MEMATERI / SOLDERING

Memateri adalah proses menyambung dua logam dengan menggunakan campuran pateri.

Meskipun sambungan listrik dapat dilakukan di antara dua kabel yang dijepit, mungkin hal ini tidak sempurna atau cacat. Pematrian menciptakan sambungan listrik yang kuat dan dapat diandalkan.

Proses pematrian bergantung pada pateri yang meleleh yang mengalir ke dalam semua cacat yang terdapat pada permukaan logam yang akan dipateri. Ketika dua potong logam dipateri bersama, lapisan tipis pateri menempel di antara kedua potong logam tersebut dan membuat sambungan listrik.

Pateri adalah campuran antara timah dan timbal dan biasanya mengandung flux pateri.

Tindakan Pencegahan untuk Keselamatan

Soldering gun atau iron beroperasi pada temperatur yang cukup tinggi untuk menyebabkan luka bakar yang serius. Patuhilah tindakan-tindakan pencegahan untuk keselamatan berikut:

  1. Jangan sampai pateri panas tersemprot ke udara misalnya dengan menggerak-gerakkan hot gun atau iron atau sambungan yang dipateri panas.
  2. Pastikan untuk selalu memegang soldering gun atau iron pada gagang yang berisolasi. Jangan memegang bagian logam yang tidak berisolasi.
  3. Jangan membiarkan bagian logam dari soldering gun atau iron bertumpu atau terkena kontak dengan bahan-bahan mudah terbakar. Bagian logam harus selalu diletakkan pada tiang pateri (soldering stand) ketika tidak digunakan.
  4. Jangan memakai pakaian yang terbuat dari nilon atau plastik. Pateri akan membakar dan membuat pakaian dari jenis bahan ini berlubang.
  5. Bagian ujung besi pateri (soldering iron tip) harus dalam keadaan sangat panas agar dapat melelehkan pateri. Apabila terkena kontak dengan ujung pateri maka akan menyebabkan luka bakar pada kulit.
  6. Jangan menghirup asap yang keluar saat terjadi proses pematrian. Asap ini dapat menyebabkan masalah sistem pernafasan.
  7. Apabila soldering iron panas akibat aliran listrik, jangan menggunakannya saat berdiri di dalam air atau alat pendingin mesin.
  8. Jangan menggunakan pateri pada rangkaian listrik yang beraliran listrik.
  9. Pastikan bahwa semua prosedur perundang-undangan dan keselamatan diri dipahami dan dipatuhi ketika melaksanakan tugas-tugas pematrian.

SIFAT-SIFAT PATERI / PROPERTIES OF SOLDER

Pateri adalah logam campuran, yang terbuat dari campuran antara timah dan timbal dalam perbandingan yang berbeda. Perbandingan ini biasanya ditandai pada berbagai jenis pateri yang tersedia.

Pateri dengan perbandingan lebih banyak timah/timbal, tidak akan meleleh seketika. Pateri jenis 50/50 mulai meleleh pada temperatur 1830C (3610F), tetapi belum meleleh sepenuhnya

sebelum temperatur mencapai 2160C (4200F). Di antara dua temperatur ini, pateri berada dalam keadaan plastik atau semi-cair.

Kisaran plastik pateri berbeda-beda, bergantung pada rasio timah dengan timbal. Pateri dengan perbandingan 60/40 (60% timah / 40% timbal), kisarannya jauh lebih kecil daripada untuk pateri 50/50.

ateri dengan rasio 63/37, yang dikenal sebagai pateri eutectic pada dasarnya tidak memiliki kisaran plastik, dan meleleh hampir seketika pada temperatur 1830C (3610F).

Pateri yang paling umum digunakan untuk pematrian dengan tangan dalam pekerjaan perbaikan listrik adalah jenis pateri dengan rasio 60/40 dan jenis pateri dengan rasio 63/37. Karena kisaran plastik jenis 60/40, maka harus berhati-hati untuk tidak memindahkan elemen-elemen sambungan selama masa pendinginan. Gerakan apa pun dapat menyebabkan masalah yang dikenal sebagai sambungan yang terganggu (disturbed joint). Sambungan yang terganggu memiliki tampilan yang kasar, tidak beraturan dan terlihat kusam, tidak cerah dan tidak mengkilat. Sambungan pateri yang terganggu tidak dapat diandalkan dan mungkin akan memerlukan pematrian ulang.

Wetting Action

soldering

Ketika pateri panas (hot solder) terkena kontak dengan permukaan tembaga, reaksi larutan logam terjadi. Pateri menjadi larut dan menembus permukaan tembaga. Molekul-molekul pateri dan tembaga bercampur untuk membentuk campuran baru, yaitu campuran yang sebagian tembaga dan sebagian pateri. Reaksi larutan ini disebut wetting dan membentuk pengikatan antar-logam di antara bagian-bagian logam. Wetting hanya dapat terjadi apabila permukaan tembaga bebas dari kontaminasi dan dari lapisan oksida yang terbentuk ketika logam terkena udara. Pateri dan permukaan yang dikerjakan harus mencapai temperatur yang diperlukan sebelum mencoba memateri.

Meskipun permukaan yang akan dipateri terlihat bersih, akan selalu ada kemungkinan lapisan tipis oksida yang menutupinya. Agar penyatuan pateri dapat berjalan dengan baik, oksida di permukaan harus dibersihkan saat berlangsung proses pematrian dengan menggunakan flux.

Flux

Sambungan-sambungan pateri yang baik hanya dapat diperoleh apabila permukaan yang akan dipateri benar-benar bersih. Larutan dapat digunakan untuk membersihkan permukaan sebelum melakukan pematrian tetapi ini tidak cukup karena oksidasi di atas permukaan logam yang dipanaskan terbentuk dengan sangat cepat. Untuk mengatasi lapisan oksidasi ini, maka perlu menggunakan bahan-bahan yang disebut flux. Flux terdiri dari rosin alami atau sintetis dan kadang-kadang ditambah dengan bahan aditif kimia yang disebut activator.

Fungsi flux adalah untuk membersihkan oksida dan menjaganya tetap bersih selama proses pematrian. Hal ini dicapai akibat reaksi flux yang sangat korosif pada temperatur leleh pateri dan membuat flux mampu membersihkan oksida logam dengan cepat. Akan tetapi, dalam keadaan tidak dipanaskan, rosin flux tidak korosif dan tidak memiliki daya konduksi sehingga tidak akan mempengaruhi rangkaian. Adalah reaksi flux yang membersihkan/menghilangkan oksida, dan juga mencegah terbentuknya oksida baru yang memungkinkan pateri membentuk pengikatan intermetallic yang diinginkan.

Flux harus dilelehkan pada temperatur lebih rendah dari temperatur leleh pateri sehingga flux dapat melakukan tugasnya sebelum terjadi pematrian. Flux menguap dengan sangat cepat sehingga flux harus dilelehkan untuk dialirkan ke permukaan bagian yang dikerjakan dan bukan hanya sekedar diuapkan oleh ujung hot iron untuk memberikan manfaat penuh dari tindakan fluxing. Ada berbagai macam flux tersedia untuk banyak tujuan dan aplikasi. Jenis-jenis yang paling lazim adalah: Rosin – Tidak perlu dibersihkan, Rosin – Dapat diaktifkan dengan mudah dan larut dalam air.

Ketika digunakan, flux cair harus diaplikasikan dalam lapisan yang tipis dan merata pada permukaan-permukaan yang disambung dan sebelum diberikan panas. Cored wire solder dan solder paste harus ditempatkan dalam posisi sedemikian rupa sehingga flux dapat mengalir dan menutupi sambungan-sambungan saat pateri meleleh. Flux harus diaplikasikan sehingga tidak terjadi kerusakan pada bagian-bagian dan bahan-bahan di sekeliling.

Soldering Iron

Soldering iron dibuat dalam berbagai ukuran dan bentuk. Permukaan ujung soldering iron harus terus menerus dilapisi dengan timah untuk memastikan agar dapat terjadi pemindahan panas yang baik dan untuk menghindari pemindahan kotoran-kotoran pada sambungan pateri.

Sebelum menggunakan soldering iron ujungnya harus dibersihkan dengan menyekanya menggunakan sponge basah. Ketika tidak digunakan, iron (mata solder) harus tetap berada dalam holder-nya dengan ujungnya dalam keadaan bersih dan dilapisi dengan pateri dalam jumlah kecil.

Mengontrol Panas

Mengontrol temperatur soldering iron tip bukan merupakan unsur penting dalam pematrian. Unsur penting adalah mengontrol siklus panas pekerjaan. Berapa cepat pekerjaan menjadi panas, berapa panasnya, dan berapa lama pekerjaan tetap panas adalah unsur yang perlu dikontrol untuk memastikan hasil sambungan pateri yang baik. Pemilihan ukuran batang solder yang benar, dan ukuran tip atau mata solder yang benar, adalah faktor penting dalam mengontrol panas.

Thermal Mass

Faktor pertama yang perlu dipertimbangkan ketika memateri adalah massa panas (thermal mass) relatif dari sambungan yang akan dipateri. Massa ini dapat berbeda-beda pada kisaran yang lebar.

Setiap sambungan memiliki massa panasnya masing-masing dan bagaimana gabungan massa ini dibandingkan dengan massa iron tip (mata solder) akan menentukan waktu dan kenaikan temperatur bagian yang dipateri.

Kondisi Permukaan

Faktor penting kedua ketika memateri adalah kondisi permukaan. Apabila ada oksida atau contaminant lainnya yang menutupi pad atau lead, maka akan terdapat hambatan terhadap aliran panas. Meskipun iron tip memiliki ukuran dan temperatur yang benar, iron tip ini mungkin tidak dapat menyediakan panas yang cukup pada sambungan untuk melelehkan pateri.

Thermal Linkage

minimal thermal linkage

Faktor ketiga yang perlu dipertimbangkan adalah thermal linkage. Ini adalah bidang kontak di antara iron tip dan pekerjaan.

Gambar di atas memperlihatkan gambar soldering iron tip yang sedang memateri sebuah lead komponen. Panas ditransfer melalui area kontak kecil di antara soldering iron tip dan pad. Area thermal linkage ini adalah kecil.

solder bridge

Gambar di atas juga memperlihatkan gambar soldering iron tip yang sedang memateri lead komponen. Dalam kasus ini, area kontak lebih besar dengan menempatkan pateri pada titik kontak dalam jumlah kecil. Tip ini juga terkena kontak dengan pad dan komponen sehingga meningkatkan thermal linkage lebih lanjut. Solder bridge ini memberikan thermal linkage dan memastikan transfer panas secara cepat pada bidang pekerjaan.

Melakukan Pematrian / Applying Solder

Pada umumnya, soldering iron tip harus diaplikasikan pada titik massa maksimum sambungan. Hal ini akan memungkinkan terjadinya peningkatan thermal yang cepat di bagian-bagian yang dipateri. Pateri yang meleleh selalu mengalir dari area yang lebih dingin ke area yang lebih panas.

Sebelum pateri diaplikasikan, temperatur permukaan bagian-bagian yang sedang dipateri harus ditinggikan di atas titik leleh pateri. Jangan melelehkan pateri pada iron tip dan membiarkannya mengalir ke permukaan yang lebih dingin dari temperatur didih pateri. Pateri yang diaplikasikan pada permukaan yang bersih, diaplikasikan dengan flux dan yang dipanaskan dengan benar akan meleleh dan mengalir tanpa kontak langsung dengan sumber panas dan memberikan permukaan yang mulus dan rata, dan membentuk bagian pinggir yang tipis. Pematrian yang tidak benar akan memperlihatkan bentuk yang lebih tebal, tidak beraturan dan tidak rata. Agar memiliki sambungan pateri yang kuat, bagian-bagian yang sedang dipateri harus ditahan di tempatnya sampai pateri menjadi padat.

Apabila memungkinkan, gunakan pateri pada bagian atas sambungan sehingga permukaan sambungan dan bukan iron yang akan melelehkan pateri, yang akan memungkinkan gravitasi membantu pater.

mengalir. Memilih cored solder dengan ukuran diameter yang benar akan membantu mengontrol jumlah pateri yang digunakan pada sambungan. Gunakan diameter kecil untuk sambungan kecil, dan diameter besar untuk sambungan besar.

Pembersihan setelah Solder

Ketika diperlukan pembersihan, sisa flux harus dibersihkan secepat mungkin, tetapi tidak boleh lebih dari satu jam setelah memateri. Sejumlah flux mungkin memerlukan tindakan pembersihan yang lebih segera untuk mempermudah pembersihan yang memadai. Cara-cara mekanis misalnya dengan menggoyang-goyangkan, menyemprot, menyikat dan metode-metode aplikasi lainnya dapat digunakan bersama dengan larutan pembersih.

Larutan pembersih, larutan dan metode-metode yang digunakan tidak boleh mempengaruhi bagian-bagian, sambungan, dan material yang sedang dibersihkan. Setelah melakukan pembersihan, keringkan area yang dipateri dengan secukupnya, dengan memastikan bahwa jari dan tangan tidak terkena kontak dengan permukaan yang panas.

Solder Ulang

Haruslah berhati-hati untuk menghindari perlunya melakukan pematrian ulang. Ketika perlu melakukan pematrian ulang, standar-standar kualitas untuk sambungan yang dipateri ulang harus sama dengan sambungan semula.

Sambungan pateri dalam keadaan dingin atau rusak biasanya hanya memerlukan pemanasan ulang dan pengaliran kembali pateri dengan ditambah flux dalam jumlah yang sesuai. Apabila pemanasan ulang tidak memperbaiki kondisi yang rusak, pateri harus dibersihkan dan sambungan dipateri kembali.

Kualitas Pekerjaan / Quality of Work

solder yang baikSambungan pateri harus memiliki bentuk yang mulus dan berkilau seperti satin. Sambungan harus bebas dari goresan-goresan, ujung yang tajam, kerikil halus, longgar, memar, atau pekerjaan-pekerjaan yang memberikan hasil buruk lainnya. Bekas-bekas probe dari test pin dapat diterima asalkan tanda-tanda tersebut tidak mempengaruhi keutuhan sambungan pateri.

Sambungan pateri yang dapat diterima harus memperlihatkan bukti adanya wetting dan sambungan yang kuat ketika pateri menyatu dengan permukaan yang dipateri. Pateri harus membentuk sudut kontak kecil, yang menunjukkan adanya penyatuan metalurgi dan kesinambungan metalik dari pateri ke permukaan.

Celah yang bersih dan mulus atau bagian permukaan tidak rata di fillet atau lapisan pateri dapat diterima. Transisi yang mulus dari pad ke lead komponen harus terlihat jelas.

Ketika memateri, ikutilah pedoman-pedoman berikut:

  • Gunakan perkakas pemateri untuk memanaskan terminal atau clip. Perkakas ini akan mentransfer panas melalui daya konduksi ke kabel, yang akan menjadi cukup panas untuk melelehkan pateri. Jangan memanaskan pateri langsung.
  • Pastikan bahwa terdapat solder fillet di antara core (konduktor) dan terminal atau clip, tetapi tidak pada insulator apabila menggunakan clip. Pastikan bahwa pateri mencakup konduktor yang terbuka, dan semua clip.
  • Apabila memateri di sekitar terminal, pastikan pateri mencakup konduktor, tetapi tidak semua bagian konduktor. Mungkin akan membantu apabila memiringkan ujung terminal kabel yang sedang diperbaiki sedikit ke atas untuk mencegah agar pateri tidak mengalir ke terminal.
  • Jangan menggunakan terlalu banyak pateri sehingga helaian kabel masing-masing tidak terlihat.
  • Jangan membiarkan perkakas pemateri membakar terminal atau isolasi.
  • Jangan meninggalkan ujung-ujung pateri yang tajam, ini dapat menyobek pita (tape) yang digunakan untuk mengisolasi perbaikan.
  • Jangan meninggalkan helaian-helaian kabel menonjol dari titik yang disolder, atau menonjol pada insulator.
  • Jangan memateri kabel di dalam rangakaian yang beraliran listrik. Selalu putuskan hubungan daya listrik dari kabel dan kemudian lakukan perbaikan.

Perkakas / Tools

Perkakas berikut dianjurkan untuk digunakan ketika mempersiapkan dan memateri kabel atau sambungan:

  • Diagonal pliers, yang lazim disebut sebagai side cutter, digunakan untuk memotong kabel lunak dan lead pada komponen-komponen. Perkakas ini tidak boleh digunakan untuk memotong logam keras seperti besi atau baja.
  • Long-nose atau needle-nose pliers, digunakan untuk menahan kabel sehingga ujung yang dikelupaskan dapat dipuntir di sekeliling terminal post, dimasukkan ke dalam terminal eye.
  • Wire stripper digunakan untuk membuang isolasi dari kabel pengait (hook-up wire). Ada berbagai jenis stripper, yang berkisar antara jenis sederhana yang terdapat pada diagonal plier hingga stripper yang lebih otomatis dengan berbagai ukuran yang dapat mengelupas isolasi dari berbagai diameter.
  • Soldering iron adalah perkakas standar dalam industri yang digunakan untuk memateri kabel bersama. Ada banyak jenis perkakas yang digunakan untuk tujuan ini, misalnya soldering gun, jenis pensil, dll. Soldering iron diklasifikasikan berdasarkan jumlah daya yang dikeluarkannya, yang dengan demikian juga diklasifikasikan secara tidak langsung berdasarkan jumlah panas yang dapat dihasilkannya. Gun dengan voltase 100 hingga 125 Watt adalah ukuran soldering gun yang paling populer. Jenis pekerjaan akan menentukan berapa ukuran iron yang harus digunakan.
  • Heat sink digunakan untuk mencegah panas yang berlebihan (overheating) saat memateri atau melepas patrian bagian-bagian elektronik yang sensitif terhadap panas. Heat sink umumnya berupa clip yang dipasang pada lead di antara body suatu komponen dan titik terminal dimana panas diaplikasikan. Perkakas ini menyerap dan mengurangi jumlah panas yang dikonduksi oleh komponen.
  • Desoldering tool adalah perkakas yang menyederhanakan pekerjaan membersihkan lubang-lubang pateri dari pateri papan yang ditandai dengan goresan ketika lead komponen dibersihkan dari lubang-lubangnya. Lubang-lubang tersebut harus bebas dari pateri sebelum terminal komponen baru dapat dimasukkan.

Persiapan Kabel / Wire Preparation

  • Dua kabel atau lebih yang memberikan jalur daya konduksi untuk listrik harus dihubungkan secara listrik. Ini berarti bahwa permukaan kabel yang tidak diisolasi pada satu kabel harus dihubungan secara mekanis pada permukaan kabel lainnya yang tidak diisolasi. Untuk memastikan bahwa kabel-kabel tidak terpisah, atau hubungan mengalami korosi, kabel-kabel tersebut dipateri di bagian sambungan (junction).
  • Sebelum kabel-kabel dapat dihubungkan dan dipateri, kabel-kabel harus dipersiapkan dengan benar. Hal ini melibatkan pengelupasan isolasi pada ujung-ujung kabel, sehingga memberikan terminal lead yang dapat disambung terhadap satu sama lain atau ke terminal post atau connector contact.
  • Setelah mengelupaskan isolasi, periksalah kabel apakah terdapat goresan dan perubahan warna. Apabila kabel memiliki bentuk yang mengkilat dan tidak tergores atau rusak, maka tidak diperlukan persiapan lebih lanjut. Apabila kabel memiliki bentuk yang kusam atau gelap, maka harus dibersihkan sebelum dipateri.
  • Langkah terakhir sebelum mematri kabel adalah melaksanakan tugas yang disebut “tinning”. Apabila menggunakan kabel-kabel yang terdiri dari helaian-helaian kabel, maka kabel harus dipuntir dan ditempatkan pada ujung alat pemateri yang sudah dipanaskan dan dipanaskan pada temperatur yang cukup sehingga kabel dapat melelehkan pateri.

Hubungan Mekanis / Mechanical Connection

hubungan mekanis

  • Beberapa dari connector yang lebih umum adalah post terminal dan splice. Gambar di atas memperlihatkan sambungan ke terminal post. Kabel harus dihubungkan dengan aman pada post melalui ¾ hingga satu putaran penuh. Jangan memutar kabel pada post beberapa kali. Ini adalah tindakan yang boros dan juga menyebabkan masalah apabila sambungan perlu dipateri ulang.

splice

  • Gambar di atas memperlihatkan sambungan yang lazim dilakukan pada terminal strip. Puntirlah kabel sehingga membentuk kait (hook) dan masukkan hook ke dalam lubang pada terminal strip

sambungan kabel

  • Apabila dua kabel akan disambung, prosedur yang dianjurkan adalah memuntir masing-masing kabel dalam bentuk kait (hook). Gabungkan kedua hook dan gunakan pateri pada sambungan. Hal yang dianjurkan untuk dilakukan adalah bahwa kabel-kabel dilakukan tinning terlebih dahulu sebelum memateri. Gambar di atas memperlihatkan sambungan hook splice.

menyolder diode

  • Ketika menghubungkan komponen-komponen yang sensitif terhadap panas ke terminal post atau terminal strip hal yang dianjurkan untuk dilakukan adalah menggunakan heat sink device. Gambar di atas memperlihatkan heat sink yang dihubungkan di antara silicon diode dan terminal post. Heat sink berfungsi sebagai beban panas (heat load) sehingga mengurangi transfer panas ke diode.

 

 

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *