Lehim Teli Kaç Derecede Erir? Bilimsel Ama Anlaşılır Bir Bakış
Elektroniğe, hobi işlerime ya da tamire meraklı biri olarak, bir gün “Bu lehim teli gerçekten ne kadar ısıda eriyor ki?” diye düşündüm. Bu yazıda, o merakın peşinden giderken hem bilimin diline kulak veriyor hem de biz sıradan kullanıcıların anlayacağı sade bir şekilde “lehim teli kaç derecede erir?” sorusunu ele alıyoruz.
Lehim telinin erime sıcaklığını etkileyen faktörler
Lehim teli dediğimiz şey aslında saf bir metal değil; genellikle birkaç metalin bir araya geldiği bir alaşım. Bu yüzden “erime noktası” tek bir sıcaklık değildir, bir aralık olabilir. Bilimsel olarak bakarsak, alaşımın bileşimi (örneğin Sn = kalay, Pb = kurşun, Ag = gümüş, Cu = bakır gibi elementler), alaşımın katı hâlden sıvı hâle geçmeye başladığı solidus sıcaklığı ile tamamen sıvı hâle geçtiği liquidus sıcaklığı arasında değişen bir süreç belirler. ([how2electronics.com][1])
Ayrıca, çevresel etkenler (örneğin lehim yapılan parça ve devre kartının ısısı, lehim demirinin gücü, temas süresi gibi) de önemli. Sadece telin kendisine bakıp “işte bu sıcaklıkta eriyor” demek eksik olur. Gerçek uygulamada işin içinde daha fazla değişken var. ([Wevolver][2])
Geleneksel kurşunlu lehimler: Erime sıcaklığı
Uzun süre yaygın olarak kullanılan kurşun-kalay (Sn‑Pb) alaşımlı lehimler için klasik bir referans var. Örneğin, 63 % kalay / 37 % kurşun (Sn63/Pb37) karışımı “eutectic” bir karışımdır, yani katıdan sıvıya direkt geçiş yapar ve erime noktası tek bir sıcaklık değerine çok yakın olur: yaklaşık 183 °C. ([how2electronics.com][1])
Bu, “lehim teli kaç derecede erir?” sorusuna verilebilecek bir cevap ama sadece bu alaşım için geçerli. Özetle: klasik kurşunlu lehim için ~183 °C mantıklı bir referans noktasıdır.
Kurşunsuz lehimler: Erime sıcaklığı neden daha yüksek?
Çevreye ve sağlığa duyarlılıktan dolayı birçok elektronik üretiminde kurşun içermeyen lehimler tercih edilmekte. Ancak bu lehimlerin erime sıcaklığı, geleneksel Sn‑Pb alaşımlarına kıyasla genellikle daha yüksektir. Örneğin, yaygın bir kurşunsuz lehim olan Sn96.5/Ag3.0/Cu0.5 (SAC305) için erime noktası yaklaşık 217 °C civarındadır. ([PCB Board | PCB Manufacturing in China][3])
Bu farkın nedeni: Kurşun içermeyen alaşımlarda kalay, gümüş, bakır gibi elementlerin oranları ve alaşım davranışları farklıdır. Bu da alaşımın sıvı hâle geçmesi için daha yüksek bir ısı istemesine yol açar. ([ScienceDirect][4])
Pratik anlamda “kaç derecede” kullanmalıyız?
Eğer sadece “teli eritecek ısı”yı soruyorsanız, yukarıdaki rakamlar iyi birer gösterge. Ancak uygulamada lehimi etkin şekilde gerçekleştirmek için lehim demirinin uç sıcaklığı, lehim yapılacak parça ısısı, lehimin erimeyi tamamlayıp düzgün akış sağlaması gibi faktörler hesaba katılır. Örneğin, bir kurşunlu alaşım için demir uç sıcaklığı 300 °C–350 °C civarında olabilir. ([SimplyMac][5])
Ayrıca, lehimin yalnızca “erime noktası”na ulaşması yetmez; lehimin sıvı hâle geçip, lehimlenecek yüzeyleri iyi kaplaması (wetting) ve sonra düzgün bir şekilde katılaşması gerekir. Bu yüzden uygulamada ayarlamalar gerekir. ([Wevolver][2])
Bilimsel merak: Erime sıcaklığının altında neler oluyor?
Alaşımın bileşimiyle birlikte mikro yapısı da önem kazanır. Özellikle kurşunsuz lehimlerde daha yüksek sıcaklık ve farklı bileşenler nedeniyle ısıl stres, lehim bağlantılarında “mekanik yorulma” gibi sorunlara yol açabilir. ([Highleap Electronic][6])
Örneğin yapılan bir araştırmada, düşük sıcaklıkta çalışan kurşunsuz SnBiIn lehimin erime noktası yalnızca ~91.8 °C civarındaydı. Bu tür özel bileşenler, ısısı çok hassas cihazlar için geliştiriliyor. ([SpringerLink][7])
O halde, özetle: Lehim teli kaç derecede erir?
Kurşunlu Sn63/Pb37 gibi klasik lehimler için yaklaşık 183 °C.
Yaygın kurşunsuz lehimler için yaklaşık 217 °C ve üzeri.
Özel alaşımlar (özellikle düşük sıcaklıkta erime istenenler) için bu değer daha düşük ya da farklı olabilir.
Pratik kullanımda lehim demiri uç sıcaklığı çok daha yüksek tutulur, çünkü bağlantının tamamı ve temas ısısı hesaba katılır.
Tartışmak İçin Birkaç Soru
Sizce hobi amaçlı devreler için kurşunlu mı yoksa kurşunsuz lehim kullanmak daha mantıklı? Neden?
Lehimleme sırasında sadece “telin erime noktası”nı bilmek yeterli mi? Uygulamada hangi diğer faktörler kritik olabilir sizce?
İleride lehim teknolojisi hangi yönlere ilerleyecek olabilir? (Örneğin daha düşük sıcaklıkta eriyen alaşımlar, çevre dostu malzemeler vs.)
Lehimleme işi basite indirgenebilecek gibi görünse de aslında içinde malzeme bilimi, ısı transferi ve mikro yapı mühendisliği barındırıyor. Bu yazıyla birlikte lehim telinin erime sıcaklıklarını bilimsel bir lensle değerlendirdik — şimdi sizin sıra katılmakta.
[1]: “Solder Melting Temperature and Application Guide – How To Electronics”
[2]: “Soldering Temperature: Optimizing Heat for Reliable Electronic Assemblies”
[3]: “melting point of lead free solder – sqpcb.com”
[4]: “Development of lead free solder for electronic components based on …”
[5]: “Solder Melting Temperatures – SimplyMac”
[6]: “Lead vs Lead-Free Soldering and Solder Melting Points in PCB”
[7]: “Low-temperature lead-free SnBiIn solder for electronic packaging”