Solder Demystified: Memahami Dasar-dasar Untuk Sukses di Solder

Menyolder adalah keterampilan yang sangat mudah diperoleh asalkan Anda tahu apa yang Anda lakukan. Yang terakhir ini sangat penting karena kerajinan melibatkan manipulasi komponen yang dinilai untuk menahan maksimum 250 ° F dengan alat yang beroperasi pada 650 ° F.

Margin kesalahan di sini cukup tipis dan kesalahan sering kali menjadi bencana besar dan mahal, yang membuat sebagian besar pemula enggan bertahan melalui kegagalan awal. Namun, ini dapat dihindari sama sekali dengan mendapatkan dasar-dasarnya sejak awal.

Baca terus untuk mempelajari dasar-dasar menyolder dan menghindarkan diri Anda dari kengerian elektronik yang hangus dan mimpi yang hancur.

Mengapa Anda Harus Mengganggu Menyolder?

Pada tingkat paling dasar, penyolderan menciptakan koneksi listrik (dan akibatnya mekanis) yang andal antara komponen logam konduktif. Ini melibatkan ikatan sepasang kabel atau komponen elektronik ke papan sirkuit tercetak (PCB).

Para pemikir kritis di antara Anda mungkin bertanya-tanya mengapa tidak memutar kabel saja atau memasang komponen ke PCB menggunakan mur dan baut. Ada dua masalah utama dengan pendekatan ini. Sebagai permulaan, koneksi semacam itu tidak stabil secara mekanis di bawah gerakan atau getaran. Kedua, meskipun secara mekanis terdengar, pengencang tidak stabil secara elektrik sama sekali.

Kami mencari masukan dari Lakshmi Narayan Ramasubramanian dari Departemen Ilmu dan Teknik Material di Institut Teknologi India Delhi, untuk kejelasan tentang beberapa aspek penyolderan yang lebih teknis.

Elektronik sensitif benar-benar membutuhkan sambungan listrik dengan resistansi rendah untuk mempertahankan konduktivitas yang konsisten sepanjang masa pakai produk. Ini sulit dicapai hanya dengan mengawinkan komponen dengan pengencang. Celah udara yang tak terhindarkan antara komponen dalam sambungan tersebut menyebabkan oksidasi (atau karat untuk logam besi), yang secara signifikan mengurangi konduktivitas listrik. Rintangan ini membuat penyolderan sangat diperlukan untuk aplikasi elektronik presisi tegangan rendah.

Terkait: Cara Meng-upgrade Printer 3D Ender-3 Anda

Saat Anda menyolder dua komponen, solder itu sendiri bergabung dengan logam (biasanya tembaga) untuk membentuk paduan yang sama sekali baru. Solder pada dasarnya mengikat komponen pada tingkat molekuler, tanpa meninggalkan celah udara dan dengan demikian menghilangkan kemungkinan oksidasi. Stabilitas mekanis tambahan adalah bonus sambutan.

Mengikat logam dengan meleburnya bersama-sama adalah proposisi yang berisiko mengingat bagaimana sebagian besar komponen semikonduktor dinilai beroperasi pada suhu maksimum 250 ° F. Menggunakan panas untuk memadukan ujung chip terintegrasi dengan bantalan pada PCB tidak mungkin dilakukan karena tembaga meleleh pada suhu 1984°F yang menggiurkan. Anda pasti menggoreng komponen jauh sebelum Anda membuat sambungan yang andal.

Di sinilah komposisi unik dan sifat termodinamika solder berperan.

Solder adalah paduan eutektik yang terdiri dari timah dan timah. Bit eutektik penting karena memungkinkan paduan meleleh pada suhu yang jauh lebih rendah dibandingkan dengan logam penyusunnya. Sementara timah murni dan timah meleleh masing-masing pada 620 °F dan 450 °F, paduan solder yang terdiri dari dua logam ini dicampur dalam rasio 63:37 mulai mengalir hanya pada 361 °F.

Sementara penyolderan mungkin tampak seperti melibatkan peleburan kabel tembaga atau komponen mengarah ke PCB, pada kenyataannya, prosesnya bekerja dengan memanfaatkan aksi pelarut logam dari solder. Ketika solder panas dimasukkan ke komponen tembaga, ia bertindak sebagai pelarut yang menembus dan melarutkan permukaan tembaga yang terbuka. Tindakan pelarut ini menggabungkan mereka pada tingkat molekuler untuk membentuk paduan yang sama sekali baru di lapisan intermetalik.

Fenomena ini disebut aksi pembasahan dan sangat penting untuk proses penyolderan—yaitu, mengubah komponen yang berbeda menjadi badan konduktif listrik yang kontinu dan paduan hibrida.

Terkait: Proyek Elektronik DIY yang Menyenangkan untuk Ditangani Di Bawah $15

Mengalahkan Oksidasi Dengan Fluks

Tindakan pelarut logam solder adalah dasar dari sambungan solder yang sukses. Namun, dalam istilah praktis, solder tidak dapat memulai tindakan pembasahan sendiri. Proses ini dikatalisis dengan memasok panas ke solder serta timah komponen tembaga.

Itu masalah karena panas juga menyebabkan permukaan tembaga yang terbuka teroksidasi dengan cepat di hadapan udara. Lapisan batas oksida berikutnya bertindak sebagai penghalang yang membuat pembasahan menjadi tidak mungkin. Masalah semakin parah dengan kotoran, kotoran, minyak jari, gemuk, dan kontaminan lain yang ada pada permukaan komponen. Ini lebih lanjut menghambat tindakan pelarut logam yang diperlukan untuk sambungan solder yang berhasil.

Anda dapat mencoba menggosok permukaan hingga bersih, tetapi Anda akan menemukan lapisan oksida baru saat Anda menerapkan kembali panas ke timah tembaga. Kalau saja ada cara untuk menghilangkan lapisan oksida saat menyolder. Nah, itulah yang dilakukan fluks.

Fluks terdiri dari damar, yang merupakan bentuk padat dari resin yang diperoleh dari tanaman. Untuk keperluan elektronik, rosin digunakan sendiri atau dikombinasikan dengan aktivator ringan yang memungkinkan fluks yang dihasilkan tetap non-korosif dan non-konduktif pada suhu kamar. Hal yang sama menjadi cukup aktif untuk menghilangkan oksida dan kontaminan lainnya secara kimiawi ketika disuplai dengan panas yang cukup.

Saat Anda melapisi permukaan yang dimaksudkan untuk disolder dengan fluks, panas yang diterapkan selama proses penyolderan mengkatalisasi fluks dan menghilangkan kotoran. Ini memperlihatkan tembaga murni dan memungkinkan tindakan pembasahan. Fluks dapat diterapkan ke komponen sebelum penyolderan, tetapi juga diperkenalkan selama proses melalui kawat solder itu sendiri.

Sebagian besar kabel solder modern memiliki inti bagian dalam yang diisi dengan fluks damar yang secara otomatis dikeluarkan saat menyolder.

Kapan Menyolder dan Kapan Tidak Menyolder

Sekarang kita telah menemukan ilmu di balik penyolderan, sama pentingnya untuk mengetahui kapan harus menyolder dan kapan itu adalah ide yang buruk untuk melakukannya. Apa pun yang melibatkan PCB hampir secara eksklusif disolder. Proses ini menawarkan konduktivitas listrik yang sangat baik dan tingkat pengikatan mekanis yang adil, sekaligus secara signifikan mengurangi ukuran keseluruhan proyek elektronik Anda.

Namun, terkadang perlu diketahui dengan pasti kapan Anda tidak boleh menggunakan solder.

Sementara kabel dapat disolder satu sama lain atau ke PCB, Anda harus mempertimbangkan kembali setiap kali aplikasi yang diinginkan melibatkan tingkat gerakan atau getaran apa pun. Aplikasi otomotif, robotika, dan Pencetakan 3D adalah contoh bagus di mana penyolderan biasanya terbatas pada PCB dan dihindari untuk semua pemutusan kabel.

Itu karena sambungan yang disolder keras, tetapi rapuh dan karena itu rentan terhadap kelelahan lentur. Jelas bukan sifat yang diinginkan untuk sambungan listrik yang mengalami getaran dan gerakan konstan. Kabel yang disolder dalam aplikasi tersebut mengalami kelelahan lentur dan akibatnya gagal pada sambungan getas.

Itulah tepatnya mengapa terminasi kabel yang tunduk pada kekuatan seperti itu dikerutkan alih-alih disolder dalam aplikasi ini.

Meskipun ini mungkin terdengar berlawanan dengan intuisi, penyolderan bukanlah satu-satunya cara untuk mencapai sambungan kedap gas dan tahan oksidasi. Tekanan luar biasa yang dihasilkan selama crimping menyatukan timah tembaga pada tingkat molekuler, yang menjadikannya sangat kedap gas.

Faktanya, sambungan yang dikerutkan secara mekanis dan elektrik lebih unggul daripada rekan-rekan yang disolder, sementara juga tahan terhadap kelelahan lentur. Dr Ramasubramanian mengutip tidak adanya intermetalik dalam koneksi berkerut sebagai alasan utama untuk antarmuka tembaga murni menunjukkan peningkatan konduktivitas vis-à-vis sambungan solder.

Dia juga menjelaskan bahwa sambungan tembaga-ke-tembaga dari sambungan berkerut secara inheren lebih kuat karena atom yang serupa cenderung membentuk ikatan yang kuat dan stabil. Di sisi lain, atom tembaga, timah, dan timah yang berbeda yang ditemukan dalam sambungan yang disolder membentuk relatif ikatan yang lebih lemah yang berada di bawah regangan konstan, yang pada gilirannya mempercepat retak lelah di bawah mekanis menekankan.

Terkait: Panduan Pemula untuk Printer 3D Voron DIY

Itu juga mengapa Anda tidak akan menemukan satu pun pemutusan kabel yang disolder di kompartemen mesin kendaraan Anda. Ditto untuk printer 3D dan perangkat lain yang tunduk pada getaran dan gerakan konstan.

Semakin Banyak Anda Tahu

Mengetahui mekanisme dasar penyolderan dan kapan waktu yang tepat untuk menerapkannya pada proyek Anda akan membuat perbedaan antara kesuksesan dan ratusan dolar dalam barang elektronik yang rusak.

9 Setrika Solder Terbaik untuk Pemula

Jika Anda tertarik dengan elektronik, Anda memerlukan besi solder. Berikut adalah besi solder terbaik untuk Anda.

Baca Selanjutnya

Tentang Penulis