روغن لحیم
اگر با لحیم‌کاری سر و کار داشته‌اید، احتمالاً مشاهده کرده‌اید که گاهی پس از لحیم‌کاری، لحیم به اندازه کافی محکم نیست تا بتواند دو قسمت را به هم پیوند دهد. در این موارد، استفاده از روغن لحیم یا فلاکس می‌تواند از وجود اتصالات ضعیف جلوگیری کند. پس از تنظیم سطح دمای هویه و استفاده از روغن لحیم مناسب، حتی یک فرد مبتدی نیز می‌تواند در هنگام کار با مدارهای الکترونیکی از این مشکل رایج جلوگیری کند. در واقع، برای جلوگیری از اکسیداسیون که مانع از شکل‌گیری پیوند متالورژی می‌شود، از روغن لحیم مناسب استفاده می‌شود. در این مطلب، با روغن لحیم و فلاکس آشنا می‌شویم.
روغن لحیم چیست و چه کاربردی دارد؟
اگر بخواهیم دو بخش رسانا را با لحیم‌کاری به هم متصل کنیم، اتصال آن‌ها باید کاملاً تمیز و عاری از هرگونه چربی، رنگ و اکسید باشد. بنابراین، از آنجا که در زمان لحیم‌کاری درجه حرارت زیاد است، در سطح مورد نظر لایه‌ای اکسید به وجود می‌آید و پس از لحیم‌کاری ممکن است این لایه اکسید مانع از تماس الکتریکی بین آن دو شود. برای جلوگیری از چنین اتفاقی، از روغن لحیم استفاده می‌شود. این روغن از ماده‌ای به نام کالیفون تشکیل شده و اکسید و مواد زائد را حل می‌کند.
پیش از لحیم کردن، باید محل اتصال را به روغن لحیم آغشته کرد و پس از آن لحیم‌کاری را انجام داد. با این کار، روغن مواد اضافه محل اتصال را در خود حل کرده و هنگامی که هویه داغ به محل اتصال نزدیک شود، روغن کنار می‌رود و محل را از مواد زائد پاک می‌کند. البته، امروزه در داخل برخی سیم‌های لحیم روغن تعبیه شده و نیازی به استفاده از روغن لحیم جداگانه وجود ندارد.
جایگزین روغن لحیم چیست؟
ﺧﻤﻴﺮ ﻗﻠﻊ ﮐﻪ ﯾﮑﯽ ﺍﺯ ﻣﻮﺍﺩ مورد استفاده در لحیم‌کاری ﻗﻄﻌﺎﺕ SMD و ترکیبی از ﻓﻼﮐﺲ ﻭ ﭘﻮﺩﺭ ﻗﻠﻊ ﻭ ﺳﺮﺏ است. در لحیم‌کاری قطعات SMD با هویه هوای گرم، استفاده از سیم لحیم میسر نیست و از خمیر قلع استفاده می‌شود. در این موارد، خمیر در معرض حرارت و اشعه فروسرخ قرار گرفته، ذوب می‌شود و اتصال قطعات الکترونیکی به فیبر مدار چاپی را برقرار می‌کند.
امروزه موادی مانند «فلاکس» یا «فلکس» (Flux) که همان خواص روغن لحیم را دارند و ویژگی‌های مثبت دیگری را نیز ارائه می‌دهند، مورد استفاده قرار می‌گیرند. مایع فلاکس برای مقابله با اکسیداسیون روی فیبر مدار چاپی و پایه قطعات استفاده می‌شود. فلاکس در اثر تماس با قلع، شکلی کروی به آن می‌دهد و علاوه بر ظاهر بهتر، موجب اتصالات باکیفیت می‌شود. علاوه بر این، فلاکس از اتصال احتمالی بین پایه‌ها در لحیم‌کاری ممانعت می‌کند و با پخش حرارت تحمل گرمایی قطعات را بالا برده و از سوختن آن‌ها جلوگیری می‌کند. در کنار این موارد، مایع فلاکس به عنوان خنک‌کننده نیز استفاده کرد.
فلاکس بدون رنگ و گاهی زرد و به صورت مایع است و برای متمرکز کردن قلع در پایه‌ها و اغلب در وان قلع به کار می‌رود، اما خمیر قلع از دانه‌های کروی خاکستری بسیار ریز قلع و روغن لحیم تشکیل می‌شود که کاربرد آن در نصب آی‌سی‌های BGA است. البته خمیر قلع در موارد دیگری مانند پایه‌های کانکتورهای مختلف که به هیچ وجه نمی‌توان از هویه استفاده کرد، کاربرد دارد.
تفاوت روغن لحیم و فلاکس چیست؟
تفاوت چیزی که در بازار با نام روغن لحیم شناخته می‌شود و آن چیزی که فلاکس نام دارد، در قابلیت‌های اضافه فلاکس است. هم روغن لحیم و هم فلاکس، هر دو، موجب اکسیدزدایی از محل تماس پین قطعات و PCB می‌شوند و علاوه بر آن، با افزایش رطوبت، موجب حفظ گرما و در نتیجه، شکل مناسب لحیم می‌شوند. فلاکس، علاوه بر دو موردی که ذکر شد، زمان لحیم‌کاری را کاهش داده و از اکسید شدن لحیم در حالت مذاب جلوگیری می‌کند. البته باید توجه داشت که در اغلب موارد، منظور از روغن لحیم همان فلاکس است.
فلاکس مایع بیشتر در مواردی که لحیم‌کاری به صورت وان قلع است مورد استفاده قرار می‌گیرد. بدین صورت که ابتدا سطح زیرین بورد در مایع فلاکس قرار داده شده تا اکسیداسیون لازم صورت گیرد. پس از آن، مدار وارد قلع می‌شود تا همه قطعات روی مدار لحیم شوند. در لحیم‌کاری با وان قلع، باید توجه داشته باشید که PCBهای لایه‌دار استفاده کنید.
برای آشنایی بیشتر با روغن لحیم و اصول مونتاژ قطعات الکترونیک، پیشنهاد می‌کنیم به مجموعه آموزش‌های مهندسی الکترونیک مراجعه کنید که توسط فرادرس تهیه و لینک آن در ادامه آورده شده است.
- برای مشاهده مجموعه فیلم های آموزش مهندسی الکترونیک + اینجا کلیک کنید.
ساخت روغن لحیم
همان‌گونه که گفتیم، امروزه با توجه به برتری‌های فلاکس نسبت به روغن لحیم، این ماده در لحیم‌کاری بیشتر استفاده می‌شود. فلاکس از یک ماده پایه و یک فعال‌کننده تشکیل شده که ماده‌ای شیمیایی است و با از بین بردن اکسیدهای موجود در فلز موجب می‌شود لحیم راحت‌تر مرطوب شود.
همچنین فلاکس حاوی حلال‌ها و مواد افزودنی دیگری است که به روند لحیم‌کاری و همچنین جلوگیری از خوردگی کمک می‌کند. فلاکس، بسته به نحوه و محل استفاده، ممکن است به صورت جامد، خمیری یا مایع باشد. برای لحیم‌کاری دستی، فلاکس را می‌توان با یک قلم فلاکس اعمال کرد. اگر علاقه‌مند باشید، می‌توانید خودتان در خانه یا کارگاهتان فلاکس را به آسانی و با هزینه کمتری بسازید.
مواد لازم
مواد مورد نیاز برای ساخت فلاکس به شرح زیر است:
- حلال: حلال مورد استفاده می‌تواند الکل ایزوپروپیل یا در صورتی که نمی‌توانید آن را تأمین کنید، الکل مالشی باشد. الکل مالشی ته‌مانده زیادی خواهد داشت، اما باز هم مفید است. از حلال‌های دیگری، از جمله استون نیز می‌توان استفاده کرد، اما معمولاً توصیه نمی‌شود.
- کالیفون (گام رزین): این ماده بلوری را می‌توانید در برخی فروشگاه‌های موسیقی نیز پیدا کنید. البته گاهی این ماده در بلوک‌های مذاب به فروش می‌رسد که برای کار ما چندان مناسب نیست، اما در شرایط اضطراری کارساز خواهد بود. مکان دیگری که می‌توانید کالیفون را تهیه کنید (البته با کیفیت پایین) فروشگاه‌های مواد مکمل پرورش اندام است.
- ظرفی با در محکم: یک ظرف شیشه‌ای برای این کار مناسب است.
- سرنگ یا بطری کوچک با نازل
- سایر ابزارها معمولی
روش تهیه
رزین را درون شیشه قرار دهید. اگر نمی‌توانید صبر کنید تا حل شود، باید کریستال‌ها را پودر کنید. این امر باعث می‌شود زمان حل شدن از چند ساعت به چند دقیقه کاهش یابد. حلال را اضافه کنید. ابتدا مقدار کمی را اضافه کنید و تا زمانی که از شکل فلاکس رضایت پیدا می‌کنید، به تدریج آن را اضافه کنید. ممکن است بخواهید حداقل یک ساعت صبر کنید تا رزین به درستی حل شود. برای مثال، می‌توانید تقریباً حدود 60 میلی‌لیتر حلال به ازای هر 6 گرم رزین استفاده کنید و به فلاکس نسبتاً غلیظی برسید.
فلاکس به دست آمده را در یک ظرف محکم نگه دارید و از آن برای پاشش روی سیم‌ها، پدها و غیره استفاده کنید.
واقعیت این است که نمی‌توان گفت نسبت ایده‌آل کالیفون به حلال چیست و این موضوع به کاری که انجام می‌دهید بستگی دارد. به عنوان مثال، اگر با سیم‌های ضخیم کار کنید، فلاکس غلیظ‌تر نسبت به فلاکس رقیق و بسیار روان به شما کمک بهتری می‌کند. به صورت تجربی می‌توان نسبت‌های زیر را برای غلظت‌های مختلف فلاکس بیان کرد:
- فلاکس غلیظ (مناسب برای سیم‌کشی و لحیم‌کاری سنگین): 60 میلی‌لیتر حلال و 6 گرم رزین
- فلاکس با غلظت متوسط (مناسب اغلب کاربردها): 60 میلی‌لیتر حلال و 4 گرم رزین
- فلاکس رقیق (بیشتر در لحیم‌کاری با کشش استفاده می‌شود): 60 میلی‌لیتر حلال و 2 گرم رزین
توجه کنید که این فلاکس دارای پاک‌کننده نیست و برای تمیز کردن آن به یک حلال اضافه نیاز دارید. اگر می‌خواهید خمیر فلاکس بسازید، باید روند مشابهی را طی کنید، اما باید مخلوط را گرم کرده و نسبت‌ها را نیز به خوبی وارون کنید. البته این روش توصیه نمی‌شود، زیرا ممکن است منجر به آتش‌سوزی شود.
چگونه روغن لحیم مناسب انتخاب کنیم؟
مطابق استاندارد IPC J-STD-004B که مربوط به الزامات فلاکس لحیم‌کاری است، سه نوع فلاکس مختلف برای لحیم‌کاری در الکترونیک وجود دارد. این انواع عبارتند از: رزین و جایگزین‌های رزین، محلول در آب و دارای پاک‌کننده. در این دسته‌ها بسته به نیاز اجزا و بوردهای لحیم شده انواع و ترکیبات شیمیایی مختلفی برای فلاکس وجود دارد. بسته به فرایند لحیم‌کاری، فلاکس‌های مختلفی به کار می‌رود. این روش‌های لحیم‌کاری به شرح زیر هستند و فلاکس مناسب آن‌ها نیز بیان شده است:
- لحیم‌کاری موجی: فلاکس مورد استفاده برای لحیم‌کاری موجی معمولاً از حلال‌های بیشتری نسبت به فلاکس استفاده شده برای سایر کاربردها تشکیل شده است و قبل از لحیم‌کاری، روی صفحه پاشیده می‌شود. فلاکس قطعاتی را که قرار است لحیم شوند تمیز می‌کند تا لایه‌های اکسیدی تشکیل شده را از بین ببرد. اگر از فلاکسی با خورندگی کمتر در بورد به کار برده شود، قبل از استفاده باید بورد را تمیز کرد.
- لحیم‌کاری قلع‌پوشانی: برای بوردهایی که فرایند لحیم‌کاری قلع‌پوشانی را طی می‌کنند، از خمیر قلع که از فلاکس چسبناک و گوی‌های کوچک تشکیل شده، استفاده می‌شود. این خمیر لحیم‌کاری قطعات را در جای خود نگه می‌دارد تا جایی که گرمای اجاق باعث می‌شود ذرات لحیم‌کاری دوباره جوش بخورند. سطوح فلزی نه‌تنها توسط فلاکس تمیز می‌شوند، بلکه ماهیت خمیری فلاکس باعث جلوگیری از اکسیداسیون بیشتر هوا می‌شود. فلاکس خمیری لحیم همچنین حاوی مواد افزودنی برای بهبود خصوصیات لحیم با ذوب شدن آن است.
- لحیم‌کاری انتخابی: فلاکس مورد استفاده برای فرایندهای لحیم‌کاری انتخابی یا با پاشش آن و یا با استفاده از یک فرایند قطره جت دقیق‌تر اعمال می‌شود.
روشی که فلاکس به هر یک از این فرایندهای لحیم‌کاری اعمال می‌شود، به دقت کنترل می‌شود تا اطمینان حاصل شود که فلاکس بدون اینکه یکپارچگی فرایند لحیم‌کاری را به خطر بیندازد، قادر به انجام وظیفه خود است. به عنوان مثال، اگر از خمیر استفاده شود که غلظت بیشتری دارد، در صورت سریع گرم شدن می‌تواند مشکل ایجاد کند. حلال‌های گرم ممکن است یک حفره در اتصال لحیم‌کاری شکل دهند، و لحیم ذوب شده روی جاهایی از بورد که نباید لحیم شوند، پاشیده شود. به همین دلیل، فرایند بازجوش لحیم‌کاری با مراحل پیش گرم کردن، مرطوب کردن دما و دوباره جوش زدن به دقت کنترل می‌شود.
