Lehimleme
Lehimleme (ABD: /ˈsɒdərɪŋ/; Birleşik Krallık: /ˈsoʊldərɪŋ/), iki veya daha fazla öğenin, bitişik metalden daha düşük bir erime noktasına sahip olan bir dolgu metalinin (lehim) eritilmesi ve eklem içine konulmasıyla birleştirildiği bir işlemdir. Kaynaktan farklı olarak lehimleme, iş parçalarının eritilmesini içermez. Sert lehimlemede de iş parçası metali erimez, ancak dolgu metali lehimlemeye göre daha yüksek bir sıcaklıkta eriyen bir metaldir. Geçmişte neredeyse tüm lehimler kurşun içermekteydi, ancak çevre ve sağlık kaygıları elektronik ve sıhhi tesisat amaçları için kurşunsuz alaşımların kullanımını giderek daha fazla zorunlu hale getirmiştir. ⓘ
Kökenleri
Lehimlemenin Mezopotamya'da 5.000 yıl kadar önce kullanıldığına dair kanıtlar vardır. Lehimleme ve sert lehimlemenin metal işleme tarihinin çok erken dönemlerinde, muhtemelen MÖ 4000'den önce ortaya çıktığı düşünülmektedir. MÖ 3000'lerden kalma Sümer kılıçları sert lehim kullanılarak birleştirilmiştir. ⓘ
Lehimleme tarihsel olarak mücevher, tencere ve pişirme aletleri yapımında, vitray montajında ve diğer kullanım alanlarında kullanılmıştır. ⓘ
Uygulamalar
Lehimleme, sıhhi tesisat, elektronik ve metal işlerinde, takı ve müzik aletlerinde kullanılır. ⓘ
Lehimleme, sıhhi tesisat sistemlerindeki bakır borular arasında makul ölçüde kalıcı ancak tersine çevrilebilir bağlantıların yanı sıra yiyecek kutuları, çatı flaşları, yağmur olukları ve otomobil radyatörleri gibi sac metal nesnelerdeki bağlantıları sağlar. ⓘ
Mücevher parçaları, makine aletleri ve bazı soğutma ve sıhhi tesisat bileşenleri genellikle yüksek sıcaklıkta gümüş lehimleme işlemiyle monte edilir ve onarılır. Küçük mekanik parçalar da genellikle lehimlenir veya lehimlenir. Lehimleme ayrıca vitray çalışmalarında kurşun ve bakır folyoyu birleştirmek için de kullanılır. ⓘ
Elektronik lehimleme, elektrik kablolarını cihazlara ve elektronik bileşenleri baskılı devre kartlarına bağlar. Elektronik bağlantılar bir havya ile elle lehimlenebilir. Dalga lehimleme veya fırın kullanımı gibi otomatik yöntemler, tek bir işlemde karmaşık bir devre kartı üzerinde çok sayıda bağlantı yapabilir ve elektronik cihazların üretim maliyetini büyük ölçüde azaltır. ⓘ
Müzik aletleri, özellikle pirinç ve nefesli çalgılar, montajlarında lehimleme ve sert lehimleme yöntemlerinin bir kombinasyonunu kullanırlar. Pirinç gövdeler genellikle birbirine lehimlenirken, klavye ve teller çoğunlukla lehimlenir. ⓘ
Lehimlenebilirlik
Bir alt tabakanın lehimlenebilirliği, o malzemeye lehimlenmiş bir bağlantının ne kadar kolay yapılabileceğinin bir ölçüsüdür. ⓘ
Bazı metallerin lehimlenmesi diğerlerine göre daha kolaydır. Bakır, çinko, pirinç, gümüş ve altın kolaydır. Demir, yumuşak çelik ve nikel zorluk sıralamasında daha sonra gelir. İnce, güçlü oksit filmleri nedeniyle paslanmaz çelik ve bazı alüminyum alaşımlarının lehimlenmesi daha da zordur. Titanyum, magnezyum, dökme demirler, bazı yüksek karbonlu çelikler, seramikler ve grafit lehimlenebilir ancak bu işlem karbürlerin birleştirilmesine benzer bir süreç gerektirir: önce ara yüzey bağını indükleyen uygun bir metalik element ile kaplanırlar. ⓘ
Lehimler
Lehim dolgu malzemeleri, farklı uygulamalar için birçok farklı alaşımda mevcuttur. Elektronik montajında, %63 kalay ve %37 kurşun içeren ötektik alaşım (veya erime noktası neredeyse aynı olan 60/40) tercih edilen alaşım olmuştur. Diğer alaşımlar sıhhi tesisat, mekanik montaj ve diğer uygulamalar için kullanılır. Bazı yumuşak lehim örnekleri genel amaçlar için kalay-kurşun, alüminyumun birleştirilmesi için kalay-çinko, oda sıcaklığından daha yüksek sıcaklıklarda mukavemet için kurşun-gümüş, yüksek sıcaklıklarda mukavemet için kadmiyum-gümüş, alüminyum ve korozyon direnci için çinko-alüminyum ve elektronik için kalay-gümüş ve kalay-bizmuttur. ⓘ
Ötektik bir formülasyon lehimlemeye uygulandığında avantajlara sahiptir: likidus ve solidus sıcaklıkları aynıdır, bu nedenle plastik faz yoktur ve mümkün olan en düşük erime noktasına sahiptir. Mümkün olan en düşük erime noktasına sahip olması, lehimleme sırasında elektronik bileşenler üzerindeki ısı stresini en aza indirir. Ayrıca, plastik fazın olmaması lehim ısındıkça daha hızlı ıslanmasını ve lehim soğudukça daha hızlı kurulmasını sağlar. Ötektik olmayan bir formülasyon, sıcaklık likidus ve solidus sıcaklıkları boyunca düşerken hareketsiz kalmalıdır. Plastik faz sırasındaki herhangi bir hareket çatlaklara yol açarak güvenilir olmayan bir bağlantıya neden olabilir. ⓘ
Kalay ve kurşuna dayalı yaygın lehim formülasyonları aşağıda listelenmiştir. Kesirler önce kalay, sonra kurşun yüzdesini temsil eder ve toplam %100'dür:
- 63/37: 183 °C'de (361 °F) erir (ötektik: bir aralık yerine bir noktada eriyen tek karışım)
- 60/40: 183-190 °C (361-374 °F) arasında erir
- 50/50: 183-215 °C (361-419 °F) arasında erir ⓘ
Çevresel nedenler ve Avrupa RoHS (Tehlikeli Maddelerin Kısıtlanması Direktifi) gibi düzenlemelerin yürürlüğe girmesi nedeniyle kurşunsuz lehimler daha yaygın olarak kullanılmaktadır. Ayrıca, küçük çocukların temas edebileceği yerlerde (küçük çocukların bir şeyleri ağızlarına götürme olasılığı yüksek olduğundan) veya yağmur ve diğer yağışların kurşunu yeraltı sularına taşıyabileceği dış mekanlarda kullanım için de önerilmektedir. Ne yazık ki, yaygın olarak kullanılan kurşunsuz lehimler ötektik formülasyonlar değildir ve yaklaşık 220 °C'de (428 °F) eriyerek bunlarla güvenilir bağlantılar oluşturmayı zorlaştırır. ⓘ
Diğer yaygın lehimler arasında, genellikle daha önceki bağlantıları lehimlemeden önceden lehimlenmiş montajları birleştirmek için kullanılan düşük sıcaklık formülasyonları (genellikle bizmut içeren) ve yüksek sıcaklıkta çalışma veya sonraki işlemler sırasında lehimlenmemesi gereken öğelerin ilk montajı için kullanılan yüksek sıcaklık formülasyonları (genellikle gümüş içeren) bulunur. Gümüşün diğer metallerle alaşımlanması erime noktasını, yapışma ve ıslanma özelliklerini ve gerilme mukavemetini değiştirir. Tüm lehim alaşımları arasında gümüş lehimler en yüksek mukavemete ve en geniş uygulama alanına sahiptir. Daha yüksek mukavemet, alüminyum lehimleme yeteneği, daha iyi elektrik iletkenliği ve daha yüksek korozyon direnci gibi özelliklere sahip özel alaşımlar mevcuttur. ⓘ
Akı
Flux'ın amacı lehimleme işlemini kolaylaştırmaktır. Başarılı bir lehim bağlantısının önündeki engellerden biri bağlantı yerindeki kirliliktir; örneğin kir, yağ veya oksidasyon. Kirlilikler mekanik temizleme veya kimyasal yollarla giderilebilir, ancak dolgu metalini (lehim) eritmek için gereken yüksek sıcaklıklar iş parçasını (ve lehimi) yeniden oksitlenmeye teşvik eder. Lehimleme sıcaklıkları arttıkça bu etki hızlanır ve lehimin iş parçasıyla birleşmesini tamamen engelleyebilir. En eski flux formlarından biri, indirgeyici bir ajan olarak hareket eden ve lehimleme işlemi sırasında oksidasyonu önlemeye yardımcı olan kömürdür. Bazı flakslar oksidasyonun basitçe önlenmesinin ötesine geçerek bir çeşit kimyasal temizlik (korozyon) de sağlar. Birçok flaks aynı zamanda lehimleme işleminde ıslatıcı olarak görev yapar, erimiş lehimin yüzey gerilimini azaltır ve iş parçalarının daha kolay akmasını ve ıslanmasını sağlar. ⓘ
Uzun yıllar boyunca elektronikte (yumuşak lehimleme) kullanılan en yaygın flux türü, seçilmiş çam ağaçlarından elde edilen reçinenin kullanıldığı reçine bazlıydı. Normal sıcaklıklarda aşındırıcı ve iletken olmaması açısından neredeyse idealdi ancak yüksek lehimleme sıcaklıklarında hafif reaktif (aşındırıcı) hale geliyordu. Sıhhi tesisat ve otomotiv uygulamaları, diğerlerinin yanı sıra, tipik olarak eklemin oldukça agresif bir şekilde temizlenmesini sağlayan asit bazlı (hidroklorik asit) bir flux kullanır. Bu flakslar elektronikte kullanılamaz çünkü kalıntıları iletkendir ve istenmeyen elektrik bağlantılarına yol açar ve sonunda küçük çaplı telleri çözer. Sitrik asit bakır ve elektronik için mükemmel bir suda çözünür asit tipi flukstur ancak sonrasında yıkanması gerekir. ⓘ
Yumuşak lehim için fluxlar şu anda üç temel formülasyonda mevcuttur:
- Suda çözünen fluxlar - lehimlemeden sonra su ile çıkarılabilen daha yüksek aktiviteli fluxlar (çıkarılması için VOC gerekmez).
- Temizlenmeyen flakslar - iletken olmayan ve aşındırıcı olmayan kalıntıları nedeniyle çıkarılmasını "gerektirmeyecek" kadar hafiftir. Bu flukslar "temizlenmez" olarak adlandırılır çünkü lehim işleminden sonra kalan kalıntı iletken değildir ve elektriksel kısa devreye neden olmaz; yine de açıkça görülebilen beyaz bir kalıntı bırakırlar. IPC-610 tarafından tanımlanan 3 PCB sınıfının tümünde, görsel incelemeyi, test noktalarına erişimi engellememesi veya diğer alanlara yayılabilecek ıslak, yapışkan veya aşırı bir kalıntıya sahip olmaması koşuluyla, temiz olmayan akı kalıntısı kabul edilebilir. Konektör eşleşme yüzeylerinde de akı kalıntısı bulunmamalıdır. Temiz olmayan kalıntıdaki parmak izleri sınıf 3 kusurdur
- Geleneksel reçine flaksları - aktive edilmemiş (R), hafif aktive edilmiş (RMA) ve aktive edilmiş (RA) formülasyonlarda mevcuttur. RA ve RMA flaksları, mevcut oksitleri gidererek uygulandığı metallerin ıslanabilirliğini artıran bir aktive edici madde, tipik olarak bir asit ile birleştirilmiş reçine içerir. RA flux kullanımından kaynaklanan kalıntı aşındırıcıdır ve temizlenmesi gerekir. RMA flux daha az korozif olan bir kalıntıya neden olacak şekilde formüle edilmiştir, böylece temizlik isteğe bağlı hale gelir, ancak genellikle tercih edilir. R flux hala daha az aktiftir ve daha da az koroziftir. ⓘ
En iyi sonuçlar için flux performansı dikkatlice değerlendirilmelidir; çok yumuşak bir 'temizlemesiz' flux üretim ekipmanı için mükemmel bir şekilde kabul edilebilir, ancak daha değişken el lehimleme işlemleri için yeterli performans vermeyebilir. ⓘ
Isıtma yöntemleri
Belirli uygulamalar için farklı tipte lehimleme aletleri yapılır. Gerekli ısı, yanan yakıttan veya elektrikle çalışan bir ısıtma elemanından üretilebilir. Lehimleme için bir başka yöntem de lehimlenecek nesnenin ek yerlerine lehim yerleştirmek ve ardından lehimi eritmek için nesnenin tamamını bir fırında ısıtmaktır. ⓘ
Elektrikli havya, elle lehimleme için yaygın olarak kullanılır. Kör uçlardan çok ince uçlara ve lehimleme yerine plastikleri sıcak kesmek için keski başlarına kadar çeşitli uçlarla donatılabilir. En basit ütülerde sıcaklık ayarı yoktur. Küçük ütüler, örneğin metal bir şasiye lehim yapmak için kullanıldığında hızla soğurken, büyük ütülerin uçları baskılı devre kartları (PCB'ler) ve benzer ince işler üzerinde çalışmak için çok hantaldır. 25 watt'lık bir ütü, büyük elektrik konektörleri, bakır çatı kaplamalarının birleştirilmesi veya büyük vitray kurşunları için yeterli ısı sağlamayacaktır. Öte yandan, 100 watt'lık bir ütü PCB'ler için çok fazla ısı sağlayabilir. Sıcaklık kontrollü havyaların bir güç rezervi vardır ve geniş bir çalışma aralığında sıcaklığı koruyabilir. ⓘ
Lehimleme tabancası daha hızlı ısınır ancak daha büyük ve ağır bir gövdeye sahiptir. Taşınabilir uygulamalar için alev olmadan biraz ısıtmak için katalitik bir uç kullanan gazla çalışan ütüler kullanılır. Sıcak hava tabancaları ve kalemleri, elektrikli ütüler ve tabancalarla kolayca gerçekleştirilemeyen bileşen paketlerinin yeniden işlenmesine olanak tanır. ⓘ
Elektronik olmayan uygulamalar için, lehim torçları lehimi ısıtmak için bir lehim ucu yerine bir alev kullanır. Lehimleme torçları genellikle bütan ile çalışır ve çok ince ancak yüksek sıcaklıktaki mücevher işleri için uygun olan çok küçük bütan/oksijen ünitelerinden bakır borular gibi çok daha büyük işler için uygun olan tam boyutlu oksi-yakıt torçlarına kadar değişen boyutlarda mevcuttur. Yaygın olarak kullanılan çok amaçlı propan torçlar, boya sıyırmak ve boruları çözmek için kullanılanlarla aynı türden olup, boruları ve diğer oldukça büyük nesneleri lehimlemek için lehim ucu eklentisi olsun ya da olmasın kullanılabilir; borular genellikle doğrudan açık alev uygulanarak bir torçla lehimlenir. ⓘ
Lehim bakırı, büyük bir bakır kafası ve uzun bir sapı olan, demirci ocağı ateşinde ısıtılan ve lehimleme için sac levhaya ısı uygulamak için kullanılan bir alettir. Tipik lehim bakırlarının başlıkları bir ila dört pound ağırlığındadır. Kafa, ateşte yeniden ısıtmaya ihtiyaç duymadan önce geniş alanları lehimlemek için yeterli ısıyı depolamak üzere büyük bir termal kütle sağlar; kafa ne kadar büyükse çalışma süresi de o kadar uzun olur. Tarihsel olarak, lehim bakırlar otomobil karoserinde kullanılan standart aletlerdi, ancak karoser lehiminin yerini çoğunlukla mekanik bağlantı için nokta kaynağı ve konturlama için metalik olmayan dolgu maddeleri almıştır. ⓘ
Tost makinesi fırınları ve elde tutulan kızılötesi ışıklar, hobiciler tarafından üretim lehimleme işlemlerini çok daha küçük ölçekte kopyalamak için kullanılmıştır. ⓘ
2. Dünya Savaşı sırasında ve sonrasında bir süre SOE kuvvetleri, yıkım ve sabotaj patlayıcılarının uzaktan patlatılması için bağlantılar yapmak üzere küçük piroteknik kendinden lehimli bağlantılar kullanmıştır. Bunlar kısmen lehimle doldurulmuş küçük bir bakır boru ve borunun etrafına sarılmış yavaş yanan bir piroteknik bileşimden oluşuyordu. Birleştirilecek kablolar tüpün içine yerleştirilir ve küçük bir ateşleme bileşimi damlası cihaza kibrit gibi vurularak pirotekniğin ateşlenmesini ve tüpün lehimi eritecek ve bağlantıyı yapacak kadar uzun süre ısıtılmasını sağlardı. ⓘ
Lazer lehimleme
Lazer lehimleme, bir elektrik bağlantı eklemini eritmek ve lehimlemek için 30-50 W lazerin kullanıldığı bir tekniktir. Bu amaçla yarı iletken bağlantılara dayalı diyot lazer sistemleri kullanılmaktadır. Suzanne Jenniches 1980 yılında lazer lehimlemenin patentini almıştır. ⓘ
Dalga boyları tipik olarak 808 nm ile 980 nm arasındadır. Işın, fiber çapları 800 µm ve daha küçük olan bir optik fiber aracılığıyla iş parçasına iletilir. Fiberin ucundan çıkan ışın hızla uzaklaştığından, uygun bir çalışma mesafesinde iş parçası üzerinde uygun bir nokta boyutu oluşturmak için lensler kullanılır. Lehim sağlamak için bir tel besleyici kullanılır. ⓘ
Hem kurşun-kalay hem de gümüş-kalay malzeme lehimlenebilir. İşlem reçeteleri alaşım bileşimine bağlı olarak farklılık gösterecektir. 44 pinli çip taşıyıcıların lehimleme preformları kullanılarak bir karta lehimlenmesi için güç seviyeleri 10 watt mertebesinde ve lehim süreleri yaklaşık 1 saniyedir. Düşük güç seviyeleri eksik ıslatmaya ve boşluk oluşumuna yol açabilir, her ikisi de bağlantıyı zayıflatabilir. ⓘ
İndüksiyon lehimleme
İndüksiyon lehimleme, çevreleyen bir bakır bobinde yüksek frekanslı alternatif akım ile indüksiyon ısıtmasını kullanır. Bu, lehimlenen parçada akımları indükler, bu da bir eklemin çevresindeki metale karşı daha yüksek direnci nedeniyle ısı üretir (dirençli ısıtma). Bu bakır bobinler, bağlantıya daha hassas bir şekilde uyacak şekilde şekillendirilebilir. Karşılıklı yüzeyler arasına bir dolgu metali (lehim) yerleştirilir ve bu lehim oldukça düşük bir sıcaklıkta erir. İndüksiyon lehimlemede yaygın olarak flakslar kullanılır. Bu teknik özellikle sürekli lehimleme için uygundur, bu durumda bu bobinler lehimlenmesi gereken bir silindirin veya bir borunun etrafına sarılır. ⓘ
Fiber odaklı kızılötesi lehimleme
Fiber odaklı kızılötesi lehimleme, birçok kızılötesi kaynağın fiberler aracılığıyla yönlendirildiği ve ardından bağlantının lehimlendiği tek bir noktaya odaklandığı bir tekniktir. ⓘ
Direnç lehimleme
Direnç lehimleme, lehimi akıtmak için gereken ısının lehimin içinden elektrik akımı geçirilerek oluşturulduğu lehimlemedir. Dirençli bir malzemeden akım geçirildiğinde belirli bir seviyede ısı üretilir. İletilen akım miktarı ve karşılaşılan direnç seviyesi düzenlenerek, üretilen ısı miktarı önceden belirlenebilir ve kontrol edilebilir. ⓘ
Elektrik direnci (genellikle bir malzemenin elektrik akımının akışına karşı koyması olarak tanımlanır), dirençli (R) bir malzemeden geçen elektrik akımı (I) P = I2R'ye eşit bir güç (P) açığa çıkardığından elektrik enerjisini termal enerjiye dönüştürmek için kullanılır; burada P watt cinsinden ölçülen güç, I amper cinsinden ölçülen akım ve R ohm cinsinden ölçülen dirençtir. ⓘ
Direnç lehimleme, ısının bir eleman içinde üretildiği ve daha sonra termal olarak iletken bir uçtan bağlantı alanına geçirildiği bir iletim havyası kullanmaktan farklıdır. Soğuk bir havyanın çalışma sıcaklığına ulaşması için zaman gerekir ve lehim bağlantıları arasında sıcak tutulması gerekir. Uç kullanım sırasında uygun şekilde ıslak tutulmazsa termal transfer engellenebilir. Direnç lehimleme ile yoğun bir ısı, doğrudan bağlantı alanı içinde ve sıkı bir şekilde kontrol edilen bir şekilde hızla geliştirilebilir. Bu, gerekli lehim eriyik sıcaklığına daha hızlı bir şekilde çıkılmasını sağlar ve lehim bağlantısından uzağa termal hareketi en aza indirir, bu da çevredeki malzemelere veya bileşenlere termal hasar verme potansiyelini en aza indirmeye yardımcı olur. Isı yalnızca her bir bağlantı yapılırken üretilir, bu da direnç lehimlemesini daha enerji verimli hale getirir. Direnç lehimleme ekipmanı, iletim ütülerinin aksine, önemli ölçüde daha yüksek sıcaklıkların gerekli olabileceği zor lehimleme ve sert lehimleme uygulamaları için kullanılabilir. Bu, rezistansı bazı durumlarda alev lehimleme ile karşılaştırılabilir hale getirir. Gerekli sıcaklık alev veya direnç yöntemlerinden biriyle elde edilebildiğinde, direnç ısısı doğrudan temas nedeniyle daha lokalize olurken, alev yayılarak potansiyel olarak daha geniş bir alanı ısıtacaktır. ⓘ
Aktif lehimleme
Geleneksel havya, ultrasonik havya veya özel lehim potası ve çoğunlukla titanyum, zirkonyum veya krom olmak üzere aktif bir element içeren aktif lehim yardımıyla akısız lehimleme. Aktif elementler, mekanik aktivasyon sayesinde, genellikle ön metalizasyon olmadan lehimlenmesi zor kabul edilen malzemelerin yüzeyi ile reaksiyona girer. Aktif lehimler, oksijene daha yüksek afiniteye sahip nadir toprak elementleri (tipik olarak seryum veya lantan) eklenerek aktif elementlerinin aşırı oksidasyonuna karşı korunabilir. Bir başka yaygın katkı maddesi de galyumdur - genellikle ıslatma destekleyicisi olarak kullanılır. Aktif lehimleme için gerekli olan mekanik aktivasyon fırçalama (örneğin paslanmaz tel fırça veya çelik spatula kullanılarak) veya ultrasonik titreşim (20-60 kHz) ile gerçekleştirilebilir. Aktif lehimlemenin seramik, alüminyum, titanyum, silikon, grafit ve karbon nanotüp bazlı yapıları 450 °C'den daha düşük sıcaklıklarda veya koruyucu atmosfer kullanımında etkili bir şekilde bağladığı gösterilmiştir. ⓘ
Lehimleme ve sert lehimleme
Her biri giderek daha yüksek sıcaklıklar gerektiren ve giderek daha güçlü bir bağlantı mukavemeti üreten üç lehimleme şekli vardır:
- başlangıçta dolgu metali olarak kalay-kurşun alaşımı kullanılan yumuşak lehimleme
- gümüş içeren bir alaşım kullanan gümüş lehimleme
- dolgu için pirinç alaşımı kullanılan sert lehimleme ⓘ
Her bir lehimleme türü için dolgu metalinin alaşımı, dolgunun erime sıcaklığını değiştirmek için ayarlanabilir. Lehimleme, dolgu metallerinin hem elektriksel olarak iletken hem de gaz ve sıvı geçirmez bir bağ oluşturmak için birleşme yerindeki iş parçalarının yüzeylerine doğrudan bağlanmasıyla yapıştırmadan önemli ölçüde farklıdır. ⓘ
Yumuşak lehimleme, dolgu metalinin erime noktasının yaklaşık 400 °C'nin (752 °F) altında olmasıyla karakterize edilirken, gümüş lehimleme ve sert lehimleme daha yüksek sıcaklıklar kullanır ve dolgu maddesinin erimesini sağlamak için tipik olarak bir alev veya karbon ark torcu gerektirir. Yumuşak lehim dolgu metalleri tipik olarak 350 °C'nin (662 °F) altında sıvı sıcaklığına sahip alaşımlardır (genellikle kurşun içerir). ⓘ
Bu lehimleme işleminde, birleştirilecek parçalara ısı uygulanır ve lehimin erimesine ve ıslatma adı verilen bir yüzey alaşımlama işleminde iş parçalarına bağlanmasına neden olur. Bükülü telde lehim, 'fitilleme' adı verilen bir işlemle kılcal hareketle teller arasından telin içine çekilir. Kılcal hareket, iş parçaları birbirine çok yakın olduğunda veya temas ettiğinde de gerçekleşir. Eklemin gerilme mukavemeti kullanılan dolgu metaline bağlıdır; elektrikli lehimlemede eklenen lehimden çok az gerilme mukavemeti gelir, bu nedenle bir eklem için bir miktar mekanik mukavemet sağlamak için lehimlemeden önce tellerin bükülmesi veya katlanması tavsiye edilir. İyi bir lehim bağlantısı elektriksel olarak iletken, su ve gaz geçirmez bir bağlantı oluşturur. ⓘ
Her lehim türünün avantajları ve dezavantajları vardır. Yumuşak lehim, ana bileşeni olan yumuşak kurşun nedeniyle bu şekilde adlandırılır. Yumuşak lehimleme en düşük sıcaklıkları kullanır (ve bu nedenle bileşenleri termal olarak en az zorlar) ancak güçlü bir bağlantı oluşturmaz ve mekanik yük taşıyan uygulamalar için uygun değildir. Ayrıca mukavemet kaybettiği ve sonunda eridiği için yüksek sıcaklık uygulamaları için de uygun değildir. Kuyumcular, makineciler ve bazı sıhhi tesisat uygulamalarında kullanılan gümüş lehimleme, bir torç veya başka bir yüksek sıcaklık kaynağı kullanılmasını gerektirir ve yumuşak lehimlemeden çok daha güçlüdür. Lehimleme, kaynaksız bağlantıların en güçlüsünü sağlar, ancak aynı zamanda dolgu metalini eritmek için en yüksek sıcaklıkları gerektirir, bir torç veya başka bir yüksek sıcaklık kaynağı ve gözleri beyaz-sıcak iş tarafından üretilen parlak ışıktan korumak için karartılmış gözlükler gerektirir. Genellikle dökme demir nesneleri, dövme demir mobilyaları vb. onarmak için kullanılır. ⓘ
Lehimleme işlemleri el aletleriyle, her seferinde bir eklemle veya bir üretim hattında toplu olarak gerçekleştirilebilir. Elle lehimleme tipik olarak bir havya, lehim tabancası veya bir meşale ya da bazen bir sıcak hava kalemi ile gerçekleştirilir. Sac işleri geleneksel olarak doğrudan alevle ısıtılan "lehim bakırı" ile yapılırdı ve lehim bakırının kütlesinde bir bağlantıyı tamamlamak için yeterli ısı depolanırdı; gaz torçları (örneğin bütan veya propan) veya elektrikle ısıtılan lehim havyaları daha kullanışlıdır. Tüm lehimli bağlantılar, birleştirilecek metal parçaların temizlenmesi, bağlantının kurulması, parçaların ısıtılması, flaks uygulanması, dolgu maddesinin uygulanması, ısının giderilmesi ve dolgu metali tamamen katılaşana kadar montajın sabit tutulması gibi aynı unsurları gerektirir. Kullanılan flaks malzemesinin niteliğine ve uygulamaya bağlı olarak, soğuduktan sonra eklemin temizlenmesi gerekebilir. ⓘ
Her bir lehim alaşımı, özellikle mukavemet ve iletkenlik gibi belirli uygulamalar için en iyi sonucu veren özelliklere sahiptir ve her bir lehim ve alaşım türü farklı erime sıcaklıklarına sahiptir. Gümüş lehim terimi kullanılan lehim türünü belirtir. Bazı yumuşak lehimler, gümüş kaplamalı ürünleri lehimlemek için kullanılan "gümüş taşıyan" alaşımlardır. Kurşun bazlı lehimler değerli metaller üzerinde kullanılmamalıdır çünkü kurşun metali çözer ve şeklini bozar. ⓘ
Lehimleme ve sert lehimleme
Lehimleme ve sert lehimleme arasındaki ayrım, dolgu alaşımının erime sıcaklığına dayanır. Lehimleme ve sert lehimleme arasında pratik bir sınır olarak genellikle 450 °C'lik bir sıcaklık kullanılır. Yumuşak lehimleme ısıtılmış bir ütü ile yapılabilirken, diğer yöntemler tipik olarak dolgu metalini eritmek için daha yüksek sıcaklıkta bir torç veya bir fırın gerektirir. ⓘ
Bir havya sert lehimleme veya sert lehimleme için yeterince yüksek sıcaklıklara ulaşamayacağından genellikle farklı ekipmanlar gereklidir. Sert lehim dolgu metali, kurşun bazlı yumuşak lehimden daha güçlü olan gümüş lehimden daha güçlüdür. Sert lehimler öncelikle mukavemet için formüle edilir, gümüş lehim değerli metali korumak için kuyumcular tarafından ve çekme mukavemeti ancak sert lehimden daha düşük erime sıcaklığı nedeniyle makinistler ve soğutma teknisyenleri tarafından kullanılır ve yumuşak lehimin birincil faydası kullanılan düşük sıcaklıktır (elektronik bileşenlere ve yalıtıma ısı hasarını önlemek için). ⓘ
Bağlantı, iş parçasından daha düşük erime sıcaklığına sahip bir metal kullanılarak üretildiğinden, ortam sıcaklığı dolgu metalinin erime noktasına yaklaştıkça bağlantı zayıflayacaktır. Bu nedenle, yüksek sıcaklık prosesleri daha yüksek sıcaklıklarda etkili olan bağlantılar üretir. Lehimli bağlantılar, yüksek sıcaklıklarda bile bağladıkları parçalar kadar güçlü veya neredeyse onlar kadar güçlü olabilir. ⓘ
Gümüş lehimleme
"Sert lehimleme" veya "gümüş lehimleme" altın, gümüş, pirinç ve bakır gibi değerli ve yarı değerli metalleri birleştirmek için kullanılır. Lehim genellikle eklemin gücüne göre değil erime sıcaklığına göre kolay, orta veya sert olarak tanımlanır. Ekstra kolay lehim %56 gümüş içerir ve erime noktası 618 °C'dir (1.145 °F). Ekstra sert lehim %80 gümüş içerir ve 740 °C'de (1.370 °F) erir. Birden fazla bağlantı gerekiyorsa kuyumcu sert veya ekstra sert lehimle başlar ve sonraki bağlantılar için daha düşük sıcaklıktaki lehimlere geçer. ⓘ
Gümüş lehim, çevresindeki metal tarafından bir şekilde emilir ve aslında birleştirilen metalden daha güçlü bir bağlantıya neden olur. Gümüş lehim normalde dolgu maddesi olarak kullanılamayacağından ve boşlukları doldurmayacağından, birleştirilen metal tamamen aynı hizada olmalıdır. ⓘ
Sert lehimleme ve lehimleme arasındaki bir diğer fark da lehimin nasıl uygulandığıdır. Sert lehimlemede genellikle ısıtılırken ek yerine dokundurulan çubuklar kullanılır. Gümüş lehimlemede, ısıtmadan önce metal üzerine küçük lehim teli parçaları yerleştirilir. Metali ve lehimi temiz tutmak ve lehimin erimeden önce hareket etmesini önlemek için genellikle borik asit ve denatüre alkolden yapılan bir flaks kullanılır. ⓘ
Gümüş lehim eridiğinde, en büyük ısı alanına doğru akma eğilimindedir. Kuyumcular lehimi bir torçla yönlendirerek hareket yönünü bir şekilde kontrol edebilirler; hatta bazen bir dikiş boyunca düz bir şekilde akacaktır. ⓘ
Mekanik ve alüminyum lehimleme
Başta çinko alaşımları olmak üzere bir dizi lehim malzemesi, alüminyum metal ve alaşımlarının ve daha az ölçüde çelik ve çinkonun lehimlenmesinde kullanılır. Bu mekanik lehimleme, birleĢimin mekanik özelliklerinin oldukça iyi olması ve bu malzemelerin yapısal onarımları için kullanılabilmesi açısından düĢük sıcaklıkta lehimleme iĢlemine benzer. ⓘ
Amerikan Kaynak Topluluğu sert lehimlemeyi, erime noktası 450 °C (842 °F) üzerinde olan veya ABD'deki geleneksel tanıma göre 800 °F (427 °C) üzerinde olan dolgu metallerinin kullanılması olarak tanımlamaktadır. Alüminyum lehim alaşımları genellikle 730 °F (388 °C) civarında erime sıcaklıklarına sahiptir. Bu lehimleme / lehimleme işleminde propan torç ısı kaynağı kullanılabilir. ⓘ
Bu malzemeler genellikle "alüminyum kaynağı" olarak tanıtılır, ancak işlem ana metalin eritilmesini içermez ve bu nedenle tam olarak bir kaynak değildir. ⓘ
Amerika Birleşik Devletleri Askeri Standardı veya MIL-SPEC spesifikasyonu MIL-R-4208, bu çinko bazlı lehimleme/ lehim alaşımları için bir standart tanımlar. Bir dizi ürün bu spesifikasyonu veya çok benzer performans standartlarını karşılamaktadır. ⓘ
Boru lehimleme
Bakır boru veya 'tüp' genellikle lehimleme yoluyla birleştirilir. Amerika Birleşik Devletleri'nde sıhhi tesisat ticareti bağlamında uygulandığında, lehimleme genellikle terleme olarak adlandırılır ve bu şekilde yapılan bir boru bağlantısı terlemeli bağlantı olarak adlandırılır. ⓘ
Amerika Birleşik Devletleri dışında "terleme" düz metalik yüzeylerin iki aşamalı bir işlemle birleştirilmesi anlamına gelir; bu işlemde önce bir yüzeye lehim uygulanır, ardından bu ilk parça ikinci yüzeye karşı yerleştirilir ve istenen bağlantıyı elde etmek için her ikisi de yeniden ısıtılır. ⓘ
Bakır borular ısıyı geleneksel bir el havyası veya tabancasının sağlayabileceğinden çok daha hızlı iletir, bu nedenle gerekli gücü sağlamak için en yaygın olarak propan torç kullanılır; büyük boru boyutları ve bağlantı parçaları için oksitleyici olarak atmosferik hava ile MAPP yakıtlı, asetilen yakıtlı veya propilen yakıtlı bir torç kullanılır; MAPP/oksijen veya asetilen/oksijen nadiren kullanılır çünkü alev sıcaklığı bakırın erime noktasından çok daha yüksektir. Çok fazla ısı, sert temperli bakır boruların temperini bozar ve lehim eklenmeden önce flux'ı yakarak hatalı bir bağlantıya neden olabilir. Daha büyük boru boyutları için, gerekli ısıtma gücünü sağlamak üzere çeşitli boyutlarda değiştirilebilir girdap uçları ile donatılmış bir torç kullanılır. Yetenekli bir tüccarın elinde, asetilen, MAPP veya propilenin daha sıcak alevi, bakır temperlemeye zarar vermeden saatte daha fazla eklemin tamamlanmasını sağlar. ⓘ
Bununla birlikte, 8 ila 22 mm (3⁄8 ila 7⁄8 inç) boyutlarındaki bakır borulardaki bağlantıları lehimlemek için elektrikli bir alet kullanmak mümkündür. Örneğin, Antex Pipemaster'ın dar alanlarda, açık alevin tehlikeli olduğu durumlarda veya kendin yap kullanıcıları tarafından kullanılması önerilir. Pense benzeri alet, boruyu tamamen çevreleyen ısıtılmış çeneler kullanır ve bir bağlantının 10 saniye gibi kısa bir sürede eritilmesini sağlar. ⓘ
'Kılcal bağlantı parçaları' olarak da bilinen lehim bağlantı parçaları genellikle bakır bağlantılar için kullanılır. Bu bağlantı parçaları, eşleşen borunun dışına kayacak şekilde tasarlanmış kısa düz boru bölümleridir. Yaygın olarak kullanılan bağlantı parçaları arasında düz konektörler, redüktörler, dirsekler ve tees bulunur. İki tür lehim bağlantı parçası vardır: lehim içermeyen 'uç besleme bağlantı parçaları' ve bağlantı parçasının içinde küçük dairesel bir girintide bir lehim halkası bulunan 'lehim halkası bağlantı parçaları' (Yorkshire bağlantı parçaları olarak da bilinir). ⓘ
Tüm lehim bağlantılarında olduğu gibi, birleştirilecek tüm parçalar temiz ve oksitten arındırılmış olmalıdır. Yaygın boru ve fitting boyutları için iç ve dış tel fırçalar mevcuttur; zımpara bezi ve tel yün de sıklıkla kullanılır, ancak metal yün ürünleri, bağlantıyı kirletecek yağ içerebileceklerinden tavsiye edilmez. ⓘ
İlgili parçaların büyüklüğü ve alevin yüksek aktivitesi ve kirletme eğilimi nedeniyle, sıhhi tesisat eritkenleri tipik olarak elektronik eritkenlerden çok daha fazla kimyasal olarak aktif ve genellikle daha asidiktir. Sıhhi tesisat bağlantıları baş aşağı da dahil olmak üzere her açıda yapılabildiğinden, sıhhi tesisat flaksları genellikle sıvılardan daha iyi yerinde kalan macunlar olarak formüle edilir. Flaks, derzin iç ve dış tüm yüzeylerine uygulanır. Bağlantı tamamlandıktan sonra erozyonu ve bağlantının bozulmasını önlemek için flux kalıntıları temizlenir. ⓘ
İşin özel gereksinimlerine bağlı olarak daha yüksek veya daha düşük erime sıcaklığı gibi farklı özelliklere sahip birçok sıhhi tesisat lehim formülasyonu mevcuttur. Bina yönetmelikleri şu anda neredeyse evrensel olarak içme suyu boruları için kurşunsuz lehim kullanılmasını gerektirmektedir (ve ayrıca flux içme suyu uygulamaları için onaylanmış olmalıdır), ancak geleneksel kalay-kurşun lehim hala mevcuttur. Araştırmalar, kurşun lehimli sıhhi tesisat borularının içme suyunda yüksek kurşun seviyelerine neden olabileceğini göstermiştir. ⓘ
Bakır boru ısıyı bir bağlantıdan hızla uzaklaştırdığından, iyi bir bağlantı elde etmek için bağlantının uygun şekilde ısıtıldığından emin olmak için büyük özen gösterilmelidir. Ek yeri düzgün bir şekilde temizlendikten, akıtıldıktan ve takıldıktan sonra, torç alevi ek yerinin en kalın kısmına, tipik olarak içinde boru bulunan bağlantı parçasına uygulanır ve lehim boru ile bağlantı parçası arasındaki boşluğa uygulanır. Tüm parçalar ısıtıldığında, lehim eriyecek ve kılcal hareketle bağlantı içine akacaktır. Tüm alanların ıslandığından emin olmak için torcun ek yeri etrafında hareket ettirilmesi gerekebilir. Ancak, montajcı lehimlenen alanların aşırı ısınmamasına dikkat etmelidir. Borunun rengi solmaya başlarsa bu, borunun aşırı ısıtıldığı ve oksitlenmeye başladığı, lehim akışını durdurduğu ve lehimli bağlantının düzgün şekilde kapanmamasına neden olduğu anlamına gelir. Oksitlenmeden önce erimiş lehim, torcun ısısını bağlantı çevresinde takip edecektir. Ek yeri düzgün bir şekilde ıslatıldığında, lehim ve ardından ısı uzaklaştırılır ve ek yeri hala çok sıcakken, genellikle kuru bir bezle silinir. Bu, soğuyup sertleşmeden önce fazla lehimin yanı sıra flux kalıntısını da giderir. Lehim halkası bağlantısında bağlantı, bağlantı parçasının kenarında erimiş lehim halkası görünene kadar ısıtılır ve soğumaya bırakılır. ⓘ
Bakır boruları bağlamak için kullanılan üç yöntem arasında lehim bağlantıları en fazla beceri gerektiren yöntemdir, ancak bazı temel koşulların yerine getirilmesi halinde bakır lehimleme çok güvenilir bir işlemdir:
- Boru ve bağlantı parçaları kararmadan çıplak metale kadar temizlenmelidir
- Borunun ısıtılmasıyla oluşan herhangi bir basıncın bir çıkışı olmalıdır
- Ek yeri kuru olmalıdır (su borularını onarırken bu zor olabilir) ⓘ
Bakır bu şekilde birleştirilen sadece bir malzemedir. Pirinç bağlantı parçaları genellikle vanalar için veya bakır ile diğer metaller arasında bağlantı parçası olarak kullanılır. Pirinç borular, pirinç enstrümanların ve bazı nefesli (saksafon ve flüt) müzik aletlerinin yapımında bu şekilde lehimlenir ⓘ
Tel fırça, tel yünü ve zımpara bezi, tesisat bağlantılarını bağlantıya hazırlamak için yaygın olarak kullanılır. Kıl fırçalar genellikle tesisat macunu flaksı uygulamak için kullanılır. Ağır bir bez genellikle soğumadan ve sertleşmeden önce bir tesisat bağlantısından flaksı çıkarmak için kullanılır. Fiberglas fırça da kullanılabilir. ⓘ
Soğutma sistemlerinde olduğu gibi vanalara yakından bağlı boruları lehimlerken, vanayı içindeki kauçuk veya plastik bileşenlere zarar verebilecek ısıdan korumak gerekebilir, bu durumda vananın etrafına sarılan ıslak bir bez genellikle vanayı korumak için suyun kaynaması yoluyla yeterli ısıyı emebilir. ⓘ
Bakır boru lehimleme hataları
Bakır boruların birleĢtirilmesinde, birleĢimin uygun Ģekilde ısıtılmaması ve doldurulmaması bir "boĢluk" oluĢmasına neden olabilir. Bu genellikle alevin yanlış yerleştirilmesinin bir sonucudur. Alevin ısısı fitting kabının arkasına yönlendirilmezse ve lehim teli alevin tersi yönde uygulanırsa, lehim fittingin açıklığını hızla dolduracak ve bir miktar flaksı fittingin içinde hapsedecektir. Bu hapsolmuş akı kabarcığı boşluktur; lehimlenmiş bir bağlantı içinde lehimin bağlantı parçasının kabını tamamen dolduramadığı bir alandır, çünkü akı bağlantı içinde mühürlenmiş ve lehimin o alanı işgal etmesini engellemiştir. ⓘ
Vitray lehimleme
Tarihsel olarak, vitray lehimleme uçları bakırdı ve kömür yakılan bir mangalın içine yerleştirilerek ısıtılırdı. Birden fazla uç kullanılırdı; bir uç kullanımdan dolayı soğuduğunda, kömür mangalına geri yerleştirilir ve bir sonraki uç kullanılırdı. ⓘ
Daha yakın zamanlarda, elektrikle ısıtılan lehim havyaları kullanılmaktadır. Bunlar, havya ucunun içindeki bir bobin veya seramik ısıtma elemanı tarafından ısıtılır. Farklı güç değerleri mevcuttur ve sıcaklık elektronik olarak kontrol edilebilir. Bu özellikler, uçları değiştirmek için çalışmaya ara vermeden daha uzun boncukların çalıştırılmasına izin verir. Elektronik kullanım için tasarlanmış havyalar, vitray işlerinde kullanılan ağır bakır ve kurşun için bazen güçsüz olsalar da genellikle etkilidirler. Oleik asit, lehimlenebilirliği artırmak için kullanılan klasik flaks malzemesidir. ⓘ
Tiffany tipi vitray, bakır folyonun cam parçalarının kenarlarına yapıştırılması ve ardından birbirine lehimlenmesiyle yapılır. Bu yöntem, üç boyutlu vitray parçaları oluşturmayı mümkün kılar. ⓘ
Cam vitray yapımı, lehimin en eski uygulama alanlarından birisidir. ⓘ
Elektronik lehimleme
El lehimleme
Elektronik bileşenlerin bir PCB'ye bağlanması için, doğru flux seçimi ve kullanımı lehimleme sırasında oksidasyonu önlemeye yardımcı olur; iyi ıslatma ve ısı transferi için gereklidir. Havya ucu temiz olmalı ve hızlı ısı transferini sağlamak için lehimle önceden kalaylanmalıdır. ⓘ
Elektronik bağlantılar genellikle kalaylanmış yüzeyler arasında yapılır ve nadiren mekanik temizlik gerektirir, ancak yaklaşık bir yıl veya daha uzun süredir rafta duran yeni bir prototipleme kartında olduğu gibi, kararmış bileşen uçları ve koyu bir oksit pasivasyon tabakasına (yaşlanma nedeniyle) sahip bakır izlerin mekanik olarak temizlenmesi gerekebilir. ⓘ
Lehimlemeyi basitleştirmek için, yeni başlayanlara genellikle lehimin doğrudan havyaya uygulanması yerine, havya ve lehimin ek yerine ayrı ayrı uygulanması tavsiye edilir. Yeterli lehim uygulandığında lehim teli çıkarılır. Yüzeyler yeterince ısıtıldığında, lehim iş parçalarının etrafından akacaktır. Daha sonra ütü bağlantıdan çıkarılır. ⓘ
Eğer tüm metal yüzeyler uygun şekilde temizlenmemişse ("flakslanmamışsa") veya kullanılan lehimin erime sıcaklığının tamamen üzerine çıkarılmamışsa, görünüşü aksini gösterse bile sonuç güvenilmez ("soğuk lehim") bir bağlantı olacaktır. ⓘ
Fazla lehim, tüketilmemiş flux ve kalıntılar bazen bağlantılar arasında havya ucundan silinir. Ucun ucu (erozyonu azaltmak için genellikle demir kaplıdır) lehimlemeye yardımcı olmak ve ucun kendisinin oksidasyonunu ve korozyonunu en aza indirmek için sıcakken lehimle ıslatılmış ("kalaylı") halde tutulur. ⓘ
Delikten monte edilmiş bir bileşeni yerleştirdikten sonra, fazla kurşun kesilir ve yaklaşık ped yarıçapı kadar bir uzunluk bırakılır. ⓘ
Elle lehimleme teknikleri, yüzeye monte çip paketlerinin ince aralıklı lehimlenmesi için büyük bir beceri gerektirir. Özellikle bilyalı ızgara dizili (BGA) cihazların elle yeniden işlenmesi imkansız olmasa da oldukça zordur. ⓘ
Soğuk bağlantılar
Lehimleme işleminde, hemen ya da bir süre kullanıldıktan sonra işlevsel olmayan bağlantılara yol açan çeşitli sorunlar ortaya çıkabilir. ⓘ
Elle lehimlemede en yaygın hata, birleştirilen parçaların lehimin sıvı sıcaklığını aşmamasından kaynaklanır ve bu da "soğuk lehim" bağlantısına neden olur. Bu genellikle parçaların kendisinden ziyade lehimi doğrudan ısıtmak için kullanılan havyanın sonucudur. Doğru şekilde yapıldığında, havya bağlanacak parçaları ısıtır, bu da lehimi eritir ve birleştirilen parçalarda tam ıslanma için yeterli ısıyı garanti eder. Eğer gömülü akı çekirdeği olan lehim teli kullanılıyorsa, önce lehimi ısıtmak akının lehimlenen yüzeyleri temizlemeden buharlaşmasına neden olabilir. ⓘ
Soğuk lehimlenmiş bir bağlantı hiç iletken olmayabilir veya sadece aralıklı olarak iletken olabilir. Soğuk lehimli bağlantılar seri üretimde de meydana gelir ve testleri geçen ancak bazen yıllarca çalıştıktan sonra arızalanan ekipmanların yaygın bir nedenidir. ⓘ
Kuru bağlantılar
Soğuyan lehim hareket ettirildiğinde "kuru bağlantı" oluşur. Ötektik olmayan lehim alaşımları küçük bir plastik aralığa sahip olduğundan, lehim hem likidus hem de solidus sıcaklıkları boyunca soğuyana kadar bağlantı hareket ettirilmemelidir. Kuru bağlantılar genellikle havya bağlantıdan çıkarıldığında bağlantı hareket ettiği için oluşur. Mekanik olarak zayıf ve elektriksel olarak zayıf iletkenlerdir. ⓘ
Bileşenlerin aşırı ısınmasını önleme
Elle lehimleme için ısı kaynağı aleti, tamamlanacak bağlantı boyutu için yeterli ısıyı sağlayacak şekilde seçilir. 100 watt'lık bir havya baskılı devre kartları (PCB'ler) için çok fazla ısı sağlayabilirken, 25 watt'lık bir havya büyük elektrik konektörleri için yeterli ısı sağlamayacaktır. ⓘ
Çok yüksek sıcaklığa sahip bir aletin kullanılması hassas bileşenlere zarar verebilir, ancak çok soğuk veya yetersiz güce sahip bir aletle uzun süreli ısıtma da ısı hasarına neden olabilir. Bir PCB'nin aşırı ısıtılması delaminasyona neden olabilir - bakır izler, özellikle delik kaplaması olmayan tek taraflı PCB'lerde alt tabakadan gerçekten kalkabilir. ⓘ
Elle lehimleme sırasında, bileşenlere ısı transferini azaltmak ve zarar görmelerini önlemek için ısıya duyarlı bileşenlerin uçlarında timsah klipsi gibi bir ısı emici kullanılabilir. Bu özellikle germanyum parçalar için geçerlidir. ⓘ
Isı emici, bileşen ve hava arasındaki termal direnci azaltarak ısıyı emerek ve dağıtarak bileşen gövdesinin sıcaklığını sınırlar. Bu arada, uçların termal direnci, uçların lehimlenen kısmı ile bileşen gövdesi arasındaki sıcaklık farkını korur. Böylece uçlar lehimi eritecek kadar ısınırken komponent gövdesi daha soğuk kalır. Isı alıcı tarafından alınan ısı iş parçalarını ısıtmayacağından, ısı alıcı bağlantıyı tamamlamak için daha fazla ısı kullanılması anlamına gelecektir. ⓘ
Çalışma sırasında büyük miktarda ısı yayan bileşenler bazen PCB'nin aşırı ısınmasını önlemek için PCB'nin üzerine yükseltilir. Plastik veya metal montaj klipsleri veya tutucular, ısı dağılımına yardımcı olmak ve bağlantı gerilimlerini azaltmak için büyük cihazlarla birlikte kullanılabilir. ⓘ
Bağlantıların görsel olarak incelenmesi
Görsel olarak incelendiğinde, iyi bir lehim bağlantısı pürüzsüz, parlak ve parlak görünecek ve lehimlenen telin ana hatları açıkça görülebilecektir. Genel olarak iyi görünümlü bir lehimli bağlantı iyi bir bağlantıdır. ⓘ
Mat gri bir yüzey, lehimleme sırasında hareket ettirilmiş bir bağlantının iyi bir göstergesidir. Kuru bir bağlantı, bağlantı yapıldıktan hemen sonra karakteristik olarak donuk veya grenli bir görünüme sahiptir. Bu görünüm sıvı lehimin kristalleşmesinden kaynaklanır. Çok az lehim kuru ve güvenilmez bir bağlantıya neden olur. ⓘ
Soğuk lehim bağlantıları donuk ve bazen çatlak veya çukurludur. Birleşim yerinde parlak lehim topakları veya bilyeleri varsa, metal düzgün ıslanmamıştır. Çok fazla lehim (yeni başlayanlar için tanıdık 'lehim topağı') mutlaka sağlam değildir, ancak zayıf ıslatma anlamına gelme eğilimindedir. ⓘ
İçbükey bir dolgu idealdir. İyi bir bağlantıda lehim ve iş parçası arasındaki sınır düşük bir açıya sahip olacaktır. Bu, iyi ıslatma ve minimum lehim kullanımını ve dolayısıyla ısıya duyarlı bileşenlerin minimum ısınmasını gösterir. Bir bağlantı iyi olabilir, ancak çok miktarda gereksiz lehim kullanılmışsa, aşırı ısıtma gerektiği açıktır. ⓘ
Kurşunsuz lehim formülasyonları, bağlantı iyi olsa bile donuk bir yüzeye soğuyabilir. Lehim erimiş haldeyken parlak görünür ve soğuma sırasında bozulmamış olsa bile katılaştığında aniden puslanır. ⓘ
Flux kullanımı ve kalıntı
Yanlış seçilmiş veya uygulanmış bir flaks bağlantı hatasına neden olabilir. Flux olmadan bağlantı temiz olmayabilir veya oksitlenmiş olabilir, bu da sağlam olmayan bir bağlantıya neden olur. ⓘ
Elektronik işler için genellikle flux-core lehim teli kullanılır, ancak ek flux bir flux kaleminden kullanılabilir veya şırınga benzeri bir iğne ile küçük bir şişeden dağıtılabilir. ⓘ
Bazı flakslar soğuduğunda stabil ve inaktif olacak şekilde tasarlanmıştır ve temizlenmeleri gerekmez, ancak istenirse temizlenebilirler. Bu tür flakslar kullanılıyorsa, temizlik sadece estetik bir mesele olabilir veya tıbbi cihazlar, askeri ve havacılık gibi özel 'kritik görev' uygulamalarında bağlantıların görsel denetimini kolaylaştırabilir. Uydular için bu aynı zamanda hafif ama faydalı bir şekilde ağırlığı azaltacaktır. Yüksek nemde, korozif olmayan flaks bile biraz aktif kalabileceğinden, zaman içinde korozyonu azaltmak için flaks çıkarılabilir. ⓘ
Bazı flakslar aşındırıcıdır ve lehimlemeden sonra flaks kalıntıları temizlenmelidir. Uygun şekilde temizlenmezse, flux eklemi veya PCB'yi korozyona uğratabilir. Su, alkol, aseton veya flaksla ve ilgili parçalarla uyumlu diğer çözücüler genellikle pamuklu çubuklar veya kıl fırçalarla kullanılır. ⓘ
Bazı uygulamalarda PCB, kendisini ve açıktaki lehim bağlantılarını çevreden korumak için cila gibi bir tür koruyucu malzemeyle de kaplanabilir. ⓘ
Lehim sökme ve lehimleme
Kullanılmış lehim, çözünmüş baz metallerin bir kısmını içerir ve yeni bağlantıların yapımında yeniden kullanım için uygun değildir. Lehimin ana metal için kapasitesine ulaşıldığında, artık ana metalle düzgün bir şekilde bağlanmayacak ve genellikle kristal görünümlü kırılgan bir soğuk lehim bağlantısı ile sonuçlanacaktır. ⓘ
Yeniden lehimlemeden önce lehimi bağlantıdan çıkarmak iyi bir uygulamadır - lehim sökme örgüleri (veya fitilleri) veya vakumlu lehim sökme ekipmanı (lehim emiciler) kullanılabilir. Lehim sökme fitilleri, bakır izinden ve mevcut cihaz uçlarından oksidasyonu giderecek bol miktarda akı içerir. Bu, lehimlenecek parlak, parlak, temiz bir bağlantı noktası bırakacaktır. ⓘ
Lehimin düşük erime noktası, ana metalden uzakta eritilebileceği ve çoğunlukla bozulmadan bırakılabileceği anlamına gelir, ancak dış katman lehimle "kalaylanacaktır". Aşındırıcı veya kimyasal işlemlerle kolayca çıkarılabilen akı kalacaktır. Bu kalaylı tabaka lehimin yeni bir bağlantı üzerine akmasını sağlayarak yeni bir bağlantı oluşturacak ve yeni lehimin çok hızlı ve kolay bir şekilde akmasını sağlayacaktır. ⓘ
Dalga lehimleme ve yeniden akış lehimleme
Şu anda, seri üretim baskılı devre kartları (PCB'ler) çoğunlukla dalga lehimli veya yeniden akış lehimlidir, ancak üretim elektroniğinin elle lehimlenmesi de hala yaygın olarak kullanılmaktadır. ⓘ
Dalga lehimlemede, bileşenler hazırlanır (kırpılır veya değiştirilir) ve PCB üzerine monte edilir. Bazen, hareket etmelerini önlemek için geçici olarak küçük yapıştırıcılarla yerlerinde tutulurlar veya bir fikstürle sabitlenirler, daha sonra montaj bir dökme kapta akan lehimin üzerinden geçirilir. Bu lehim akışı duran bir dalga üretmeye zorlanır, böylece tüm PCB lehime batırılmaz, sadece dokunulur. Sonuç olarak lehim pimler ve pedler üzerinde kalır, ancak PCB'nin kendisinde kalmaz. ⓘ
Reflow lehimleme, bileşenleri bağlantı pedlerine yapıştırmak için bir lehim pastasının (önceden alaşımlanmış lehim tozu ve fıstık ezmesi benzeri bir kıvama sahip bir akı aracı karışımı) kullanıldığı ve ardından montajın bir kızılötesi lamba, sıcak hava kalemi veya daha yaygın olarak dikkatlice kontrol edilen bir fırından geçirilerek ısıtıldığı bir işlemdir. ⓘ
Farklı bileşenler farklı tekniklerle en iyi şekilde monte edilebildiğinden, belirli bir PCB için iki veya daha fazla işlem kullanılması yaygındır. Örneğin, yüzeye monte edilen parçalar önce yeniden lehimlenebilir, delikten monte edilen bileşenler için bir dalga lehimleme işlemi daha sonra gelir ve daha büyük parçalar en son elle lehimlenir. ⓘ
Sıcak çubuk yeniden akış
Hot-bar reflow, önceden akıtılmış, lehim kaplı iki parçanın bir ısıtma elemanı (termod olarak adlandırılır) ile lehimi eritmeye yetecek bir sıcaklığa kadar ısıtıldığı seçici bir lehimleme işlemidir. ⓘ
Soğutma sırasında bileşenlerin yerinde kalmasını sağlamak için tüm işlem boyunca (genellikle 15 saniye) basınç uygulanır. Isıtma elemanı her bağlantı için ısıtılır ve soğutulur. Isıtma elemanında 4000 W'a kadar kullanılabilir, bu da hızlı lehimleme ve yüksek enerji gerektiren bağlantılarda iyi sonuçlar sağlar. ⓘ
Çevre düzenlemesi ve RoHS
Birçok ülkedeki çevre mevzuatı hem lehimlerin hem de flaksların formülasyonunda değişikliğe yol açmıştır. ⓘ
Avrupa Topluluğu'ndaki RoHS direktifleri, çoğunlukla tüketim malları endüstrisinde olmak üzere diğer bazı sektörlerde de birçok yeni elektronik devre kartının 1 Temmuz 2006'ya kadar kurşunsuz olmasını gerektirmiştir. Japonya'da kurĢun içeren ürünlerin geri dönüĢümündeki ek masraflar nedeniyle üreticiler tarafından mevzuattan önce kurĢun kullanımdan kaldırılmıĢtır. ⓘ
Suda çözünen, reçine bazlı olmayan flakslar 1980'lerden bu yana giderek daha fazla kullanılmaktadır, böylece lehimli levhalar su veya su bazlı temizleyicilerle temizlenebilmektedir. Bu sayede tehlikeli solventler üretim ortamından ve fabrika atık sularından elimine edilmektedir. ⓘ
Kurşun bulunmasa bile, lehimleme insanlar için zararlı ve/veya toksik olan dumanlar çıkarabilir. Dumanı çalışma alanından dışarıya havalandırarak ya da havayı filtreleyerek uzaklaştırabilecek bir cihaz kullanılması şiddetle tavsiye edilir. ⓘ
Kurşunsuz
Kurşunsuz lehimleme, kurşun/kalay lehimlemeye göre daha yüksek lehimleme sıcaklıkları gerektirir. SnPb 63/37 ötektik lehim 183 °C'de erir. SAC kurşunsuz lehim 217-220 °C'de erir. Bununla birlikte, bu çabayla birlikte birçok yeni teknik zorluk ortaya çıkmıştır. Kalay bazlı lehim alaşımlarının erime noktasını düşürmek için, erime noktasını düşürmek ve diğer özellikleri kontrol etmek için tipik küçük katkı maddeleri olarak bakır, gümüş, bizmut katkıları ile çeşitli yeni alaşımların araştırılması gerekmiştir. Ayrıca, kalay daha aşındırıcı bir metaldir ve sonunda lehim banyolarının bozulmasına yol açabilir. ⓘ
Kurşunsuz yapı bileşenlere, pimlere ve konektörlere de yayılmıştır. Bu pimlerin çoğunda bakır çerçeveler ve kurşun, kalay, altın ya da diğer kaplamalar kullanılmıştır. Kalay kaplamalar kurşunsuz kaplamalar arasında en popüler olanıdır. Bununla birlikte, bu durum kalay bıyıklarıyla nasıl başa çıkılacağı konusunu gündeme getirmektedir. Mevcut hareket, elektronik endüstrisini 1960'larda kurşun eklenerek çözülen sorunlara geri götürmektedir. JEDEC, kurşunsuz elektronik üreticilerinin uygulamalarına bağlı olarak bıyıklara karşı hangi önlemleri alacaklarına karar vermelerine yardımcı olmak için bir sınıflandırma sistemi oluşturmuştur. ⓘ
Kullanılan malzeme ve araçlar
Araç ve ekipman
Lehimleme işlemi el aletleriyle teker teker ya da bir üretim bandında ve genellikle otomatik makinalarla seri olarak yapılabilir. El lehiminde genellikle bir havya ya da lehim tabancası, bazen de sıcak-hava üfleci kullanılır. Bunun yanında iyi bir lehim ve oksiti engellemek için lehim pastası da kullanılır. ⓘ
Lehimi çözmek
Lehimi çözmek için havya ile lehim üzeri ısıtılır ve lehim pompası ile çekilir. ⓘ
Ayrıca bakınız
- Kaynak
- Lehim ⓘ
Dış Kaynaklar
- Havya Kullanımı Lehim Nasıl Yapılır 12 Şubat 2011 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi.
- 8 adımda bakır kaynağı - resimlerle bakır boru lehimi ⓘ