Jei elektronikos remontu užsiimi reguliariai, tikriausiai turi kelis lydmetalo variantus, flux, lituoklio suvirinimo kempinėlę ir porą lituoklio antgalių. Tačiau yra vienas produktas, kuris net tarp patyrusių meistražmonių išlieka mažai žinomas: žemos temperatūros bismuto lydmetalas.
Jis nėra įprasto lydmetalo pakaitalas ir ne kiekvienam darbui tinkamas pasirinkimas. Jo vertė slypi vienoje labai konkrečioje savybėje: lydosi žymiai žemesnėje temperatūroje nei įprastos lydiniai.
Vienas dažniausiai naudojamų sudėčių — Sn42Bi58, kuriame 42 % alavo ir 58 % bismuto. Jo lydymosi temperatūra apie 138 °C. Kad būtų aiškiau:
| Lydinys | Lydymosi temperatūra | Skirtumas |
|---|---|---|
| Sn42Bi58 (alavo-bismuto) | 138 °C | — |
| Sn63Pb37 (su švinu) | 183 °C | 45 °C daugiau |
| SAC305 (bešvinis) | 217 °C | 79 °C daugiau |
Remonto darbe šis skirtumas gali būti milžiniškas.
Atėjai tiesiai prie produkto? Turime dviem formatais:
- 50 g indelis Sn42Bi58 — įprastas darbo stalo formatas
- 40 g švirkštas su bismutu — patogiau, kai reikia tiksliai sudėti mažą kiekį
Kas ypatinga bismuto lydmetalyje?
Sn42Bi58 yra eutektinis lydinys. Tai reiškia, kad jis iš kietosios į skystąją būseną pereina tiksliai apibrėžtoje temperatūroje — šiuo atveju apie 138 °C.
Tačiau svarbiau ne metallurginis paaiškinimas, o tai, ką tai leidžia daryti praktiškai: dirbame su mažiau šilumos ir mažiau apkrauname PCB.
Tai ypač aktualu, kai turime jautrių komponentų, plastikinių jungčių, labai plonų plokščių, LED, klijų ar vietų, kur perteklinė temperatūra gali atplėšti pad'ą ar sugadinti pačią plokštę.
Ir nors daugelis perka šį produktą galvodami tik apie litavimą žemoje temperatūroje, tikriausiai svarbiausia jo paskirtis yra visai kita.
Triukas, visiškai keičiantis išlitavimo būdą
Čia bismuto lydmetalas tikrai pasirodo iš geriausios pusės.
Įsivaizduok, kad reikia nuimti HDMI, USB, USB-C jungtį, lustelį su daugybe išvadų ar bet kurį kitą komponentą, turintį daug litavimo taškų. Problema dažniausiai ne vieno taško išlydymas. Problema — pasiekti, kad visi taškai būtų išlydyti vienu metu.
Kaitini vieną pusę, pereini prie kitos — ir kai pasiekei kitą galą, pirmasis jau vėl sukietėjęs. Įprasta išeitis — kelti temperatūrą ir pūsti daugiau karšto oro. Veikia, bet ir žalos tikimybė auga.
Su Sn42Bi58 galima elgtis kitaip. Užtepame nedidelį kiekį ant esamų lydinio taškų ir leidžiame lydiniam susimaišyti. Bismuto dėka lydymosi temperatūra ženkliai sumažėja: lydmetalas išlieka skystas ilgiau, ir komponentą galima ištraukti daug lengviau.
Daugeliu atvejų skirtumas stebina. Jungtis, atrodžiusi pritvirtinta amžiams, gali pradėti eiti beveik be pastangų.
Šiam tikslui švirkštas paprastai patogiau nei indelis: vienu paspaudimu uždedi lašelį tiksliai ten, kur reikia, neapliejant visos plokštės.
Jei reikia traukti jėga — kažkas daroma neteisingai
Tai turbūt viena svarbesnių taisyklių išlituojant komponentus.
Jei tenka traukti jungtį ar verti komponentą sverto principu, reiškia, kad bent vienas taško lydinys vis dar laiko. Ir tada prasideda tikros problemos: atplėšti pad'ai, pažeistos trasos, sulūžusios vios, deformuotos jungtys.
Žemos temperatūros lydinys padeda kaip tik to išvengti. Tikslas ne išrauti komponentą. Tikslas — pasiekti, kad visi jo litavimo taškai tuo pačiu metu būtų skystos būsenos, ir tuomet nuimti be jokios jėgos.
Mažiau temperatūros — mažiau rizikos plokštei
Šiluma būtina litavimui ir išlitavimui, tačiau ji taip pat yra viena dažniausių remonto metu kylančių gedimų priežasčių.
Šiuolaikinės plokštės gali turėti daug vario sluoksnių ir didelius žemės planus, sugerančius milžinišką kiekį energijos. Tuomet susiduriame su klasikine situacija: priartini lituoklį — o lydinys lyg nenori lydytis. Keliam temperatūrą. Kaitinam toliau. O tuo tarpu, kai bandome dirbti viename taške, visa PCB zona pradeda kaisti.
Su žemos temperatūros lydmetalu galime sumažinti šią šiluminę apkrovą ir išvengti problemų: atplėštų pad'ų, plastiko deformacijų, klijų pažeidimų, PCB delaminacijos ar gretimų komponentų perkaitimo.
Remonte svarbu ne tik temperatūra, rodoma stoties ekrane. Svarbu ir tai, kiek laiko tą temperatūrą taikome. Todėl labai padeda pašildytuvas iš apačios ir aplinkos apsauga Kapton juosta.
Kur šis lydmetalas ypač naudingas?
USB, HDMI ir USB-C jungtys
Tai vienas aiškiausių pavyzdžių. Šios jungtys turi daug litavimo taškų, o dažnai dar ir didelius metallinius fiksatorius, sujungtus su žeme. Išlaikyti viską išlydyta vienu metu tikrai nelengva — nedidelis Sn42Bi58 kiekis gali padaryti nuėmimą žymiai paprastesnį.
SMD lusteliai
Tinka ir komponentų su daugybe išvadų nuėmimui. Idėja ta pati: paskleidžiam lydinį per kontaktus ir siekiam, kad visi išliktų skystos būsenos pakankamai ilgai.
Metaliniai ekranai
Plokštei tiesiai prilituoti ekranai taip pat gali būti nemalonus reikalas — jie turi kelis atskirai išsidėsčiusius taškus. Mažesnė lydymosi temperatūra čia labai padeda.
Karščiui jautrios plokštės ir komponentai
Lankstūs PCB, plonos plokštės, komponentai šalia plastiko, maži elektronikos moduliai ar klijuotos zonos — visi tai yra geri kandidatai darbui žemesnėje temperatūroje.
LED apšvietimo remontas
LED komponentai yra gana jautrūs perkaitimui. Žemos temperatūros lydinys gali praversti, kai norime kuo labiau sumažinti šiluminį stresą remonto metu.
Pasta ir lazdelė Sn42Bi58 — ne tas pats daiktas
Internete Sn42Bi58 galima rasti įvairių formatų: pasta, viela, plokštelės, rutuliukai, lazdos, smulkūs luiteliai. Kartais lazdos patraukia dėmesį — jų kainos gali būti gana aukštos. Ar tai tas pats?
Metalinis lydinys gali būti identiškas, tačiau produktas — ne.
Sn42Bi58 lazda iš esmės yra kietas metalas iš alavo ir bismuto ta proporcija. Pasta — tai mažos to paties lydinio dalelės sumaišytos su flux ir kitais komponentais, leidžiančiais ją patogiai tepti. Flux pašalina oksidus ir padeda lydmetalui gerai sudrėkinti metalines paviršius.
Elektronikos remontui pasta paprastai yra patogiausia, nes galima uždėti tiksliai ten, kur reikia, labai mažais kiekiais. Todėl abi mūsų siūlomos formos — 50 g indelis ir 40 g švirkštas — yra pastos pavidalo.
138 °C nereiškia, kad lituoklį reikia nustatyti į 138 °C
Tai gana dažna klaida.
Kad Sn42Bi58 lydosi ties 138 °C, nereiškia, kad stotį reikia nustatyti lygiai į tą temperatūrą. Lituoklio antgalis nuolat perduoda šilumą komponentui, trasom ir visai aplink esančiai vario masei. Jei lituoklį nustatome beveik į pačią lydymosi temperatūrą, šilumos perdavimas bus itin lėtas.
Reali darbo temperatūra turi būti aukštesnė. Svarbiausia rasti tašką, kuriame lydinys greitai išsilydo ir galima kuo greičiau nuimti šilumą. Dažnai geriau dirbti kelis sekundes šiek tiek aukštesnėje temperatūroje, nei ilgai kaitinti per žema.
Ir nepamiršk antgalio: jei jis oksiduotas ir neima lydmetalo, šiluma perduodama žymiai prasčiau — ir galiausiai kelsi temperatūrą be reikalo. Antgalių atnaujinimo pasta tai išsprendžia per akimirką.
Tai kodėl nenaudoti Sn42Bi58 visur?
Nes yra ir trūkumų. Lydiniai su dideliu bismuto kiekiu paprastai yra trapesni ir mažiau plastiški nei kiti lydmetalo tipai.
Daugeliui atvejų tai visiškai netrukdo. Tačiau reikia turėti omenyje, kai litavimo jungtis bus veikiama smūgių, vibracijų, lenkimų ar pasikartojančių mechaninių apkrovų.
Tai paaiškina situaciją, kuri iš pradžių gali atrodyti prieštaringa: Sn42Bi58 gali būti puikus komponentui nuimti iš mobiliojo telefono — tačiau tai nereiškia, kad juo verta daryti visas galutines jungtis tame pačiame telefone.
Vienas dalykas — naudoti kaip pagalbą remonto metu. Kitas — nuspręsti, koks lydinys liks kaip galutinė jungtis. Tam paprastai eisi prie Sn63/Pb37 arba įprastos bešvinės pastos, priklausomai nuo įrenginio.
Atsargiai, jei plokštėje yra švino lydmetalas. Sumaišius bismutą su tam tikrais švino lydiniais, gali susidaryti Sn-Bi-Pb sudėties kompozicijos, kurių lydymosi temperatūra itin žema — tam tikromis proporcijomis apie 96 °C. Tai gali būti rimta problema, jei tokia mišinys liks kaip galutinė jungtis.
Todėl, naudojant Sn42Bi58 išlitavimui palengvinti, gera praktika — po darbo likučius pašalinti lituoklio suvirinimo kempinėle, gerai nuvalyti pad'us ir naują jungtį daryti tinkamu lydmetalu.
Tai ypač svarbu dirbant su senais įrenginiais ar plokštėmis, kurios anksčiau jau buvo taisytos: dažnai nežinome, kokį lydmetalą naudojo tas, kas dirbo prieš mus.
Ar bismuto lydmetalas atitinka RoHS?
Sn42Bi58 lydinys neturi švino. Alavas ir bismutas taip pat nepatenka į RoHS direktyvos ribojamų medžiagų sąrašą, todėl ši sudėtis plačiai naudojama kaip bešvinis lydinys aplikacijose, suderinamose su RoHS.
Tačiau svarbu skirti lydinio sudėtį nuo konkretaus produkto sertifikacijos. Norėdami tvirtinti, kad konkreti produkte referansas yra RoHS sertifikuota, reikia turėti atitinkamą gamintojo dokumentaciją.
Sudėties požiūriu, Sn42Bi58 yra bešvinis lydinys, tinkamas aplikacijoms, kuriose reikalingos žemos temperatūros litavimo jungtys.
Kaip išnaudoti maksimaliai
Nereikia pilti pastos ant visos plokštės. Išlitavimui palengvinti paprastai pakanka nedidelio kiekio, gerai susimaišiusio su esamu lydmetalu.
Taip pat svarbu paskirstyti tolygiai. Jei nuiminėjame jungtį su veinte puntos ir devyniolika yra išlydyta, bet vienas vis dar kietas — tas vienas taškas gali atplėšti pad'ą.
Kitas svarbus patarimas — naudoti flux, kai to reikia. Kartais problemos sprendžiamos keliant temperatūrą, kai keletas lašų gero flux gali žymiai pagerinti sudrėkinimą ir šilumos perdavimą. Jei dirbi su bešviniais lydiniais, RMA-223 yra tas, kuris juos tiesiogiai nurodo.
Panaudojus Sn42Bi58 komponentui nuimti, verta gerai išvalyti zoną: suvirinimo kempinėle pašalinti mišinio likučius, o izopropilo alkoholiu su antistatišku šepetėliu nuvalyti pad'us prieš naują litavimą.
Ir, kaip ir su bet kuriuo elektroniniu litavimo darbu, rekomenduojama naudoti dūmų ištraukimo sistemą. Tai, kad lydinys neturi švino, nereiškia, kad flux garų geriau kvėpuoti.
Produktas, kurį greičiausiai naudosi labiau išlitavimui nei litavimui
Tai gal ir keisčiausias dalykas apie bismuto lydmetalą. Parduodamas kaip žemos temperatūros litavimo medžiaga — o daugeliui elektronikos remontininkų tampa pirmiausia išlitavimo įrankiu.
Jis nekeičia lydmetalo, kurį naudoji kasdien. Neturi prasmės jį naudoti kiekvienam remontui. Jis tiesiog labai gerai sprendžia vieną konkrečią problemą.
Kai prieš tave — jungtis, atrodanti neįmanoma nuimti, komponentas apsuptas plastiko arba PCB, sugerianti visą šilumą, kurią jai duodi — turėdamas Sn42Bi58 lydinį, darbą gali atlikti visiškai kitaip.
Tai vienas iš tų consumables, kurie gali prastovėti savaites remonto stalo stalčiuje. Kol ateina tas sudėtingas remontas ir prisiminsi, kad turi.
Tada supranti, kodėl bismuto lydmetalas nusipelno vietos šalia flux, suvirinimo kempinėlės ir įprasto lydmetalo.
Rasi čia, dviem formatais:
- Sn42Bi58 litavimo pasta, 50 g indelis — kad visada būtų ant darbo stalo
- 40 g švirkštas su bismutu — lašas po lašo, tiksliai kur reikia
Ir kas prie to tinka: suvirinimo kempinėlė, flux, izopropilo alkoholis ir dūmų ištraukimas. Viskas litavimo priedų skiltyje.
