Lutowanie zanurzeniowe
Lutowanie zanurzeniowe to proces lutowania na małą skalę, w którym elementy elektroniczne są lutowane na płytce drukowanej (PCB) w celu utworzenia zespołu elektronicznego. Lut zwilża odsłonięte metalowe obszary płytki (te, które nie są chronione maską lutowniczą ), tworząc niezawodne połączenie mechaniczne i elektryczne.
Lutowanie zanurzeniowe jest stosowane zarówno w przypadku zespołów obwodów drukowanych z otworami przelotowymi , jak i montażu powierzchniowego . Jest to jedna z najtańszych metod lutowania i jest szeroko stosowana w małych gałęziach przemysłu w krajach rozwijających się.
Lutowanie zanurzeniowe jest ręcznym odpowiednikiem automatycznego lutowania na fali . Wymagane urządzenie to tylko mały zbiornik zawierający stopione lutowie. Płytkę PCB z zamontowanymi komponentami zanurza się ręcznie w zbiorniku, tak aby stopiony lut przylgnął do odsłoniętych metalowych obszarów płytki.
Proces lutowania zanurzeniowego
Lutowanie zanurzeniowe polega na zanurzeniu łączonych części w kąpieli lutowniczej. W ten sposób wszystkie powierzchnie elementów są pokryte spoiwem. Luty mają niskie napięcie powierzchniowe i wysoką zdolność zwilżania. Istnieje wiele rodzajów lutów, z których każdy jest używany do różnych zastosowań:
- Ołów-srebro służy do wytrzymałości w temperaturze wyższej niż pokojowa.
- Cyna-ołów jest używany jako lut ogólnego przeznaczenia
- Cyna-cynk jest używany do aluminium
- Srebro kadmowe służy do wzmacniania w wysokich temperaturach
- Cynk-aluminium służy do aluminium i odporności na korozję
- Cyna-srebro i cyna-bizmut są używane w elektronice.
Ze względu na toksyczność ołowiu opracowywane i szerzej stosowane są luty bezołowiowe. Roztopioną kąpielą może być dowolny odpowiedni metal wypełniający, ale wybór jest zwykle ograniczony do pierwiastków o niższej temperaturze topnienia. W najpowszechniejszych operacjach lutowania zanurzeniowego stosuje się luty cynkowo-aluminiowe i cynowo-ołowiowe.
- Metalowy garnek lutowniczy: żeliwo lub stal, podgrzewane elektrycznie.
- Temperatura kąpieli: 220 do 260 °C (dla dwuskładnikowych stopów cynowo-ołowiowych) lub 350 do 400 °C (dla stopów bezołowiowych)
- Skład lutowniczy: 60% Sn , 40% Pb lub stop eutektyczny .
Schemat procesu
Łączone elementy są traktowane topnikiem czyszczącym. Następnie obrabiany przedmiot jest mocowany w uchwycie i zanurzany w stopionym lucie na 2 do 12 sekund. Obrabiany przedmiot jest często poruszany, aby wspomóc przepływ lutu. Uchwyt elementu obrabianego musi umożliwiać nachylenie od 3° do 5° , aby lut mógł spływać i zapewnić gładkie wykończenie.
Geometria przedmiotu obrabianego
Ten proces jest ogólnie ograniczony do elementów wykonanych w całości z metalu, chociaż inne materiały, takie jak płytki drukowane, mogą również tolerować chwilowy kontakt z gorącym stopionym lutem bez uszkodzeń.
Konfiguracja i wyposażenie
Nie ma zbyt wiele sprzętu ani konfiguracji dla tego procesu. Wszystko, czego potrzeba, to tygiel lutowniczy z panelem kontrolującym temperaturę, kąpiel stopionego lutu i urządzenie podtrzymujące pracę. Zwykle urządzenie do mocowania przedmiotu obrabianego jest wykonywane na zamówienie dla każdego odpowiedniego przedmiotu obrabianego do zanurzania ręcznego lub automatycznego.
Lutowalność
Niektóre materiały są łatwiejsze do lutowania niż inne. Miedź, srebro i złoto są łatwe do lutowania. Żelazo i nikiel są nieco trudniejsze. Tytan, magnez, żeliwo, stal, ceramika i grafity są trudne do lutowania. Jednakże, jeśli są one najpierw platerowane, łatwiej je lutować. Przykładem tego jest cynowanie , w którym blacha stalowa jest pokryta cyną, aby można ją było łatwiej lutować.
Aplikacje
Lutowanie zanurzeniowe jest szeroko stosowane w przemyśle elektronicznym. Mają one jednak ograniczone zastosowanie w podwyższonych temperaturach ze względu na niską temperaturę topnienia spoiwa. Materiały lutowane nie mają dużej wytrzymałości i dlatego nie są używane do przenoszenia obciążeń.
Dalsza lektura
- Kalpakjian, Serope i Steven R. Schmid. Inżynieria i technologia produkcji: wydanie piąte . Upper Saddle River, NJ: Pearson Education, 2006