Hoe Werkt Solderen?

Hoe Werkt Solderen?

Soldeerbout

Figuur 1: Soldeerbout

Solderen is een essentieel proces in de elektronica-industrie, de loodgieterij en de juwelenindustrie, en het is een belangrijke vaardigheid voor elektronica-hobbyisten die aan thuisprojecten werken. Solderen helpt om een component op zijn plaats te houden en maakt sterke verbindingen tussen verschillende componenten en draden op een printplaat mogelijk.

Dit wordt gedaan met behulp van een metaal met een laag smeltpunt, soldeer genaamd, en een handgereedschap dat soldeerbout wordt genoemd. Dit artikel behandelt de grondbeginselen van het solderen, de belangrijkste gereedschappen die worden gebruikt, en een stap-voor-stap-proces voor het solderen van een component aan een elektronische printplaat.

Wat is solderen

Bij het solderen wordt metaal met een laag smeltpunt (soldeer) gebruikt om twee of meer metaalverbindingen samen te voegen. Een soldeerbout is een handgereedschap dat de warmte levert die nodig is om te solderen. De soldeerbout geeft hitte af aan het soldeer, dat smelt en in de verbinding tussen de werkstukken vloeit. Het soldeer koelt in een paar seconden af, waardoor de gesoldeerde verbinding ontstaat. Het gekozen soldeer moet een lager smeltpunt hebben dan dat van de componenten die in het proces worden verbonden; anders kunnen delen van de componenten smelten.

Het soldeerproces

Figuur 2: Het soldeerproces

Gereedschap voor solderen

De volgende onderdelen worden vaak gebruikt bij het solderen:

Soldeerbout

De soldeerbout levert de hitte om het soldeer te smelten en een elektrische verbinding te maken tussen twee componenten/draadjes. De soldeerbout bestaat uit een punt die in contact komt met het soldeer en dit verwarmt, en een geïsoleerd handvat dat wordt gebruikt om het gereedschap vast te houden. Soldeerbouten kunnen op gas, elektrisch of extern verwarmd zijn, maar elektrische types komen het meest voor. De soldeerbout wordt verhit als hij wordt aangesloten. De ijzeren punt kan hitte overbrengen om het soldeer te smelten en de verbinding te maken. Sommige soldeerbouten hebben een ingebouwde temperatuurregeling, zodat de gebruiker een vooraf ingestelde temperatuur kan instellen. Dit is nuttig bij het werken met verschillende soldeersels met verschillende smeltpunten. Overmatige hitte op de stift kan oververhitting veroorzaken en het soldeer en andere componenten op de printplaat beschadigen.

Soldeerstift

De soldeerstift brengt warmte over op de verbinding door thermische geleiding van het metaal-op-metaalcontact tussen de verbinding en de stift. Soldeerstiften zijn veelzijdig en bestaan in verschillende vormen en maten, zoals kegel-, beitel-, naald- en mesvormig. De keuze van de stift is belangrijk om goed te solderen en om te voorkomen dat nabijgelegen componenten of draden worden geraakt. Ook moet de stift groot genoeg zijn om een goede warmteoverdracht naar de verbinding te verzekeren. Dit zorgt ervoor dat het soldeer smelt en goed vloeit. De keuze van het type stift is een persoonlijke keuze, die in de eerste plaats afhangt van de toepassing. Een conische punt wordt bijvoorbeeld gebruikt voor soldeerwerk voor algemene doeleinden, terwijl een naaldpunt uiterst gedetailleerde en geconcentreerde soldeerwerkzaamheden verricht. Zie ons artikel over soldeerbout stiften voor meer informatie.

Soldeerstations

Een soldeerstation is een temperatuurgeregeld soldeerapparaat dat is ontworpen voor het solderen van de onderdelen op kleine chips die beschadigd kunnen raken door te grote hitte of temperatuur. Een soldeerstation heeft soldeergereedschappen die zijn verbonden met een controle-eenheid (CU) met automatische/handmatige temperatuurregelaars, een elektrische transformator, en displays voor temperatuur en timer.

Een soldeerstation wordt grofweg ingedeeld in analoge en digitale types. Een analoog soldeerstation heeft een verwarmingselement dat de soldeerstift verwarmt tot de aanbevolen temperatuur en dan uitgaat. Na verloop van tijd koelt het ijzer af tot een bepaalde grens waar het verwarmingselement in werking wordt gesteld om de ijzeren punt opnieuw te verhitten. Een digitaal soldeerstation heeft een PID-regelaar (Proportioneel-Integraal-Derivatief) in zijn microprocessor om de temperaturen te regelen. Een digitaal soldeerstation is preciezer en regelt de temperatuur automatisch, in tegenstelling tot het analoge soldeerstation, waar u de temperatuur met een regelknop moet instellen. Als de nauwkeurigheid van de bediening de eerste zorg is, is een digitaal soldeerstation de beste optie.

soldeerstation

Figuur 3: Soldeerstations

Soldeertin

Het in elektrische circuits gebruikte soldeer wordt grofweg in twee soorten onderverdeeld: tin/lood-soldeer en loodvrij soldeer. Tin/loodsoldeer is gemakkelijk te gebruiken; daarom is dit type soldeer populairder dan het loodvrije soldeer. Aangezien blootstelling aan lood echter leidt tot ernstige gezondheidsproblemen bij de mens en nadelige gevolgen heeft voor het milieu, zijn deze types soldeer geleidelijk uit de handel genomen. Zie ons artikel over de soorten soldeer voor meer informatie.

Soldeerbout standaard

Het is waardevol en handig om een soldeerbout standaard te hebben om de soldeerbout op te zetten voor korte pauzes. Deze standaard voorkomt dat de hete punt in contact komt met ontvlambare materialen of per ongeluk de handen van de gebruiker verwondt. De meeste soldeerstations hebben een ingebouwde houder samen met een spons om de stift schoon te maken.

Reinigingsspons

Een standaardmethode om de ijzeren punt schoon te maken is het gebruik van een puntreiniger zoals een natte spons of messingwol. Wanneer de vochtige spons tegen de punt wordt geveegd, koelt het water in de spons het soldeer af, en de mechanische wrijfactie verwijdert de verontreiniging op de punt, waardoor een dunne laag schoon soldeer op de punt achterblijft. Het vervuilde soldeer blijft aan het messing kleven wanneer het messing tegen de punt wordt gewreven. De punt wordt in de messing wol geduwd, en bij het terugnemen blijft er een dun laagje soldeer op de punt achter.

Flux

Flux helpt bij het reinigen van de te solderen oppervlakken en voorkomt oxidatie van de hete soldeerpunt. De flux wordt in de kern van het soldeer aangebracht of afzonderlijk als pasta gebruikt. De meeste vloeimiddelen produceren dampen wanneer het soldeer wordt verwarmd, wat op lange termijn een gevaar kan vormen voor de gezondheid van de gebruiker. Daarom is het raadzaam een goed geventileerde ruimte te hebben voor incidenteel solderen en een dampafzuiger te gebruiken in geval van herhaalde blootstelling. Lees ons artikel over het onderhoud van de soldeerboutstift voor meer informatie.

Reinigingssponsje voor soldeerstiften

Figuur 4: Reinigingssponsje voor soldeerstiften

Hoe soldeer je een component of draad

Vertinnen van de soldeerstift

De stift van een soldeerbout oxideert snel en dit werkt als een isolator die een goede warmteoverdracht verhindert om het soldeer te smelten tijdens het werken aan een project. Vertinnen is het proces waarbij de punt wordt bedekt met een dunne hoeveelheid soldeer. Idealiter gebeurt dit aan het begin en het einde van het soldeerproces en regelmatig tijdens het proces om de levensduur van de soldeerboutstift te verlengen.

Voer de volgende stappen uit voor het vertinnen van de ijzeren punt voordat u met het eigenlijke soldeerwerk begint:

  1. Bevestig de punt stevig aan de bout en schroef de punt goed vast.
  2. Schakel de stroomvoorziening van de soldeerbout in en wacht tot de punt verhit is.
  3. Gebruik een vochtig sponsje om de soldeerboutpunt schoon te maken. Wacht een paar seconden tot de punt weer heet is.
  4. Houd de soldeer in de ene hand en de soldeerbout in de andere hand en raak de punt van de soldeerbout aan met het soldeer totdat het soldeer gelijkmatig over de punt vloeit.

Het solderen van een printplaat

Goed soldeerwerk

Figuur 5: Goede soldeerverbindingen

Wanneer de soldeerstift vertind is, voert u de volgende stappen uit om een component aan een elektronische kaart te solderen:

  1. Plaats het onderdeel in het gat op de printplaat zoals aangegeven op de markering, en zet het vast door de printplaat om te draaien en de draden naar buiten te buigen onder een hoek van 450.
  2. Raak met de punt van de bout gelijktijdig het koperen plaatje en de componentdraad aan. Houd de positie 3-4 seconden vast om de plaat en de aansluitdraden te verwarmen.
  3. Houd de soldeerstift verder in de positie zoals uitgelegd in stap 3, en breng het soldeer aan op de verbinding. Het meeste soldeer smelt rond 1800C; zorg er dus voor dat de soldeerverbindingen heter zijn dan deze temperatuur.
  4. Verwijder de soldeerbout en wacht tot het soldeer op natuurlijke wijze is afgekoeld. Dit kan een paar minuten duren. Eenmaal afgekoeld, knip de extra draad van de kabels af.
  5. Controleer of de door het soldeer gevormde verbinding goed is. Een goede soldeerverbinding is conisch van vorm. Als de vorm niet correct is, snijdt u de componentdraad af en voert u het proces opnieuw uit.
  6. Als het soldeer kleverige brokken vormt in plaats van goed gesmolten te worden, kan dit te wijten zijn aan oxidatie aan de soldeerboutpunt. Het vertinnen van de soldeerbout wordt sterk aanbevolen, ten minste voor en na het solderen.

Hoe soldeer je draden

Solderen van twee draden

Figuur 6: Solderen van twee draden

Voer de volgende stappen uit om draden aan elkaar te solderen:

  1. Verwijder de isolatie van de draadeinden die gesoldeerd gaan worden. Draai de strengen met de vingers in het geval van een gevlochten draad.
  2. Verwarm de soldeerbout en raak met de punt het uiteinde van een van de draden aan en houd 3-4 seconden vast.
  3. Houd de bout op zijn plaats zoals besproken in stap 2, raak de soldeer aan op de draad totdat deze smelt en de hele draad bedekt. Herhaal dit proces ook voor de andere draad.
  4. Monteer beide vertinde draden op elkaar en raak met de verwarmde ijzeren punt beide draden aan. Het proces smelt het soldeer en bedekt beide draden gelijkmatig.
  5. Verwijder de soldeerbout en wacht een paar seconden tot de gesoldeerde verbinding is afgekoeld en gestold. Een krimpkous kan worden gebruikt om de verbinding af te dekken.

Desolderen

Desolderen

Figuur 7: Desolderen

Het soldeer en de componenten kunnen van een printplaat worden verwijderd voor reparatie- en probleemoplossing. Een desoldeervlecht, kan een verbinding desolderen. Voer de volgende stappen uit om een verbinding te desolderen:

  1. Leg een stuk van de desoldeervlecht op de verbinding die moet worden gedesoldeerd.
  2. Raak met de punt van een verwarmde soldeerbout de bovenkant van de vlecht aan. Hierdoor smelt het soldeer eronder, dat aan de vlecht vast komt te zitten.
  3. Verwijder de vlecht. Het soldeer zit nu aan de vlecht vast.

U kunt ook een soldeerzuiger gebruiken om soldeer van een printplaat te verwijderen. Een soldeerzuiger is een handstofzuiger die soldeer kan opzuigen terwijl het heet is, gewoon door op een knop te drukken.