قطعات الکترونیکی از حساس‌ترین اجزای یک برد به حساب می‌آیند. این قطعات هرکدام وظیفه‌ای دارند و در صورتی که دچار آسیب‌دیدگی یا سوختگی شوند، دیگر قادر به انجام وظیفه خود نخواهند بود. برای همین است که عمل مونتاژ یا دمونتاژ قطعات الکترونیکی همچون ترانزیستور و SMD باید با حساسیت زیادی صورت بگیرد. لحیم کاری قطعات الکترونیکی از کارهای بسیار مهمی است که باید در انجام آن دقت زیادی داشت. در ادامه این مطلب به بررسی لحیم کاری ترانزیستور و نقش این گونه قطعات در بردهای الکترونیکی خواهیم پرداخت.
ترانزیستور چیست؟
Transistor که از آن به عنوان قلب تپنده مدار الکتریکی یاد می‌شود، جزو اصلی‌ترین تراشه‌های الکترونیکی است. این قطعات ممکن است نقشی چون کلید قطع و وصل در مدار داشته و یا برای تقویت جریان الکتریکی یا ولتاژ در مدار به کار برده شوند. در حقیقت عملکرد این قطعات به دو شکل سوئیچینگ و تقویت کنندگی است. این قطعات انواع مختلفی دارد که هر کدام دارای کاربرد خاصی هستند. اساسی‌ترین نوع ترانزیستورها شامل ترانزیستورهای پیوندی دو قطبی (BJT) و ترانزیستورهای اثر میدان (FET) هستند. تمام ترانزیستورها از عنصر ژرمانیوم یا عناصر نیمه هادی سیلیسیم ساخته می‌شوند. نیم هادی بودن ترانزیستور باعث شده تا در برخی شرایط به صورت رسانا و در برخی شرایط به صورت نارسانا عمل کند.
دلیل استفاده از ترانزیستور در مدار
شاید برایتان سوال باشد که چرا در مدارهای الکترونیکی به ترانزیستورها نیاز است؟ برای مثال تصور کنید که یک گیرنده FM (دریافت صوت) دارید که سیگنال‌ها را دریافت می‌کند. از آنجایی که از مسیر فرستنده تا گیرنده سیگنال‌ها دچار افت دامنه می‌شوند، معمولا شما سیگنال ضعیفی را دریافت خواهید کرد. در نتیجه با ادامه این روند شما خروجی با کیفیت و دقیقی را نخواهید داشت. در اینجاست که از یک سری تقویت کننده استفاده شده تا قدرت دریافت سیگنال افزایش پیدا کند. این کار به عهده ترانزیستورها بوده و در حقیقت این اجزا هستند که کار تقویت سیگنال مدار را انجام می‌دهند. همانطور که متوجه شدید وظیفه ترانزیستورها بسیار مهم بوده و در صورت نبود آنها، مدار دچار افت و خروجی نامطلوب خواهد شد. البته علاوه بر تقویت مدار، از ترانزیستورها برای تنظیم جریان و ولتاژ مدار نیز استفاده می‌شود
حساس بودن لحیم کاری قطعات ترانزیستور
لحیم کاری یکی از کارهای مهم و اساسی در صنعت الکترونیک است و بیشتر افراد فعال در این حوزه با آن آشنایی دارند. با استفاده از لحیم کاری اتصال بین دو یا چند قطعه الکتریکی به یکدیگر فراهم خواهد شد. برای اتصال قطعاتی چون SMD و ترانزیستور بر روی مدار نیز از روش لحیم کاری استفاده می‌شود. از آنجایی که این قطعات حساسیت زیادی دارند و بسیار ظریف هستند، لحیم کاریشان باید با دقت زیادی انجام شود. چرا که با بروز یک خطا، ممکن است قطعه دچار آسیب شده و دیگر کارایی نداشته باشد. بهتر است برای لحیم کاری ترانزیستور از هویه‌های با نوک نازک استفاده شود. هویه‌هایی که دارای سر ضخیم باشند، برای این کار مناسب نبوده و ممکن است کل قطعه را درگیر خود کند. در صورتی که از هویه‌های با سری قابل تعویض استفاده کنید، می‌توانید بسته به اندازه قطعه نوک مناسب را انتخاب کنید و با آن لحیم کاری را انجام دهید.
دما و زمان؛ دو فاکتور مهم در لحیم کاری ترانزیستور و سایر قطعات
دو فاکتور اصلی و مهم در لحیم کاری که در کیفیت آن نقش مهمی دارند، دما و زمان می‌باشد. منظور از دما و زمان این است که باید دمای مناسب در مدت زمان کوتاهی به قطعه اعمال شود. در واقع اگر دما و حرارت به خوبی به محل کار وارد نشود، لحیم کاری ناموفق و بی‌کیفیت خواهد بود. همچنین اگر حرارت برای مدت طولانی به قطعه وارد شود، سبب خرابی قطعه ترانزیستور و اکسیدشدگی و از بین رفتن مدار می‌گردد. بنابراین هنگام لحیم کاری ترانزیستور، باید به این دو فاکتور توجه داشته باشید و دمای نقطه اتصال توجه نمایید. دمای نقطه اتصال قطعات، به فاکتورهای مختلفی بستگی دارد. هر نقطه اتصال در لحیم کاری، با نقطه اتصال دیگری فرق دارد و نیاز به حرارت متفاوتی دارد. مهمترین فاکتورهایی که در دما و حرارت نقطه اتصال نقش دارند، عبارتند از:
- جنس پایه قطعات
- طول و مقطع پایه قطعات (اگر اندازه پایه قطعات گسترده باشد، رسانش گرمایی متفاوتی ایجاد می‌شود)
- مقدار مساحت سطح فیبر مسی (هر چقدر سطح بیشتر باشد، نیاز به حرارت بیشتری خواهد بود)
- نوع قطعه و میزان حساسیت آن به حرارت
- دمای اتاق کار
- جنس و درصد خلوصیت سیم لحیم
در رابطه با زمان لحیم کاری ترانزیستور نیز باید بگوییم که این زمان بستگی به جنس و ابعاد سیم لحیم دارد. هر چقدر سیم لحیم دمای ذوب پایین‌تری داشته باشد، نیاز به نگه داشتن هویه برای ذوب لحیم کمتر خواهد بود.
مراحل مونتاژ قطعات بر اساس حساسیت
برای مونتاژ قطعات الکترونیکی به ترتیب حساسیت از مقاومت، خازن، دیود، ترانزیستور و آی سی شروع می‌کنیم. برای این کار به ترتیب قطعات را در محل مخصوص خود قرار داده و برد پایه‌ها را لحیم کاری می‌کنیم. مونتاژ کردن قطعاتی چون ترانزیستور به این صورت است که ابتدا هویه را در یک طرف قطعه و سیم لحیم را در طرف دیگر قرار می‌دهیم. سپس ابتدا سیم قلع را جدا کرده و بعد از چند ثانیه که هویه باعث گرم شدن محل شد، آن را نیز از روی محل برمیداریم. این کار باعث شده تا لحیم به ذوب شدن ادامه داده و اتصال به خوبی برقرار شود. از آنجایی که مونتاژ ترانزیستور و سایر قطعات بسیار مهم و حساس است، این عمل نباید بیش از 4 الی 5 ثانیه طول بکشد. اگر سطح نهایی کار دارای ظاهری یک دست و صاف باشد، نشانگر این است که لحیم کاری با اتصال بالا و کیفیت خوبی انجام شده است.
نکات قابل توجه برای لحیم کاری ترانزیستور
برای اینکه یک لحیم کاری خوب و موفقیت آمیز داشته باشید، نیاز به کار خاصی نیست. در واقع لحیم کاری یک عمل بسیار ساده است که با چند گام قابل انجام است. در صورتی که به چند نکته و اصول آن عمل کنید، می‌توانید لحیم کاری را به بهترین شکل ممکن انجام دهید.
- اولین نکته برای لحیم کاری ترانزیستور و هر قطعه الکترونیکی دیگر، این است که ابزار مناسب آن را تهیه کنید. سیم لحیم و هویه یکی از مهمترین ابزارها برای لحیم کاری هستند.
- برد مدار چاپی را پیش از شروع لحیم کاری با مواد حلالی چون الکل تمیز کنید. از محلول الکل و سرکه نیز می‌توانید برای این کار استفاده کنید. در صورتی که مدار تمیز نباشد، عمل لحیم کاری به سختی انجام شده و کیفیت زیادی نخواهد داشت.
- برای قطعات الکترونیکی چون ترانزیستور که در اثر حرارت آسیب می‌بینند، باید از هویه وات کمتر استفاده کنید.
- با در نظر گرفتن نکاتی که گفته شد، قطعه الکترونیکی را در جای خود قرار دهید و به مدت چند ثانیه محل اتصال و پایه قطعه را با کمک هویه گرم کنید.
- سپس سیم لحیم مناسبی که انتخاب کردید را به محل اتصال تماس دهید. سیم باید تا زمانی که یک لایه نازک و مذاب بر روی محل اتصال ایجاد می‌شود، در آنجا نگه داشته شود. بسیاری از افراد برای اتصال بهتر نوک سیم لحیم را با کمی روغن لحیم آغشته می‌کنند. پس از ایجاد لایه نازک در محل اتصال، سیم قلع را بردارید.
- سپس با دور کردن هویه از محل اتصال، اجازه دهید تا لحیم سرد شده و کاملا سفت شود.
- اگر پیش از سرد شدن لحیم قطعه ترانزیستور یا هر قطعه دیگری از محل خود جابجا شود، لحیم سرد ایجاد خواهد شد. در این شرایط لحیم کاری بی‌نتیجه بوده و باید مجددا تکرار شود.
- در صورتی که سطح لحیم کاری ظاهری شبیه به اکسایش و دانه دانه داشته باشد، یعنی لحیم کاری به خوبی انجام نشده است. بروز توپی از لحیم بر روی محل اتصال نیز نشانگر اتصال نامرغوب خواهد بود. همواره این نکته را در نظر داشته باشید که سطح لحیم باید کاملا یکدست باشد و دارای ظاهر ناهموار و غیر یکنواخت نباشد.
ترتیب جاگذاری قطعات برای لحیم کاری برد
زمانی که قصد دارید قطعات را بر روی برد الکترونیکی جایگذاری و لحیم کنید، باید به محل آنها توجه کرده و هر قطعه را در جای مناسب خود قرار دهید. قطعات باید در جای خود به درستی قرار بگیرند و با خم کردن پایه‌شان، در محل محکم شوند. به این صورت که پس از عبور پایه قطعات از سوراخ برد، باید انتهای پایه کمی کج شود تا قطعه در جای خود ثابت شود. همچنین میتوان به جای خم کردن پایه قطعات، از وسیله‌ای چون انبر یا پنس برای گرفتن آنها در محل استفاده کرد. خم کردن پایه برای قطعاتی که از پایه‌های بلندی برخوردار هستند مناسب می‌باشد. برای همین اگر قطعه‌تان پایه کوتاهی دارد، بهتر است از همان پنس یا انبر برای نگه داشتن آن استفاده کنید.
در کنار توجه به محل جایگذاری قطعات، باید به ترتیب جایگذاری آنها نیز دقت شود. در واقع باید از این موضوع مطلع باشید که لحیم کاری برد الکترونیکی را از کدام قطعه شروع نمایید. بهترین حالت این است که لحیم کاری را با قطعاتی شروع کنید که از پایه کوتاهی برخوردار هستند. در این شرایط با مشکلی در حین کار مواجه نخواهید شد. برای مثال قطعاتی مانند مقاومت که به صورت خوابیده روی برد نصب می‌شوند، بهترین گزینه برای شروع می‌باشند. پس از آن نیز می‌توانید به سراغ آی‌سی‌ها، خازن و ترانزیستور بروید. از میان قطعات اشاره شده، ترانزیستور و آسی‌سی‌ها نیاز به دقت و احتیاط بیشتری دارند؛ چرا که اعمال حرارت زیاد سبب خرابی قطعه می‌شود.
تمیز کردن برد بعد از پایان لحیم کاری
زمانی که عمل لحیم کاری به پایان رسید، بهتر است سطح برد را به خوبی تمیز کنید. در لحیم بدون سرب، مایع فلاکس تمایل دارد به هر جایی پخش شود. همین امر سبب شده تا قسمت‌های زیادی از برد نیاز به تمیز شدن پیدا کنند. در صورتی که فلاکس اضافی از بر روی برد پاک نشود، به مرور زمان باعث ایجاد فرسایش، خوردگی و در نهایت از بین رفتن قطعات خواهد شد. برای همین است که پاک کردن فلاکس و روش تمیز کردن برد از نکاتی است که باید به آن توجه داشت. یکی از راه‌های بسیار ساده که بیشتر افراد از آن استفاده می‌کنند، استفاده از یک مسواک کوچک است. برای این کار کافیست تا سطح مسواک را به کمی الکل ایزوپروپیل آغشته کنید و بر روی قسمت‌های مختلف بکشید. با تمیز کردن سطح برد خواهید دید که طول عمر مدارتان به طرز چشمگیری افزایش پیدا خواهد کرد.
جمع بندی
لحیم کاری ترانزیستور (soldering Transistor) یکی از کارهای بسیار حساسی است که باید طبق اصول انجام شود. برای این کار نیاز به هویه‌هایی با نوک نازک و سیم لحیم با ابعاد مناسب است. در صورتی که عمل لحیم این قطعه به درستی انجام نشود، قطعه آسیب دیده و دیگر کارایی نخواهد داشت. بهترین زمان ممکن برای لحیم کاری ترانزیستور بین 4 الی 5 ثانیه است؛ چرا که با صرف زمان بیشتر ممکن است قطعه دچار سوختگی شود.
