PROJEKT: UNAPRJEĐENJE SADRŽAJA ELEKTROTEHNIČKE GRUPE PREDMETA – USEGP

Nositelj projekta: Gimnazija i strukovna škola Jurja Dobrile Pazin

Maja Jukić, dipl. ing. el.Zoran Konjević, dipl. ing. el.

Ulaganje u budućnostEuropska unija

Ulaganje u budućnostEuropska unija

SMD tehnologija

Projekt je sufinancirala Europska unija iz Europskog socijalnog fonda

2

SADRŽAJ

1. Uvod 3

2. Oprema za lemljenje 62.1. Lemilica 62.2. Lemilica na vrući zrak 82.3. Lemna pasta 92.4. Fluks 102.5. Žica za lemljenje 102.6. Pribor za odlemljivanje 112.7. Pribor za čišćenje 132.8. Ostali pribor 14

3. Pregled tiskane pločice 153.1. Pregled nove tiskane pločice prije lemljenja komponenti 153.2. Pregled tiskane pločice na kojoj se mijenjaju komponente 163.3 Priprema pločice za lemljenje 163.4. Priprema lemilice za lemljenje 17

4. Lemljenje SMD komponente 184.1. Lemljenje SMD komponenti koristeći žicu za lemljenje 184.2. Lemljenje lemilicom koristeći fluks 214.3. Lemljenje lemilicom na vrući zrak 23

5. Zamjena SMD komponenti 26

6. Popravljanje kontakata i spojeva 27

7. Montaža komponenti s hladilima 28

9. Katalozi SMD komponenti 29Izvori 29Popis kratica 29

10. Popis slika 30

3

1. UVOD

Izrada elektroničkih sklopova vrši se montažom elektroničkih komponenti na tiskane pločice lemljenjem izvoda komponenti za lemno mjesto (engl. pad) izrađeno na tiskanoj pločici. Lemni spoj trajno osigurava dobru električnu vezu i mehaničku pričvršćenost komponente. Elektroničke komponente se, s obzirom na princip montaže na tiskanu pločicu, mogu podijeliti u dvije osnov-ne skupine:

1. komponente sa žičanim izvodima (engl. through-hole components) – sl. 1.2. komponente za površinsku montažu (engl. surface-mount devices, SMD) – sl. 2.SMD su elektroničke komponente za površinsku montažu. Tehnologija povr-šinske montaže (engl. surface mounting technology, SMT) je poznata još iz 60-ih godina prošlog stoljeća, ali pravu primjenu dobiva 80-ih godina prošlog stoljeća kada se razvijaju SMT robotizirani sustavi montaže tiskanih pločica. Današnji SMT strojevi postižu montažu i do 150 000 komponenti/sat.

Slika 1.1. Komponenta za klasičnu montažu (engl. through-hole)

Slika 1.2. Komponenta za površinsku montažu SMD

4

Na slikama 1.1. i 1.2. su prikazani primjeri komponenti za klasičnu i površinsku montažu. Osnovna razlika među njima je što razmak između pinova kod throu-gh-hole komponente iznosi 2,54 mm (0,1 inch), a kod SMD komponente iznose 1,27 mm, 0,8 mm i 0,5 mm. Iz tablica je vidljivo da su karakteristični parametri za veličinu i razmake između pinova kod SMD komponenti barem dvostruko manji.

Prednosti SMD tehnologije su:

– veća gustoća komponenti na tiskanim pločicama,– mogućnost obostrane montaže komponenti,– smanjenje dimenzija elektroničkih sklopova, – automatizacija izrade, – povećana brzina izrade, – smanjeni troškovi izrade,– smanjena otpornost i induktivnost priključnih vodova, što je

doprinijelo većim brzinama rada i boljim električnim karakteristikama komponenti,

– veća mehanička čvrstoća i otpornost na vibracije.Uz brojne prednosti, od kojih su najvažnije produktivnost i niski troškovi izra-de, SMD tehnologija ima i nekoliko bitnih nedostataka:

Slika 1.3. SMD komponente na tiskanoj pločici

5

– SMD komponente zahtijevaju prilagođeni PCB, montirati se i zamijeniti mogu samo komponente istih dimenzija i kontakata za lemljenje,

– zahtijevaju specijalizirani alat i kvalificirane operatere,– nije prikladna za fizički velike elektroničke komponente, – nije prikladna za elektroničke komponente velikih snaga, tako da se

u energetskim strujnim krugovima kombiniraju s klasičnim (through-hole) komponentama,

– otežano održavanje i zamjena komponenti,– otežano testiranje rada sklopova zbog malih dimenzija kontakata i

gustoće pakiranja – SMD komponenti.U daljnjem tekstu su opisani alati, materijali, pribor i metode lemljenja SMD komponenti. Priručnik se odnosi na ručnu montažu i zamjenu SMD kom-ponenti na tiskanim pločicama. Bavi se i pripremnim i kontrolnim radnjama potrebnim da se operacije montaže ili popravka SMT tiskanih pločica izvrše maksimalno korektno kako bi se uklonili mogući izvori kvara ili neispravnog rada elektroničkog sklopa i time povećala efikasnost samog rada.

Same upute nisu dovoljne za uspješan i produktivan rad. Lemljenje SMD kom-ponenti je složena vještina. Pored različitih alata, materijala i metoda koje se primjenjuju, postoji veliki broj različitih komponenti. Svaki segment procesa lemljenja SMD komponenti ima svoje male zakonitosti, tajne i korelacije. Sve se ne mogu opisati u priručniku, nego kao i svaka vještina i ova zahtijeva vrijeme, vježbu i strpljenje. Pored stručnih kompetencija potrebne su i generičke poput koordinacije ruku i vida, mirnoće, usmjerenosti i koncentracije, planiranja, urednosti i sistematičnosti. Ni jedna od ovih kompetencija se ne stječe jedno-stavno i brzo, zbog toga ne treba odustati pri prvim neuspješnim potezima lemilice.

6

2. OPREMA ZA LEMLJENJE

Meko lemljenje je postupak spajanja izvoda elektroničke komponente s lemnim mjestima na tiskanoj pločici. Prilikom lemljenja potrebno je pravilno izabrati tip lemilice, pribor i materijale za lemljenje i odlemlji-vanje, pribor za čišćenje i ostali pomoćni alat i pribor.

2.1. LemilicaLemilica je osnovni alat za lemljenje elektroničkih komponenti. Električne lemi-lice mogu biti klasične (slika 2.1.1.) i pištolj lemilice (slika 2.1.2.). S obzirom na mogućnosti regulacije temperature i snage, razlikuju se lemilice bez regulacije (slike 2.1.1. i 2.1.2.), lemilice s regulacijom snage (slika 2.1.6.) i lemilice s regu-lacijom temperature (slika 2.1.7.). U specijalnim terenskim uvjetima gdje nije dostupan izvor električne energije koriste se plinske lemilice (slika 2.1.3.), koje punimo plinom za upaljače, a mogu se nabaviti specijalna punjenja za plinske lemilice koja su kvalitetnija, ali i skuplja. Za kraća lemljenja se mogu koristiti i baterijske lemilice.

Slika 2.1.1. Klasična lemilica Slika 2.1.2. Pištolj lemilica Slika 2.1.3. Plinska lemilica

7

Klasične i pištolj lemilice bez regulacije primjenjuju se za jednostavnije spojeve koji zahtijevaju veću snagu lemljenja, lemljenje vodiča i većih površina spoja. Ove lemilice nemaju regulaciju snage, imaju veću snagu i po pravilu grube vrhove za rad s tiskanim pločicama i elektroničkim komponentama tako da se njihovom primjenom mogu oštetiti tiskane pločice i elektroničke komponente.

Za ručnu montažu elektroničkih komponenti, a posebno SMD komponenti, na tiskane pločice potrebni su odgovarajući vrhovi lemilica (slika 2.1.4.) i lemilice s regulacijom temperature vrha ili snage grijača kako bi postupak lemljenja bio pravilan.

Izbor vrha lemilice ovisi o veličini i obliku lemnih mjesta. Za postupke odlemlji-vanja možemo koristiti specijalne vrhove (slika 2.1.5.), dok za sječenje možemo koristiti vrhove lemilica u obliku skalpela.

Lemne stanice s lemilicama 24 V pogodne su za rad u radionicama i prepo-ručuju se za rad s tiskanim pločicama. Regulacijom snage grijača ili tempera-ture vrha lemilice postiže se potrebna temperatura za kvalitetno lemljenje. Temperatura lemljenja se kreće oko 330°C, što ne mora biti pravilo, jer ovisi o tipu žice ili paste za lemljenje, preciznosti mjerenja temperature, veličini lemnog mjesta (engl. pad), debljini izvoda elementa i sl.

Slika 2.1.4. Vrhovi za lemilice Slika 2.1.5. Specijalni vrhovi

8

Nedovoljna temperatura vrha lemilice neće dovoljno dobro taliti žicu i pastu za lemljenje, dok će ih previsoka temperatura paliti, lemljenje će biti neuredno, a sam vrh lemilice će trajati mnogo kraće.

2.2. Lemilica na vrući zrakLemilica na vrući zrak se primjenjuje za lemljenje SMD elektroničkih kompo-nenti koristeći pastu za lemljenje. Mogu biti odvojene stanice ili dio radne stanice s klasičnom lemilicom (slika 2.2.1.). Lemljenje SMD komponenti se vrši pomoću paste za lemljenje koja se topi i oblikuje vrućim zrakom. Na lemnoj stanici se obično mogu regulirati temperatura zraka 150°C – 500°C i protok zraka 3 – 25 l/min. Lemilica na vrući zrak može imati različite vrhove kojima reguliramo i usmjeravamo mlaz vrućeg zraka.

Slika 2.1.6. Lemna stanica s regulacijom snage

Slika 2.1.7. Lemna stanica s regulacijom temperature

Slika 2.2.1. Lemilica na vrući zrak i radna stanica s klasičnom lemilicom i lemilicom na vrući zrak

9

2.3. Lemna pastaLemna pasta se sastoji od fluk-sa i sitnih čestica lemne slitine (50 – 150µm) što se vidi na slici 2.3.1. Uloga fluksa je da očisti kontakte koji se leme od oksida, masnoća i drugih onečišćenja kako bi se olakšalo lemljenje. Lemiti pomoću lemne paste možemo klasičnom lemilicom ili lemilicom na vrući zrak. Lemilica topi pastu pri čemu fluks čisti kontakte, a rastaljena lemna sliti-na ih povezuje. Nakon lemljenja je potrebno očistiti pločicu od fluksa koji je agresivan i mogao bi oštetiti pločicu. Čišćenje se najjednostavnije izvodi razrije-đenim alkoholom i četkicom. Otopljeni fluks i nečistoće obri-sati gazom ili mekom krpicom.

Lemna pasta je pakirana u kutijicama ili špricama. Najjednostavnija primjena je s lemnom pastom u šprici jer je na taj način možemo najpreci-znije nanijeti na lemno mjesto, lemljenje učiniti urednijim, tro-šiti manje materijala i izbjega-vati kratke spojeve zbog viška lemne slitine.

Slika 2.3.1. Lemna pasta

Slika 2.3.2. Pakiranje lemne paste

10

2.4. FluksFluks je kemijsko sredstvo koje uklanja okside sa spojeva koji se leme i time pospješuje lemljenje. Sastavni je dio žice i paste za lemljenje. Može se koristiti i kao čisti fluks u obliku paste bez lemnog materijala ili u olovci. Nanosi se u tan-kom sloju na lemna mjesta prije lemljenja. Ostatke poslije lemljenja potrebno je očistiti jer mogu oštetiti strukturu pločice.

Slika 2.4.1. Fluks u olovci

2.5. Žica za lemljenjeŽica za lemljenje (tinol) (slika 2.5.1.) je slitina kositra (SN) 97 %, 2,5 % srebra (Ag) i 0,5 % bakra (Cu). Sastav može biti različit. Do 2006. godine se koristila lemna žica koja je u svom sastavu imala 60 % kositra i 40 % olova, ali je od 1. lipnja 2006. u Europskoj uniji zabranjena primjena lemne žice s olovom. Razlika između ove dvije žice je što su lemovi s olovnom žicom sjajniji, ali je i opasna po zdravlje. U žici se nalaze kanali s fluksom koji pospješuje lemljenje. Debljine žice koje se koriste u elektronici su 0.5 mm, 0.7 mm i 1 mm. Za lemljenje SMD komponenti preporučuje se žica debljine 0.5 mm jer se nanosi manje materijala, manja je mogućnost kratkog spoja, a žica je bogatija fluksom koji pospješuje lemljenje. Iako tanka, 0,5 – 1 mm, lemna žica ima ugrađene kanale s fluksom, što je u presjeku prikazano na slici 2.5.2.

11

2.6. Pribor za odlemljivanjeDa bi odlemili neku elektroničku komponentu s tiskane pločice potrebno je rastaliti i ukloniti lemni materijal s lemnog mjesta. Ovo može biti problem za integrirane komponente s više izvoda. Pri tome koristimo različite vrste pumpica (slika 2.6.1.) i bakrene pletenice (slika 2.6.2.). Pumpice mogu biti mehaničke bez grijača vrha, pumpica s grijačem vrha i vakuum pumpom ili mehanička pumpica s grijačem vrha. Uloga grijača je da otopi lemni materijal prije usisavanja.

Slika 2.5.2. Presjek lemnih žica s kanalima s fluksom Kao i kod lemne paste poslije završenog lemljenja potrebno je očistiti ostatke fluksa s pločice.

Slika 2.5.1. Lemna žica

Slika 2.6.1. Različite vrste pumpica za odlemljivanje

12

Ako se koristi pumpica, lemno mjesto je potrebno rastaliti lemilicom i lem usisati pumpicom. Ako koristimo pumpicu s grijačem u vrhu, nije potrebna uporaba lemilice. Nakon rada s pumpicom potrebno ju je očistiti. Na slici 2.6.3. je prikazana rastavljena mehanička pumpica.

Bakrena pletenica je pletenica ispletena od tankih bakrenih niti. Koristi se za odlemljivanje komponenti s pločice tako što se postavi na lem i grije lemilicom dok pletenica ne povuče sav lemni materijal s lemnog mjesta. Koriste se različi-te širine pletenica ovisno o veličini lemnog mjesta. Umjesto bakrene pletenice, moguće je koristiti običnu bakrenu licnastu žicu sa što je moguće tanjim licna-ma, na koju je tanko nanesen fluks ili otopljeni kolofonij.

Slika 2.6.2. Bakrena pletenica Slika 2.6.3. Rastavljena pumpica

13

Slika 2.7.1. Spužvica i žica za čišćenje lemilice

Poslije lemljenja potrebno je pločicu očistiti od fluksa. Čišćenje je jednostavno izvesti alkoholom i četkicom. Otopljene nečistoće ukloniti gazom ili mekom krpicom.

2.7. Pribor za čišćenjeSvaka lemilica uz stalak treba imati spužvicu ili spiralnu žicu za čišćenje vrha lemilice. Čišćenje vrha lemilice pri radu je potrebno kako bi se uklonio višak lemnog materijala i nečistoće s vrha lemilice. Lemni materijal koji se pri lemlje-nju nakuplja na vrhu lemilice je bez fluksa i potrebno ga je ukloniti. Nečistoće nastale pri lemljenju nakupljaju se na vrhu lemilice. Ako se vrh ne očisti, nečistoće će se pri lemljenju prenijeti na pločicu. Spužvica stalno treba biti natopljena vodom kako bi čišćenje vrha bilo efikasnije, a spužvica sačuvana od uništenja vrućom lemilicom.

14

2.8. Ostali priborAlati i pribor koji su od pomoći pri lemljenju su stolna lampa s lupom (slika 2.8.1.), nosač tiskanih pločica („treća ruka“ slika 2.8.2.) i alat za elektroničare.

Slika 2.8.1. Stolna lampa s lupom Slika 2.8.2. Nosač tiskane pločice

Slika 2.8.3. Stalak za lemilicu s lampom, lupom i nosačem tiskane pločice („trećom rukom“)

Slika 2.8.4. Elektroničarska kliješta i sječice

Slika 2.8.5. Elektroničarske pincete

15

3. PREGLED TISKANE PLOČICE

Pregled tiskane pločice je „dosadniji“ dio posla ili „nije naš posao ispravljati tuđe pogreške“. Ovo je faza sastavljanja tiskane pločice koja će trajati nekoliko minuta, a u konačnici nam može uštedjeti sate otklanjanja pogrešaka, prebacivanja odgo-vornosti na druge ili odbacivanje kompletirane pločice s komponentama kao neispravne i neisplative za popravak. U svakom slučaju ovaj dio posla doprinosi efikasnosti i sigurnosti u radu, predstavlja preventivno djelovanje na moguće probleme u izradi elektroničkih sklopova.

Sličan ali ipak različit pristup imamo prema novim pločicama bez komponenti i pločicama kojima mijenjamo neispravnu komponentu.

3.1. Pregled nove tiskane pločice prije lemljenja komponentiOvisno o postupku i kvaliteti izrade tiskane pločice možemo imati kvalitetnije ili manje kvalitetno izrađene tiskane pločice. Iako proizvođači tiskanih pločica daju garanciju na ispravnost pločice potrebno ju je pregledati prije početka lemljenja komponenti. Zalemljene komponente mogu prekriti pogreške na pločici i otežati nam naknadno otklanjanje pogrešaka. Problemi mogu biti u kratkim spojevima između vodova ili njihovim prekidima. Preporučuje se vizu-alni pregled i pregled univerzalnim instrumentom.

Vizualni pregled obavlja se usmjeravanjem tiskane pločice u izvor svjetlosti i pregledom ispravnosti vodova (traženjem prekida ili kratkih spojeva), poseb-no pozornost treba usmjeriti na mjesta prolaska vodova između lemnih mjesta (pad-ova) integriranih krugova.

Kratki spojevi mogu biti za oko nevidljivi pa je potrebno kritična mjesta pregle-dati univerzalnim instrumentom. Preporuka je ispitati i jesu li vodovi napajanja u kratkom spoju jer se oni često po pločici provlače paralelno i predstavljaju najduže vodove. Kratak spoj na vodovima napajanja može oštetiti napajanje ili integrirane krugove prilikom prvog uključenja elektroničkog sklopa.

16

3.2. Pregled tiskane pločice na kojoj se mijenjaju komponenteTiskana pločica na kojoj mijenjamo neispravnu komponentu može imati uzrok kvara komponente ili je kvar komponente mogao izazvati drugi kvar na pločici. Zbog toga je potrebno vizualno pregledati komponente, vodove, ali i samu pločicu.

Neki primjeri pregleda komponenti i pločice:

– promjena boje pločice (tamnija) na pojedinim mjestima nam govori da se komponenta grije i može biti uzrok kvara, ako komponenta ima hladnjak potrebno je zamijeniti pastu između komponente i hladnjaka,

– pregled elektrolitskih kondenzatora – da li se šire na vrhu, – pregled otpornika – ako mijenjaju boju znači da se griju, – integrirani krugovi bez oštećenja,– ispravnost vodova – nema prekida,– neoštećenost komponenti i pločice (mehanički kvarovi,

napuknuća…).

3.3 Priprema pločice za lemljenjeBez obzira radi li se o novoj tiskanoj pločici bez komponenti ili pločici s kom-ponentama potrebno je prije bilo koje operacije pločicu očistiti i pripremiti za lemljenje.

Nova pločica bi se trebala obrisati alkoholom kako bi se odstranile moguće masnoće koje će otežati lemljenje. Ako se radi o bakrenim vodovima i pad-ovi-ma potrebno je s bakra ukloniti oksid koji otežava lemljenje. Ovo je moguće gumicom za grafitnu olovku.

Stare pločice s komponentama koje se popravljaju potrebno je dobro očistiti od nečistoća i prašine kako se ne bi nakupljale na novim lemovima i kako bismo mogli lakše izvršiti vizualni pregled pločice.

17

3.4. Priprema lemilice za lemljenjeKao što smo za lemljenje pripremili tiskanu pločicu, potrebno je pripremiti i lemilicu. Vrh lemilice može imati nečistoće od prethodnog lemljenja ili je oksi-diran (slika 3.4.1.). Ako se nečistoće i oksidi ne odstrane završit će na tiskanoj pločici uz lemove. Lemilica se zagrijava na željenu temperaturu 330 – 350°C. Koja će temperatura biti najbolja odredit ćemo tijekom rada, tako da lemili-ca topi žicu dovoljno dobro, a da pri tome ne pali žicu i ne oštećuje tiskanu pločicu. Kod lemljenja SMD komponenti lemovi i kontakti su sitni i nemamo potrebu za velikom snagom i temperaturom lemilice. Kada se postigne tempe-ratura, potrebno je očistiti vrh lemilice. Vrh se najjednostavnije čisti tako da se na njemu otopi lemna žica po cijelom vrhu (slika 3.4.2.), zatim se vrh očisti na vlažnoj spužvi za čišćenje vrha (slika 3.4.3.) i dobivamo čisti vrh s tankim slojem lemne slitine što dalje olakšava lemljenje (slika 3.4.4.).

Slika 3.4.1. Vrh lemilice prije čišćenja Slika 3.4.2. Nanošenje lemne žice na vrh

Slika 3.4.3. Čišćenje vrha lemilice Slika 3.4.4. Očišćen vrh lemilice

18

4. LEMLJENJE SMD KOMPONENTE

SMD komponente možemo lemiti lemnom žicom ili lemnom pastom. Klasičnom lemilicom možemo lemiti koristeći lemnu žicu i lemnu pastu, dok s lemilicom na vrući zrak možemo lemiti samo koristeći lemnu pastu. Prije početka lemljenja potrebno je pripremiti tiskanu pločicu / pločicu s ele-mentima i lemilicu na ranije prikazan način u poglavlju 3.

4.1. Lemljenje SMD komponenti koristeći žicu za lemljenjeKada smo pripremili tiskanu pločicu i lemilicu (slika 4.1.1.), slijedi lemljenje komponenti.

Komponentu je potrebno pravilno postaviti tako da izvodi precizno naliježu na lemna mjesta, posebno treba obratiti pozornost na orijentaciju kompo-nente, obično je pin broj 1 označen točkom na tiskanoj pločici (slika 4.1.1.) ili je označena jedna strana kućišta (slika 4.1.3.), s čije lijeve strane je pin broj 1. Kod

Slika 4.1.1. Pripremljena lemilica i tiskana pločica za lemljenje

19

strojnog lemljenja ili lemljenja u kupki SMD komponente se lijepe za tiskanu pločicu, što se kod ručnog lemljenja ne mora primjenjivati jer se ne postavljaju sve komponente prije lemljenja.

Za lemljenje SMD komponenti koristiti isključivo lemnu žicu koja sadrži fluks, potrebno je koristiti što je moguće tanju žicu, po mogućnosti debljine 0,5 mm, jer je najbogatija fluksom i ne ostavlja puno legure na spoju što kod SMD lemljenja nije potrebno.

Lemiti se može pin po pin ili 2 – 3 pina jednim potezom kada operater stekne iskustvo. Postupak je sljedeći:

– POZOR: prije svakog poteza lemilicom, očistiti vrh lemilice na vlažnoj spužvici,

– postaviti žicu za lemljenje iznad mjesta lemljenja (slika 4.1.4.), – rastaliti žicu za lemljenje kratkotrajno, dok se materijal ne razlije

(slika 4.1.5.),– udaljiti lemilicu sa spoja (slika 4.1.6.).Ako je napravljen kratak spoj između dva pina, očišćenom lemilicom skinuti višak, po potrebi ponoviti postupak lemljenja. Čist vrh lemilice će na sebe primiti nepotrebni višak lemnog materijala. Do ovoga dolazi kada koristimo deblju ili nekvalitetnu žicu za lemljenje s malom količinom fluksa.

Slika 4.1.2. Postavljanje komponente Slika 4.1.3. Lemljenje krajnjih izvoda

20

Potrebno je da se lem razlije bez nakupina i praznina što je garancija ispravno zalemljenog izvoda kom-ponente. Cijelo lemno mjesto mora biti prekriveno lemnim materija-lom. Na slici 4.1.7. je prikazan zale-mljeni izvod SMD komponente.

Ako su pri lemljenju nastali krat-ki spojevi, čistim vrhom lemilice povući višak legure, ako je nakupi-na velika upotrijebiti žicu za odle-mljivanje, pri tome paziti da se komponenta ne pregrije od dugo-trajnog grijanja jednog mjesta, pri čemu je moguće oštetiti i veze na tiskanoj pločici.

Po završetku lemljenja potrebno je pločicu očistiti četkicom i alkoho-lom ili drugim sredstvom za čišće-nje od ostataka fluksa i nečistoća. Otopljeni fluks i nečistoće odstra-niti s pločice pamučnom gazom. Nikako ne koristiti jaka sredstva, otapala za boje, aceton i sl. jer će obrisati oznake i zaštitni lak na pločici.

Slika 4.1.4. Postaviti žicu za lemljenje iznad mjesta lemljenja

Slika 4.1.5. Taljenje vrhom lemilice

Slika 4.1.6. Udaljiti lemilicu sa spoja

Slika 4.1.7. Zalemljeni izvod SMD komponente

Slika 4.1.8. Čišćenje pločice poslije lemljenja

21

4.2. Lemljenje lemilicom koristeći fluksKao i u prethodnom poglavlju potrebno je izvršiti sve potrebne predradnje s tiskanom pločicom i lemilicom. Potrebno je točno, precizno postaviti kompo-nentu i pričvrstiti je na pločicu priručnim alatom ili ljepljivom trakom.

Prvo se leme izvodi na krajevima komponente (slika 4.2.1.). Postupak lemljenja je sljedeći:

– nanijeti malu točkicu paste za lemljenje na izvod i lemno mjesto (pad) (slika 4.2.1.),

– lemilicom rastaliti pastu (slika 4.2.2.), – lemilica se odmakne kada se materijal razlije po izvodu i lemnom

mjestu (padu) (slika 4.2.3.).

Slika 4.2.1. Nanošenje paste na krajnje izvode

Slika 4.2.2. Taljenje paste

Slika 4.2.3. Zalemljeni krajnji izvodi Slika 4.2.4. Nanošenje paste na izvode komponente

22

Nakon što su zalemljeni krajnji izvodi na SMD komponenti i provjereno jesu li izvodi precizno postavljeni na lemna mjesta, možemo ukloniti ljepljivu traku i prijeći na lemljenje ostalih izvoda:

– nanijeti tanko lemnu pastu na nožice komponente (slika 4.2.4.),– na očišćen vrh lemilice rastaliti žicu za lemljenje (slika 4.2.5.),– povlačiti polako lemilicu preko kontakata i paste tako da se lemni

materijal pravilno razlije po cijelom lemnom mjestu i izvodu komponente (slika 4.2.6.).

Previše paste za lemljenje za posljedicu će imati kratke spojeve na izvodima i kraće poteze lemilicom. Premalo paste za lemljenje će rezultirati lošim lemo-vima. Kvalitetan lem je prikazan na slici 4.1.7. Poslije svakog poteza lemilicom očistiti vrh lemilice jer se na taj način uklanja višak lemnog materijala koji više nema fluksa, otežava lemljenje i stvara kratke spojeve.

Ako nastanu kratki spojevi, moguće ih je ukloniti čistim vrhom lemilice koji će povući višak legure, a po potrebi se može dodati malo fluksa i ponoviti lemlje-nje ili koristiti žica za odlemljivanje.

Ako se radi o SMD komponentama s manje izvoda, pastu za lemljenje možemo nanijeti prije postavljanja komponente (slika 4.2.7.). Manje komponente je lakše postaviti jer je manja mogućnost kratkih spojeva, ali zbog urednosti i kvalitete spojeva potrebno ih je postaviti što je moguće preciznije. Prilikom lemljenja pridržavati komponentu pincetom.

Slika 4.2.5. Priprema lemilice Slika 4.2.6. Lemljenje izvoda

23

4.3. Lemljenje lemilicom na vrući zrakPostupak lemljenja lemilicom na vrući zrak je sljedeći:

1. Pripremiti tiskanu pločicu. 2. Pravilno pozicionirati komponentu.3. Zalemiti krajnje izvode kako bi fiksirali komponentu (slika 4.3.1.).

Slika 4.2.7. Nanošenje paste za lemljenje

Slika 4.3.1. Pozicioniranje SMD komponenti i lemljenje krajnjeg pina lemilicom

24

4. Nanijeti pastu za lemljenje na lemna mjesta. Nanošenje paste je najjednostavnije i najpreciznije pastom u šprici, kao što je prikazano na slici 4.3.2.

Slika 4.3.2. Nanošenje paste na lemna mjesta

Slika 4.3.3. Postavljene SMD komponente

5. Postaviti preostale SMD komponente (slika 4.3.3.).6. Lemilicom na vrući zrak rastaliti lemnu pastu dok se

lemna slitina ne razlije pravilno po lemnom mjestu, kao što je prikazano na slici 4.1.7. Mala količina lemne paste će za posljedicu imati nepotpune lemove, što može izazvati pucanje spoja, prekid na vezi i kvar elektroničkog uređaja. Velika količina nanesene lemne paste za posljedicu može imati kratak spoj koji treba ispra-viti uklanjanjem viška lemnog materijala.

Taljenje se vrši lemilicom na vrući zrak (slika 4.3.4.) na udaljenosti 1 – 2 cm kratkim pokretima lemilice, tako da se ne grije dugo jedno lemno mjesto. Kada se lemni materijal pravilno razlije, prelazi se na nova lemna mjesta.

7. Ako pri lemljenju nastane kratak spoj između dva izvoda (slika 4.3.5.), dugotrajnim grijanjem takvog mjesta spoj se neće otkloniti jer je potrošen fluks i daljnjim grijanjem se može oštetiti SMD komponenta.

25

Potrebno je dodatno nanijeti fluks (olovkom – slika 4.3.6. ili priručnim alatom) i čistom lemilicom povući višak lemnog materijala (slika 4.3.7.). U nedostatku lemnog fluksa dodati lemnu žicu koja u sebi sadrži fluks.

Slika 4.3.4. Taljenje lemne paste lemilicom na vrući zrak

Slika 4.3.5. Kratak spoj dva izvoda Slika 4.3.6. Nanošenje fluksa olovkom

Slika 4.3.7. Odstranjivanje viška lemnog materijala

Slika 4.3.8. Pravilno postavljene i zalemljene SMD komponente

26

5. ZAMJENA SMD KOMPONENTI

Zamjena SMD komponente zahtijeva sljedeće korake:

1. Odlemljivanje SMD komponente.– SMD komponentu se može odlemiti lemilicom na vrući zrak ili

bakrenom pletenicom. – Lemilicom na vrući zrak griju se lemna mjesta jedna za drugim, s

kratkim zadržavanjem na jednom mjestu, dok se komponenta ne odvoji bez primjene sile, jer se primjenom sile mogu oštetiti lemna mjesta i veze na pločici.

– Ako koristimo bakrenu pletenicu, prisloniti je lemilicom na lemno mjesto i grijati dok pletenica ne povuče lemni materijal. Pri tome ne pomicati lemilicu jer će se oštetiti lemna mjesta i vodovi na pločici. Odlemljivanje će se olakšati ako se prethodno nanese fluks. U nedostatku fluksa na lemna mjesta komponenti koje se odlemljuju rastaliti dodatno žicu za lemljenje.

1. Čišćenje lemnih mjesta.– Poslije uklanjanja komponente odstraniti višak lemnog materijala

s lemnih mjesta (npr. bakrenom pletenicom), očistiti pločicu od nečistoća i nanijeti tanak sloj fluksa (idealno bi bilo olovkom).

1. Zalemiti SMD komponentu jednom od opisanih metoda.

27

6. POPRAVLJANJE KONTAKATA I SPOJEVA

Zalemljeni spojevi su spojevi različitih materijala, najčešće bakra i slitina kositra. Različiti materijali imaju različite koeficijente temperaturnog širenja. Ako se elektronički sklopovi izlože većim promjenama tempe-rature, dolazi do naprezanja na zalemljenim mjestima što može dovesti do pucanja spoja i prekida. Ovi prekidi su često oku nevidljivi i teško se otkrivaju jer dovoljna je mala mehanička sila na elektronički sklop koja će dovesti do kratkotrajnog spajanja kontakta (popularno popravljanje elektroničkih uređaja lupanjem po njima). Nije rijedak slučaj da se kvar elektroničkog sklopa otkloni ponovnim lemljenjem spojeva. Prilikom ponovnog lemljenja spojeva potrebno je kontrolirati ispravnost sklopa poslije lemljenja manje površine pločice, jer ako se pogreškom napravi kratak spoj, lakše je otkriti mjesto pogreške.

Slika 6.1. Grijanje elektroničkih uređaja je jedan od najčešćih izvora njihova kvara

28

8. KONTROLA TISKANE PLOČICE POSLIJE LEMLJENJA/ZAMJENE

Po završetku lemljenja komponenti potrebno je pregledati pločicu, spoje-ve, orijentaciju komponenti i po potrebi je dodatno očistiti.Urednost, preciznost, sistematičnost, pripreme i kontrola često daju utisak nepotrebnog gubljenja vremena, nepotrebnih radnji „jer je sve pod kontrolom“. Jedna mala pogreška kao što je prekid veze, loš kontakt, kratak spoj ili nečistoća vrlo brzo dovede do nepotrebnog gubljenja vremena, nepo-trebnih radnji i da više ništa ne bude pod kontrolom.

7. MONTAŽA KOMPONENTI S HLADILIMA

Integrirane SMD komponente porastom brzine rada imaju sve veću snagu disipacije (grijanje) i zahtijevaju montažu hladila. Potrebno je omogućiti ide-alan kontakt između hladila i površine komponente, kako bi se omogućilo što bolje odvođenje temperature. Zračni jastuci predstavljaju izolaciju i postaju izvor kvara.

Hladila se na SMD komponente najčešće lijepe. Ako se SMD komponenta mehanički veže za hladilo (npr. vijkom) potrebno je, ako je moguće, prvo pri-čvrstiti hladilo, a zatim ga zalemiti kako mehanička sila na komponentu ne bi pokidala spojeve.

29

9. KATALOZI SMD KOMPONENTI

Na internetu se mogu pronaći besplatni katalozi elektroničkih komponenti sa svim potrebnim karakteristikama i dimenzijama za projektiranje elek-troničkog sklopa i tiskane pločice. Jedan takav katalog se nalazi na linku WWW.ALLDATASHEET.COM.

IzvoriWeb-stranice:https://www.youtube.com/watch?v=5uiroWBkdFYhttps://www.youtube.com/watch?v=2Z7nCAxS2Rg

Popis kraticaSMD – surface-mount deviceSMT – surface mounting technologyPCB – a printed circuit board

30

10. POPIS SLIKA

Oznaka slike Naziv slike Stranica1.1. Komponenta za klasičnu montažu (engl. through-hole) 3

1.2. Komponenta za površinsku montažu SMD 31.3. SMD komponente na tiskanoj pločici 4

2.1.1. Klasična lemilica 62.1.2. Pištolj lemilica 62.1.3. Plinska lemilica 62.1.4. Vrhovi za lemilice 72.1.5. Specijalni vrhovi 72.1.6. Lemna stanica s regulacijom snage 82.1.7. Lemna stanica s regulacijom temperature 82.2.1. Lemilica na vrući zrak i radna stanica s klasičnom lemilicom i lemilicom na vrući zrak 82.3.1. Lemna pasta 92.3.2. Pakiranje lemne paste 92.4.1. Fluks u olovci 102.5.1. Lemna žica 112.5.2. Presjek lemnih žica s kanalima s fluksom 112.6.1. Različite vrste pumpica za odlemljivanje 112.6.2. Bakrena pletenica 122.6.3. Rastavljena pumpica 122.7.1. Spužvica i žica za čišćenje lemilice 132.8.1. Stolna lampa s lupom 142.8.2. Nosač tiskane pločice 142.8.3. Stalak za lemilicu s lampom, lupom i nosačem tiskane pločice („trećom rukom“) 142.8.4. Elektroničarska kliješta i sječice 142.8.5. Elektroničarske pincete 143.4.1. Vrh lemilice prije čišćenja 173.4.2. Nanošenje lemne žice na vrh 17

31

3.4.3. Čišćenje vrha lemilice 173.4.4. Očišćen vrh lemilice 174.1.1. Pripremljena lemilica i tiskana pločica za lemljenje 184.1.2. Postavljanje komponente 194.1.3. Lemljenje krajnjih izvoda 194.1.4. Postaviti žicu za lemljenje iznad mjesta lemljenja 204.1.5. Taljenje vrhom lemilice 204.1.6. Udaljiti lemilicu sa spoja 204.1.7. Zalemljeni izvod SMD komponente 204.1.8. Čišćenje pločice poslije lemljenja 204.2.1. Nanošenje paste na krajnje izvode 214.2.2. Taljenje paste 214.2.3. Zalemljeni krajnji izvodi 214.2.4. Nanošenje paste na izvode komponente 214.2.5. Priprema lemilice 224.2.6. Lemljenje izvoda 224.2.7. Nanošenje paste za lemljenje 234.3.1. Pozicioniranje SMD komponenti i lemljenje krajnjeg pina lemilicom 234.3.2. Nanošenje paste na lemna mjesta 244.3.3. Postavljene SMD komponente 244.3.4. Taljenje lemne paste lemilicom na vrući zrak 254.3.5. Kratak spoj dva izvoda 254.3.6. Nanošenje fluksa olovkom 254.3.7. Odstranjivanje viška lemnog materijala 254.3.8. Pravilno postavljene i zalemljene SMD komponente 256.1. Grijanje elektroničkih uređaja je jedan od najčešćih izvora njihova kvara 27

32Priručnik je izdan u okviru projekta Unaprjeđenje sadržaja elektrotehničke grupe predmeta - USEGP, koji se provodi u sklopu operativnog programa Razvoj ljudskih potencijala 2007.-2013.Ukupna vrijednost projekta: 1.042.419,00 kuna. Projekt je financiran bespovratnim sredstvima Europskog socijalnog fonda i Državnog proračuna Republike Hrvatske.

PRIRUČNIK SMD tehnologija

AUTORIMaja Jukić, dipl. ing. el.Zoran Konjević, dipl. ing. el.

NAKLADNIK Gimnazija i strukovna škola Jurja Dobrile Pazin

ZA NAKLADNIKAJosip Šiklić, prof., ravnatelj Gimnazije i strukovne škole Jurja Dobrile, Pazin

GRAFIČKI DIZAJN I TISAKIvić design, Obrt za poslovne djelatnosti

LEKTURA Melita Lukšić, prof., Gimnazija i strukovna škola Jurja Dobrile Pazin

NAKLADA500 primjerakaPazin, ožujak 2016. Sadržaj ove publikacije isključiva je odgovornost Gimnazije i strukovne škole Jurja Dobrile Pazin.

Više informacija o projektu dostupno na http://www.gssjd.hr/eu-projekt/usegp/

Ulaganje u budućnostEuropska unija

Ulaganje u budućnostEuropska unija

POSREDNIČKA TIJELA

POSREDNIČKO TIJELO RAZINE 2

EUROPSKI STRUKTURNI I INVESTICIJSKI FONDOVIhttp://www.strukturnifondovi.hr/EUROPSKI SOCIJALNI FOND http://www.esf.hr/

KORISNIK PROJEKTAGimnazija i strukovna škola Jurja Dobrile PazinŠetalište Pazinske gimnazije 11, 52000 PazinTel. +385 (0)52 624 017Fax. +385 (0)52 624 226E-mail: gssjd@gssjd.hrWeb: http://www.gssjd.hr/

PROJEKTNI PARTNERI

Grad PazinDružbe Sv. Ćirila i Metoda 10, 52000 PazinTel. +385 (0)52 624 111Fax. +385 (0)52 624 133E-mail: ured.gradonacelnika@pazin.hrWeb: http://www.pazin.hr/

Udruženje obrtnika PazinDinka Trinajstića 2, 52000 PazinTel. +385 (0)52 621 271 Fax. +385 (0)52 621 271E-mail: uo.pazin@hok.hrWeb: http://www.uopazin.hr/

Srednja škola Mate Blažine LabinRudarska 4, 52220 LabinTel. +385 (0)52 856 277Fax. +385 (0)52 855 329E-mail: ssmb@ss-mblazine-labin.skole.hrWeb: http://www.ssmb.hr/

POSREDNIČKO TIJELO RAZINE 1Ministarstvo znanosti, obrazovanja i sporta E-mail: esf@mzos.hrWeb: http://www.mzos.hr/

Agencija za strukovno obrazovanje i obrazovanje odraslih, Organizacijska jedinica za upravljanje strukturnim instrumentimaE-mail: defco@asoo.hrWeb: http://www.asoo.hr/defco