Pytanie, czy dmuchać w staw, czy nie

W pewnej książce Electronic Physical Design radzimy, aby po lutowaniu:

Nie dmuchaj na złącze, ponieważ spowoduje to zbyt szybkie ochłodzenie lutu, co prowadzi do krystalizacji i kruchości.

Z drugiej strony, (jeśli nie najbardziej) znany użytkownik tego forum, radzi nam to zrobić

delikatnie dmuchaj w staw, aż stwardnieje.

Teraz brzmi to jak jeden z tych problemów, którym mógłby zająć się blog EEV, a nawet Mythbusters. Czy ktoś wie o eksperymentach, w których badano wpływ dmuchania na staw?

Aktualizacje:

• Jak wskazano w komentarzu poniżej, ta ostatnia rada może być niepraktyczna, ponieważ została napisana, ponieważ mały staw może i tak stwardnieć zbyt szybko, aby dmuchanie było pomocne w tym względzie. Nadal mogą istnieć inne praktyczne zachęty, aby to zrobić, takie jak szybsze chłodzenie płyty / części, abyś mógł przejść do tworzenia następnego złącza bez poparzenia się (przypadkowo dotykając śladów, części itp.). Myślę więc, że to sprawiedliwe pytanie, czy rada podana w niektórych podręcznikach (przeciw dmuchaniu) jest czysto ex cathedra lub poparta jakimś dowodem empirycznym. Niestety wspomniana książka nie przytacza niczego na poparcie ich stanowiska.

• Po nieco dalszych poszukiwaniach znalazłem anegdotyczne dowody na blogu EDN popierającym twierdzenie z książki. Nadal wydaje się raczej niezadowalający i być może nie dość naukowy, ponieważ na tym blogu stwierdzono, że wszystkie stawy badane w tym miejscu były zimnymi stawami („lut był wyraźnie pęknięty i krystalizował się we wszystkich różnych kierunkach”), ale mogło się to zdarzyć z innych powodów, tj. ten niepotwierdzony dowód nie miał kontroli .

• Jak omówiono w komentarzach poniżej, dmuchanie na staw jest czasem ekstraktorem oparów biedaka (lub deflektorem). Teraz, ponieważ prawdziwe wyciągi spalin są standardem w większości sklepów / laboratoriów, a te mają nietrywialny przepływ powietrza, podejrzewam, że jakiś boffin zbadał, jaki poziom przepływu powietrza staje się niebezpieczny dla niezawodności połączenia.

To zależy od tego, co i jak lutujesz. Jeśli ręcznie lutujesz przedmioty, które wypadają z płyty, takie jak drut, zwykle dobrze jest delikatnie dmuchnąć w złącze, aby szybko je ochłodzić. Zalety to:

1. Szybko utwardza ​​staw. Zmniejsza to czas, w którym musisz trzymać rzeczy w bezruchu, co z kolei zmniejsza szansę, że rzeczy się poruszają, gdy lut twardnieje. Jest to przydatne, gdy trzymasz jedną lub więcej rzeczy w rękach.

2. Możesz uzyskać wizualne wskazanie jakości połączenia. Widzenie utwardzania lutu pokazuje nieco, jak dobrze lut miał kontakt termiczny, co zależy od tego, jak dobrze przepłynął on wokół wszystkich metalowych części złącza. Trudno to wyjaśnić bez pokazania go, ale czasami można złapać problem, zauważając, że lut po prostu nie wyglądał zaraz po schłodzeniu lub w trakcie chłodzenia.

Jednak gdy rzeczy są utrzymywane na swoim miejscu, zyskujesz na tym, że lut powoli się ochładza. Tak jest na przykład w przypadku lutowania pojedynczego wtyku większego elementu na płycie. Jeśli pozostałe szpilki zostały już przylutowane, utrzymają część na miejscu. Połączenie części nie będzie osłabione z powodu drgań części, gdy lut był chłodzony. Pomaga teraz zmniejszenie naprężeń mechanicznych spowodowanych nierównomiernym ogrzewaniem poprzez spowolnienie procesu hartowania.

Oczywiście podczas lutowania rozpływowego postępuj zgodnie z zalecanym profilem temperatury. W takim przypadku sprzęt poradzi sobie z tym wprost i nie powinieneś być tam, aby zmieniać proces.

Dzięki ręcznemu lutowaniu gorącym powietrzem generalnie nie chcesz również dmuchać na złącza. Nie użyłbyś gorącego powietrza do lutowania dwóch rzeczy, które sam trzymałeś. Ogólnie podgrzewasz całą część. Gorące powietrze ogrzewa płytę i inne części wokół miejsca lutowania. Daj im szansę na ochłodzenie się powoli i przy jak najmniejszym obciążeniu termicznym.

Efekty chłodzenia jako ostatni etap pieca rozpływowego są dobrze znane. Krótko mówiąc, chcesz, aby ostygło tak szybko, jak to możliwe poniżej limitu, który moim zdaniem jest szokiem termicznym. Z reguły 4 stopnie na sekundę są zbliżone do prawej. Zaryzykowałbym przypuszczenie, że dla małego i średniego stawu na wolnym powietrzu byłoby to o tym, ale także to, że dmuchanie go nie zmieniłoby wiele. Strumień leci dość szybko, a ciepło jest zlokalizowane. Tldr: dmuchaj na ciężkie rzeczy, takie jak podkładki d2pak i połączenia z miedzią o wysokim natężeniu. Rób, co lubisz przez resztę.

Lepiej nie dmuchać, jeśli masz 100% pewności, że nie poruszy się, dopóki nie ostygnie. Lepiej dmuchać, jeśli istnieje szansa na ruch przed ochłodzeniem. Twoja decyzja zależy od twojej cierpliwości. W końcu kruchość / krystalizacja spowodowana dmuchaniem jest lepsza niż kruchość / krystalizacja spowodowana ruchem.

Wątpiłbym, że dmuchanie spowodowałoby ogromną różnicę we wspólnych cechach.
Jak zauważa loganf, szybkość chłodzenia z przepływem zwrotnym wynosi zwykle od 2 do 4 ° C / sekundę - bardziej prawdopodobne, że jest bliższa tej drugiej. Podczas lutowania ręcznego przejdziesz do następnego złącza na długo zanim szybkość 4C / s obniży temperaturę złącza do czegokolwiek podobnego do otoczenia.

Prawdopodobnie obszar krytyczny znajduje się od nieco powyżej lub nieco poniżej punktu przejścia ciecz do ciała stałego. Tradycyjny lut ołowiowy 60/40 jest „mieszanką eutektyczną” z bardzo dobrze określonym punktem przejścia. Współczesne bezołowiowe lutowie wydają się być zbliżone do mieszanek eutektycznych, ale nie xaktycznie, a przejście zachodzi w całym zakresie temperatur, a materiał jest „zamulony” podczas przejścia. (Jest to stosowane z dobrym skutkiem np. Do „wycierania ołowiu” przez złącza kablowe i innych, którzy wykorzystują stopiony metl jako uszczelkę i przytrzymują metal w strefie przejściowej podczas „pracy”).

Podejrzewam, że w przypadku ręcznie wykonywanych połączeń (nie toczących się) trudno byłoby ograniczyć szybkość chłodzenia do 4 ° C / sekundę nawet w bezwietrznym powietrzu. Prowadzi to do powstawania trudniejszych stawów, a dmuchanie nieco zwiększy ten efekt. Prawdopodobnie bardziej plastyczne złącze jest lepsze, jeśli mają znaczenie problemy z podparciem mechanicznym.

FWIW (dyskusyjne):

Poniższe odniesienia w dużej mierze dotyczą chłodzenia po lutowaniu falowym lub lutowaniem rozpływowym, ale zawierają pewne wskazówki dotyczące związanych z tym procesów.

Wikipedia - reflow

Ostatnia strefa to strefa chłodzenia, w której stopniowo chłodzi się przetworzoną płytę i zestala połączenia lutowane. Właściwe chłodzenie hamuje nadmierne tworzenie się międzymetalicznego metalu lub szok termiczny elementów. Typowe temperatury w strefie chłodzenia wynoszą od 30–100 ° C (86–212 ° F). Wybrano szybkie tempo chłodzenia, aby stworzyć strukturę drobnoziarnistą, która jest najbardziej odporna mechanicznie. [1] W przeciwieństwie do maksymalnego tempa przyspieszania, tempo zwalniania jest często ignorowane. Może się zdarzyć, że wskaźnik rampy będzie mniej krytyczny powyżej pewnych temperatur, jednak maksymalne dopuszczalne nachylenie dowolnego elementu powinno mieć zastosowanie niezależnie od tego, czy element się nagrzewa, czy ochładza. Często sugerowana jest szybkość chłodzenia 4 ° C / s. Jest to parametr do rozważenia podczas analizy wyników procesu.

Wikipedia - lut - wyszukaj „fajne” - kilka przydatnych obserwacji

Cree - lutowanie falowe

Ostatnią fazą procesu przepływu jest etap chłodzenia. Prawidłowe chłodzenie ma zasadnicze znaczenie w procesie lutowania i zwiększa wytrzymałość końcowego złącza lutowniczego. Szybkie chłodzenie powoduje silniejsze połączenie lutowane, ale zbyt szybkie może spowodować naprężenia cieplne na elementach. Cree zaleca szybkość chłodzenia między 2 ° C a 4 ° C na sekundę.

Lutowanie po chłodzeniu PCB

Nie jest pożądane, aby zespół ochładzał się zbyt wolno (nadmiar przebywa w temperaturach likwidusu) lub zbyt szybko (powodując szok termiczny). Kontrolowane chłodzenie zapobiega tworzeniu się nadmiaru międzymetalicznego, odwilżaniu, utlenianiu, szokowi termicznemu i innym problemom

Przydatne - związane z lutem bezołowiowym

Związane z"

Wikipedia - lutowanie na fali

http://www.electronics-cooling.com/2006/08/thermal-conductivity-of-solders/

Tylko streszczenie

Dmuchaj. W każdym razie każda praca wykonywana ręcznie nie jest wystarczająco profesjonalna, aby być w powietrzu, więc nie martw się. Cios, oszczędzaj czas, wszystko będzie dobrze.