TANEN JUOTOSOPISTO Lyijytön elektroniikka

Kun samaa juottimen terää käytetään jyijyisellä juotteella, että lyijyttömällä juotteella juottamiseen, on kaikki juotokset lyijyisiä. Näin siitä syystä,

koska sallittu lyijyn määrä on minimaalisen pieni juotoksessa.

Erillisten juottimien käyttö taas johtuu erilaisista juotoslämpötiloista.

TANEN JUOTOSOPISTO Juottojen lämpötilat

Tässä on erään lähteen mukaiset koneellisten juottojen lämpötilat. Käsijuotossa juottimen kärjen lämpötila voi olla jonkin verran korkeampi, koska juotosalue on pistemäinen ja juotosaika melko lyhyt.

Kokemukseni mukaan 270 astetta lyijyisellä juotteella ja 300 astetta lyijyttömällä juotteella ovat hyviä ohjelämpötiloja. Yleensä käytetään liian suuria lämpötiloja, jolloin juotteen apuaineet ( FLUX tai hartsi (Rosin)) palavat ja menettävät näin merkityksensä.

Lyijyinen tai lyijytön juote, kummallakin komponentti tarttuu piirilevyyn kun on juottamisen taitoa hankittu riittävästi. Käden ja silmän yhteistoiminta on tärkein !

HUOM ! Seuraavaksi on tarkoitus kehitellä MFL-koteloisen piirin juottamiseen vihjeet.

TANEN JUOTOSOPISTO SOT23-kotelon irroitus, vaihe 4

Tässä sitten halutaan saada transistori ehjänä irti ja uusiokäyttöön. Silloin lämmitetään kotelon kahta liitintä yhtäaikaa ja työnnetään juottimella transistori pois paikaltaan. Näin helposti tämä tapahtuu !

TANEN JUOTOSOPISTO SOT23-kotelon irroitus, vaihe 3

Kuvassa transistoria on käännetty 90 astetta. Nyt voitaisiin irroitusta jatkaa taivuttelemalla koteloa edestakaisin, niin että toisella sivulla olevat liittimet katkeavat, tai suorittaa lopullinen irroitus juottimella. Tämä menetelmä tulee kysymykseen silloin, kun transistori on ehjä, ja tarvitaan sitä johonkin toiseen kytkentään.

TANEN JUOTOSOPISTO SOT23-kotelon irroitus, vaihe 2

Sulatetaan juote transistorin liittimestä, siltä laidalta, jossa niitä on vain yksi. Kun juote on sulaa, viedään juottimen kärki pois ja nostetaan liitin irti levystä terävällä veitsen kärjellä.

TANEN JUOTOSOPISTO SOT23-kotelon irroitus, vaihe 1

SOT23 koteiloisen transistorin irroitus on helppoa. Juotin jälleen noin 400 asteen lämpötilaan, jolloin juotokset kuumenevat nopeasti. Transistorin kahden liittimen puolelta poistetaan juotteet imunauhalla. Näin siksi, että seuraavassa vaiheessa liittimet eivät vääntäisi juotostäpliä irti levystä.

TANEN JUOTOSOPISTO SO-piirin irroitus, vaihe 9

Tässä sitten mikropiirille paikka, johon se voidaan asentaa. Kuvasta näkyy, että yhtää juotostäplää ei ole irronnut, joten tarkoitus on saavutettu.

TANEN JUOTOSOPISTO SO-piirin irroitus, vaihe 8

Piirin irroituksen ja juotteen poiston jälkeen jää levyyn juotoksen apuaineen hartsin jäänteet. Ne voidaan liuottaa tarkoitukseen sopivalla nesteellä ja sitten poistaa esimerkiksi vaatepalalla.

TANEN JUOTOSOPISTO SO-piirin irroitus, vaihe 7

Tinaimunauhalla otetaan vanhat juotteet piirilevyn täplistä pois. Imunauhan käytössä on huomioitava, että nauha imee parhaiten siitä kohtaa, jossa on jo hieman juotetta. Näin nauhaa ei tule katkaista siten, että kaikki vanha juotealue lähtee pois, vaan nauhan päähän jää vähän aluetta, jossa on juotetta.

TANEN JUOTOSOPISTO SO-piirin irroitus, vaihe 6

Näin siististi on piiri irronnut levystä. Tehdään vain puhdistustoimet enen uuden piirin asennusta.

TANEN JUOTOSOPISTO SO-piirin irroitus, vaihe 5

Kun liittimet ovat katkenneet, kerätään jäänteet juottimen kärjellä pois.

TANEN JUOTOSOPISTO SO-piirin irroitus, vaihe 4

Kun kaikki liittimet sivulta ovat irroitetut, käännellään piiriä varovasti edestakaisin kunnes liittimet toiselta sivulta katkeavat. Kokemukseni mukaan tämä toiminta ei irroita piirilevyn juotostäpliä.

TANEN JUOTOSOPISTO SO-piirin irroitus, vaihe 3

Näin jatketaan liittimien irroittelua yksi kerrallaan. Juottimen ohut kärki (0,2mm) ja sen J-muoto sopivat erittäin hyvin tällaiseen toimintaan.

TANEN JUOTOSOPISTO SO-piirin irroitus, vaihe 2

Nyt vedetään juotinta varovasti piiristä poispäin, jolloin piirin liitin kuumenee nopeasti ja juote piirilevyssä sulaa. Tämä nopea sulaminen estää lämpöä siirtymästä piirilevyyn ja juotostäplä ei näin irtoa. Kun pieni kiristys piiristä ulospäin on vaikuttamassa, irtoaa liitin juotoksesta pois. Kuvasta nähdään jo irronnut liitin. Jatkuu vaiheella 3.

TANEN JUOTOSOPISTO SO-piirin irroitus, vaihe 1

Vioittuneen piirin irroitus piirilevystä rikkomatta piirilevyä on taitoa vaativa tehtävä. Näin siksi, että piirilevy on hyvin paljon arvokkaampi kuin rikkoutunut mikropiiri. Olen kehitellyt itselleni menetelmän, jolla tehtävä onnistuu hyvin. Käytössäni on tietysti ohuella 0,2 mm terällä varustettu juotin. Kärjen olen taivuttanut J-muotoon. Ensiksi juottimen lämpötila nostetaan noin 400 asteeseen. Seuraavaksi J-kärki työnnetään liittimen ja piirilevyn väliseen koloon, ja siirrytään vaiheeseen 2.

TANEN JUOTOSOPISTO ATmega8 juotto 9

Nyt ATmega8 piiri on asennettu. Jälki on lähes teollisuusasennuksen kaltainen, ei ole turhia juotemönttejä liittimien päällä ja oikosulkuja kohtioiden välillä. Kuitenkin vasta sähköinen testi osoittaa suoritetun asennuksen toimivuuden.

TANEN JUOTOSOPISTO ATmega8 juotto 8

Kohtioiden juotossa on huomioitava, että kuumennetaan samanaikaisesti sekä piirin liitintä että täplässä olevaa juotetta. Tämänkin toiminnan tekemiseen sopii erinomaisesti ohut J-terä, kuten kuva osoittaa. Tuolla edellisissä kuvissa jäi mainitsematta, että piiriä kannattaa hangata monistuspaperia vasten ennen juottamisen aloitusta, jolloin liittimien alapinnasta lähtee hapettumat pois ja liittimen alapinta kirkastuu. Näin juottuminen on varmempaa.

TANEN JUOTOSOPISTO ATmega8 juotto 7

Piiri siirretään paikalleen sormin tai tyhjöimuria käyttäen. Kun piiri on kohdallaan, kuumennetaa yhtä kulmaliitintä ja juotostäplässä olevaa juotetta. Näin piiri kiinnittyy asennuskohtaan. Kiinnityksen jälkeen piirin paikka on hyvä tarkistaa suurentavaa optiikkaa käyttäen. Tarvittaessa kiinnitysjuote sulatetaan ja piiriä siirretään tarvittavaan suuntaan.

TANEN JUOTOSOPISTO ATmega8 juotto 6

Fluxi on kemiallisesti aktiivista ainetta, koska sen tehtävänä on pudistaa täplän pinta juottumista estävistä aineista. Tästä syystä se muodostaa hapettuessaan johtavan kerroksen. Näin fluxi on syytä pestä pois pohjusjuotteen sijoittamisen jälkeen. Tähän tehtävään on pesunesteitä, joita käyttäen fluxi voidaan poistaa.

TANEN JUOTOSOPISTO ATmega8 juotto 5

Harrasteina tehtyjen piirilevyjen juotostäpliin laitetaan sopiva määrä juotetta. Kun täplissä on nyt juotoksen apuainetta fluxia, muodostuu täpliin sopiva juotekerros piirin jatkotoimenpiteitä varten.

TANEN JUOTOSOPISTO ATmega8 juotto 4

Geelifluxin levitys tapahtuu parhaiten karkeakarvaisella taiteilijan pensselillä. Pensselin ei tarvitse olla kovin leveä, joten kuvan pensseliä olen kaventanut kohtuullisesti.

TANEN JUOTOSOPISTO; ATmega8 juotto 3

Juotteen leviämiseksi juotostäpliin laitetaan niihin juotoksen apuainetta, fluksia. Tässä käytän geelimuotoista fluksia. Se on lääkeannosteluun käytetyssä ruiskussa, josta sitä on helppo sijoittaa sopiviin kohtiin piirilevylle. Tuo ruiskuannostelu on sitten syytä tasoittaa täplien kokoalueelle.

TANEN JUOTOSOPISTO; ATmega8 juotto 2

Juotostäplien puhdistaminen on lähtökohta onnistuneen juotoksen teolle. Lasikuituinen raapekynä on sopiva tähän toimitukseen. Sillä suoritettu hankaus ei kuluta kuparia, vaan poistaa hapettumat ja muut juotoksen laatuun vaikuttavat epäpuhtaudet.

TANEN JUOTOSOPISTO; ATmega8 juotto 1

Nykyisten SMD-rakenteisten mikropiirien juotto onnistuu oikein hyvin kun on sopivat välineet ja taitoa juotoksen suoritukseen. Näissä dioissa kerron lyhyesti kuinka juotan pienen pintaliitosrakenteisen mikropiirin.

TANEN JUOTOSOPISTO;transistorin kiinnitysjuotto

SOT23-koteiloisen transistorin asentaminen ei ole sen kummallisempi kuin normaalin palavastuksen asentaminen. Transistori otetaan pinsetteihin, sulatetaan kiinnitysjuote ja transistorin kollektoriliitin työnnetään sulaan juotteeseen. Juotin poistetaan juotoksesta ja trasistoria pidetään vakaasti paikallaan, kunnes juote on jähmettynyt.

TANEN JUOTOSOPISTO;transistorin kiinnitysjuotteen laitto

SOT23-koteloisen transistorin kiinnitysjuote kannattaa laittaa kollektorin juotostäplään. Siihen on sitten helpoin kiinnitysjuottaa transistori. Koska transistorin juotoskohtio on pieni, ei juotetta tule juotostäplään laittaa turhan paljon.

TANEN JUOTOSOPISTO; piiriliittimen juotosmalli

Tässä taitelijan näkemys siitä, miltä mikropiirin L-liittimen tulisi näyttää juottamisen jälkeen. Esitetyllä tavalla ei juotokset näytä aivan näin hyviltä, mutta tärkeintä on niiden toimivuus. Tulen myös esittämään tavan, jolla juotos saadaan näyttämään tämän näköiseltä.

TANEN JUOTOSOPISTO; mikropiirin juoton jatko

Piiri kiinnitetään sitten myös vastakkaisesta kulmasta. Tässä piirin kohdistus on jäänyt tekemättä ! Seuraavaksi juotetaan jokainen kohtio erikseen. Tämä ei ole mitenkään vaikeaa 1,27 mm kohtiovälisissä piireissä, kun käytettävänä on 0,2 mm juottimen kärki (J-muoto) ja 0,3 mm juote. Juottimella kuumennetaan samanaikaisesti piirilevyn juotetäplää ja piirin liitintä. Juotetta annostellaan juotetäplän ja liittimen yhtymäkohtaan sopiva määrä.

TANEN JUOTOSOPISTO; mikropiirin kiinnitysjuotto

SO8-kotelon asennuksessa voidaan hyvin käyttää apuna pinsettejä. Sulaan kiinnitysjuotteeseen työnnetään piirin kulmakohtio. Kun piiriä pidetään hetki vakaasti paikallaan, voidaan piirin asentoa hieman kääntää kiinnityksen jälkeenkin. Kuvankin tapauksessa tällainen kääntäminen on tarpeen.

TANEN JUOTOSOPISTO; SOT353-5 juotto

Tämän pienikokoisen mikropiirin juottokin tapahtuu aivan mukavasti. Piirin yhteen juotostäplään on laitettu hieman kiinnitysjuotetta. Sitten tartutaan pinseteillä piiriin ja samalla kuumennetaan juottimella juote sulaksi. Piiri työnnetään levyä pitkin sulaan juotteeseen, annetaan hetkin kuumentua, ja sitten juotin otetaan pois. Piiri oikaistaan kohdalleen ja juotetaan muut kohtiot normaalilla tavalla.

TANEN JUOTOSOPISTO; vastuksen mallijuote

Tässä kuvassa on esimerkki vastuksen tai palakondensaattorin juotoksesta. Siinä on oikea määrä juotetta ja se on levinnyt sille alueelle, johon se kuuluukin levitä. Tosin kuva on taiteilijan käsialaa, mutta antaa ohjeen siitä, miltä juotoksen tulisi näyttää.

TANEN JUOTOSOPISTO; vastuksen toisen pään juotto

Vastuksen toinen pää onkin jo sitten helpompi juottaa. Juottimen sijoitus ja juotteen annostelu ovat tässä ne tärkeät kohteet. Juottimen tulee kuumentaa sekä piirilevyn kuparitäplää että vastuksen päätä. Kun näin tapahtuu, syötetään juote vastuksen ja täplän yhtymäkohtaan. Juotetta tulee annostella sopivasti, sitä ei saa olla liikaa, mutta ei myöskään liian vähän.

TANEN JUOTOSOPISTO; Vastuksen kiinnitysjuotto

Tuossa kuvatekstit kertovat kaiken tarpeellisen !

Mikä on vastuksen resistanssi ?

TANEN JUOTOSOPISTO; Kiinnitysjuotteen laitto

SMD-palakomponentittien asennus aloitetaan laittamalla komponentin toiseen juotostäplään hieman juotetta.

Sitä ei saa olla kovin paljon, mutta täplän on hyvä peittyä. Tämä toimenpide voidaan tehdä kaikkiin paikkoihin, joihin palakomponentti tulee sijoittaa. Sama pätee sekä vastuksille että kondensaattoreille.

TANEN JUOTOSOPISTO; Juottimen ja juotteen sijoitus

Kuvassa esitän kuinka juottimen J-kärki sijoitetaan juotoskohtaan. Kärjen tulee kuumentaa sekä juotettavaa komponenttia että komponentin asennustäplää. Juote työnnetään niinkuin kuva näyttää, komponentin ja juotostäplän yhtymäkohtaan.

TANEN JUOTOSOPISTO; Juottimen kalibrointi

Juottimen kärjen lämpötilan mittaaminen on hyvä tehdä ainakin silloin kun juottaminen ei tunnu onnistuvan millään. Useissa nykyisissä yleismittareissa on lämpötilan mittaukseen tarkoitettu

termopari vakiona. Tätä mitta-anturia käyttäen voidaan kärjen lämpötilan mittaus suorittaa helposti. Kuvassa näytetään kuinka mittaaminen tapahtuu. Olen tavannut näytöillä varustetuissa juottimissakin jopa 100 astetta alaspäin olevia lukemia.

TANEN JUOTOSOPISTO; Juottaminen

Juottamisessa yleensä käden ja silmän yhteistoiminta on tärkein tekijä. Myös huolellisuus ja riittävä harjoittelu tekee juotoksista näytettäviä. Perinteisissä reikiin upotettavissa komponenteissa pätee eri menetelmät kuin nykyisissä SMD-komponenteissa. Nyt en kuitenkaan palaa historiaan, vaan esittelen niitä tapoja, joilla pintaliitoskomponentit ovat helposti kiinnitettävissä.

TINAIMUNAUHA

Tinaimunauha on pintaliitostekniikas-

sa se ainoa oikea juotteenpoistoväline.

Imupumput vie ohuet piirilevyn johtimet mennessään. Tinaimunauhaa tulee säilyttää ilmatiiviissä kotelossa, koska se hapettuu aivan samoin kuin piirilevykin. Toinen tärkeä seikka sen käytössä on juottimen lämpötila. Juottimen lämpötilan tulee olla jonkin verran korkeampi kuin juotossa, jolloin juotteen poisto tapahtuu nopeasti, eikä lämpö ehdi levitä ympäristöön. Ja vielä; nauhasta ei pidä poistaa kaikkea aikaisemmin imeytynyttä aluetta, vaan uusi imu suoritetaan imualueen rajakohdassa, jossa on jo hiukkasen juotetta. Juote johtaa paremmin lämpöä kuin pelkkä

imunauha. Kuvan mukainen imunauha on kokemukseni

mukaan paras. Sitä myy ELFA.

FLUX

Flux eli juoksute on juottamisen apuaine. Sitä on kuitenkin käytettävä varoen, ja jos juotteessa oleva hartsi (rosin) riittää juotteen onnistumiseen, ei fluxia tule käyttää. Fluxin jäänteiden hapettuessa kytkentään tulee johtavuutta kohtioiden välille ja niistä tulevia vikoja on hankala löytää. Näin tapahtuu kun nykyiset mikropiirit ovat fet rakenteisia ja tuloimpedanssit ovat silloin useita megaohmeja. Oikea tapa on pestä kaikki jäännös fluxit kytkennästä pois.

JUOTTEEN VAHVUUDEN VALINTA

Nuo kolme erivahvuista juotetta riittävät hyvin nykyisiin elektroniikkajuotoksiin.

JUOTOSTARVIKKEET

Tuosta luettelosta puuttuu vielä fluxin poistoon tarkoitettu nesteellä täytetty pensselikynä, mutta otan sen esille jatkossa.

SUURENTAVAT PANTALASIT

Pantalaseja käytettäessä säilyy ns. "syvyysnäkö" (stereonäkö), joka on tärkeä pieniä kohteita juotettaessa.

JUOTTIMEN KÄRJEN PUHDISTIN

Varsinkin lyijyttömän juotossa kärjen suuri lämpötilavaihtelu on tuhoisaa juottimen kärjelle. Itse olen käyttänyt metallivillaa jo useita vuosia, enkä vaihda käytäntöäni märkään sieneen.

ATULAOTE SOT23-kotelosta

Tässä sitten nähdään kuinka näppärää on SOT23-kotelon käsittely muodoilluilla pinseteillä.

ATULAOTE KONDENSAATTORISTA

Kuvasta nähdään kuinka muotoilluilla kärjillä voidaan palakomponentti sijoittaa. Kärjet voidaan painaa alustaa vasten, jolloin niiden liikkuminen käden epävakauden vuoksi estyy ja komponentin asettelu helpottuu. Näinhän ei voida tehdä teräväkärkisillä atuloilla. Siksi sellaiset atulat sopivat vain nenäkarvojen poistoon ! ! !

ATULAT (PINSETIT) SMD-komponenteille

Tässä oikeat pinsetit pintaliitoskomponenttien käsittelyyn. Itse tykkään tuosta käyristetystä mallista.

J-kärjen käyttö

Kuvassa olen esittänyt tilanteet, jotka tulevat eteen juotettaessa erikokoisia komponentteja. Normaaleja juotoskärkiä on aina esillä useita ja niistä valitaan aina tilanteeseen sopiva. Tällä terällä tehdään kaikki SMD-juotokset, vain lämpötilaa muutellen.

JUOTTIMEN MUOTOILTU KÄRKI

Tässä on se minun oivallukseni, millaisen juottimen kärjen tulee olla, jotta lämpöenergiaa saadaan aina siirtymään sopiva määrä juottokohteeseen. Samalla tulee myös huomioiduksi juottimen ergonominen käyttö. Saadaan juottavan käden asento oikeaksi !

HAKKO 900S juotin

Tämä juotin on tehnyt mahdolliseksi harrastukseni SMD-tekniikalla. Sen kärki on riittävän ohut pientenkin juotosten tekemiseen. Kun vielä voin käyttää sitä omalla virtalähteellä, tiedän tarkasti, mikä on kärjen lämpötila milläkin käyttöjännitteellä. Suoritan juottimen kalibroinnin riittävän usein. Juotinkahvan hinta on alv:n kanssa noin 60€. Edellinen juotin kesti yli kolme vuotta ja usein se on jäänyt yöksikin päälle.

JUOTTAMISVÄLINEET

Tuo tyhjötarttuja ei ole välttämätön, koska komponentteja voi siirrellä atuloilla eli pinseteillä. Lisäisin joukkoon vielä "luupin" eli suurennuslasin , jota käyttäen mikropiirien kohdistus helpottuu ja juottamisjälkeä voidaan tarkastella.