Gids Voor Soldeer Materiaal en Types

Soldeer is een legering met een laag smeltpunt; het verbindt permanent twee of meer metalen oppervlakken. Er zijn verschillende soorten soldeer beschikbaar, zoals loodhoudend, loodvrij en zilverhoudend, elk met zijn unieke eigenschappen en voordelen. De keuze van het juiste soldeertype en vloeimiddel is belangrijk om ervoor te zorgen dat de verbinding sterk, duurzaam en lang meegaat. Dit artikel onderzoekt de verschillende soorten soldeer, hun kenmerken en hun toepassingen.

Inhoudsopgave

• Soorten soldeer
• Vormfactor
• Wat is koud solderen?
• Wat is een soldeer lont?
• Selectiecriteria
• FAQs

Soorten soldeer

Inzicht in de verschillende soorten soldeer en hun eigenschappen is belangrijk om ervoor te zorgen dat de soldeerverbinding bestand is tegen de omgevings- en mechanische spanningen waaraan zij zal worden blootgesteld.

• Bij toepassingen waarbij de verbinding aan hoge temperaturen wordt blootgesteld, is het van cruciaal belang een soldeer met een hoog smeltpunt te kiezen om te voorkomen dat de verbinding smelt of verzwakt. Zo heeft zilversoldeer een smeltpunt tussen 630 𐩑C en 825 𐩑C (1136 - 1517 𐩑F), en wordt het vaak gebruikt in toepassingen bij hoge temperaturen.
• Toepassingen die verbindingen met hoge sterkte vereisen, zoals in de luchtvaart- of automobielindustrie, vereisen soldeer met een hogere trek- en schuifsterkte, zoals tin-loodsoldeer.
• Voor toepassingen met delicate elektronische componenten wordt de voorkeur gegeven aan soldeer met een laag smeltpunt (zoals bismut-tinsoldeer en indiumsoldeer) om hitteschade te voorkomen.

Door het juiste type soldeer te kiezen, kunt u zorgen voor een sterke, betrouwbare en duurzame verbinding die voldoet aan de specifieke eisen van uw toepassing.

Soldeer op loodbasis

Loodhoudend soldeer bevat lood als een van de hoofdbestanddelen. Tin-loodsoldeer, het meest voorkomende loodsoldeer, bevat ongeveer 60% tin en 40% lood. Tin wordt toegevoegd vanwege het lagere smeltpunt. Bovendien verhindert lood de groei van tinfluisteraars (kleine, haarachtige uitsteeksels, whiskers genaamd, groeien uit het oppervlak van tin, wat leidt tot kortsluiting). Loodsoldeer is op grote schaal gebruikt in verschillende toepassingen, waaronder elektronica, loodgieterswerk en metaalbewerking.

• Voordelen: Er zijn meerdere redenen om te kiezen voor soldeer op loodbasis:
  • Lager smeltpunt in vergelijking met loodvrije types
  • Vloeit goed (het soldeer verspreidt zich gemakkelijk en hecht zich aan de te solderen oppervlakken en vormt een gladde en gelijkmatige verbinding)
  • Gemakkelijker om mee te werken
  • Sneller op temperatuur te brengen
  • Lage kosten
  • Nadelen: Vanwege de bezorgdheid over de potentiële gezondheidsrisico's in verband met blootstelling aan lood hebben veel landen het gebruik van loodsoldeer in bepaalde toepassingen verboden of beperkt, met name in toepassingen waarbij drinkwater of voedsel betrokken is. In veel gevallen worden nu loodvrije alternatieven gebruikt.

Loodvrij soldeer

De EPA (Environmental Protection Agency) heeft voorschriften vastgesteld voor het gebruik van loodvrije buizen, fittingen, armaturen, soldeer en vloeimiddelen voor drinkwater, waarbij voor soldeer en vloeimiddelen niet meer dan 0,2% lood mag worden gebruikt. Loodvrij soldeer bevat gewoonlijk een combinatie van metalen zoals tin, koper, zilver en soms kleine hoeveelheden van andere metalen.

• Voordelen: Het gebruik van loodvrij soldeer heeft vele voordelen, waaronder minder milieueffecten en meer veiligheid voor de werknemers die met het soldeer omgaan. Bovendien hebben veel landen regelgeving die het gebruik van loodvrij soldeer in bepaalde toepassingen vereist, met name in verband met drinkwater of voedsel.
• Nadelen: Een van de uitdagingen van loodvrij soldeer is dat het vaak hogere smelttemperaturen vereist dan soldeer op basis van lood. Dit kan het werken ermee bemoeilijken, omdat het schade kan toebrengen aan elektronische componenten als het niet correct wordt gebruikt. Bovendien kan loodvrij soldeer enigszins andere fysische en mechanische eigenschappen hebben dan soldeer op basis van lood, waardoor het minder geschikt is voor bepaalde toepassingen.

Vloeibaar kernsoldeer

Fluxkernsoldeer bevat een fluxkern in de soldeerdraad. Flux is een materiaal dat helpt de te verbinden metalen oppervlakken te reinigen en voor te bereiden door oxiden, verontreinigingen en andere onzuiverheden te verwijderen. Het helpt ook het vloeien van gesmolten soldeer te vergemakkelijken door de oppervlaktespanning te verminderen en oxidatie tijdens het soldeerproces te voorkomen.

De fluxkern in de soldeerdraad bestaat uit een mengsel van organische en anorganische verbindingen die ontworpen zijn om met de metalen oppervlakken te reageren wanneer deze tijdens het soldeerproces worden verhit. Er zijn twee vormen van fluxkernsoldeer.

• Harskern: Soldeer met een harskern bevat een vloeimiddel op basis van hars in de soldeerdraad. Hars is een natuurlijke hars afkomstig van pijnbomen en wordt gewoonlijk gebruikt als vloeimiddel in elektronica en andere toepassingen. Rosin flux is niet corrosief en laat een residu achter dat gemakkelijk te reinigen is, waardoor het een populaire keuze is voor delicate toepassingen.
• Zure kernen: Zure kernsoldeer bevat een zuur flux in de soldeerdraad. De zure flux wordt gewoonlijk gemaakt van zoutzuur of zinkchloride en wordt gebruikt voor het solderen van metalen zoals koper, messing en zink. De zure flux is corrosief en kan schade toebrengen aan andere metalen, zodat het van belangrijk belang is deze alleen te gebruiken op geselecteerde metalen en de oppervlakken na het solderen schoon te maken.

Als de soldeerdraad smelt, komt de fluxkern vrij en reinigt de te verbinden oppervlakken. Hierdoor vloeit het soldeer gemakkelijker en ontstaat een sterkere, betrouwbaardere verbinding.

• Voordelen: Met fluxkernsoldeer hoeft geen apart vloeimiddel te worden aangebracht, wat tijd en moeite bespaart. Het is gunstig voor solderen op plaatsen die moeilijk toegankelijk zijn of waar het onmogelijk is afzonderlijk flux aan te brengen.
• Nadelen: De flux in de kern van de soldeerdraad kan voor sommige toepassingen ontoereikend zijn, vooral voor grotere of complexere verbindingen. Ook kan het een residu achterlaten dat na het soldeerproces extra moet worden schoongemaakt.

Vormfactor

Soldeer bestaat in verschillende vormen, waaronder draad, voorgevormd soldeer, pasta en poeder. De keuze tussen deze soldeertypes vereist een grondig onderzoek van de kenmerken en de toepassing van elk type, zoals blijkt uit tabel 1.

Kenmerken	Soldeerdraad	Preform solderen	Soldeerpasta
Uiterlijk	Een dunne, metalen draad bedekt met een vloeimiddel	Voorgesneden stukjes soldeer	Een mengsel van fijngemalen metaalsoldeer en vloeimiddel.
Hoe te gebruiken	Knip de soldeerdraad op de gewenste lengte en smelt hem dan met een soldeerbout of een andere warmtebron.	Plaats de preform op de te verbinden metalen oppervlakken en verwarm vervolgens de onderdelen tot een temperatuur boven het smeltpunt van het soldeer.	Soldeerpasta wordt gewoonlijk aangebracht op de pads van een PCB-assemblage met behulp van een stencil, dat een nauwkeurige plaatsing en controle van de gebruikte hoeveelheid soldeerpasta mogelijk maakt. Zodra de soldeerpasta is aangebracht, worden de elektronische componenten op de pads geplaatst. Het geheel wordt verhit in een reflow-oven om het soldeer te smelten en een permanente elektrische verbinding tot stand te brengen.
Voordelen:	Gemakkelijk te gebruiken, geschikt voor diverse toepassingen, kan worden gebruikt met verschillende soorten vloeimiddelen	Preforms bieden nauwkeurige controle over de hoeveelheid soldeer die in elke verbinding wordt gebruikt, wat helpt om verspilling te beperken en de consistentie te verbeteren. Zij maken rommelige vloeimiddelen overbodig en kunnen helpen om soldeervlekken en andere defecten in het eindproduct te verminderen.	Maakt het mogelijk gelijktijdig meerdere componenten te solderen, wat tijd bespaart en de productie-efficiëntie verbetert. Ook is soldeerpasta ideaal voor PCB's met een hoge dichtheid, waar traditioneel draadsolderen onpraktisch kan zijn.
Beperkingen	Beperkte controle over de aangebrachte hoeveelheid soldeer kan rommelig zijn en kan extra vloeimiddel vereisen.	De preforms moeten goed op de metalen oppervlakken worden geplaatst en uitgelijnd voordat zij worden verwarmd. Dit vereist zorgvuldige aandacht voor details en gespecialiseerde apparatuur, zoals pick-and-place machines of geautomatiseerde assemblageapparatuur.	Soldeerpasta moet zorgvuldig worden behandeld en opgeslagen om uitdroging of verontreiniging van het fluxmateriaal, die de kwaliteit van de soldeerverbindingen kunnen aantasten, te voorkomen.
Toepassing	Algemene soldeer- en reparatiewerkzaamheden	Geautomatiseerde assemblage en nauwkeurige verbindingsconfiguraties	Onderdelen met fijne steek en oppervlaktemontagetechnologie

Tabel 1: Vergelijking van verschillende soldeertypes op basis van hun vormfactor (fysieke kenmerken)

Wat is koud solderen?

Een koude soldering ontstaat wanneer het soldeer gedeeltelijk smelt door onvoldoende verhitting. Koude gewrichten zien er hard en onregelmatig uit, met als gevolg een instabiel gewricht. Als dit gebeurt, verwarmt u de verbinding opnieuw tot het soldeer weer vloeit. Zorg er ook voor dat de soldeerbout goed is voorverwarmd en op het juiste vermogen werkt.

Wat is een soldeer lont?

Een soldeerlitze, ook wel desoldeerlitze of soldeerlitze genoemd, is een gevlochten koperdraad die wordt gebruikt om overtollig soldeer van een printplaat of elektronische component te verwijderen. De gevlochten koperdraad van de soldeerlont is bedekt met flux, waardoor het soldeer van de te bewerken verbinding of component wordt verwijderd.

Om een soldeerlitze te gebruiken, legt u de gevlochten draad over de verbinding of het onderdeel en verhit u deze met een soldeerbout. Als het soldeer smelt, wordt het door capillaire werking in de gevlochten draad getrokken, waardoor het effectief uit de verbinding of het onderdeel wordt verwijderd.

Een soldeerlont is bijzonder nuttig voor het verwijderen van overtollig of ongewenst soldeer, bijvoorbeeld bij het corrigeren van een soldeerbrug (wanneer twee of meer verbindingen per ongeluk zijn samengevoegd met overtollig soldeer) of bij het vervangen van een onderdeel. Het wordt ook vaak gebruikt bij de berging van elektronische componenten uit oude of beschadigde apparaten, omdat daarmee het oude soldeer kan worden verwijderd om plaats te maken voor nieuwe verbindingen.

Selectiecriteria

Bij de keuze van een geschikt soldeer voor een bepaalde toepassing zijn er verschillende kritische criteria waarmee rekening moet worden gehouden.

1. Toepassing en eisen aan de verbindingssterkte:

• Kies loodhoudend of loodvrij soldeer als het gaat om elektronica, loodgieterswerk en het maken van sieraden.
• Gebruik vloeikernsoldeer in elektronica en andere precisietoepassingen, waar de verbindingen sterk, schoon en vrij van defecten moeten zijn.
• Denk aan de sterkte-eisen van de soldeerverbinding. Dit zal helpen bij het bepalen van het type soldeerlegering en het vloeimiddel dat de nodige sterkte en duurzaamheid zal opleveren. Zo bestaat zilversoldeer doorgaans uit een zilvergehalte van meer dan 45% en kan het zowel loodhoudend als loodvrij zijn. Het is bijzonder voordelig voor gebruik in mechanische verbindingen wegens zijn superieure sterkte in vergelijking met standaardsoldeer. Vanwege zijn relatief hogere smeltpunt is zilversoldeer echter ongeschikt voor het verbinden van metalen met een laag smeltpunt.

2. Compatibiliteit: Het soldeer moet compatibel zijn met de te verbinden materialen en eventuele coatings of oppervlaktebehandelingen van deze materialen. Zo moet de smelttemperatuur van het soldeer lager zijn dan de smelttemperatuur van de te verbinden materialen; anders kunnen de materialen tijdens het soldeerproces smelten of worden beschadigd. Ook moet de chemische samenstelling van het soldeer compatibel zijn met de te verbinden materialen en eventuele coatings of oppervlaktebehandelingen op die materialen. Sommige metalen kunnen bijvoorbeeld reageren met bepaalde chemicaliën in het soldeer en corrosie of andere schade veroorzaken.
3. Smeltpunt: Het smeltpunt van het soldeer moet lager liggen dan het smeltpunt van de te verbinden materialen. Dit voorkomt schade aan de materialen en zorgt ervoor dat het soldeer goed vloeit tijdens het soldeerproces.
4. Omgevingsfactoren: Houd rekening met de omgevingsomstandigheden waaraan de verbinding zal worden blootgesteld, zoals temperatuur, vochtigheid en chemische blootstelling. Loodhoudend soldeer kan schadelijk zijn voor het milieu als het niet op de juiste wijze wordt verwijderd, en kan in bepaalde regio's vanwege milieuvoorschriften aan banden gelegd of verboden zijn. Als milieuoverwegingen een prioriteit zijn, is loodvrij soldeer of fluxkernsoldeer wellicht een betere keuze.
5. Gebruiksgemak: Het soldeer en het vloeimiddel moeten gemakkelijk te verwerken zijn en het soldeerproces moet eenvoudig en herhaalbaar zijn. Dit is bijzonder belangrijk voor productietoepassingen met hoge volumes. Fluxkernsoldeer, bijvoorbeeld, bevat flux in de soldeerdraad, wat het soldeerproces kan vereenvoudigen doordat geen aparte flux hoeft te worden aangebracht.
6. Naleving van de regelgeving: Zorg ervoor dat het soldeer voldoet aan de relevante regelgeving, zoals RoHS (beperking van gevaarlijke stoffen) of REACH (registratie, evaluatie, autorisatie en beperking van chemische stoffen).
7. Kostprijs Denk ten slotte ook aan de kosten van het soldeer en het vloeimiddel en de eventuele bijbehorende apparatuur of procesvereisten. Hoewel de kosten niet de enige factor mogen zijn waarmee rekening moet worden gehouden, zijn zij voor veel toepassingen belangrijk.

Lees ons artikel over solderen voor een stap-voor-stap handleiding voor het solderen van een component aan een elektronische printplaat.

FAQs

Waar is soldeer van gemaakt?

De samenstelling van soldeer kan variëren afhankelijk van het beoogde gebruik, maar gewoonlijk bestaat het uit een mengsel van metalen zoals tin, lood, zilver of koper.

Kan roestvrij staal gesoldeerd worden?

Ja, roestvrij staal kan worden gesoldeerd, hoewel het moeilijk kan zijn vanwege de hoge oxidatieweerstand en het lage warmtegeleidingsvermogen. Gebruik een soldeer met een smeltpunt dat lager ligt dan het smeltpunt van staal. Kies ook een soldeerbout die bij hogere temperaturen werkt.

Wat is het verschil tussen soldeervloeimiddel en soldeerpasta?

Soldeervloeimiddel wordt gebruikt om het metaaloppervlak schoon te maken, de oppervlaktespanning te verminderen en de verbinding te beschermen tegen oxidatie, terwijl soldeerpasta wordt gebruikt om onderdelen aan een printplaat te bevestigen door het soldeer in de pasta te smelten.

Wat is het verschil tussen soldeerpasta en soldeerdraad?

Een soldeerdraad is een dunne draad van een metaallegering die twee metalen oppervlakken combineert door de draad te smelten met een soldeerbout. Soldeerpasta is een mengsel van poeder van een metaallegering en vloeimiddel gesuspendeerd in een pasta-achtige substantie.

Wat is het materiaal van een soldeerdraad?

Gangbare materialen voor soldeerdraad zijn tin, lood, zilver of koper. Aan de soldeerdraad wordt vaak flux toegevoegd om oxidatie en onzuiverheden te verwijderen en de hechting aan de te verbinden metalen oppervlakken te bevorderen.

Wat is soldeerpoeder?

Soldeerpoeder is een fijn metaalpoeder van een of meer metalen zoals tin, lood en zilver. Soldeerpoeders worden vaak gemengd met flux.