HowTo: Elektronica - Mijn vriend de soldeerbout

Zelfs als parttime nerd kun je op den duur niet echt om de soldeerbout heen. Uiterlijk als het eerste testcircuit op het breadboard goed heeft gewerkt en je de volgende stap in de evolutie van het circuit wilt zetten, is het tijd om met de soldeerbout te zwaaien.

Als kind had ik lange tijd een verschrikkelijk respect voor dit ding. Het is heet, het stinkt en rookt en als leek heb je altijd een wat schuldig geweten over de vraag of wat je doet wel goed is.

Ik heb nu nog steeds respect. Ik denk dat dat ook heel toepasselijk is. Want bij het solderen kun je nog veel beschadigen. Zowel op je eigen lichaam als in het te bouwen of repareren circuit.

Bij het solderen is de dosering erg belangrijk. Want het betekent niet alleen dat de temperatuur goed moet zijn, sommige onderdelen mogen ook niet te veel verwarmd worden. Tegelijkertijd moet er voldoende temperatuur zijn om het onderdeel elektrisch – en vaak mechanisch voldoende – te verbinden met de dragerplaat (PCB). Hiertoe behoort ook de juiste soldeertin, die voldoende moet worden aangebracht. Maar ook hier is het de dosering die er toe doet: te weinig en het onderdeel valt eraf. Te veel en het onderdeel houdt prima stand, maar er kan kortsluiting optreden.

Zoals je kunt zien, wachten er een of twee valkuilen op je. Om u op een gemakkelijke manier kennis te laten maken met de wereld van het solderen, vindt u hieronder enkele tips over hoe u de juiste kiest en hoe u de soldeerbout op de juiste manier gebruikt.


Veiligheidsinstructies

Ik weet dat de volgende opmerkingen altijd een beetje vervelend zijn en onnodig lijken. Helaas hebben veel mensen die "beter" wisten door onvoorzichtigheid ogen, vingers of andere dingen verloren of zichzelf verwond. Gegevensverlies is in vergelijking bijna te verwaarlozen, maar zelfs dit kan erg vervelend zijn. Neem daarom vijf minuten de tijd om de veiligheidsinstructies te lezen. Omdat zelfs het coolste project geen blessure of andere problemen waard is.
https://www.nerdiy.de/sicherheitshinweise/

Affiliate links / reclame links

De hier vermelde links naar online winkels zijn zogenaamde affiliate-links. Als u op zo'n affiliate-link klikt en via deze link een aankoop doet, ontvangt Nerdiy.de een commissie van de betreffende onlineshop of aanbieder. De prijs verandert voor jou niet. Als u via deze links uw aankopen doet, steunt u Nerdiy.de om in de toekomst andere nuttige projecten aan te kunnen bieden. 🙂 


Eisen

Handige artikelen:
Aanvullende informatie over verschillende soldeertechnieken vindt u ook in de volgende artikelen.
Elektronica – Soldeer SMD-componenten met de hand
Elektronica – Soldeer THT-componenten met de hand

Benodigd materiaal:

In de volgende lijst vindt u alle onderdelen die u nodig heeft om dit artikel te implementeren.

Vereist gereedschap:

In de volgende lijst vind je alle tools die je nodig hebt om dit artikel te implementeren.


Beveiliging

Woorden over veiligheid worden meestal over het hoofd gezien, omdat veiligheidsmaatregelen alleen als noodzakelijk worden geaccepteerd als u zelf al gewond bent geraakt. Om dit te voorkomen, volgen hier enkele waarschuwende woorden. 🙂

Er zijn in principe drie en een half ernstige gevaren bij het solderen:

1. De punt van de soldeerbout wordt erg heet. Hierdoor ontstaan temperaturen van 200-500°C. Er bestaat dus een aanzienlijk risico op brandwonden. Zorg er dus voor dat u de punt en de daaraan verbonden metalen delen niet aanraakt. Let er ook bijzonder op dat u de (hete) soldeerbout niet alleen laat met kinderen. Dingen die verboden zijn, maken kinderen vaak nieuwsgierig.

2. De hete punt vormt niet alleen een aanzienlijk risico op letsel. Dit kan ook brand veroorzaken. Laat de ingeschakelde/hete soldeerbout dus nooit onbeheerd achter. Onder gunstige omstandigheden kan een brand zich binnen een minuut zodanig uitbreiden dat deze niet meer eenvoudig te blussen is.

3. Het normaal gebruikte soldeer bevat een kern van vloeimiddel. Dit is nodig/nuttig omdat het het hechtingsproces van het soldeer met de metalen van de betreffende contactoppervlakken bevordert. Soms kan het ook gebeuren dat het soldeer “spat” en delen ervan ongecontroleerd rondvliegen. Zorg er dus voor dat er tijdens het soldeerproces geen gevoelige onderdelen (bijv. smartphonedisplay) in de directe omgeving zijn die beschadigd kunnen raken. Ook hier is een veiligheidsbril vervelend, maar tegelijkertijd veel minder vervelend dan een ernstig oogletsel.

3.5. Tijdens het soldeerproces en vooral tijdens het smelten van het soldeer ontstaan er verschillende dampen en gassen. Zorg ervoor dat deze gassen worden afgezogen of dat de ruimte waarin u werkt goed geventileerd is. Een combinatie van beide is het beste. Tijdens het solderen kunt u ook proberen de opstijgende soldeerrook weg te blazen. In ieder geval moet u voorkomen dat u de soldeerdampen inademt.


Structuur en correcte positie van de soldeerbout

Een soldeerbout is eigenlijk altijd volgens hetzelfde principe opgebouwd. Op de volgende afbeelding zie je een eenvoudige soldeerbout die zelfs via USB kan worden bediend.

1. Fooi

De punt van de soldeerbout bevindt zich aan de voorkant. Het is meestal uitwisselbaar en verkrijgbaar in verschillende maten en vormen. Er zijn tips die zeer geschikt zijn voor het solderen van SMD-componenten en ook tips die gebruikt kunnen worden om dakgoten te solderen. 🙂
De punt van de soldeerbout is meestal speciaal gecoat zodat het soldeer eraan blijft plakken - althans enigszins. Bovendien moet de punt vóór elk soldeerproces goed worden gereinigd. Maar daarover later meer.

De punten van een soldeerbout zijn vaak vervangbaar. Deze soldeerbout combineert de punt en het verwarmingspatroon in één element.

2. Patroonverwarmer

Direct na de punt komt nog een metalen buisje. Deze bevat meestal een verwarmingspatroon en een temperatuursensor, die beide thermisch zijn gekoppeld aan de punt van de soldeerbout. Dit zorgt ervoor dat de metalen buis, het verwarmingspatroon, de temperatuursensor en de punt altijd dezelfde temperatuur hebben. Met behulp van de temperatuursensor wordt bij veel soldeerbouten de temperatuur van dit (verwarmings)apparaat tot op enkele °C nauwkeurig geregeld.

3. Handgreep

Door het handvat kun je de punt van de soldeerbout goed geleiden. Het isoleert tegen de hoge temperaturen van de verwarmingsunit en is doorgaans zeer gemakkelijk vast te pakken dankzij een rubberen oppervlak. Het handvat is ook het enige onderdeel van de soldeerbout dat je moet aanraken.

4. Verbindingsleiding

De aansluitkabel hangt als een min of meer hinderlijk aanhangsel aan het andere uiteinde van de soldeerbout. Hiervoor wordt de soldeerbout voorzien van de nodige energie om hem op de gewenste temperatuur te brengen. Vaak betekent dit dat de door de temperatuursensor gemeten huidige waarden teruggestuurd worden naar het soldeerstation. Hierbij moet u er altijd op letten dat de kabel niet geknikt of geknoopt is. Bovendien mag het uiteraard niet in contact komen met de hete soldeerpunt.

Positie van de soldeerbout:

Het vasthouden van de soldeerbout is eigenlijk vrij eenvoudig. houd deze vast als een pen om mee te schrijven. Houd hem zo dicht mogelijk bij het handvat van de soldeerbout. Zorg er uiteraard voor dat u niet per ongeluk de hete punt van de soldeerbout aanraakt.


Soldeerbout versus soldeerstation

De vraag ‘soldeerbout versus soldeerstation’ kan niet in algemene zin worden beantwoord. In de meeste gevallen is een normale soldeerbout eigenlijk voldoende. Als je thuis al een soldeerbout hebt en deze slechts af en toe gebruikt, bijvoorbeeld om kabels aan te sluiten, hoef je geen nieuw soldeerstation te kopen. De meeste voordelen van soldeerstations worden pas duidelijk als u de soldeerbout regelmatiger gebruikt of er specifiekere taken mee wilt uitvoeren.

De grove voordelen van een soldeerstation ten opzichte van een standalone soldeerbout zijn:

  • De soldeerbouten (handstukken) zijn vaak lichter
  • De kabels zijn langer en flexibeler, waardoor het werken eenvoudiger wordt
  • De temperatuur kan (preciezer) worden aangepast.
  • Weergave van de huidige temperatuur is mogelijk
  • Aardaansluiting ter bescherming tegen ESD is mogelijk
  • Veel soldeerstations hebben een geïntegreerde (stabiele) houder voor de soldeerbout inclusief houder voor een reinigingsspons

Zie je, dit zijn geen ‘killer-argumenten’ tegen de soldeerbout. Alleen als u componenten wilt solderen die zeer kritische temperatuureisen stellen, kan het absoluut noodzakelijk zijn om een soldeerstation met een instelbare temperatuur aan te schaffen. In de meeste andere gevallen is het soldeerstation simpelweg een luxere versie van een soldeerbout.

Voor speciale (zeer kleine) SMD-componenten heb je alleen een soldeerbout met een hele fijne punt nodig. Door deze mogelijk gedwongen nieuwe investering komen de meeste mensen uiterlijk uit op een soldeerstation.


Solderen met hete lucht

Naast het solderen met een soldeerbout (ook wel contactsolderen genoemd) bestaat er ook de mogelijkheid om componenten met hete lucht te solderen. Het gehele onderdeel, inclusief de printplaat, wordt verwarmd en het eerder aangebrachte soldeer of soldeerpasta versmelt met de printplaat en het onderdeel.

Dit wordt vooral gebruikt bij het solderen van SMD-onderdelen. Informatie hierover vindt u in het artikel Elektronica – Soldeer SMD-componenten met de hand


Prestaties van soldeerbouten

Naast het instelbare temperatuurbereik of de temperatuur van de soldeerbout zijn ook de prestaties een niet te verwaarlozen factor. Want terwijl de temperatuur aangeeft hoe heet de punt of het daarop aangesloten soldeer/soldeerkussentje/component/lijn (thermisch) wordt, geeft het vermogen (in figuurlijke zin) aan hoe snel deze “warmte” geleverd kan worden.

In principe onttrekt ieder metalen onderdeel dat thermisch geleidend met de punt van de soldeerbout is verbonden, warmte aan de punt. Hoe groter dit deel is (bijvoorbeeld een groot massaoppervlak), hoe sneller deze warmte wordt afgevoerd. Als dit sneller gebeurt dan de soldeerbout de warmte kan leveren, bereiken de punt en dus de te solderen delen niet meer de gewenste temperatuur.

In dit geval fungeert het te solderen onderdeel als een koellichaam voor de punt van de soldeerbout. Als de prestatie van het koellichaam (dat wil zeggen het vermogen om warmte-energie vrij te geven) groter is dan de warmte-energie die eraan wordt geleverd (door de soldeerbout), wordt het gekoppelde systeem van soldeerbout en koellichaam over het algemeen kouder en niet warmer.

Dit merk je vrij snel doordat het soldeer aan de punt van de soldeerbout heel goed smelt, maar vervolgens zeer slecht aansluit op het onderdeel of geleiderbaan/soldeerkussen. Dit komt omdat de soldeerbout het geleiderspoor/soldeerkussen niet snel genoeg kan verwarmen tot de smelttemperatuur van het soldeer. In dit geval helpt vaak alleen meer kracht. Maar soms heb je geluk en is het voldoende om de doeltemperatuur van de soldeerbout een beetje te verhogen. Mits je de mogelijkheid hebt om de temperatuur aan te passen en de gebruikte componenten de hogere temperatuur kunnen verdragen.


Duur van het soldeerproces

Kortom, een soldeerproces moet altijd zo kort mogelijk maar zo lang als nodig zijn.

U moet dus het “frituren” van componenten vermijden. Als u niet zeker weet tegen welke temperaturen het door u gebruikte onderdeel bestand is, kunt u ook het bijbehorende gegevensblad raadplegen. Daar worden de toegestane temperaturen en de respectievelijke werkingsduur vermeld. Bij twijfel kunt u het onderdeel tussen de soldeerpogingen door gewoon een beetje laten afkoelen, voordat u met de volgende poging begint.

Wees ook voorzichtig met soldeerpads op printplaten (PCB's). Deze kunnen door hoge en langdurige temperaturen loskomen van de printplaat. Ook hier helpt het: laat bij twijfel alles een beetje afkoelen, haal wat verse koffie en probeer het dan opnieuw. 🙂


Soldeer/soldeer wat zinvol is, wat mag en hoeveel er nodig is

Soldeer – of in de volksmond bekend als tinsoldeer of soldeerdraad – is in feite ‘de lijm’ bij het solderen om twee andere metalen met elkaar te verbinden. Het principe van solderen en lijmen is natuurlijk compleet anders, maar het illustreert heel goed waar het soldeer voor nodig is bij het solderen. Een goede soldeerverbinding resulteert er idealiter in dat twee metalen delen (bijvoorbeeld twee kabeluiteinden) elektrisch en thermisch (soms mechanisch) stabiel met elkaar worden verbonden.

Twee verschillende diktes soldeerdraad. Aan de linkerkant soldeert u met een diameter van 1,5 mm. Rechts soldeer met een diameter van 0,35 mm. Dunsoldeer is bijzonder geschikt voor fijn soldeerwerk.

Om het soldeer zijn verbindingstaak te laten uitvoeren, moet het eerst worden verwarmd. Het is belangrijk dat de smelttemperatuur van de twee te verbinden metalen (bijvoorbeeld twee kabeluiteinden) lager is dan die van het soldeer. Deze verlaagde smelttemperatuur wordt bereikt door een speciaal mengsel van verschillende metalen – ook wel een legering genoemd. Het gesmolten soldeer vloeit vervolgens in alle scheuren tussen de metalen delen en verbindt deze met elkaar. Hier komt de naam “tinsoldeer” vandaan, omdat veel soldeerlegeringen vaak een groot deel van het metaaltin bevatten.

Dit brengt ons bij de eerste belangrijke eigenschap van soldeer: De legering. Want dit bepaalt een belangrijke eigenschap van ons soldeer: de smelttemperatuur.
De samenstelling van het soldeer wordt altijd vermeld, maar is helaas alleen in enigszins “gecodeerde” vorm uit te lezen. Een paar voorbeelden:

  • Sn60Pb40
  • Sn50Pb49Cu1
  • Sn99Cu1

Deze informatie wordt gebruikt om de samenstelling van het betreffende soldeertin aan te geven. De verkorte naam van het element of metaal wordt altijd eerst vermeld, gevolgd door de relatieve hoeveelheid. Heeft u bijvoorbeeld een schietlood dat... Sn60Pb40 is gemarkeerd, dit betekent dat 60% is gemaakt van tin (Sn) en 40% is gemaakt van lood (Pb). Soms wordt de tweede relatieve grootheid weggelaten. Dit betekent dat dit laatste element voldoet aan de resterende set. Sn60Pb40 is bijvoorbeeld hetzelfde als Sn60Pb.

Een andere eigenschap van soldeer is de diameter. Vooral voor het solderen van zeer kleine componenten zoals SMD-componenten is het zinvol om een zeer fijne soldeerdraad te gebruiken. Om voorbereid te zijn op de meeste soldeertoepassingen is het vaak voldoende om een normale en een zeer fijne soldeerdraad bij de hand te hebben.

Een “zeer fijne soldeerdraad” zou een diameter hebben van 0,3-0,5 mm.
Een “normale soldeerdraad” zou een diameter van ~1 mm hebben.

Een andere belangrijke eigenschap waarmee u rekening moet houden bij het kopen van soldeer is dat het wordt geleverd met een flux kern is voorzien. In principe is een soldeerdraad geen “draad” maar slechts een “pijp” op een zeer kleine en daardoor moeilijk zichtbare schaal. Deze buis is aan de binnenkant gevuld met vloeimiddel, wat de vloei-eigenschappen van het soldeer verbetert. Zonder deze flux – die vaak volledig verdampt tijdens het solderen – zou het soldeer veel moeilijker kunnen stromen tussen en zich hechten aan de te verbinden metalen. Zorg er dus altijd voor dat het soldeer dat je gebruikt ook wat vloeimiddel bevat.

Hieronder ziet u een close-up van de fluxkern in een soldeerdraad.

Om de fluxkern zichtbaar te maken werd de soldeerdraad met een scherp mes schuin in de richting van de draad doorgesneden. Onder een microscoop of een sterk vergrotende camera kun je dan zien...
...heel goed dat er vijf kanalen in het soldeer zitten. Dit zijn de met flux gevulde kanalen.
Deze fluxkern zorgt ervoor dat het te solderen gebied niet alleen wordt voorzien van soldeer maar ook continu van flux

In de Hoeveelheid soldeer Er is een soortgelijke regel voor de tijdsduur van het soldeerproces. Als het om kwantiteit gaat, geldt ook hier: “zoveel als nodig maar zo weinig mogelijk”. Bij de productie wordt geprobeerd de hoeveelheid gebruikte soldeer zo laag mogelijk te houden, omdat hierdoor ook de kosten zo laag mogelijk blijven. Dit argument is meestal niet zo belangrijk voor thuisgebruikers, maar je moet, indien mogelijk, nog steeds spaarzaam soldeer gebruiken op je knutseltafel thuis. Maar hoe bepaal je de perfecte hoeveelheid soldeer?

Dit wordt het beste uitgelegd met een paar voorbeelden en foto's. Deze vindt u onder meer in de rubriek “Voorbeelden van slechte en goede soldeerverbindingen” hieronder en in de artikelen Elektronica – Soldeer SMD-componenten met de hand en Elektronica – Soldeer THT-componenten met de hand.


De juiste basis

Eén ding dat ik persoonlijk belangrijk vind, is de gebruikte ondervloer. Bij het solderen verwarm je de printplaat, via's en andere punten soms zo erg dat het onderliggende oppervlak snel wordt aangetast.

Zorg er daarom voor dat u geen licht brandbare of vervormbare ondergrond van kunststof of iets dergelijks gebruikt. Een metalen basis is ook niet altijd geschikt, omdat deze de warmte kan afvoeren van het te solderen punt op uw printplaat.

Als uw project geen ongebruikelijke eisen stelt aan ESD-bescherming, raad ik een eenvoudig massief houten paneel aan. Echt onbrandbaar is het natuurlijk niet, maar totdat zo'n houten plankje verbrandt moet je de (ingeschakelde) soldeerbout er een hele tijd onbeheerd bij laten liggen. En dat is iets wat je over het algemeen niet zou moeten doen. 🙂


Printplaathouder, derde hand en Co.

Vaak wordt aanbevolen om printplaten enz. tijdens het soldeerproces in speciale houders te klemmen of anderszins te vergrendelen. Maar geen van deze mounts is echt overtuigend. In ieder geval niet voor het solderen van componenten op een printplaat. De beugels maken het hanteren van het bord vaak ingewikkelder dan zonder beugel. Om componenten te solderen, moet je ze eerst van bovenaf door de printplaat duwen, zodat je ze vervolgens vanaf de andere kant kunt solderen. Dit betekent dat je het bord voortdurend uit de houder moet halen en opnieuw moet plaatsen.

Hoe het gemakkelijker gemaakt kan worden met “huismiddeltjes” wordt hieronder beschreven.

Naar mijn mening is een stukje plakband of plakband het beste om componenten op een printplaat te bevestigen voordat ze worden gesoldeerd.

Om dit te doen, steekt u het onderdeel eenvoudig van bovenaf door de printplaat in de gewenste positie en bevestigt u het met een klein stukje plakband.

Vervolgens kunt u de printplaat omdraaien en de componentcontacten op de printplaat solderen.

Als iemand bij het solderen een “derde hand” nodig heeft, raad ik het volgende aan. Het grote voordeel hiervan is dat je hem aan de rand van het tafelblad kunt klemmen. Dit betekent dat de houder niet omvalt en aanzienlijk betere ondersteuning biedt dan de vrijstaande houders.

Naast twee krokodillenklemmen beschikt de houder ook over een vergrootglas en LED-verlichting om het “operatiegebied” te verlichten.
Of je het vergrootglas echt nodig hebt, hangt natuurlijk van ieder individu af. Vaak komt de geïntegreerde LED-verlichting daarbij van pas.
De houder kan met behulp van een kleminrichting ook aan dikke tafelbladen worden vastgeklemd.

Temperatuur is belangrijk, te veel is slecht

De kwestie van de juiste temperatuur is een beetje een gemengde zegen. Uiteraard moet dit hoog genoeg zijn om het soldeer te laten smelten. De soldeertin werkt niet zonder gesmolten soldeer.
Het nadeel van de hoge temperatuur is dat deze wordt overgedragen op alle metalen die tijdens het soldeerproces met elkaar verbonden zijn. Als u bijvoorbeeld een SMD-component op een SMD-pad wilt solderen, worden tijdens het soldeerproces zowel het soldeer als het SMD-component en de SMD-pad verwarmd tot de ingestelde soldeertemperatuur.

Sommige componenten kunnen deze “thermische belasting” (blootstelling aan hoge temperaturen) goed aan, maar andere kunnen dit minder goed aan. Over het algemeen is het raadzaam om het soldeerproces zo kort mogelijk maar zo lang als nodig te houden.

Informatie over de maximaal toegestane soldeertemperaturen vindt u vaak in de gegevensbladen van de betreffende componenten. De volgende twee afbeeldingen zijn bijvoorbeeld fragmenten uit de gegevensbladen van de WS2812B RGB-LED's.

De maximale temperatuur (piektemperatuur) moet tussen 235°C en 250°C liggen. Deze temperatuur zou minder dan 10 seconden moeten duren.
In deze weergave kunt u de maximaal toegestane temperaturen en duur (de tijdsduur dat een bepaalde temperatuur bestaat) zien in de vorm van een functie van de temperatuur in de tijd.

Het schoonmaken van de soldeerbout

Een belangrijke voorwaarde voor een succesvol soldeerproces is een schone punt van de soldeerbout. Vooral als het gaat om delicaat soldeerwerk zoals SMD-solderen, moet u ervoor zorgen dat uw soldeerpunt vóór elk soldeerproces wordt gereinigd.

Door eerdere soldeerprocessen hopen zich snel soldeer- en vloeimiddelresten op, wat de warmteoverdracht en soms zelfs het zicht op het “operatiegebied” bemoeilijkt.

Er zijn in principe twee manieren om de punt schoon te maken.
De eerste optie is om een vochtige spons te gebruiken om het residu op de punt af te vegen. Trek hiervoor de soldeerbout een paar keer van voren naar achteren over de bevochtigde spons.

De tweede optie bestaat uit zogenaamde “stomerijen” die sterk doen denken aan metalen afwassponzen. Hierbij wordt de soldeerbout eenvoudig twee tot drie keer in de ineengestrengelde metaalvezels gedompeld totdat de punt schoon is.

BELANGRIJK: De punt van je soldeerbout is speciaal gecoat, dus gebruik nooit schuurpapier of een vijl als het koud is. Anders kan het gebeuren dat je de coating verwijdert/beschadigt en dat het soldeer dan niet meer aan de punt vasthoudt.


Dek kritieke gebieden af

In sommige gevallen kan het nuttig zijn om bepaalde ongebruikte delen van de printplaat af te plakken met plakband. Dit beschermt gevoelige andere componenten tegen soldeer- of fluxspatten. Die er in het beste geval lelijk uitzien en in het slechtste geval tot kortsluiting en kapotte onderdelen kunnen leiden.

Vrijwel elk plakband is hiervoor geschikt. Als u echter aan de veilige kant wilt spelen, raden wij u aan om “Kapton-tape” te gebruiken. Deze is temperatuurbestendig en kan eenvoudig weer worden verwijderd.

Dit bord is al grotendeels gevuld. Dit gebied kan…
...bedek een groot gebied met wat Kapton-tape.

Reinigen van de soldeerverbindingen na het solderen

Na het solderen van componenten op printplaten blijven er vaak vloeimiddelresten achter in de vorm van donkergeel/bruine verontreinigingen. Vanuit mechanisch en elektronisch oogpunt zijn deze niet tragisch, maar ze zien er vaak lelijk of onprofessioneel uit.

Maar er is een eenvoudige manier om ze te verwijderen. Alcohol lost de onzuiverheden heel goed op. Doe eenvoudigweg een druppel isopropanol op een wattenstaafje of doek en gebruik dit om de onzuiverheden te verwijderen.


Algemene procedure tijdens het solderen

In de artikelen Elektronica – Soldeer SMD-componenten met de hand en Elektronica – Soldeer THT-componenten met de hand Het solderen van THT- (d.w.z. “through hole”) en SMD-componenten wordt gedetailleerder beschreven. Over het algemeen kan elk soldeerproces in de volgende stappen worden verdeeld.

  1. Bepaal de maximale soldeertemperatuur van alle componenten die betrokken zijn bij het soldeerproces en plaats deze (indien mogelijk) op de soldeerbout.
  2. Verwarm de soldeerbout en maak de punt schoon.
  3. Houd geschikt soldeer gereed – aangepast aan de grootte van het soldeerpunt.
  4. Sluit de te verbinden componenten (indien mogelijk) mechanisch aan. Plaats hem daarom met vasthoudhulpmiddelen of lijm zo dat de te solderen metalen oppervlakken met elkaar in contact komen.
  5. Breng wat soldeer aan op de punt van de soldeerbout. Dit vergemakkelijkt later de warmteoverdracht vanaf de punt.
  6. Houd indien mogelijk de punt van de soldeerbout tegen beide metalen oppervlakken, zodat beide tegelijkertijd worden verwarmd.
  7. Smelt voldoende soldeer op de verwarmde metalen oppervlakken - niet op de punt van de soldeerbout - totdat beide metalen oppervlakken grondig met elkaar zijn verbonden.
  8. Verwijder de soldeerbout en laat het soldeer, het onderdeel en de printplaat afkoelen.

Simpele oefeningen en tips

Kabel verlengen/aansluiten:

Verlengen en verbinden is de basis van veel knutselprojecten. In principe zijn de benodigde kabels vrijwel altijd te kort. 🙂 Hier is dus een kleine handleiding over hoe je snel kabels kunt aansluiten of verlengen.

Optie 1: U heeft voldoende lijn beschikbaar

Met deze optie heeft u voldoende kabel ter beschikking en kunt u ca. 2 cm isolatie van beide kabeluiteinden strippen. Deze optie is mechanisch wat stabieler en bovendien eenvoudiger uit te voeren dan de volgende variant.

Naast de twee kabeluiteinden heb je (uiteraard) ook een ca. 3 cm lang stuk krimpkous en wat soldeer nodig.
Nu moet je de kabeluiteinden ca. Strip 2 cm isolatie en...
...draai het zo dat de afzonderlijke vezels van de kabel niet langer gescheiden zijn.
Het gedraaide paar zou er dan ongeveer zo uit moeten zien.
Duw nu eerst de krimpkous over één van de twee kabels. (Helaas wordt deze stap vaak vergeten. Je merkt het natuurlijk pas als de twee uiteinden van de kabel al zijn gesoldeerd.)
Nadat u de krimpkous over de kabel heeft getrokken, kunt u nu de twee kabeluiteinden in elkaar draaien.
Dit zorgt ervoor dat de kabelvezels allemaal zeer compact om elkaar heen worden gelegd.
Vervolgens kun je de in elkaar gevlochten kabeluiteinden vertinnen met een beetje soldeer, waardoor ze goed worden gesoldeerd.
Het zou er dan ongeveer zo uit moeten zien.
Nu kun je de krimpkous in het midden over het aansluitpunt trekken...
…en met een lichtere of hete lucht…
...krimpen rond de lijn.
Dit zou er dan ongeveer zo uit moeten zien. De twee kabeluiteinden zijn nu mechanisch en elektrisch zeer stabiel met elkaar verbonden. Bovendien moet het aansluitpunt dankzij de krimpkous zelfs waterdicht zijn. Het punt is in ieder geval geïsoleerd en dus beschermd tegen kortsluiting.

Optie 2: Je hebt weinig lijn beschikbaar

Helaas komt het vaak voor dat u niet voldoende draad of kabel ter beschikking heeft om 2 cm isolatie van elk uiteinde te strippen. Vooral in het geval dat er een kabel in een apparaat kapot gaat, is er vaak niet voldoende kabel aanwezig om de kabeluiteinden aan te sluiten zoals beschreven in optie 1. Daarom is hier een manier waarop u zelfs zeer korte kabeluiteinden kunt aansluiten.

Bij deze optie heeft u naast de twee kabeluiteinden ook nog een stuk krimpkous van ca. 1,5 cm lang en wat soldeer nodig.
Isoleer eerst de kabeluiteinden ca. 5 mm...
...en vertinnen ze vervolgens met wat soldeer.
Voordat u de kabeluiteinden aansluit, dient u eerst de krimpkous over één van de kabels te trekken.
Nu kunt u de kabels solderen door de reeds vertinde kabeluiteinden met een soldeerbout te verwarmen en vervolgens aan elkaar te solderen.
Je kunt het aansluitpunt dan weer afdekken met wat krimpkous...
...isoleren en zo beschermen tegen kortsluiting.
Met deze methode kunt u de potentieel onderbroken kabel opnieuw aansluiten met slechts 5 mm “verlies” aan kabellengte.

Belangrijke regel bij het aansluiten van lijnen:
Het soldeeroppervlak moet altijd groter zijn dan de kabeldoorsnede om overmatige overgangsweerstanden te voorkomen.

Soldeerogen op het breadboard aansluiten:

Vóór het eerste prototype op een speciaal gemaakte printplaat of voor individuele onderdelen worden schakelingen vaak op breadboards gebouwd. Holeboards zijn printplaten waarop gaten in een raster zijn gerangschikt (vandaar de naam :)). Vaak op een afstand van 2,54 mm, wat overeenkomt met 0,1 inch. Dit is de standaardrasterafmeting voor veel componenten.

Het prettige van breadboardboards is dat verbindingen tussen soldeerpunten of componenten zeer snel aan de onderzijde van de printplaat (dus de koperzijde) gemaakt kunnen worden. Hiervoor wordt in principe een “soldeerworst” over het aan te sluiten traject geplaatst.

Hoe u dit kunt doen, wordt beschreven in de volgende afbeeldingen.

Om de op de geperforeerde plaat aangegeven afstand te overbruggen, moet je eerst alle tussenliggende punten op het geperforeerde rooster vertinnen met soldeer. In de volgende stappen worden deze vervolgens met elkaar verbonden tot een streng.
Nu worden eerst twee vertinde gatenroosterpunten met elkaar verbonden. Het enige wat u hoeft te doen is wat soldeer op de punt van de soldeerbout smelten en vervolgens deze druppel soldeer gebruiken om beide gatenroosterpunten met elkaar te verbinden.
Vervolgens kunt u dezelfde procedure gebruiken om de overige punten met elkaar te verbinden. Wel is het belangrijk dat u de eerder verbonden soldeerstrengen altijd eerst laat afkoelen. Anders kan het gebeuren dat de oppervlaktespanning van het vloeibare soldeer het gehele soldeer samentrekt tot een gatenroosterpunt.
Als je alle puntjes met elkaar hebt verbonden, zou het geheel er uiteindelijk zo uit moeten zien.

Componenten met zeer grote contactoppervlakken (bijv. XT60-connector):

Het nadeel van soldeerverbindingen met zeer grote metalen oppervlakken is dat het erg lang duurt om ze op de gewenste temperatuur te brengen. Bovendien wordt de toegevoerde warmte zeer snel afgevoerd. Het kan daardoor erg lang duren om deze onderdelen op de gewenste temperatuur te brengen. Soms kun je dat niet eens doen, omdat het (bijvoorbeeld een groot grondoppervlak van een printplaat) de warmte over zijn grote oppervlak sneller afgeeft dan je het met de soldeerbout kunt leveren.

Als klein voorbeeld vindt u hier instructies voor het solderen van kabels aan XT60-connectoren. Deze connectoren worden vaak gebruikt bij het maken van modellen. Het grote voordeel hiervan is dat ze een continue stroom van 60A kunnen doorgeven, wat vooral bij grotere multicopters niet ongebruikelijk is. Het nadeel is dat de massieve stekkercontacten en de massieve toevoerleidingen het lastiger maken om de twee met elkaar te verbinden.

Het lastige is dat je niet, of slechts met grote moeite, beide contactvlakken afzonderlijk kunt vertinnen en vervolgens solderen. Het duurt meestal erg lang om het reeds vertinde (en massieve) contact van de XT60-stekker opnieuw te verwarmen en op de verbindingskabel aan te sluiten. De truc is om het massieve contact (in dit geval de XT60-stekker) te verwarmen, te vertinen en pas daarna te laten afkoelen als het al op de aansluitkabel is aangesloten.

Klem hiervoor eerst de XT60 connector zo vast dat je beide handen vrij hebt. Een bankschroef of een derde hand werkt hiervoor goed.

Hiervoor heb je uiteraard een XT60-stekker (of stopcontact) nodig, het stukje kabel dat je aan de stekker wilt solderen en wat krimpkous waarmee je later het contact van de XT60-stekker kunt isoleren.
Verwijder eerst ca. 5-10 mm isolatie van de aansluitkabel en draai de afzonderlijke draden in elkaar.
Je moet dan zeker de gedraaide draden vertinnen zoals afgebeeld.
Steek nu de soldeerbout in het contact van de XT60-stekker en voeg soldeer toe totdat het contact van de XT60-stekker gevuld is met soldeer. Zonder de soldeerbout van het contact te verwijderen, dompelt u het eerder vertinde contact van uw aansluitkabel in het vloeibare soldeer. Nu kunt u de soldeerbout verwijderen. Houd nu de aansluitkabel minimaal 10 seconden vast zonder deze te bewegen. Dit zorgt ervoor dat het soldeer voldoende tijd heeft om af te koelen en vermijdt koude soldeerverbindingen.
De gesoldeerde aansluitkabel zou er nu zo uit moeten zien in combinatie met de XT60-stekker. Om het open contactpunt tegen kortsluiting te beschermen, moet u...
…bedek wat krimpkous.

Voorbeelden van slechte en goede soldeerverbindingen:

Verschillende soldeerpunten op een THT-component:

Hieronder zie je een pin header/pin header waarin diverse fouten zijn gemaakt bij het solderen van de pinnen.

1.,2. en 4. helemaal niet gesoldeerd/vergeten
3e en 5e waren slechts gedeeltelijk gesoldeerd. Oplossing: Verwarm opnieuw en voeg een beetje meer soldeer toe
6. Goede soldeerverbinding
7. Goede soldeerverbinding
8. Te weinig soldeer: Oplossing: Opnieuw verwarmen en wat soldeer toevoegen
9. Niet genoeg soldeer en slechts gedeeltelijk gesoldeerd. Oplossing: Verwarm opnieuw en voeg soldeer toe
10. Goed soldeerpunt, maar een beetje meer soldeer zou geen kwaad kunnen
11. Te veel soldeer. Oplossing: Soldeer vacumeren/verwijderen met een desoldeerpomp of soldeerdraad
12. Koude soldeerverbinding. Oplossing: Verwarm opnieuw en voeg indien nodig wat soldeer toe

Slechte soldeerverbindingen op SMD-componenten:

Zeker bij SMD-componenten waarbij de contactvlakken zich vaak aan de zijkant en onderkant van de componenten bevinden, is het niet altijd eenvoudig te zien of de componenten goed zijn gesoldeerd. Soms is een nadere blik voldoende - desnoods met een vergrootglas, microscoop of een vergrootcamera.

Deze zaak is vrij duidelijk. Hier kun je goed zien dat de twee contacten van deze 5050 LED niet aan de pads op de printplaat zijn gesoldeerd. Dit komt hoogstwaarschijnlijk doordat de LED scheef is geplaatst en daardoor de afstand tussen het contactoppervlak en de printplaat veel te groot is om gemakkelijk door het soldeer te worden overbrugd.
Deze zaak is daarentegen lastiger. De LED ligt relatief recht op de printplaat en ook de afstand tussen de contactvlakken en de pads is klein. Toch waren de contacten hier niet goed gesoldeerd.
In dit geval werd de LED tijdens het handmatig solderen scheef teruggeplaatst. De contacten konden niet goed worden gesoldeerd.

Soldeer SMD- en THT-componenten

Waarschijnlijk heb je het. Al opgemerkt: Over solderen kun je echt veel schrijven. En omdat het solderen van SMD- en THT-componenten verschillend is, worden beide in de volgende afzonderlijke artikelen beschreven.

Elektronica – Soldeer SMD-componenten met de hand
Elektronica – Soldeer THT-componenten met de hand


Gesoldeerde onderdelen losmaken/verwijderen en contactpunten reinigen

Net zoals er veel is waarmee u rekening moet houden bij het solderen van componenten aan printplaten, kabels, enz., zijn er ook een aantal zaken waarmee u rekening moet houden bij het lossolderen en verwijderen van componenten die al zijn gesoldeerd. Zeker als je oude apparaten demonteert of de componenten toch wilt gebruiken, zijn er een aantal zaken waar je rekening mee moet houden. Informatie hierover vindt u in het volgende artikel.

Elektronica - Soldeerverbindingen losmaken, componenten reinigen en verwijderen


Meer informatie

https://www.computerwissen.de/hardware/pc-tipps/artikel/wichtige-massnahmen-zur-unfallverhuetung-beim-loeten.html

https://de.wikipedia.org/wiki/Lot_(Metall)


Veel plezier met het project

Ik hoop dat alles werkte zoals beschreven. Zo niet, of als je vragen of suggesties hebt, laat het me weten in de commentaren. Ik zal dit dan zo nodig aan het artikel toevoegen.
Ideeën voor nieuwe projecten zijn altijd welkom. 🙂

PS Veel van deze projecten - vooral de hardwareprojecten - kosten veel tijd en geld. Natuurlijk doe ik dit omdat ik het leuk vind, maar als je het cool vindt dat ik de informatie met je deel, dan zou ik blij zijn met een kleine donatie aan het koffiefonds. 🙂

Koop Me a Coffee op ko-fi.com       

4 reacties

  1. Geweldig artikel waarin het belang van defectvrije soldeerverbindingen bij het assembleren van PCB's wordt beschreven. Daarnaast wordt in punt 18 ook melding gemaakt van het reflow-solderen van BGA-componenten. Bij deze speciale SMD-componenten zijn de aansluitingen in de vorm van kleine soldeerbolletjes compact aan de onderzijde van de printplaat, in tegenstelling tot normale SMD-componenten. Deze soldeerbolletjes worden door middel van reflow-solderen gesmolten en zo verbonden met de contactvlakken op de printplaat.

    1. Hé, bedankt voor de leuke recensie. 🙂 Goed punt. Ik zal de details van de BGA-componenten toevoegen wanneer ik de kans krijg. Ik zal een eerste voorbeeld plaatsen dat de typische structuur van een printplaat met SMD-componenten beschrijft. 🙂

  2. Hallo, allereerst bedankt voor de geweldige instructies. Een paar hints zullen me zeker helpen bij mijn volgende soldeeracties. Ik heb een vraag over het solderen van kabels. Zoals je laat zien, werkt het voor mij soms 1A maar...... dan heb ik draden die ik wil solderen, waarbij het soldeer gewoon aan de soldeerbout hangt maar gewoon niet aan de draad/draden wil blijven plakken . Het koper van de draden schuren/reinigen, er soldeervloeistof op smeren of zelfs de temperatuur verhogen om de draad heter te krijgen heeft er toe geleid dat op een gegeven moment zelfs de isolatie smelt. Maar het soldeer wil gewoon niet plakken. Misschien heb je in zulke gevallen een tip voor me. Dat doe ik trouwens wel eens met componenten en printplaten. Als ik daar eerder iets uit heb gesoldeerd en dan iets anders op die plek wil solderen. Wat is er mis?

    Bedankt en groeten

    Stefanus

    1. Hallo Stephen,
      Heel erg bedankt.
      Er zijn verschillende redenen waarom sommige draden niet goed aan elkaar kunnen worden gesoldeerd. Vaak komt het doordat het koper van de leidingen is gecorrodeerd. Soms werkt het als je wat flux op de lijn aanbrengt. Flux kan afzonderlijk worden gekocht. Dit wordt eenvoudig op het te solderen gebied aangebracht en zodra het verhit wordt, verspreidt het zich over de soldeerplaats. Het soldeer zou dan beter moeten hechten. 🙂
      Hartelijke groeten
      Fabian

Kommentar hinterlassen

Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd. Erforderliche Felder sind mit * markiert

Deze site gebruikt Akismet om spam te verminderen. Bekijk hoe je reactie-gegevens worden verwerkt.