How-to: Soldering RuuviTracker RevA

Translation in progress.

Jani kirjoittaa tänne ohjeet, kuinka RuuviTrackerin ensimmäinen versio kasaantuu juotoskolvilla.

Tähän on koottu pienimuotoinen opas RuuviTrackerin kasaamiseen pelkän käsinjuotoskolvin avulla. Kuvia lisäillään hieman myöhemmin.

Yleistä
Myönnän jo alkuunsa, että RuuviTrackerin kasaaminen ei todellakaan ole helpoimmasta päästä käyttäen pelkästään käsijuotinta. RuuviTracker ensinnäkin sisältää paljon komponentteja, joita ei edes ole tarkoitettu juottaa käsin. Komponentteja täytyy muistaa käsitellä hyvin hellävaroen ja huolehtia antistaattisuudesta.

Kaikesta huolimatta, jos kuitenkin tykkää tehdä asiat itse alusta loppuun, kuten itsekin, niin tähän wikiin on koottu hieman vinkkejä.

1. Alkuvalmistelut


 1.1 Työvälineet 

Omat työvälineet

- Weller juotosasema

- Weller 0,5mm kestokärki

- Tinalankaa ( mahd. ohutta ja juoksutepitoista )

- Antistaattinen ranneke

- Sivuleikkurit

- Pinsetit ( mahd. pienet ja ohuet )

- Suurennuslasi ( tai muu vastaava )

1.2 Kolvin valinta

Tärkein tarvittava väline on tietenkin juotoskolvi, joita löytyy erilaisia laidasta laitaan. Suositeltavin kolvivaihtoehto tässä tapauksessa on perinteinen sähkökäyttöinen ja laadukkaampi kolvi ( kuten Weller ). Jos mahdollista niin kannattaa suosia lämpötilaltaan säädettäviä malleja. Kolvin kärjen pitäisi olla pienimmästä päästä, kuten esim. 0,5mm tai mielummin jopa pienempi.

Toisenlaisia vaihtoehtoja ovat mm. kaasukäyttöiset juottimet, jotka eivät tarkkuutensa ja hankaluutensa puolesta juurikaan sovi RuuviTrackeria varten.

Juottimen pään puhdistamiseen suositellaan käytettäväksi esim. kostutettuja sieniä tai kuivapuhdistimia. Sienet ovat aina turvallinen helppo ratkaisu, sillä kuivapuhdistimet saattavat hajottaa kolvin kärkeä ( riippuu kolvin kärjen laadusta ).

1.3 Tinalanka

Ennen elektroniikka-laitteissa käytettiin paljon lyijypitoista tinaa, mutta nykyään niiden aiheuttamien haittavaikutusten takia on siirrytty lyijyttömään tinalankaan. Tämä tarkoittaa käytännössä sitä, että lyijytön tina vaatii sulaakseen korkeamman käyttölämpötilan ja on kestävyydeltäkin heikompaa kuin lyijyllinen tina.

Juotoslaadun parantamiseen lyijyttömällä tinalla voidaan käyttää erilaisia juoksutteita ( fluxeja ), joiden avulla saadaan tarkempaa ja luotettavampaa juotosjälkeä. Myös juotoslämpötilaa voi laskea aavistuksen verran, etenkin jos pelkää kuumentavansa komponentteja rikki.

Lyijyttömällä tinalla optimaalinen juotoslämpötila on n. 370-390C ja lyijyllisellä n. 30-40 astetta vähemmän.

1.4 Juotosten korjaus

Virheellisten juotosten korjaamiseen on käytössä pää-asiassa kahdenlaisia työkaluja, näitä ovat imusukat ja tinaimurit. On myös kalliimpiakin useimmiten teollisuudessa käytettyjä vaihtoehtoja.

Tinaimuri toimii siten, että poistettava juotos lämmitetään juoksevaksi ja viereen asetetulla imurilla imaistaan alipaineella tina pois. Ruuvitrackerin tapauksessa tinaimureita ei voida juurikaan hyödyntää, sillä ne eivät yleensäkään sovellu pintaliitoskomponenteille kömpelyytensä vuoksi. Toisin sanoen yrittämmällä imeä ylimääräistä tinaa imurin avulla, lähtee mukaan mahdollisesti myös komponentitkin.

Imusukan toimintaperiaate on hellempi, sillä se asetellaan poistettavan juotoksen päälle ja lämmitetään vain sukkaa. Lämpö siirtyy imusukan läpi tinaan ja sukka imaisee tinan itseensä. Imusukkiakin on paljon erilaisia, mutta tässä tapauksessa kannattaa hyödyntää mahd. ohuita imusukkia. Mitä paksumpaa imusukka on, sitä enemmän sitä joutuu lämmittämään. Tämä saattaa vaurioittaa herkempiä komponentteja tai jopa viedä mukanaan useampiakin juotoksia. Huom! Imusukka on kuitenkin RuuviTrackerin kannalta välttämätön työkalu, sillä pieniä virheitä sattuu varmasti matkan varrella ja imusukasta on paljon muutakin hyötyä.

1.5 Työskentely-ympäristö ja staattinen sähkö

RuuviTracker sisältää paljon komponentteja, jotka ovat alttiita staattiselle sähkölle. Näin ollen tulisi työskentely-ympäristön olla mahd. puhdas ja komponentteja käsiteltäessä pitäisi käyttää staattiselta sähköltä suojaavia työvälineitä, kuten antistaattista ranneketta. Myös antistaattinen työskentelyalusta on hyvä ratkaisu, kuten tässä tapauksessa pöydän matto on antistaattinen.

Ranneke on kätevä vaihtoehto, sillä se asetetaan ranteeseen ja rannekkeen toinen pää kiinnitetään johonkin johtavaan metalliosaan ( tai kuten tässä tapauksessa kiinnitettynä juotinasemaan ).

1.6 Turvallisuus

Suurimmat riskit käsinjuottamisessa ovat palovammat, vaaralliset juotinhöyryt ja tulipaloriski. Kannattaa siis varata työskentely-ympäristön läheisyyteen palovammojen hoitovälineitä, huolehtia hyvästä ilmanvaihdosta ja pitää kolvi aina telineessään.

1.7 Yleisimmät juotosvirheet ja niiden tunnistaminen

Yleisimmät juotosvirheet johtuvat useimmiten liiallisesta / liian vähäisestä tinan käytöstä, liian vähäisestä juotoslämpötilasta tai tinasilloista.

Kylmäjuotos tarkoittaa juotosta, jossa on juotoslämpötila on ollut liian pieni ja juotos on ottanut kiinni heikonlaisesti. Tämä ilmenee mm. kontaktihäiriöinä.

Tinasilta tarkoittaa juotosta, joka on vahingossa ottanut kiinni esim. toiseen juotospädiin ja aiheuttaa oikosulkuja. Tinasiltojen välttämiseksi tulee juotokset aina tarkastaa lopuksi ja korjata mahdolliset väärät kontaktit.

2 Komponenttien juottaminen
Alle listattuna nykyisessä versiossa käytetyt komponentit ja niiden perustiedot

2.1 Aloittaminen

Ottaen huomioon, että komponentteja on paljon ja melkein kaikki pienemmät komponentit näyttävät keskenään samalta, kannattaa pitää kirjaa juotosvaiheista hyödyntäen osasijoittelukuvia.

Itse tein seuraavalla tavalla:

1. Tulosta [[Media:Ruuvitracker reva assy top.pdf|RuuviTracker REVA (TOP)]] ja [[Media:Ruuvitracker reva assy bottom.pdf|RuuviTracker REVA (BOTTOM)]] kuvat paperille.

2. Aina kun olet juottanut jonkun komponentin levylle, niin ympyröi tai ruksaa paperilta komponentin paikka. Näin pysyt helpommin kärryillä kokonaistilanteesta.

3. Kuvia pystyy myös käyttämään ns. muistikirjana, esim. jos tarvitsee tehdä jotain toimenpiteitä jollekkin tietylle komponentille tai pädille, on helmpompaa ja tarkempaa merkitä toimenpiteet paperille.

2.2 Erikoisemmat komponentit

RuuviTrackerissa on muutama komponentti, jotka vaativat käsinjuotettaessa hieman erikoisempia toimenpiteitä paketointiensa takia. Näitä ovat ARM mikroprosessori, 8MHz kide, LSM303DLHC kiihtyvyysanturi, sekä FAN3989 USB lataustunnistin piiri.

Kannattaa aloittaa RuuviTrackerin kokoonpano juurikin näistä komponenteista, niin on enemmän tilaa juottamiseen ja virheet on helpompi korjata.

2.2.1 Mikroprosessorin U1 juottaminen

Aivan ensimmäisenä kannattaa aloittaa mikroprosessorin juottamisesta, sillä siinä on varmasti suurin yksittäinen juotostyö. Kyseessä on kuitenkin LQFP-64 paketointiin perustuva prosessori, eli jalat ovat 0.3mm levyiset ja jalkojen väli on 0.2mm. Jalkoja on 16 jokaisella sivulla, eli 64 yhteensä.

'''Huom! Tarkista heti alussa, että prosessori tulee oikeinpäin levylle. Oikean suunnan saa tarkistettua prosessorin nurkassa olevasta "pallosta" ja datalehdistä'''

1. Prosessorin juottaminen kannattaa aloittaa lisäämällä hyvin pieni määrä tinaa kahdelle pädille ja asetella prosessori hyvin paikalleen juottaen jalat pädeihin. Näin saadaan prosessori suoraan paikalleen ja asentoa voidaan vielä tarvittaessa korjata.

2. Kun prosessori on juotettu kahdesta pisteestä paikalleen ja asento tarkistettu ( kannattaa tarkistaa suurennuslasilla, että jalat ovat juuri oikeilla paikoillaan ja prosessori on oikeinpäin )

3. Jos käytettävissä ei ole fluksia, kuten tässä tapauksessa aloitetaan juottamaan muita jalkoja kiinni. Juottaminen tapahtuu melko radikaalisti lämmittämällä jalkojen ja pädien väliä ja syöttämällä tinalankaa väliin. Tinaa saa laittaa reilusti ja jalat/pädit juottuvat toisiinsa kiinni, mutta ylimääräinen tina poistetaan myöhemmin.

4. Kun kaikki jalat on juotettu pädeihin kiinni, aletaan puhdistaa ylimääräistä tinaa pois imusukalla. Imusukka asetellaan jalkojen päälle ( n. 2-4 jalkaa kerrallaan ) ja lämmitetään imusukkaa, kunnes se imaisee ylimääräisen tinan pois. Tätä vaihetta toistetaan, kunnes kaikki ylimääräinen tina on poistettu ja juotokset eivät ole enää kiinni toisissaan.

5. Kun ylimääräinen tina on poistettu tarkistetaan suurennuslasilla kontaktien kelpoisuus ( katso kohta virheelliset juotokset ) ja tarvittaessa lisätään/poistetaan tinaa kontakteista.

2.2.2 Kiihtyvyysanturin U3 ja USB lataustunnistin piirin U4 juottaminen

Näiden komponenttien juotoskohdat ovat itse komponentin alapuolella, mutta käsinjuottaminen onnistuu kuitenkin, koska piirilevyn pädit ovat pidemmät ja näin ollen antavat enemmän juotostilaa.

'''Huom! Tarkista etukäteen että komponentit tulevat levylle oikeinpäin. Oikea suunta selviää komponenttien päällä olevista "palloista" ja datalehdistä'''

1. Itse aloitin lisäämällä piirilevylle jokaiseen anturin tarvitsemaan pädiin pienen määrän tinaa ( saman verran jokaiseen ). Juotettaessa anturia kiinni tulee kuitenkin olla hyvin tarkka, sillä anturin kontakteja ei juurikaan näy ulospäin.

2. Kun tina on lisätty, asetellaan anturi paikalleen oikeinpäin ja lämmitetään yhtä pädiä, kunnes tina tarttuu komponenttiin kiinni. Tämän huomaa siitä, kun tina ns. vetäytyy osittain pädiltä anturin pohjassa olevaan kontaktiin.

3. Tarkastetaan vielä suurennuslasin avulla, että komponentti on varmasti oikeassa asennossa, eivätkä anturin kontaktit ota kiinni vääriin pädeihin. Sitten juotetaan loputkin pädit anturin kontakteihin lämmittämällä pädejä ja lisäämällä hyvin pienen määrän tinaa. Liika tinamäärä voi aiheuttaa kontaktien juottumista toisiinsa kiinni ja niiden korjaus on melko hankalaa jopa imusukan avulla.

4. Suurennuslasin avulla ja esim. yleismittarin avulla voi vielä lopuksi tarkistaa, että ei ilmene vääriä kontakteja

2.2.3 Kiteen X1 juottaminen

Kide on myös altajuotettava komponentti, mutta helpompi juottaa kuin edelliset komponentit, koska tässä on vain neljä kontaktia ja nekin kauempana toisistaan.

1. Yhteen pädiin lisätään pieni määrä tinaa ja kide asetellaan oikeinpäin paikalleen lämmittämällä pädiä.

2. Loput nurkat juotetaan kiinni lämmittämällä pädiä ja lisäämällä tinaa rauhallisesti. Pädin tarttumisen kiteen kontaktiin huomaa tinan "vetäytymisellä" komponentin alle.

2.3 Loput komponentit

Seuraavaksi kannattaa jatkaa komponenttien juottamista aloittaen ahtaammista kohdista.

1. Juotetaan komponentit D1,D2,D3,D4 paikoilleen. Huom! tarkista ledien polariteetti ennen juottamista. Datalehdet ovat aina varmin vaihtoehto.

2. Komponentti C23 Huom! tarkista suunta ennen juottamista ( pitäisi erottua suoraan komponentista ja osasijoittelukuvista )

3. Seuraavaksi komponentit U9, U10 koska ovat helpompi juottaa ennen muita komponentteja