הלחמות – מדריך חומרים וטכניקות
הלחמה (Soldering) היא שיטת חיבור שבה מתכת האם עצמה אינה נמסה. במקום זאת מתיכים מתכת מילוי בטמפרטורה נמוכה יחסית, מתחת ל-1000°C, מזרימים אותה אל אזור החיבור ונותנים לה להתמצק שם, כך שהיא "מדביקה" את החלקים זה לזה. בגלל הטמפרטורה הנמוכה ההלחמה מתאימה בדיוק למקומות שבהם ריתוך היה הורס את החומר: רכיבים על מעגלים מודפסים, פריטי צורפות, צנרת נחושת, חלקי פלדה וחלקי מתק"ש. שלוש משפחות ההלחמה הנפוצות בתעשייה הן הלחמות בדיל, הלחמות כסף והלחמת אלומיניום, וכל אחת מהן דורשת מוט או סגסוגת אחרים.
מה ההבדל בין הלחמה לריתוך?
ההבדל המהותי הוא מה נמס. בריתוך מתיכים את מתכת האם עצמה ויוצרים תפר שהוא המשך של החומר. בהלחמה מתכת האם נשארת מוצקה, ורק מתכת המילוי נמסה ומתמצקת בין החלקים. מכאן נגזרים גם היתרונות וגם המגבלות: ההלחמה עובדת בטמפרטורות נמוכות בהרבה ולכן אינה מעוותת את החלק ואינה פוגעת ברכיבים רגישים, אך החיבור נשען על מתכת המילוי ולא על מבנה החומר עצמו. להרחבה על סוגי הריתוך השונים יש באתר מדריך נפרד.
הלחמות בדיל: מסגסוגת בדיל עופרת אל בדיל נטול עופרת ותקן RoHS
השימוש העיקרי בהלחמת בדיל הוא בתעשיית האלקטרוניקה, בהשמת רכיבים על גבי מעגלים מודפסים (PCB), אך לא רק: גם פריטי צורפות, חלקי פלדה ופריטי נחושת מחוברים כך.
בעבר סגסוגת של בדיל עופרת הייתה נפוצה מאוד בתעשיית האלקטרוניקה. בעקבות רגולציה בין לאומית שונה החוק, ונדרש מעבר לבדיל נקי ללא עופרת (Pb free). בהמשך הוסרו מתהליכי העבודה מגוון מתכות כבדות נוספות, וההסדרה הזאת מוכרת בשם RoHS. המשמעות המעשית עבור מי שקונה חומרי הלחמה היום היא פשוטה: מוט או חוט בדיל המיועד לאלקטרוניקה צריך להיות תואם RoHS, ולא כל סגסוגת ישנה עומדת בדרישה.
הלחמות מעגלים חשמליים: תהליך אוטומטי לצד עבודת יד
רוב ההלחמות על מעגלים חשמליים מתבצעות היום באופן אוטומטי. מכונות Pick and place מניחות את הרכיבים, ומשם המעגל עובר במסוע דרך מערכת תנורים לפי פרופיל טמפרטורות מדויק. התנורים מתיכים את הבדיל שכבר מוכן על גבי הרכיבים האלקטרוניים ויוצרים "הרטבה" על גבי המעגל, שגם לו יש הכנת בדיל בנקודות המגע.
רכיבים שאינם מונחים בצורה אוטומטית מולחמים ידנית. גם בקטע הזה יש מיכון לפריטים שחוזרים על עצמם, אך העבודה עצמה מבוצעת ידנית ודורשת שליטה בטמפרטורה ובזמן השהייה.
הלחמות כסף: צנרת נחושת, צורפות וחיבורי מתק"ש
הלחמות כסף נפוצות בתעשיית המיזוג, לחיבור צנרת נחושת המיועדת להזרמת גז המיזוג. תהליך ההלחמה נפוץ מאוד גם בתעשיית הצורפות, לחיבור ולסגירת מרווחים בצורה מושלמת. חלקי מתק"ש כרסומיים המורכבים על ציר מחוברים אף הם בהלחמת כסף, ולכן ברגע שפריטים כאלה מתחממים נאסר להשתמש בהם. גם אביזרים ברתכות מורכבים בהלחמה, כדי לצמצם התנגדות חשמלית.
לפני רכישת מוט ההלחמה חשוב להבין מה תפקידו של החלק המולחם ובאילו תנאים הוא יעבוד, משום שההרכב הכימי של הסגסוגת קובע את טמפרטורת ההיתוך ואת רמת הקושי של העבודה. אלה הסגסוגות הנפוצות:
| רמת קושי עבודה / הרכב כימי | כסף | נחושת | אבץ | בדיל |
|---|---|---|---|---|
| סופר פשוט (טמפרטורת היתוך הנמוכה ביותר) | 56% | 22% | 17% | 5% |
| פשוט | 65% | 20% | 15% | ללא |
| בינוני | 70% | 20% | 10% | ללא |
| קשה (טמפרטורת היתוך הגבוהה ביותר) | 75% | 22% | 3% | ללא |
כלל האצבע שעולה מהטבלה: ככל שאחוז הכסף גבוה יותר, כך טמפרטורת ההיתוך עולה והעבודה נעשית קשה יותר. סגסוגת עם 56% כסף, שמכילה גם 5% בדיל, נמסה בטמפרטורה הנמוכה ביותר ולכן היא הנוחה ביותר לעבודה.
הלחמת אלומיניום: להסיר את התחמוצת קודם
הלחמת אלומיניום אפשרית, אך פחות נפוצה בתעשייה. המכשול הוא שכבת התחמוצת Al2O3 שמגינה על המתכת באופן טבעי ומונעת מהמילוי להיצמד, ולכן התהליך מתחיל בניקוי פני השטח והסרת התחמוצת.
לאחר ההסרה מחממים את החלקים המיועדים לחיבור לסביבות 450°C, ועוברים באזור החיבור עם מוט הלחמה המכיל גם אלומיניום, תוך "מריחת" החומר. המסגסג שמוריד את טמפרטורת ההתכה יהיה אבץ, בדיל, נחושת או סיליקון, בהתאם למוט שנבחר.
איך בוחרים חומר הלחמה לעבודה
- אלקטרוניקה ומעגלים מודפסים: בדיל נטול עופרת התואם RoHS.
- צנרת נחושת במיזוג וצורפות: סגסוגת כסף, כשאחוז הכסף נבחר לפי טמפרטורת ההיתוך שהעבודה מאפשרת.
- אלומיניום: מוט המכיל אלומיניום, אחרי ניקוי מלא של התחמוצת וחימום מקדים.
- חלקים שיתחממו בהמשך חייהם: יש לזכור שחיבור הלחמה נפתח בחום, ולכן חלקי מתק"ש מולחמים אינם מיועדים לעבודה בחום.
לא בטוחים איזו סגסוגת מתאימה לחלק שאתם מחברים? מומחי ציוד וחומרי הריתוך של נוגה כלים ישמחו לייעץ. חייגו 09-8930900 או כתבו לנו ל-noga@nogatools.com.