Przeczytaj
Akcesoria do lutowania
Umiejętność lutowania to absolutnie podstawowa kompetencja, którą musi zdobyć każdy, kto myśli o majsterkowaniu czy budowaniu układów elektronicznych. Zanim zaczniemy uczyć się tej sztuki, warto się dowiedzieć, w co musimy się zaopatrzyć, a także jak przygotować sobie odpowiednie miejsce pracy. Dla jednych takim warsztatem będzie osobne pomieszczenie, dla innych – po prostu biurko, na które tymczasowo wykłada się potrzebny sprzęt. Jednak w każdym przypadku należy pamiętać o przestrzeganiu zasad bezpieczeństwa.
W celu wyposażenia swojego małego warsztatu w potrzebny sprzęt, nie musimy oczywiście natychmiast wykupić całego sklepu z narzędziami. Na początek wystarczy, że skupimy się na tych najważniejszych.
Lutownica i jej rodzaje
Podstawowym narzędziem jest oczywiście lutownica. Zwykle korzystamy z niej bardzo intensywnie, dlatego ważne jest, aby była jak najwygodniejsza w użyciu i jak najbardziej funkcjonalna.
Na rynku jest kilka podstawowych rodzajów tych narzędzi. Są to lutownice: transformatorowe, grzałkowe i gazowe, a także stacje lutownicze.
Lutownice
Stacje lutownicze
Pierwsza od lewej to stacja, która posiada dwa typy lutownic: grzałkową oraz Hot AirHot Air. Środkowa to stacja lutownicza grzałkowa. Ostatnia to stacja lutownicza typu Hot Air.
W domowych warunkach najczęściej używanymi typami lutownic są grzałkowa i transformatorowa. Przyjrzyjmy się ich budowie.
Na pierwszy rzut oka, porównując lutownicę grzałkową i transformatorową, widzimy, że różnią się one gabarytami. W lutownicę transformatorową wbudowany jest transformator, dlatego jest ona cięższa i może być mało poręczna podczas lutowania.
Dobrym rozwiązaniem jest zakup lutownicy grzałkowej. Jest ona mniejsza, dzięki czemu nie będzie nam ciążyła podczas pracy, a co za tym idzie – praca będzie wygodniejsza i łatwiejsza.
Lutownice typu Hot Air wykorzystuje się do lutowania elementów SMD.
Cyna – spoiwo lutownicze
Absolutnie podstawowym i niezbędnym elementem w procesie lutowania jest cyna, gdyż stanowi ona spoiwo lutownicze. Popularnym jej rodzajem jest Sn60Pb40, czyli stop cyny (60%) i ołowiu (40%). Z dniem 1 lipca 2006 r. Unia Europejska ograniczyła wykorzystywanie substancji niebezpiecznych w sprzęcie elektronicznym, jednak w warunkach hobbystycznych nie zabrania korzystania ze spoiwa z domieszką ołowiu.
Odsysacz do cyny
Podczas wymagającego dużej precyzji lutowania układów elektronicznych może przydarzyć się nam błąd lub drobna niedokładność, którą chcielibyśmy poprawić. Przykładowo, gdy przylutujemy jakiś element w niewłaściwym miejscu lub też użyjemy zbyt dużo cyny, może to skutkować niepożądanymi konsekwencjami. Chodzi oczywiście nie tylko o to, że pad lutowniczy będzie wówczas wyglądał niezbyt estetycznie, ale przede wszystkim na skutek takich błędów układ może działać nieprawidłowo. W takich przypadkach niezbędne jest użycie odsysacza do cyny.
Odsysacz działa na zasadzie podobnej do działania strzykawki. Zwykle zbudowany jest z metalowej tuby, w której znajduje się tłok wraz ze sprężyną. Za pomocą tłoka wytwarzane jest w tubie podciśnienie, dzięki któremu możemy usunąć nadmiar cyny z pada lutowniczego.
Oczywiście w tym celu najpierw należy rozgrzać zastygłą cynę. Gdy jest już na nowo roztopiona, natychmiast zbliżamy do niej końcówkę odsysacza, wciskamy tłok i w ten sposób następuje odessanie nadmiaru cyny.
Rozlutownica
Rozlutownica to urządzenie, które działa na podobnej zasadzie jak odsysacz, jednak znacznie różni się budową i jest od niego o wiele większa. Jej bazę stanowi elektronicznie sterowana stacja (umożliwiająca ustawienie temperatury), do której podpięty jest pistolet rozlutownicy z dyszą.
Aby rozlutować jakiś element lub usunąć nadmiar spoiwa, przystawiamy rozgrzaną dyszę do cyny, czekamy chwilkę, aż cyna się roztopi, po czym wciskamy przycisk pistoletu, co spowoduje wessanie cyny.
Odsysacz i rozlutownica służą do tego samego, jednak z racji swej budowy znacznie różnią się cenowo. Na szczęście do zwyczajnych zmagań z podstawowymi błędami, które będą się nam zdarzać podczas codziennych prac, w zupełności wystarczy zwykły, manualny odsysacz do cyny.
Plecionka
Plecionka to kolejne akcesorium, które może okazać się bardzo przydatne do usuwania nadmiaru cyny. Jest to taśma w specjalny sposób spleciona z miedzianych drucików i nasączona topnikiem. Aby usunąć nadmiar cyny, należy przyłożyć do niej plecionkę, a następnie przycisnąć grot lutownicy i poczekać. Po chwili cyna powinna „rozejść się” po plecionce.
Topnik
Topnik to specjalna substancja pomocnicza, której zadaniem jest ułatwienie lutowania. Na drodze reakcji chemicznych oczyszcza ona łączone metale, usuwając zanieczyszczenia takie jak np. tlenki. Topnik występuje w postaci płynnej, jak również w formie żelu.
Cążki
Cążki to bardzo ważne podczas lutowania narzędzie, gdyż za jego pomocą będziemy obcinać „nóżki” przylutowanych elementów. Najlepszym wyborem jest taki typ cążek, który posiadają sprężynę samoczynnie otwierającą – dzięki niej narzędzie to jest znacznie wygodniejsze w użytkowaniu, co bardzo pomaga podczas pracy.
Okulary ochronne
Zachowanie zasad BHP podczas pracy w warsztacie, nawet tej hobbystycznej, to podstawa! Pamiętajmy o zabezpieczeniu oczu – specjalne okulary ochronią je podczas obcinania nóżek z przylutowanych elementów.
Trzecia ręka
Wyobraźmy sobie, że pracujemy w warsztacie – w jednej ręce trzymamy lutownicę, w drugiej szpulę cyny. Chcemy przylutować element do płytki, ale płytka nam „ucieka”, przesuwając się po blacie. Takie sytuacje się zdarzają. Podczas lutowania bądź rozlutowywania po prostu brakuje nam rąk.
Z pomocą przychodzi nam tutaj tzw. trzecia ręka. Jest to bardzo przydatny uchwyt, który posiada dwa mocowania. Rodzajów tych małych, sprytnych uchwytów jest wiele – pozwalają one przytrzymać różne elementy podczas pracy wszędzie tam, gdzie tego potrzebujemy.
Mata antystatyczna
Specjalna podkładka antystatyczna jest akcesorium opcjonalnym. Możemy się bez niej obyć, ale warto się w nią zaopatrzyć. Jej zadaniem jest ochrona blatu w naszym warsztacie przed uszkodzeniem, zarówno mechanicznym, jak i termicznym. Mata jest odporna na wysokie temperatury (nawet do 500°C). Dodatkowo dla wygody typowa podkładka wyposażona jest w specjalne wytłoczenia, które można wykorzystać do przechowywania rozmaitych drobnych elementów, wykorzystywanych podczas pracy. Dzięki tym przegródkom elementy nie będą się mieszać ani spadać z blatu.
Podstawka kolby lutownicy
Jeśli mamy lutownicę grzałkową, potrzebna nam jest również podstawka, na którą będziemy odkładać kolbę rozgrzanej lutownicy. Taka podstawka może być dodatkowo wyposażona w czyścik wykonany z wiórków mosiężnych lub też w gąbkę, którą należy namoczyć. Elementy te służą do oczyszczania grotu z nadmiaru cyny podczas lutowania.
Podstawka pełni jeszcze jedną ważną funkcję: uniemożliwia przesuwanie się kolby lutownicy po blacie stołu, a tym samym chroni nas przed oparzeniami oraz zapobiega przypadkowemu uszkodzeniu przedmiotów.
Płytka PCB
Lutowanie polega na łączeniu elementów, zatem elementy te muszą się na czymś trzymać. Podstawą, na której budujemy układ elektroniczny, jest płytka drukowanapłytka drukowana, zwana inaczej PCB (Printed Circuit Board). Można ją wykonać samemu w domowych warunkach lub kupić gotowe płytki w sklepie z akcesoriami elektronicznymi.
Typowa płytka PCB wygląda następująco:
Pierwsze zdjęcie przedstawia płytkę drukowaną z warstwą elementów – to tak zwana warstwa TOP. Drugie zdjęcie to spodnia strona płytki, czyli warstwa BOTTOM. W przypadku elementów przewlekanych, po tej stronie będziemy łączyć ich nóżki z padami płytki.
W naszych hobbystycznych zajęciach związanych z lutowaniem spotkamy się z dwoma rodzajami płytek PCB: jednostronnymi i dwustronnymi. Płytka jednostronna to taka, która ma warstwę miedzi tylko na jednej stronie (TOP lub BOTTOM), natomiast płytka dwustronna – na obu. Są też płytki, które mają kilkanaście warstw.
Lutowanie miękkie i twarde
Lutowanie jest procesem fizycznym, w którym dwa metale są łączone ze sobą za pomocą spoiwa. Aby taki proces był możliwy, temperatura topnienia spoiwa musi być niższa od temperatur topnienia łączonych metali. W zależności od temperatury przeprowadzania tego procesu wyróżniamy dwa typy lutowania:
lutowanie miękkie to łączenie dwóch metali w temperaturze nie większej, niż 450°C; aby przylutować elementy do płytki drukowanej, łączymy nóżki elementów z padem płytki roztopioną cyną;
lutowanie twarde to z kolei łączenie metali za pomocą spoiwa roztopionego powyżej temperatury 450°C.
Pamiętaj, by nigdy nie przenosić cyny na grocie lutownicy.
Metody lutowania
W elektronice rozróżniamy dwie metody lutowania – lutowanie THTTHT oraz SMDSMD.
Lutowanie THT polega na przełożeniu nóżek danego elementu przez otwory w płytce PCB, a następnie połączeniu nóżki z padem płytki.
Lutowanie SMD polega na umieszczeniu elementu na płytce PCB i zlutowaniu padów elementu z padem płytki.
Wygląd lutów
Podczas lutowania układów elektronicznych, zwłaszcza gdy dopiero uczymy się tej sztuki, nietrudno o błędy związane z ilością podawanej cyny. Problem w tym, że ilość tę dobiera się intuicyjnie, zatem do wprawy trzeba po prostu dojść metodą prób i błędów.
Po podaniu cyny już na pierwszy rzut oka widać, czy jest jej wystarczająco, za dużo, czy za mało. Jeśli okazuje się, że cyny jest za mało, nic nie stoi na przeszkodzie, by dołożyć jej jeszcze trochę. Jeśli zaś podaliśmy jej za dużo, wystarczy skorzystać z odsysacza.
Na poniższych ilustracjach możemy zobaczyć, jak wyglądają prawidłowo i nieprawidłowo zlutowane elementy pod względem ilości nałożonej cyny.
Słownik
typ lutownicy, w której lutuje się za pomocą ciepłego powietrza
lutowaniem powierzchniowe – jedna z metod lutowania polegająca na umieszczeniu elementu na płytce drukowanej
montaż przewlekany – jedna z metod lutowania polegająca na przełożeniu nóżek danego elementu przez płytkę drukowaną i łączeniu ich pod spodem
płytka z materiału izolacyjnego z połączeniami elektrycznymi (ścieżkami) i punktami lutowniczymi (padami), przeznaczona do montażu podzespołów elektronicznych