Solderen is het verbinden van twee metalen met behulp van een derde metaal (soldeertin). Deze verbindingsmethode wordt bij vrijwel alle elektrische toepassingen gebruikt om een elektrische en mechanische binding te maken. Goed solderen is niet makkelijk en er komen vrij veel dingen bij kijken. In dit artikel wordt uitgelegd wat er nodig is om 'through hole' te solderen en er wordt een stappenplan gegeven hoe een goede soldeerverbinding gemaakt kan worden.

Niet alle metalen zijn goed soldeerbaar. Er zijn maar enkele metalen waarop soldeer zich goed hecht. Dit zijn goud, zilver en koper. Niet of slecht soldeerbaar zijn bijvoorbeeld aluminium, chroom en nikkel. Wanneer een metalen component slecht soldeerbaar is, wordt er van te voren een goede soldeerbare laag op aangebracht. Zo kan men een draad van tevoren “vertinnen” door de soldeerpunt onder tegen de draad te houden en het soldeertin op de draad. Is de draad warm genoeg, dan vloeit het soldeertin uit ver het gehele oppervlak.

Inhoudsopgave

Soldeergereedschap en soldeertin

Het meest belangrijkste gereedschap tijdens het handsolderen is de soldeerbout. De belangrijkste onderdelen hiervan zijn het handvat, verwarmingselement en de punt. De soldeerbout zit vaak aan een soldeerstation verbonden, deze oplossingen zijn veel degelijker dan losse soldeerbouten.

Het verwarmingselement is kokervormig. De soldeerpunten wordt in de koker geschoven en wordt dus via het verwarmingselement verhit. De soldeerpunt is gemaakt van koper. Koper is namelijk een metaalsoort die warmte erg goed geleidt. De soldeerpunten zijn eenvoudig verwisselbaar. De keuze voor de soldeerpunt hangt af van het soort soldeerwerk. Zo bepaalt bijvoorbeeld de plaats waar moet worden gesoldeerd of de stift recht of gebogen, dan wel kort of lang moet zijn. Een lange stift koelt sneller af; een dikke stift houdt de warmte langer vast

Soldeertin

Zoals eerder genoemd is ook soldeertin van groot belang voor de verbinding van de materialen. Soldeertin heeft een lager smelt punt dan de twee te solderen metalen. Soldeertin dat meestal gebruikt wordt is loodhoudend en bestaat ongeveer 63% uit tin en voor ongeveer uit 37 % uit lood. Dit soldeertin smelt bij 183 °C. Loodvrij soldeer kan bestaan Tin, Koper en Zilver en heeft een hoger smeltpunt (217 °C) dan loodvrij soldeertin en tevens andere eigenschappen. Verder is in het soldeertin een vloeimiddel (hars) met een klein beetje reinigingsmiddel verwerkt.

Ander nuttig gereedschap

Deze dingen zijn niet essentieel voor het proces, maar maken het wel veel makkelijker. Zo is het bijvoorbeeld handig om een derde hand te gebruiken, aangezien je snel handen te kort komt bij solderen. tangen en pincetten zijn ook vrijwel altijd nodig. Verder is voor goede hechting het van groot belang dat de stift schoon is, hiervoor is een afstrijkbakje erg handig.

Through-hole solderen

Het soldeerproces verloopt in een aantal stappen die elkaar in de praktijk snel opvolgen.

1. De soldeerpunt wordt op de soldeerplaats gebracht. De warmte-overdracht vindt plaats naar de te solderen delen.
2. Soldeertin wordt aangebracht op de grens van de soldeerpunt en de soldeerplaats
3. Soldeertin komt op temperatuur en vloeit over de soldeerplaats. Dit geeft een nog betere warmte -overdracht naar de delen
4. Het vloeibare soldeertin trekt tegen de delen op en bedekt de soldeerplaats.
5. Het soldeertin wordt verwijderd
6. De soldeerbout wordt verwijderd
7. Niet meer bewegen en laten afkoelen. De soldeerplaats stolt en de verbinding is klaar.

Soldeerregels

1. Laat de soldeerbout op temperatuur komen. Afhankelijk van het type soldeerbout is tussen de 2 seconden (JBC) of circa 3 minuten (budget types) noodzakelijk. Het heeft geen zin om al te gaan solderen als het soldeertin smelt. De soldeerbout is dan niet heet genoeg om voldoende warmte naar de te solderen onderdelen te transporteren. Een goede temperatuur om als uitgangspunt te gebruiken voor loodhoudende tin is 350°C voor stations met passieve punten, of 300°C voor stations met actieve punten. Voor loodvrije tin liggen deze temperaturen zo'n 30 graden hoger.
2. Verwijder het overtollig -uitloper materiaal, eerst knippen dan solderen. Dit verwijderen moet voor het solderen gebeuren, anders bestaat de kans dat de soldering beschadigt. Vaak wordt eerst gesoldeerd en dan geknipt. Deze manier lijkt makkelijk maar beschadigt de verbinding. Er wordt immers grote kracht op de verbinding uitgeoefend. Bovendien ontstaat aan de snijkant een stukje blank koper (oxidatie).
3. Reinig het aanhangend geoxideerd soldeertin van de soldeerpunt met behulp van een vochtig sponsje. Geoxideerd soldeertin is een slechte geleider, die bovendien de te maken soldering verontreinigt. Vandaar dat de soldeerpunt voor iedere serie te maken solderingen moet worden gereinigd. Het sponsje moet vochtig zijn, maar niet echt nat. Anders daalt de temperatuur van de stift te veel.
4. Leg de soldeerpunt tegen het zwaarst te solderen deel aan. Aangezien het zwaarst te solderen deel de meeste warmte zal opnemen, moet dit als eerste worden verwarmd.
5. Laat een kleine hoeveelheid soldeertin smelten tussen de soldeerpunt en de soldeerplaats. Men noemt dit een “bruggetje leggen”. Dit leggen van een bruggetje heeft tot doel het warmtetransport te bespoedigen. Dit is nodig om de maximale soldeertijd niet te overschrijden.
6. Soldeer binnen maximaal 3 seconden. Indien langer wordt gesoldeerd neemt het risico toe dat het component onherstelbaar wordt beschadigd.
7. Breng aan de tegenoverliggende zijde een juiste hoeveelheid soldeertin aan om de eigenlijke soldering te maken Nu wordt de eigenlijke soldering gemaakt:
• Houdt de soldeerpunt op de zelfde plaats,
• De soldeerplaats is op temperatuur gekomen,
• Op dit moment kan soldeertin worden toegevoegd.
Bij het toevoegen van de soldeertin moet worden vermeden dat het tin rechtstreeks met de soldeerpunt in aanraking komt. Het tin moet tussen de geleiders smelten.
8. Neem het soldeertin weg, maar geef de soldering de tijd om door te vloeien Het soldeertin wordt nu weggenomen, maar laat de soldeerbout nog even op de soldeerplaats. Hierdoor heeft de soldering de tijd om op te trekken. Dit noemen wij “doorvloeien”. Zorg er voor dat tijdens het stollen van het vertinde verbonden delen ten opzichte van elkaar niet bewogen worden.

Soldeertemperatuur

De soldeerbout wordt met behulp van een elektronische regeling op een vaste temperatuur gehouden. Toch verandert tijdens het solderen de temperatuur van de stift, met name bij systemen met passieve punten. Zoals besproken is de soldeerpunt temperatuur hoger dan de smelt temperatuur van het soldeertin. Dit is nodig omdat eerst de te verbinden delen moeten worden verhit. U kunt immers niet solderen aan koude geleiders. De extra opgeslagen hoeveelheid warmte van de soldeerpunt, wordt dus gebruikt om de te verbinden delen te verwarmen. Dit betekent dat de aanvangstemperatuur (bijvoorbeeld 350 °C), tijdens het solderen zal dalen tot (afhankelijk van de zwaarte van de verbinding) ongeveer 260 °C. Deze waarde noemt men de eigenlijke werktemperatuur.

Na het maken van de soldering, zal de stift temperatuur weer oplopen tot de oorspronkelijke waarde (350°C of 385 °C) en kan het soldeerproces opnieuw beginnen. Deze variatie in temperatuur wordt de soldeerbout cyclus genoemd. In het artikel over actieve en passieve punten wordt dit onderwerp meer uitgelegd.

Goede en slechte soldeerverbindingen

Een goede soldeerverbinding zorgt voor:

  • Een goede hechting tussen de te verbinden componenten.
  • Een goede elektrische verbinding (goed elektrisch contact)
  • Een goede mechanische verbinding (de componenten zitten stevig vast)
  • Betrouwbaarheid en duurzaamheid van het product
Een goede hechting tussen de te verbinden componenten kunt u bereiken door met de juiste temperatuur te solderen. Door het gebruik van soldeertin met een vloeimiddel (harskern soldeer) hars met een beetje reinigingsmiddel. Ook is het uiterst belangrijk dat de componenten tijdens het afkoelen niet worden bewogen.

Goede soldeerverbindingSlechte soldeerverbinding

Met deze informatie is een begin te maken in de wereld van het solderen. Voor hobbyisten kan dit al genoeg informatie bieden om printjes te solderen, maar het belangrijkste bij solderen is oefenen.