i zapisz się na powiadomienia o nowych publikacjach!

Autor kursu: Damian (Treker) Szymański

kurs, kursLutowania, lutowanie, lutownica, odsysacz

Komentarze

Trwa przerwa techniczna - komentarze do tego wpisu są dostępne na forum: