Solderen is een belangrijk onderdeel van het werken met en aan elektronische componenten. Om ervoor te zorgen dat de gewenste componenten stevig worden verbonden en elektriciteit zonder problemen kan stromen, is enerzijds de juiste apparatuur nodig en anderzijds de juiste soldeertechniek. In deze ‘Hoe doe je dat?’ leggen we precies uit waarop moet worden gelet om tot het juiste resultaat te komen.
Vóór het solderen: de voorbereiding
De eerste stap moet in elk geval een schone, stofvrije werkomgeving zijn. Controleer of het te solderen onderdeel en de soldeerpunt absoluut schoon zijn en geen resten bevatten. Als er overtollig materiaal op het onderdeel zit, schuur dat er dan voorzichtig af met schuurpapier en reinig het vervolgens grondig met persluchtspray DRUCKLUFT 67 of alcohol.
Gebruik tijdens uw werkzaamheden een hittebestendige ondergrond. Zet een kleine bankschroef in de juiste positie, zodat het te solderen onderdeel goed vastzit en niet kan verschuiven tijdens het verhitten of tijdens het afkoelen. Om zeer kleine onderdelen precies te kunnen solderen, kan een printplaathouder met loep heel handig zijn.
Verhit uw apparaat en breng het op een voor uw soldeer geschikte temperatuur (zie hieronder).
Zorg nu ook alvast voor voldoende ventilatie van de werkplek. Het vloeimiddel bevat zuren die bij verhitting schadelijke dampen produceren die niet ingeademd mogen worden. Soldeerrookafzuigingen met een geïntegreerd filter zijn verkrijgbaar in verschillende prijsklassen en afmetingen, en bieden optimale bescherming tegen giftige stoffen in de lucht.
Zorg dat alle benodigde hulpmiddelen binnen handbereik staan, zodat u tijdens het werk alles zonder moeite kunt pakken.
Soldeerstation in plaats van soldeerbout
Een soldeerstation werkt vaak comfortabeler dan een soldeerbout. Soldeerstations bieden de mogelijkheid de temperatuur vooraf exact in te stellen, die tijdens de volledige soldeerwerkzaamheden niet meer verandert en niet meer gecontroleerd hoeft te worden. Exacte soldeerpunten zijn alleen mogelijk met de juiste temperatuur. De stations beschikken meestal over overzichtelijke displays en hebben talrijke functies.
Soldeerstations zijn verkrijgbaar in diverse prijsklassen en in verschillende varianten, afhankelijk van het gebruik en de voorkeur. Soldeerstations van de GENERATION WT van Weller zijn bijvoorbeeld bijzonder gebruiksvriendelijk. Er kan zonder problemen worden gewisseld tussen verschillende soldeerpunten. Wie de voorkeur geeft aan solderen met hete lucht, kan het best uit de voeten met het heteluchtstation WTHA van Weller, waarmee zelfs de kleinste componenten gesoldeerd kunnen worden.
Wie met name werkt met gevoelige SMD- en BGA-componenten, is het best af met een infraroodsoldeersysteem. Het voordeel van dit apparaat is dat de warmte bij de tool wordt gegenereerd via gebundeld licht, zodat de componenten niet oververhit raken. Solderen en desolderen gaat met een dergelijk soldeerstation zeer eenvoudig. Bovendien kan dankzij het grotere werkoppervlak ook probleemloos aan moederborden worden gewerkt.
Het juiste gereedschap
Handige gereedschappen voor bij het solderen moeten altijd binnen handbereik zijn, zodat u uw werkzaamheden niet hoeft te onderbreken. De belangrijkste gereedschappen zijn een draadstripper, een hoogwaardige pincettenset, een zijsnijtang, een printplaathouder met loep, printplaatgereedschap en een metalen droogspons om de soldeer- en desoldeerpunt mee te reinigen. In plaats van reiniging met water wordt bij dit type reiniging, ook wel DryClean genoemd, minder gevergd van de soldeerpunt, omdat deze niet wordt blootgesteld aan een grote temperatuuromslag. Bij hoogwaardige soldeerstations zoals de WT1010H van Weller is al een metalen droogspons geïntegreerd.
Solderen
Draadeinden die verbonden moeten worden, worden eerst gestript en met elkaar vervlochten. Dunne draden van maximaal 1,5 vierkante mm of dikkere draden moeten verschillend worden behandeld. Bij dunne draden is het voldoende een beetje soldeertin op de soldeerpunt te doen en op de soldeerplek te houden. Het soldeertin wordt dankzij de capillaire werking automatisch tussen de draden gezogen.
Bij dikkere draden zorgt de grotere hoeveelheid koper ervoor dat het soldeerpunt afkoelt. Houd echter in geen geval langer dan nodig de soldeerpunt op de soldeerplek. Omdat koper sterk geleidend is, kan daardoor het isolatiemateriaal smelten. Gebruik in dergelijke gevallen in plaats daarvan een grotere hoeveelheid soldeertin. Hoewel de meeste soorten soldeertin al vloeimiddel bevatten, kan bij een dikker soldeerpunt een extra hoeveelheid handig zijn. Let daarbij dan wel goed op de ventilatie van uw werkplek. Om de te solderen materialen te etsen en verbindingsklaar te maken, bevat vloeimiddel stoffen waaruit giftige dampen kunnen ontstaan. Er zijn soldeerdraden in verschillende legeringen, afhankelijk van het toepassingsgebied.
Hoewel er nog altijd loodhoudend soldeertin wordt verkocht, ook door ons, moeten we om milieu- en gezondheidsredenen afzien van het gebruik van dit zware metaal. In de industriële elektronische industrie zijn legeringen met lood als soldeertin al volledig verboden sinds 2006/2007.
Lood heeft een lager smeltpunt en betere vloei-eigenschappen dan andere metalen en lijkt daarom juist voor hobbyisten zeer eenvoudig in het gebruik te zijn.
Zodra je echter eenmaal vertrouwd bent met soldeertin dat smelt bij hogere temperaturen, lukken soldeerwerkzaamheden net zo goed als met loodhoudend soldeertin.
Through-hole solderen
Omdat aansluitingen een stabiele verbinding nodig hebben met de printplaat, worden bij voorkeur steekverbindingen als bedrade versie gebruikt vanwege de stabiliteit ervan. Dankzij de Through-Hole Technology (THT) zijn deze zo stevig met het onderdeel verbonden dat duw- en trekkrachten er geen invloed op hebben. Hiervoor worden de bedrade onderdelen door de vooraf gemaakte contactgaten van de printplaat gestoken en vervolgens gesoldeerd. Om er zeker van te zijn dat u geen beschadigde componenten gebruikt, kunt u deze het best van tevoren testen met een LCR-componententester.
Het solderen van SMD-componenten
Voor het solderen van SMD-componenten is fijngevoeligheid vereist. Reinig de printplaat eerst met een geschikt reinigingsmiddel. Vervolgens worden beide aansluitvlakken (pads) bevochtigd met vloeimiddel. Voor heel kleine onderdelen is een vloeimiddelstift zeer geschikt. Plaats beide delen correct op elkaar en fixeer deze met twee diagonale soldeerpunten. Als de onderdelen niet goed uitgelijnd zijn, kunt u de beide soldeerpunten na verhitting nog eens aanpassen. Nu worden de pins gesoldeerd.
Om overvloedig tin later goed te kunnen verwijderen met een soldeerdraad, trekt u het met de soldeerpunt opzij. Let erop dat de component tijdens het hele proces niet te sterk wordt verhit en oefen er zo mogelijk geen druk op uit, omdat deze anders kan vervormen. Overtollig soldeertin, zogeheten soldeerbruggen, kunnen in dat geval worden verwijderd met een desoldeerdraad.
De optimale temperatuur
In het algemeen wordt onderscheid gemaakt tussen zachtsoldeer en hardsoldeer. Zachtsoldeer smelt bij minder dan 450 graden Celsius, de smelttemperatuur van hardsoldeer ligt tussen de 450 en 900 graden Celsius. Aangezien elektronische componenten zeer gevoelig zijn, kan hierbij alleen met zachtsoldeer worden gewerkt.
Welke temperatuur nodig is voor uw werkzaamheden, is afhankelijk van de componenten die u gebruikt. De smelttemperatuur van uw soldeertin en de werktemperatuur van het door u gebruikte vloeimiddel spelen daarbij een rol. Deze moet in elk geval boven de beide minimale waarden liggen, maar mag in elk geval de maximale werktemperatuur van het vloeimiddel niet overschrijden, omdat deze anders verdampt.
Meestal ligt de soldeertemperatuur bij elektronische componenten rond de 300 tot 320 graden Celsius. Als er fijne draden worden gebruikt, wordt gewerkt met een temperatuur van minder dan 300 graden en met een dunne soldeerpunt.
Mocht de temperatuur te laag zijn, zal het soldeer niet glanzen en niet druppelvormig zijn. In dat geval moet u de temperatuur opnieuw controleren, verhogen en pas dan verder werken.
ESD: pas op voor elektrostatische oplading
Veel elektronische componenten zijn zeer gevoelig en hebben daar via spanningsoverslagen al bij geringe stroom of spanning last van. Dat kan op een later moment leiden tot uitval van het apparaat. Om dergelijke verschuivingsstromen te voorkomen, moet absoluut gebruik worden gemaakt van een goed functionerende aarding. Het is noodzakelijk dat u de voor uw doeleinden geschikte set samenstelt. In elk geval moeten minimaal een ESD-werkmat, ESD-handschoenen, een ESD-kwast en een armband met een ESD-lekkabel beschikbaar zijn. Als u werkt met een soldeerstation, moet u regelmatig de lekstroom en de aardweerstand van de soldeerpunt naar de stekker van het apparaat controleren.
Desolderen
Als er te veel soldeer is gebruikt of als componenten per ongeluk verkeerd gesoldeerd zijn, is desolderen noodzakelijk. Afhankelijk van de uitrusting en de handigheid kan hiervoor een soldeerdraad of een desoldeerstation worden gebruikt.
Als voor de draad wordt gekozen, wordt deze op de te desolderen plek gelegd en net zo lang verwarmd met de soldeerpunt totdat het teveel aan soldeer, zoals hierboven beschreven, is weggezogen door de capillaire werking. Soldeer-/desoldeerstations die ook een desoldeerbout bevatten, werken erg prettig. Overvloedig materiaal wordt hier na het vervloeien direct weggezogen. Let er bij het wegzuigen op in een zo recht mogelijke hoek te werken, zodat er geen soldeerresten worden verspreid.
Het soldeerwerk controleren
Om er zeker van te zijn dat alle componenten correct gesoldeerd zijn en er geen sprake is van ontwerp- of opbouwfouten, moet het soldeerwerk voorafgaand aan de inbedrijfname worden gecontroleerd. Allereerst wordt daarvoor de component letterlijk onder de Werkplek – vergrootglazen genomen. Is er geen sprake van beschadigde soldeerpunten, omgebogen IC-pootjes of geheel onjuist gebruikte componenten? Is dat niet het geval, dan wordt er een test uitgevoerd met de multimeter. Hiermee kan doorgang, spanning, stroomopname en weerstand worden gemeten van elke afzonderlijke verbinding, zodat kortsluiting en onderbrekingen gevonden kunnen worden. Afhankelijk van het model dat u kiest, hebt u daarvoor ook enkele accessoires nodig. Bij de modellen van Atlas worden alle accessoires meegeleverd. Dankzij de oscilloscoopfunctie en de bluetooth-mogelijkheid kunnen de gegevens van de Atlas-multimeter worden overgedragen naar smartphone of tablet.
Pas wanneer u er zeker van bent dat uw soldeerwerk geen fouten bevat, kan de component worden ingebouwd en kan een functietest worden uitgevoerd.
