Правильная пайка паяльником и феном с нуля для начинающих
Хорошая пайка – это залог качественного и долговечного контакта деталей друг с другом. Нужно научиться понимать теорию, долго и упорно заниматься практикой. У радиолюбителей и электронщиков в процессе работ вырабатывается свой стиль пайки, методы и решение проблем.
В этой статье обзор методов пайки, анализ ошибок и на что следует обратить внимание начинающим.
Пайка состоит из трех основных компонентов:
-
– это материал для пайки. Именно он соединяет детали и поверхности друг с другом; (канифоль) смачивает припой, помогает убрать оксидную пленку с места паяльных работ и улучшает текучесть припоя; – основной инструмент для паяльных работ. Рабочая поверхность это жало, на котором припой плавится до жидкого состояния.
Тонкости хорошей пайки
Чтобы припаять деталь к плате, нужно:
1) Нанести флюс на контакты пайки;
2) Залудить их припоем;
3) Снова нанести флюс на контакты;
4) Запаять зазор между контактами.
Первое важное правило – избегать температуры выше 400 °C и более. Многие начинающие (и даже опытные) радиолюбители пренебрегают этим. Это критические значения для микросхем и плат.
Припой расплавляется примерно от 180 до 230 °C (свинец — содержащие припои) или от 180 до 250 °C (бессвинцовые). Это далеко не 400 °C. Почему тогда выставляют высокую температуру?
Что нужно для надежного контакта
- Правильно выбрать флюс. Например, для пайки проводов подойдет жидкий флюс. Он лучше всего смачивает провода и позволяет качественнее залудить такие контакты. Низкокачественный флюс быстро вскипает и растекается по плате.
- Использовать качественный припой. Именно припой определяет дальнейшую надежность и прочность соединения. Так же качество припоя может повлиять на работу схемы в целом, из-за шлаков и низкокачественных сплавов могут образоваться помехи в работе электроники и со временем могут появиться трещины.
- Пользоваться проверенным инструментом и оборудованием. Паяльники плохого качества могут нестабильно держать температуру, перегреваться.
- Соблюдать температурный режим. Не перегревать детали и держаться в температурном режиме плавления припоя. Слишком низкая температура и припой будет плохо плавиться, а если слишком высокая – материал будет испаряться, хуже лудить контакты.
- Долгие часы практики, проб и ошибок. Без практики не будет и своего метода пайки.
Эти критерии взаимосвязаны друг с другом. И при плохом выборе комплектующих с материалами, будет такой же результат.
С чего начать
Для начала, необходимо определиться с какой целью нужна пайка. Для радиолюбительства это начальный уровень, для пайки проводки и простого уровня нужны более профессиональные инструменты. А для ремонта и пайки SMD, BGA микросхем придется выучить все азы пайки и приобрести специальные инструменты и расходники.
Правильный выбор набора для пайки
Припои бывают разных типов и диаметров.
Большой диаметр припоя удобен по время пайки проводов, а мелкие для точечной пайки SMD компонентов, или разъемов. Так же припои бывают с канифолью или без. С канифолью припой очень удобен. Его проще всего брать на жало паяльника.
Набор для начинающих
Для радиолюбителей магазины продают сразу все в одной пачке. Такие наборы дешевле всего, так как по отдельности все будет стоить дороже. Например, есть наборы с паяльником и жалами, а также пинцетами.
Паяльник или станция
Для пайки радиоконструкторов и проводов достаточно самого простого паяльника с медным жалом. А вот для более продвинутой пайки уже понадобится станция. Паяльная станция состоит в основном как правило из фена и паяльника. С помощью фена можно паять SMD компоненты, и получится лучше прогревать плату.
Лучше всего начать с паяльника и выбрать тот, у которого доступна регулировка температуры и смена жал.
Жала паяльника
Существует арсенал жал для паяльников. Конус, плоское, топорик, волна и т.п. Они все могут быть различной площади и формы.
Выбор паяльного жала
Для начинающих отлично подойдет мини волна. Такое жало проще всего лудится, и способно на большой спектр задач.
Особенности применения
Для пайки проводов это массивные жала, а для планарных контактов это, как правило, конусные и изогнутые жала. Например, чтобы опаять шлейф от платы, лучше всех подойдет топорик. Этот тип обладает широкой рабочей поверхностью, которая позволяет массивно прогреть большую поверхность платы.
Вечные жала и правила их использования
Главное правило использование вечных жал — всегда на жале должен быть припой или флюс. Если игнорировать это правило, на жале начнут появляться черные точки, которые со временем перейдут на всю поверхность.
Это слой нагара, который образуется при окислении воздуха на рабочей поверхности. Припой или флюс выполняют защитную функцию, и во время работы паяльника окисляются они, а не жало паяльника.
Почему паяльник начал плохо паять
Если паяльник плавит припой, однако не берет его на свою рабочую поверхность, то его нужно залудить. Он сильно окислен, но его не стоит выкидывать.
Подготовка к работе
После включения паяльника в сеть, нужно дождаться его нагрева. Вся подготовка сводится к чистке нагара с рабочей поверхности и нанесения припоя. При работе с жалами нельзя использовать режущие инструменты. Нельзя удалять нагар с паяльника лезвиями или другими острыми предметами.
Лужение паяльника
Лужение паяльника происходит поэтапно:
- Разогретое жало нужно почистить. С помощью мокрой губки или медной стружки.
- На чистую поверхность наносился припой.
Черная поверхность жала удаляется с помощью долгого залуживания. Делается это с помощью комка припоя и флюса. Жало топится в припое до тех пор, пока оно не будет чистым. Периодически оно должно обмокать в припое. И затем снова чиститься с помощью губки. В этом случае лучше всего использовать медную стружку, она удаляет окислы и нагар намного лучше. Мокрая губка только удаляет припой, но не нагар. Если вышеперечисленные методы не помогают, то придется использовать активатор жал или паяльную кислоту.
Сопла фена
У паяльного фена тоже существую свои насадки. Они бывают разного диаметра, формы и крепления. Все зависит от того, какие работы проводятся.
Выбор паяльного флюса
Паяльные работы обладают большим спектром. И для разных задач нужны свои материалы. Например, для пайки проводов ни что не сравниться с обычной канифолью. Канифоль дешевая, практичная и удобная в работе. А для микросхем нужен иной подход. Пастообразный флюс и шприц для точечной дозировки флюса к SMD компонентам.
Чем отмывается флюс после пайки
С помощью бензина «Калоша» или спирта.
Инструментов и расходники для чистки:
- Вата;
- Ватные диски;
- Палочки из ваты;
- Зубная щетка.
Рабочее место и дополнительные инструменты
Для рабочего места подойдет деревянный стол. Если не хочется портить поверхность стола, то можно воспользоваться деревянной дощечкой. Дерево мало впитывает тепло и не действует как радиатор. А если нет такой дощечки, то можно приобрести силиконовый термостойкий коврик. В таком коврике есть удобная площадка для разборки электроники, различные карманы и места для инструментов. Коврик можно чистить обычным спиртом после работы, если остались какие-либо пятна или следы припоя.
Пинцеты и лопатки
С помощью пинцетов можно двигать детали при пайке, позиционировать и устанавливать детали. Они также изготавливаются из разных материалов, бывают угловыми, прямыми, с фиксацией и т.п.
Оптика и микроскопы
Лупы не очень удобны, поэтому намного удобнее и практичнее использовать микроскопы. Лучше всего начать с бюджетного варианта. Например, простой USB микроскоп позволит оценить результат пайки на экране компьютера.
Конечно, частота кадров не позволяет нормально работать под ним, но он позволяет без вреда для зрения рассматривать мелкие детали платы.
Вентиляция помещения и правила безопасности
Помещение должно быть с хорошей вентиляцией. При паяльных работах нужно держать дистанцию, и не приближаться близко, чтобы припой не попал на лицо. После паяльных работ обязательно проветрить помещение, и помыть руки и лицо с мылом. Нельзя употреблять пищу при пайке, ибо на слизистых поверхностях остаются осадки от дыма.
Простая пайка проводов
Первый пример это припаивание проводов.
Что потребуется
Для снятия изоляции с проводов понадобится стриппер.
С помощью него можно быстро удалить изоляцию. Бокорезы, кусачки, нож, зубы или паяльник не смогут так же легко справиться с этой задачей.
Для пайки проводов подойдет жидкая канифоль, или ФКЭТ.
Жидкая канифоль лучше всего обволакивает жилки проводов. Она дешевая, практичная и удобная.
Какое жало лучше выбрать
Для проводов нужно много припоя. Мини волна практичнее всего для пайки любых проводов, чем обычный конус или плоское жало.
Пошаговый процесс
Стриппером снимаем изоляцию, скручиваем провода. 
Наносим флюс на спаиваемые провода, берем припой на жало. Температура жала не больше 300 °C. 
Несколькими движениями вперед и назад лудим скрученные провода. Если припой образовался в комочки, то добавляем ждем остывания место пайки, чтобы не повредить кисточку. Добавляем еще флюс и снова проводим по месту пайки паяльником. Припоя не должно быть много или мало.
Лучше всего залудить оба провода перед спаиванием вместе, однако не получится надежно их скрутить. Поэтому, легче сразу сделать скрутку и затем спаять их.
Ремонт наушников
Основная проблема при ремонте наушников это стойкая изоляция проводов.
Особенности залуживания проводов
Чтобы залудить такие провода, необходимо с помощью припоя и канифоли тщательно пройтись по месту пайки. 
Для пайки понадобится массивное жало, большая капля припоя и жидкая канифоль. Так же наносится флюс, но пайка немного другая. Теперь главная задача это сжечь изоляцию. Это можно сделать при помощи большой капли припоя. Продольными движениями вперед и назад проводим припой по месту пайки. Изоляция сжигается медленно. Не нужно повышать температуру выше 300 °C и использовать кислоту. Если не получается залудить, то пробуем снова, но уже вместо канифоли используем ЛТИ-120. Этот флюс поможет залудить провода не хуже паяльной кислоты. 
Лужение эмалированной проволоки
Эмалированная медная проволока теплоемкая и трудно поддается лужению. 
Но ее можно легко залудить с помощью обычной канифоли. Достаточно наждачной бумаги. 
Удаляем эмалированное покрытие с помощью наждачки, наносим канифоль и проволока успешно задужена и готовка к пайке. 
Пайка светодиодной ленты
Светодиодная лента так же теплоемкая, как и толстый провод. Она имеет в своем составе медную подложку, которая забирает тепло при нагреве. 
Залуживаем контакты с помощью канифоли. Используем мини волну и совсем немного припоя. На месте пайки должно быть немного припоя. 
Далее, берем паяльник от себя ручкой, прислоняем провод к контакту и сверху жалом паяльника. Пайка должна длиться не дольше секунды, пока есть флюс. Это связано с тем, что медная подложка быстро забирает тепло, а сгорающий флюс уже не в состоянии собрать припой в единое целое. Поэтому, если паяльные работы будут длиться больше секунды, то на ленте будут комочки припоя с признаками холодного контакта. Если такое произошло, снова наносим флюс и одним касанием исправляем плохую пайку. 
Канифоль (флюс) чиститься с ленты при помощи спирта (или бензина) и ватного диска. 
Лужение самодельной платы
Радиолюбители часто сталкиваются с тем, что изготовленная плата с помощью ЛУТ плохо поддается лужению. Для хорошего лужения платы достаточно удалить окислы на медных дорожках при помощи наждачной бумаги. Важно использовать только самую мягкую и бархатную бумагу, чтобы не повредить дорожки. После этого дорожки хорошо паяются обычной канифолью.
Как выпаять микросхему
Следующий уровень мастерства — это пайка микросхем. Разбор примера пайки феном.
Ликбез для начинающих
Для выпаивания детали из платы, нужно сделать так, чтобы контакты разогрелись до плавления припоя (примерно 230 °C). Основная ошибка начинающих — место паяльных работ сразу прогревают на 300 — 350 °C.
Например, нужно выпаять микросхему из платы паяльной станцией Lukey 702.
Многие радиолюбители и электронщики выставляют параметры нагрева выше 300 °C.
В первый момент, на деталь действует около 200 °C. На контактах и окружающем месте паяльных работ комнатная температура. 
Нагрев детали достигает 300 °C, а контакты еще не дошли до 200 °C. 
На микросхему поступает критическая температура 350 °C. Тем временем, окружающее место пайки неравномерно прогревается, даже если происходят равномерные движения феном по месту пайки. На контактах детали появляется заметная разница температур. 
400 °C и микросхема начинает зажариваться. 
Еще чуть-чуть, и она отпаяется из-за того, что и контакты практически нагрелись до плавления припоя. Но это происходит потому, что плата прогрелась. И в данном случае, это произошло неравномерно. Высокие значения температур приводят к тепловому пробою микросхемы, она выходит из строя. Плата сгибается, чернеет, появляются пузыри из-за вскипевшего текстолита и его составляющих.
Такой метод пайки очень опасен и не эффективен.
Как все-таки без ущерба паять детали?
Нужно проанализировать место пайки и оборудование:
- Оценить толщину платы. Чем толще плата – тем сложнее и дольше ее прогревать. Плата представляет собою слои дорожек, маски, площадки и много металлических деталей, которые очень теплоемкие.
- Что находится рядом. Чтобы не повредить окружающие компоненты, нужно их защитить от температуры. С этой задачей справятся: термоскотч, алюминиевый скотч, радиаторы и монетки.
- Какая температура окружающей среды. Если воздух холодный, то плату придется нагревать чуть дольше. Особое значение имеет то, что находится под платой. Не нужно паять на металлической пластине, или на пустом столе. Лучше всего подойдет деревянная дощечка или набор салфеток. И при этом плата должна находиться в одной плоскости, без перекосов.
- Оборудование. Многие паяльные станции продаются без калибровки. Разница между показываемой температуры на индикаторе и фактическая может достигать как 10 °C, так и все 50 °C.
Как правильно паять феном
Нужно закрыть все мелкие и уязвимые к перегреву компоненты защитой.
В данном случае используется алюминиевый скотч. Он хорошо защищает компоненты от температуры, плотно держит компоненты платы. Однако, прибавляет теплоёмкость к месту пайки. Термоскотч также хорошо защищает, только хуже держится на плате.
Плату размещается на таком материале, который наименее теплоёмкий и медленно отдает температуру в окружающую среду. Можно использовать, например, деревянную дощечку. И при этом, место пайки не должно находиться под наклоном.
Лучше всего нанести на контакты флюс. Он хорошо распространяет тепло, по сравнению с нагреваемым воздухом, однако не следует его добавлять слишком много. Он может вскипеть, зашипеть или помешать пайке.
Первым делом прогревается место пайки. Фен выставляется около 100 °C и максимальным потоком воздуха.
Нужно прогреть как саму деталь, так и окружающее место пайки с контактами круговыми движениями.
Далее, спустя около минуты следует плавно повысить нагрев. 
Разница с контактами будет небольшая. Таким образом, в течение нескольких минут, повышаем до 300 °C. 
Шаг около 20 — 30 °C на каждые десятки секунд. 
Как понять, что деталь уже выпаивается
На контактах появляется блик. С помощью пинцета следует аккуратно подтолкнуть микросхему. Если она двигается легко и плавно из стороны в сторону, то ее уже можно снимать, если нет – греем дальше.
Эту технику необходимо индивидуально подстраивать под каждую пайку и паяльную станцию. Например иногда придется дольше греть плату, а в порой и около 240 °C хватит. Метод паяльных работ зависит от случая.
Сплав Розе
Чтобы уменьшить риск перегрева, можно использовать сплав Розе. Он поможет снизить нагрев до 120 °C. Таким способом можно выпаять деталь из опасных и чувствительных участков.
Достаточно добавить пару гранул припоя и немного флюса.
После лужения контактов, деталь легко выпаивается. Нужно аккуратно выпаивать контакты, они могут легко повредиться из-за резкого движения.
Получившийся припой в обязательном порядке удаляется с платы. Он очень хрупкий и не подходит для использования.
Комбинированный метод
Еще одна очень эффективная техника. Если во время пайки деталь плохо паяется или не выпаивается – это следствие низкокачественного припоя, флюса или недостаточного прогрева платы.
Для этого во время работы паяльником, необходимо сверху помогать паяльным феном. Фен следует ставить до 200°C. Так нагрев будет происходить быстрее, и температура на контактах стабилизируется, окружающий воздух будет меньше забирать тепло.
В каких случаях паять феном не получится
Паяльный фен как правило достигает мощности не боле 500 Вт. Чем меньше мощность, тем меньше можно прогреть площадь платы.
Для массивной платы необходим нижний подогрев. Чаще всего это плита, которая нагревается до 100 – 200 °C. Печатную плату получится равномерно прогреть. А с помощью фена довести до плавления припоя.
Так же можно использовать строительный фен. Он имеет большее сопло, и его мощность может быть до 3000 Вт. Однако, строительный фен тоже не выход. Из-за того, что греется только деталь и небольшое окружающее пространство вокруг, после пайки плата деформирмируется от высокой разницы нагрева, тем самым отрываются выводы от площадок (особенно это кается больших BGA деталей).
Перепайка разъемов
В целом техника аналогична пайке микросхем, но есть небольшие отличия.
Читать дальше
Выпаивание деталей из плат одним паяльником
Малогабаритные по площади SMD детали можно выпаять с помощью конусного жала. Нагреваются оба контакта детали и она быстро отходит с платы. Также конусное жало удобно во время впаивания SMD детали, так как можно точно дозировать количество припоя на контакты.
Пайка оплеткой
Оплетка представляет собой жилки тонких медных проводов.
Можно использовать в качестве оплетки экранирующую изоляцию от антенны. С помощью оплетки можно легко и быстро убрать припой с контакта. Нужно нанести флюс на оплетку и контакт. Далее, с помощью паяльника место пайки медленно прогревается и олово переходит на оплетку. Такой метод пайки хорош для мелких деталей и не больших DIP контактов. Если нужно выпаять PCI разъем, то оплетка быстро потратиться в пустую.
Вакуумный шприц и иглы
Вакуумный шприц быстро удаляет массивные распаленные части припоя. А с помощью игл DIP контакты легко отпаиваются от платы. Игла надевается на контакт, и с помощью паяльника прогревается. Иглу нужно успеть продеть через контакт платы на корпус микросхемы, пока припой будет в расплавленном состоянии. Или наоборот, когда контакт уже разогрет, и в эту же секунду вставляется игла.
Такие методы пайки устарели. Современные платы производятся для машинной сборки, поэтому зазор между контактами и выводами деталей минимален. Игла уже слабо проходит, а вакуумный шприц не успевает забрать точенные капли припоя. Обычный электролитический конденсатор выпаять с помощью шприца уже не получится. В таком случае поможет метод жидкого жала.
Жидкое жало и его плюсы
Жидкое жало представляет собой каплю припоя, которая позволяет не пользоваться дополнительными инструментами (оплетку, фен, иглы или шприц). Техника такая же, как и со сплавом Розе. Основное отличие в температурах.
Жало типа топорик обладает массивной продольной рабочей поверхностью. Оно позволяет захватить сразу несколько контактов одновременно.
Наносим припой на жало. 
На паяемую микросхему наносится пастообразный флюс с помощью шприца. 
Деталь и ее контакты прогреваются жалом до плавления олова и точно также нужно сделать с другой стороны. 
Такой техникой можно выпаять и DIP контакты. 
SMD детали:паяльник vs фен
Для массивной пайки SMD деталей фен незаменим. Например, нужно припаять 40 SMD деталей. С помощью паяльника это будет невыносимо долго, а вот с помощью фена это другое дело. Достаточно нанести паяльную пасту на контакты платы, разместить с помощью пинцета детали и феном нагреть плату. Поток воздуха минимальный. Паяльная паста расплавится, и детали с помощью поверхностного эффекта сами встанут на нужные места. Такой метод прост и не требует много времени.
Дополнительная тренировка
Для дополнительной тренировки можно попробовать паять различные ненужные платы от компьютеров и смартфонов. На материнских платах существует много SMD и DIP компонентов. Только долгие и упорные часы практики помогут развить навыки в пайке.
Сетка
В качестве упражнения можно попробовать спаять сетку из проводов. Качество пайки оценивается по нагрузке на эту спаянную сетку проводов. Если паяные соединения не рвутся под нагрузкой, то пайка отличная.
Конструкторы
Так же отлично помогают радиоконструкторы.
Они учат понимать электрические схемы и тонкости пайки. Следует начинать с простых конструкторов, например с мигалок или дверных замков. По мере повышения мастерства, можно повышать уровень сложности, доходя до сложных LED кубиков.
Пайка кислотой
Кислота используется только в крайнем случае, когда сильно окисленная поверхность не поддается лужению. Все детали, провода и разъемы могут отлично паяться без кислоты.
Подробнее о паяльной кислоте
Припои
Пайка представляет собой соединение твердых металлов при помощи расплавленного припоя, имеющего температуру плавления меньшую, чем температура плавления основного металла.
Припой — металл или сплав, который служит для соединения в расплавленном состоянии, в промежутке (шве) между деталями, поэтому припой должен иметь более низкую температуру плавления, чем соединяемые металлы. Припой должен хорошо растворять основной металл, легко растекаться по его поверхности, хорошо смачивать всю поверхность пайки, что обеспечивается лишь при полной чистоте смачиваемой поверхности основного металла. По своему составу припои разделяются на несколько групп, из которых наиболее важная — оловянно-свинцовые припои.
В зависимости от химического состава и температуры плавления припоев различают пайку твердыми и мягкими припоями. К твердым относятся припои с температурой плавления выше 400°С, к мягким (легким) — припои с температурой плавления до 400°С.
Припои различных марок имеют различные свойства в зависимости от комбинации олова, свинца, висмута, меди, цинка, кадмия, серебра. Припои имеют составляющие, образующие сплавы с соединяемыми металлами. Только некоторые из марок припоя предназначены для сборки электронных модулей. В настоящее время применяются традиционные и бессвинцовые припои. Традиционные припои – оловянно-свинцовые сплавы или близкие к ним. Из традиционных марок для монтажа компонентов на платах применяется припой марки ПОС 61.
Припой выпускается в виде литых чушек, прутков, проволоки или тонкой трубки, содержащей для облегчения пайки наполнитель аналогичный флюсу. В расплавленном состоянии припой должен обеспечивать хорошее смачивание соединяемых поверхностей и тягучесть, достаточно прочное механическое соединение деталей после остывания пайки.
Предельная температура расплавления припоев для сборки электронных модулей – 300 °С. Для снижения температуры плавления припоя используется явление эвтектики. Соотношение металлов в сплаве, когда температура плавления становиться ниже, чем любого из металлов в сплаве – эвтектика. Припой это сплав, имеющий свойство эвтектичности.
Рис. 1 — Припой ПОС 61 в виде проволки
Комбинация составляющих припоя позволяет получить высококачественную пайку, которая выдерживает широкий диапазон температур при эксплуатации электронного модуля.
Бессвинцовые припои должны заменить свинцово-содержащие. Европейская комиссия по законодательству запретила использование свинца в производстве электроники с 2006 года. Бессвинцовые сплавы обладают более высокой прочностью по сравнению со сплавами олова и свинца, устойчивостью к перепадам температур и рекомендуются для пайки компонентов с разными тепловыми коэффициентами расширения. Пайки бессвинцовыми припоями матовые. Стоимость бессвинцовых припоев выше из-за повышенного содержания серебра.
Нагретый припой соединяется с металлами, если поверхности паяемых деталей зачищены, другими словами с них механически удалены образовавшиеся с течением времени пленки окислов.
Электронику лучше всего паять припоем ПОС-61 (или ближайшими импортными аналогами, например с 63% Sn).
«ПОС» означает Припой Оловянно-Свинцовый. Число 61 – 61% олова. Соответственно припой ПОС-30 содержит только 30% олова.
| Марка | Состав | Температура полного расплавления припоя,°С |
|---|---|---|
| ПОССу 61-0,5 | олово 61 %, сурьма 0.5 %, свинец 38.5 % | 189 |
| ПОС 61 | олово 61 %, свинец 39 % | 190 |
| ПОС 61М | олово 61 %, свинец 37 %, медь 2 % | 192 |
ПОС 90 — для пайки внутренних швов пищевой посуды (кастрюли и т.п.).
ПОС 40 — паяние латуни, железа и медных проводов.
ПОС 30 — паяние латуни, меди, железа, цинковых и оцинкованных листов, белой жести, приборов, радиоаппаратуры, гибких шлангов и бандажной проволоки электромоторов.
ПОС 18 — паяние свинца, железа, латуни, меди, оцинкованного железа, лужение дерева перед пайкой, заменитель припоя ПОС 40.
ПОСС 4-6 — паяние белой жести, железа, меди, свинца при наличии клепаных замочных швов, заменитель припоя ПОС 30.
Существуют еще всяческие экзотические сплавы, вроде сплава Вуда (температура плавления 65,5°C), сплава Розе (температура плавления 90°C) и т.д. Используются они в специфических областях и купить их можно только в специализированных магазинах. Припой ПОС-61 можно купить практически в любом хозмаге.
В магазинах радиодеталей можно встретить так называемые «бессвинцовые» припои. Для обучения пайке брать их не стоит, так как их характеристики (смачиваемость) хуже оловянно-свинцовых. Припои, детали, сделанные по бессвинцовой технологии обычно имеют надпись RoHS на упаковке.
Основные материалы для припоев
- Олово — мягкий, ковкий металл серебристо-белого цвета. Удельный вес при температуре 20°С — 7,31. Температура плавления 231,9°С. Хорошо растворяется в концентрированной соляной или серной кислоте. Сероводород на него почти не влияет. Ценным свойством олова является его устойчивость во многих органических кислотах. При комнатной температуре мало поддается окислению, но при воздействии температуры ниже 18°С способен переходить в серую модификацию (“оловянная чума”). В местах появления частиц серого олова происходит разрушение металла. Переход белого олова в серое резко ускоряется при понижении температуры до —50°С. Для пайки может применяться как в чистом виде, так и в виде сплавов с другими металлами.
- Свинец — синевато-серый металл, мягкий, легко поддается обработке, режется ножом. Удельный вес при температуре 20°С 11,34. Температура плавления 327qC. На воздухе окисляется только с поверхности. В щелочах, а также в азотной и органических кислотах растворяется легко. Стоек против воздействий серной кислоты и сернокислых соединений. Применяется для изготовления припоев.
- Кадмий — серебристо-белый металл, мягкий, пластичный, механически непрочный. Удельный вес 8,6. Температура плавления 321°С. Применяется как для антикоррозийных покрытий, так и в сплавах со свинцом, оловом, висмутом для легкоплавких припоев.
- Сурьма — хрупкий серебристо-белый металл. Удельный вес 6,68. Температура плавления 630,5°С. На воздухе не окисляется. Применяется в сплавах со свинцом, оловом, висмутом, кадмием для легкоплавких припоев.
- Висмут — хрупкий серебристо-серый металл. Удельный вес 9,82. Температура плавления 271°С. Растворяется в азотной и горячей серной кислотах. Применяется в сплавах с оловом, свинцом, кадмием для получения легкоплавких припоев.
- Цинк — синевато-серый металл. В холодном состоянии хрупок. Удельный вес 7,1. Температура плавления 419°С. В сухом воздухе окисляется, во влажном воздухе покрывается пленкой окиси, которая предохраняет его от разрушения. В соединении с медью дает ряд прочных сплавов.. Легко растворяется в слабых кислотах. Применяется для изготовления твердых припоев и кислотных флюсов.
- Медь — красноватый металл, тягучий и мягкий. Удельный вес 8,6 — 8,9. Температура плавления 1083 С. Растворяется в серной и азотной кислотах и в аммиаке. В сухом воздухе почти не поддается окислению, в сыром воздухе покрывается окисью зеленого цвета. Применяется для изготовления тугоплавких припоев и сплавов.
Мягкие припои
Пайка мягкими припоями получила широкое распространение, особенно при производстве монтажных работ. Наиболее часто применяемые мягкие припои содержат значительное количество олова.
| Марка | Химический состав в % | Температура, °C | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| олово | свинец | сурьма | примесей не более | |||||
| медь | висмут | мышьяк | начало | конец | ||||
| ПОС-90 | 90 | 9,62 | 0,15 | 0,08 | 0,1 | 0,05 | 183 | 222 |
| ПОС-40 | 40 | 57,75 | 2,0 | 0,1 | 0,1 | 0,05 | 183 | 230 |
| ПОС-30 | 30 | 67,7 | 2,0 | 0,15 | 0,1 | 0,05 | 183 | 250 |
| ПОС-18 | 18 | 79,2 | 2,5 | 0,15 | 0,1 | 0,05 | 183 | 270 |
При выборе типа припоя необходимо учитывать его особенности и применять в зависимости от назначения спаиваемых деталей. При пайке деталей, не допускающих перегрева, используются припои, имеющие низкую температуру плавления.
Наибольшее применение находит припой марки ПОС-40. Он применяется при пайке соединительных проводов, сопротивлений, конденсаторов. Припой ПОС-30 используют для пайки экранирующих покрытий, латунных пластинок и других деталей. Наряду с примеиением стандартных марок находит применение и припой ПОС-60 (60% олова и 40% свинца).
Мягкие припои изготовляются в виде прутков, болванок, проволоки (диаметром до 3 мм) и трубок, наполненных флюсом. Технология указанных припоев без специальных примесей несложна и вполне осуществима в условиях мастерской: свинец расплавляют в графитовом или металлическом тигле и в него небольшими частями добавляют олово, содержание которого определяют в зависимости от марки припоя. Жидкий сплав перемешивают, снимают нагар с поверхности и расплавленный припой выливают в деревянные или стальные формочки. Добавление висмута, кадмия и других присадок не обязательно.
Рис. 2 — Снизу – пруток припоя. Слева – проволока диаметром 3 мм с центральным каналом из канифоли. Справа катушка импортного припоя «radiel–fondam» диаметром 0,8 мм с центральным каналом с безканифольным флюсом.
Для пайки различных деталей, не допускающих значительного перегрева, применяются особо легкоплавкие припои, которые получают добавлением в свинцово-оловянные припои висмута и кадмия или одного из этих металлов. В табл. 3 приведены составы некоторых легкоплавких припоев.
| Химический состав в % | Температура плавления в °С | |||
|---|---|---|---|---|
| олово | свинец | висмут | кадмий | |
| 45 | 45 | 10 | — | 160 |
| 43 | 43 | 14 | — | 155 |
| 40 | 40 | 21 | — | 145 |
| 33 | 33 | 34 | — | 124 |
| 15 | 32 | 53 | — | 96 |
| 13 | 27 | 50 | 10 | 70 |
| 12,5 | 25 | 50 | 12,5 | 66 |
При использовании висмутовых и кадмиевых припоев следует учитывать, что они обладают большой хрупкостью и создают менее прочный спай, чем свинцово-оловянные.
| Припои | Температура плавления, °С |
Коэффициент растекаемости при 260°С на меди с ФКСп |
Химический состав | Назначение | ||
|---|---|---|---|---|---|---|
| Группа | Марка | Солидус | Ликвидус | |||
| Оловянно-свинцовые | ПОС30 | 183 | 256 | — | 29-30% Sn, 1,5-2% Sb 68-69% Pb |
Пайка меди и ее сплавов, оцинкованного и луженного железа, углеродистых и нержавеющих сталей |
| ПОС40 | 183 | 235 | 0,6 | 39-40% Sn, 1,5-2% Sb 58-59% Pb |
Пайка и горячее лужение меди и ее сплавов, сталей, различных металлов с покрытиями олова, серебра, никеля, цинка. Пайк деталей и монтажных соединений неответственного назначения. | |
| ПОС61 | 183 | 185 | 1,0 | 59-61% Sn, ≤0,8% Sb 38-40% Pb, 0,314% примеси |
Пайка и горячее лужение металлов и металлизированных пластмасс, стекла, радиокерамики и т.п. Для пайки монтажа ручной и групповой | |
| ПОС61А | 183 | 185 | 1,3 | 59-59,5% Sn, 0,8% Sb, 38-40% Pb, 0,25% примеси |
То же | |
| ПОС61М | 183 | 185 | 1,3 | 59-61% Sn, ≤0,8% Sb 38-40% Pb, 1,5-2% Cu, 0,4% примеси |
Пайка паяльником деталей и монтажа микропроводов | |
| Оловянно-свинцово- сурьмяные |
ПОСС4-6 | 245 | 265 | — | 3-4% Sn, 5-6% Sb 90-92% Pb |
Пайка и лужение меди и ее сплавов, с повышенной прочностью. |
| ПОСС30-5 | 195 | 202 | — | 29-31% Sn, 5-5,5% Sb 63-66% Pb |
Пайка медных, никелевых сплавов нихрома, стали, ковара, серебра, деталей с повышенной прочностью. | |
| Оловянно-свинцово- кадмиевые |
ПОСК50 | 142 | 145 | 0,5 | 49-51% Sn, 17-19% Cb 30-34% Pb |
Пайка меди и ее сплавов, луженых и серебряных поверхностей. Соединение деталей, чувствительных к перегреву. |
| Оловянно-серебряные | ПСр2,5 | 295 | 305 | — | 5-6% Sn, 2,2-2,8% Ag 91-93% Pb |
Пайка меди и ее сплавов, сталей, ковара, деталей с гальваническими покрытиями никеля, серебра при температуре эксплуатации до 200°С |
| ПСр2 | 225 | 235 | 0,7 | 29-31% Sn, 1,7-2,3% Ag 61,5-64,5% Pb 4,5-5,5 Cd |
||
| ПСр1,5 | 265 | 270 | — | 14-16% Sn, 1,5-1,9% Ag 82-85% Pb |
||
| Оловянно-свинцово- серебряные |
ПОССр2 | 169 | 173 | — | 57,8-59,8% Sn, ≤0,79% Sb 1,9-2,1% Ag 37,5-39,5% Pb |
Пайка и лужение серебряной керамики. Пайка микромодулей. |
| ПОСр3 | 220 | 220 | — | 57,8-59,8% Sn, 2,7-3,3% Ag |
Пайка меди и ее сплавов, изделий в вакуумноплотными соединениями | |
| Оловянно-висмутовые | ПОСВ33 | 120 | 130 | 0,7 | 32,4-34,4% Sn, 32,3-34,3% Pb, 32,3-34,3% Bi |
Пайка меди и ее сплавов, деталей с покрытиями никелем, оловом, серебром. Применяется для деталей, чувствительных к перегреву, для термопредохранителей, при ступенчатой пайке. |
| ПОСВ50 | 90 | 92 | 0,4 | 24,5-25,5% Sn, 24,5-25,5% Pb, 49-51% Bi |
||
| ПОСВ50К | 66 | 70 | — | 12-13% Sn, 12-13% Cd, 24,5-25,5% Pb, 49-51% Bi |
||
| Оловянно-цинковые | П150А | 150 | 165 | — | 37,5-39,5% Sn, 56,7-58,7% Cd, 2,8-4,8% Zn |
Пайка алюминиевых сплавов с медью и её сплавами, с титановыми сплавами; с деталями, покрытыми серебром, никелем, оловом. Применяется также для ультразвукового и бесфлюсового лужения. |
| П170А | 170 | 176 | — | 78-80% Sn, 19-21% Cd, 0,9-1,1% Ag |
||
| П200А | 199 | 210 | — | 89-91% Sn, 9-11% Zn |
||
| П250А | 200 | 250 | — | 79-81% Sn, 19-21% Zn |
||
| П300А | 266 | 310 | — | 59-61% Sn, 39-41% Cd |
||
| Индиевые | ПОСИ30 | 117 | 200 | — | 30% Jn, 42% Sn, 28% Pb |
Пайка меди и ее сплавов, деталей с покрытиями никелем, оловом, серебром, золотом, платиной; полупроводниковых приборов. . |
| ПСр3И | 141 | 141 | — | 97% Jn, 3% Ag |
||
| Золотые | ПОСЗл3 | 180 | 215 | — | 57-59% Sn, 3% Au, 38-40% Pb, ≤0,77% Sb |
Пайка радиоэлектронных деталей в микромодульном исполнении. |
| Галлиевые | ПГМ | 50 | 50 | — | 65-68% Ga, 32-35% Cu |
Пайка меди и ее сплавов. Применяется для самоупрочняющихся соединений и пайки термочувствительных деталей. |
Солидус – температура, ниже которой сплав полностью твердый. Ликвидус – температура, выше которой сплав полностью жидкий. Следовательно при температуре между температурами ликвидус и солидус сплав будет представлять собой «кашу».
Эвтектическим для системы Sn–Pb будет сплав с 61,9% олова, поэтому припой ПОС-61 самую низкую температуру ликвидус. Припой ПОС61 также обладает самой высокой прочностью среди припоев ПОС. Предел прочности при растяжении 6,7 – 7,5 кг/мм 2 .
Твердые припои
Твердые припои создают высокую прочность шва. В электро- и радиомонтажных работах они используются значительно реже, чем мягкие припои.
| Марка | Химический состав в % | Температура плавления в о С | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| медь | цинк | примесей не более | |||||
| сурьма | свинец | олово | железо | ||||
| ПМЦ-42 | 40—45 | остальное | 0,1 | 0,5 | 1,6 | 0,5 | 830 |
| Г1МЦ-47 | 45—49 | 0,1 | 0,5 | 1,5 | 0,5 | 850 | |
| ПМЦ-53 | 49-53 | 0,1 | 0,5 | 1,5 | 0,5 | 870 | |
В зависимости от содержания цинка изменяется цвет припоя. Эти припои применяются для пайки бронзы, латуни, стали и других металлов, имеющих высокую температуру плавления. Припой ПМЦ-42 применяется при пайке латуни с содержанием 60—68% меди. Припой ПМЦ-52 применяется при пайке меди и бронзы. Медно-цинковые припои изготовляются путем сплавления меди и цинка в электропечах, в графитовом тигле. По мере расплавления меди в тигель добавляют цинк, после расплавления цинка добавляется около 0,05% фосфорной меди. Расплавленный припой разливается в формочки. Температура плавления припоя должна быть меньше температуры плавления припаиваемого металла. Кроме указанных медно-цинковых припоев, находят применение и серебряные припои.
| Марка | Химический состав в % | Температура плавления в о С | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| серебро | медь | цинк | примеси не более | |||
| свинец | всего | |||||
| ПСР-10 | 9,7—10,3 | 52-54 | Остальное | 0,5 | 1,0 | 830 |
| ПСР-12 | 11,7-12,3 | 35-37 | 0,5 | 1,0 | 785 | |
| ПСР-25 | 24,7-25,3 | 39-41 | 0,5 | 1,0 | 765 | |
| ПСР-45 | 44,5-45,5 | 20,5 —30,5 | 0,3 | 0,5 | 720 | |
| ПСР-65 | 64,5-65,5 | 19,5 -—20,5 | 0,3 | 0,5 | 740 | |
| ПСР-70 | 69,5-70,5 | 25,5— 26,5 | 0,3 | 0,5 | 780 | |
Серебряные припои обладают большой прочностью, спаянные ими швы хорошо изгибаются и легко обрабатываются. Припои ПСР-10 и ПСР-12 применяются для пайки латуни, содержащей не менее 58% меди, припои ПСР-25 и ПСР-45 — для пайки меди, бронзы и латуни, припой ПСР-70 с наиболее высоким содержанием серебра — для пайки волноводов, объемных контуров и т. п.
| Химический состав в % | Температураплавления в о C | ||||
|---|---|---|---|---|---|
| серебро | медь | цинк | кадмий | фосфор | |
| 20 | 45 | 30 | 5 | 780 | |
| 72 | 18 | — | — | — | 780 |
| 15 | 80 | — | — | 5 | 640 |
| 50 | 15,5 | 16,5 | 18 | — | 630 |
Первый из них применяется для пайки меди, стали, никеля, второй, обладающий высокой проводимостью,— для пайки проводов; третий может применяться для пайки меди, но не пригоден для черных металлов; четвертый припой обладает особой легкоплавкостью, является универсальным для пайки меди, ее сплавов, никеля, стали.
В ряде случаев в качестве припоя используется технически чистая медь с температурой плавления 1083°С.
Припои для пайки алюминия
Пайка алюминия вызывает большие затруднения вследствие его способности легко окисляться на воздухе. В последнее время находит применение пайка алюминия с помощью ультразвуковых паяльников.
| Химический состав в % | Примечание | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| олово | цинк | кадмий | алюминий | кремний | медь | |
| 55 | 25 | 20 | — | — | — | Мягкие припои |
| 40 | 25 | 20 | 15 | — | — | |
| 63 | 36 | — | 1 | — | — | |
| 45 | 50 | — | 5 | — | — | |
| 78—69 | 20-25 | 2-6 | — | — | ||
| 69,8—64,5 | 5,2-6,5 | 25-29 | Твердые припои с температурой плавления 525 о С | |||
При пайке алюминия в качестве флюсов применяют органические вещества: канифоль, стеарин и т. п.
Последний припой (твердый) применяется со сложным флюсом, в состав которого входит:
- хлористый литий (25—30%),
- фтористый калий (8—12%),
- хлористый цинк (8—15%),
- хлористый калий (59—43%).
Температура плавления флюса около 450°С.
Свойства оловянно-свинцовых припоев
Наиболее важное свойство припоев — сопротивление срезу, так как большинство паяных соединений работает на срез.
Оловянно-свинцовые припои марок ПОС 18, ПОС 30, ПОС 40 имеют более высокое сопротивление срезу, чем чистые олово и свинец, и потому применение их для получения прочного шва дает более хорошие результаты.
Припои должны обладать как высоким сопротивлением разрыву, так и максимальной вязкостью. По данным таблицы можно установить взаимозаменяемость высокооловянных и малооловянных припоев. Например, припой ПОС 18 в отношении вязкости несколько лучше припоя ПОС 40, причем незначительно отличается от последнего по прочности. Припой ПОС 50 вполне может быть заменен припоем ПОС 40 и ПОС 30. Знания твердости важны в том отношении, что более твердые припои лучше сопротивляются истиранию, чем мягкие.
Поэтому все преимущества в этом отношении будут за припоем ПОСС 4-6. Остальные припои (ПОС 18, ПОС 30 и ПОС 40) имеют несколько меньшую твердость. Ударная вязкость (сопротивление удару) имеет наибольшее значение для чистого олова, но припой ПОС 40 и ПОС 30 немногим отличается в этом отношении от олова. Поэтому припой ПОС 40 может быть применен в особых случаях, где места спайки подвергаются сильной вибрации. Для обычных условий работы, при небольших вибрациях, применяют припой ПОС 18.
Температура плавления припоя имеет тоже большое значение: от нее зависит выбор метода паяния. Наиболее низкой температурой плавления обладает припой ПОС 62, содержащий 62 % олова. Этот припой применяют в случаях, когда при паянии нельзя перегревать детали, например при соединении очень тонких проводов. Возможность применения в таких случаях тройных легкоплавких сплавов, в которых низкая точка плавления достигается добавкой третьего компонента (например, висмута), исключается, в связи с тем, что тройные сплавы не обладают такой высокой вязкостью, как двойные сплавы.
| Марка припоя | Температура плавления, °С |
Температура начала расплавления, °С |
Интервал затвердения, °С |
Предел прочности при растяжении, кгс\мм 2 |
Относительное удлинение |
|---|---|---|---|---|---|
| 0,1 | 232 | 232 | 0 | 1,9 | 43 |
| ПОС 90 | 222 | 183 | 39 | 4,3 | 25 |
| ПОС 50 | 209 | 183 | 26 | 3,6 | 32 |
| ПОС 40 | 235 | 183 | 52 | 3,2 | 63 |
| ПОС-30 | 256 | 183 | 73 | 3,3 | 58 |
| ПОС 25 | 265 | 183 | 82 | 2,8 | 52,1 |
| ПОС 18 | 277 | 183 | 94 | 2,8 | 67 |
| ПОСС 4-6 | 265 | 245 | 20 | 5,9 | 23,7 |
| С1 | 327 | 327 | 0 | 1,1 | 45 |
Припой ПОС 62 теперь применяют мало, так как перегрева при паянии легко избежать, применив припой ПОС 40 очень тонкого сечения, например в виде проволоки диаметром 1—2 мм. Под действием паяльника расплавление тонкой проволоки происходит быстро, вследствие чего уменьшается до минимума время воздействия высокой температуры.
Практика показала, что припой марки ПОСС 4—6 в отношении прочности спайки равноценен припою марки ПОС 30 для всех материалов, кроме оцинкованного железа и меди. При этом припой марки ПОС 40 в большинстве случаев обладает наибольшей прочностью и в этом отношении превосходит высокооловянный припой марки ПОС 62 и чистое олово. Поэтому для получения наибольшей прочности шва ни в коем случае не следует применять чистое олово.
Припой марки ПОС 18 при паянии встык дает более высокую прочность спайки, чем припой марки ПОС 40. Поэтому припой ПОС 18 применяют, когда температура плавления припоя не имеет решающего значения.
Пайка для начинающих
Мои отношения с радио- и микроэлектроникой можно описать прекрасным анекдотом про Льва Толстого, который любил играть на балалайке, но не умел. Порой пишет очередную главу Войны и Мира, а сам думает «тренди-бренди тренди-бренди. ». После курсов электротехники и микроэлектроники в любимом МАИ, плюс бесконечные объяснения брата, которые я забываю практически сразу, в принципе, удается собирать несложные схемы и даже придумывать свои, благо сейчас, если неохота возиться с аналоговыми сигналами, усилениями, наводками и т.д. можно подыскать готовую микро-сборку и остаться в более-менее понятном мире цифровой микроэлектроники.
К делу. Сегодня речь пойдет о пайке. Знаю, что многих новичков, желающих поиграться с микроконтроллерами, это отпугивает. Но, во-первых, можно воспользоваться макетными платами, где просто втыкаешь детали в панель, без даже намека на пайку, как в конструкторе.
Так можно собрать весьма кучерявое устройство.
Но иногда хочется таки сделать законченное устройство. Опять-таки, не обязательно «травить» плату. Если деталей немного, то можно использовать монтажную плату без дорожек (я использовал такую для загрузчика GMC-4).
Но вот паять таки придется. Вопрос как? Особенно, если вы этого никогда раньше не делали. Я, возможно, открою Америку, но буквально несколько дней назад я сам для себя открыл волшебный мир пайки без особого геморроя.
До сего времени мое понимание сути процесса ручной пайки было следующим. Берется паяльник (желательно с жалом не в форме шила, а с небольшим уплощением, типа лопаточки), припой и канифоль. Для запайки пятачка, ты берешь капельку припоя на паяльник, макаешь паяльник в канифоль, происходит «пшшшшш», и пока он идет, ты быстро-быстро касаешься паяльником места пайки (деталь, конечно, должна быть уже вставлена), и после нескольких мгновений разогрева припой должен каким-то волшебным образом переходить на место пайки.
Увы, у меня такой метод работал очень плохо, практически не работал. Детали нагревались, но припой никуда с паяльника не переходил. Очевидно, что проблема была в катализаторе, то есть канифоли. Того «пшшшшш», что я делал, опуская конец паяльник в канифоль, явно не хватало, чтобы «запустить» процесс пайки. Пока ты тащишь паяльник к месту пайки, вся почти канифоль успевает сгореть. Именно поэтому, кстати, мне была совершенно непонятна природа припоя, внутри которого уже содержится флюс (какой-то вид катализатора, типа канифоли). Все равно, в момент набирания припоя на паяльник весь флюс успевает сгореть.
- Лудить места пайки заранее. Реально, при пайке деликатных вещей, типа
микросхем это крайне непрактично. Тем более, обычно, их ножки уже
луженые. - Крошить канифоль прямо на место пайки. Аккуратно кладешь кристаллик канифоли прямо на место пайки, и тогда «пшшшшш» происходит прямо там, что позволяет припою нормально переходить с паяльника. Увы, после такой пайки плата вся обгажена черными заплесами горелой канифоли. Хотя она и изолятор, но порой не видно дефектов пайки.Поэтому плату надо мыть, а это отдельный геморрой. Да и само выкрашивание делает пайку крайне медленной. Так я паял Maximite.
- Использовать жидкой флюс. По аналогии с выкрашиваем канифоли, можно аккуратно палочкой класть капельку жидкого флюса (обычно, он гораздо «сильнее» канифоли), и тогда будет активный «пшшшшш», и пайка произойдет. Увы, тут тоже есть проблемы. Не все жидкие флюсы являются изоляторами, и плату тоже надо мыть, например, ацетоном. А те, что являются изоляторами все равно остаются на плате, растекаются и могут мешать последующей внешней «прозвонке». Выход — мыть.
и припой c флюсом внутри:
- Деталь вставляется в плату и должна быть закреплена (у вас не будет второй руки, чтобы держать).
- В одну руку берется паяльник, в другую — проволочка припоя (удобно, если он в специальном диспенсере, как на картинке).
- Припой на паяльник брать НЕ НАДО.
- Касаетесь кончиком паяльника места пайки и греете его. Обычно, это секунды 3-4.
- Затем, не убирая паяльника, второй рукой касаетесь кончиком проволочки припоя с флюсом места пайки. В реальности, в этом месте соприкасаются сразу все три части: элемент пайки и его отверстие на плате, паяльник и припой. Через секунду происходит «пшшшшш», кончик проволочки припоя плавится (и из него вытекает немного флюса) и необходимое его количество переходит на место пайки. После секунды можно убирать паяльник с припоем и подуть.
Ясное дело, что время ожидания на каждой фазе требует хотя бы минимальной практики, но не более того. Уверен, что любой новичок по такой методике сам запаяет Maximite за час.
- Много припоя еще не значит качественного контакта. Капелька припоя на месте контакта должна закрывать его со всех сторон, не имея рытвин, но не быть чрезмерно огромной бульбой.
- По цвету пайка должна быть ближе к блестящей, а не к матовой.
- Если плата двухсторонняя, и отверстия неметаллизированные, надо пропаять по указанной технологии с обоих сторон.
Планарные элементы (конечно, не самые маленькие) даже проще для пайки в некотором роде, хотя для самодельных устройств уже придется травить плату, так как на макетной плате особого удобства от использования планарных элементов не будет.
Итак, небольшой, почти теоретический бонус про пайку планарных элементов. Это могут быть микросхемы, транзисторы, резисторы, емкости и т.д. Повторюсь, в домашних условиях есть объективные ограничения на размер элементов, которых можно запаять обычным паяльником. Ниже я приведу список того, что лично я паял обычным паяльником-шилом на 220В.
Для пайки планарного элемента уже не получится использовать припой на ходу, так как его может «сойти» слишком много, «залив» сразу несколько ножек. Поэтому надо предварительно в некотором роде залудить пятачки, куда планируется поставить компонент. Тут, увы, уже не обойтись без жидкого флюса (по крайне мене у меня не получилось).
Капаете немного жидкого флюса на пятачек (или пятачки), берете на паяльник совсем немного припоя (можно без флюса). Для планарных элементов припоя вообще надо очень мало. Затем легонько касаетесь концом паяльника каждого пятачка. На него должно сойти немного припоя. Больше чем надо, каждый пятачек «не возьмет».
Берете элемент пинцетом. Во-первых, так удобнее, во-вторых пинцет будет отводить тепло, что очень важно для планарных элементов. Пристраиваете элемент на место пайки, держа его пинцетом. Если это микросхема, то надо держать за ту ножку, которую паяете. Для микросхем теплоотвод особенно важен, поэтому можно использовать два пинцета. Одним держишь деталь, а второй прикрепляешь к паяемой ножке (есть такие пинцеты с зажимом, которые не надо держать руками). Второй рукой снова наносишь каплю жидкого флюса на место пайки (возможно немного попадет на микросхему), этой же рукой берешь паяльник и на секунду касаешься места пайки. Так как припой и флюс там уже есть, то паяемая ножка «погрузится» в припой, нанесенный на стадии лужения. Далее процедура повторяется для всех ног. Если надо, можно подкапывать жидкого флюса.
Когда будете покупать жидкий флюс, купите и жидкость для мытья плат. Увы, при жидком флюсе лучше плату помыть после пайки.
Сразу скажу, я ни разу не профессионал, и даже не продвинутый любитель в пайке. Все это я проделывал обычным паяльником. Профи имеют свои методы и оборудование.
Конечно, пайка планарного элемента требует куда большей сноровки. Но все равно вполне реально в домашних условиях. А если не паять микросхемы, а только простейшие элементы, то все еще упрощается. Микросхемы можно покупать уже впаянные в колодки или в виде готовых сборок.
Вот картинки того, что я лично успешно паял после небольшой тренировки.
Это самый простой вид корпусов. Такие можно ставить в колодки, которые по сложности пайки такие же. Эти элементарно паяются по первой инструкции.
Следующие два уже сложнее. Тут уже надо паять по второй инструкции с аккуратным теплоотводом и жидким флюсом.
Элементарные планарные компоненты, типа резисторов ниже, весьма просто паяются:
Но есть, конечно, предел. Вот это добро уже за пределами моих способностей.
-
Отсос. Изобретателю этого устройства стоит поставить памятник. Налепили много припоя или запаяли не туда? Сам припой, увы, обратно на паяльник не запрыгнет. А вот отсосом убирается элементарно. Одной рукой разогреваете паяльником место «отпайки». Второй держите рядом взведенный отсос. Как «оттает», нажимаете на кнопку, и припой прекрасным образом спрыгивает в отсос.
Каким припоем паять микросхемы?
Каждое современное электронное устройство работает благодаря микросхемам различного размера и сложности. Ни одно изделие не может работать вечно. Микросхемы ремонтируют с помощью пайки. Работа с ними – это достаточно сложное деликатное занятие. Из-за большого количества контактов расположенных максимально близко друг к другу, их пайка требует максимальной аккуратности и осторожности.
Для пайки микросхем не подойдет обычный паяльник, для этого нужно приобретать специализированное оборудование. Также особого внимание требуется выбор расходного присадочного материала. Для того чтобы на максимально возможный уровень облегчить работу требуется использовать припой с относительно низкой температурной отметкой плавления. Огромную роль на итоговый результат пайки оказывает качество расходного материала. Естественно, что его стоимость достаточно высокая, но она вполне оправдывается высоким качеством. Также стоит отметить, что для пайки контактов в микросхемах не требуется большое количество припоя, что позволит использовать одну упаковку вещество достаточно долго.
Существует большое количество разнообразных моделей припоев, которые отличаются друг от друга химическим составов, физическими свойствами и, несомненно, качеством. Это обусловлено их широким спектром использования. Припой для пайки микросхем используется повсеместно как любителями и частными профессионалами, так и на огромных масштабных производствах.
Выбор присадочного материала для работы с микросхемами достаточно сильно отличается от подбора материала для обычной пайки. Здесь в первую очередь требуется обращать внимание не на свойство прочности, а на стойкость к воздействию высоких температур, способность проводить электрический ток и т.д.
Наиболее популярные модели припоев для пайки микросхем
Различных моделей припоев от разнообразных производителей, основное назначения которых заключается в работе с контактами микросхемы, очень много. Можно отдельно выделить пару отечественных моделей популярных в нашем государстве. Одной их таких является припой для микросхем ПОС 61. Его химический состав очень разнообразен и выглядит следующим образом (значения указаны в процентном соотношении):
- Sn – 61;
- Pb – 38.5;
- Fe – 0.02;
- Bi – 0.01;
- Sb – 0.05;
- Ni – 0.02;
- S – 0.02.
Такой набор элементов в химическом составе расходного присадочного материала позволяет ему обрести следующие физически свойства и механические характеристики:
- вещество начинает подвергаться процессу плавления при достижении температурной отметки равной 189 градусов по Цельсию;
- плотность наплавленного припоя на один квадратный сантиметр равна примерно восьми с половиной граммам;
- материал способен удлинятся относительно самого себя примерно на 45-47%;
- ударная вязкость материала равна 3,9 килограмм на один квадратный сантиметр площади наплавленного вещества.
В качестве альтернативы вышеописанному припою можно использовать модель ПОС 30. По общему уровню качества он достаточно сильно уступает предыдущей модели, однако низкая температура плавления позволяет создать комфортные условия для пайки микросхем. Его химический состав состоит всего лишь из двух компонентов (значения в процентном соотношении):
- Sn – 30;
- Pb – 70.
Этот несложный состав обеспечивает припою следующие технические характеристики:
- вещество начинает подвергаться плавлению при достижении температурной отметки в 183 градуса по Цельсию;
- плотность наплавленного припоя на один кубический метр равняется десяти килограммам;
- припой способен удлиняться относительно самого себя почти на шестьдесят процентов.
Как выбирать?
Естественно, что не следует ограничиваться двумя вышеописанными моделями. Для каждого конкретного случая может понадобиться использование присадочного материала определенного химического состава для обеспечения нужных физических свойств и механических характеристик. Следует выбирать ту или иную модель припоя исходя из необходимых вам свойств.
В первую очередь нужно обращать внимание на значение проводимости электрического тока. Если сопротивление, которым он обладает, достаточно низкое, то его использование в пайке сложных микросхем будет невозможно. Конечно же, для небольших паяльных работ, выполняемых в домашних условиях, можно использовать самый простой и недорогой вариант. Но если предстоит выполнять масштабные работы, то лучше всего купить припой, в основе химического состава которого лежит серебро.
Также очень важной характеристикой является значение температуры, при достижении которой вещество начинает подвергаться плавлению. Так как рабочая деятельность практически любой микросхемы редко когда происходит при температурах превышающих сотню градусов по Цельсию, то и использовать лучше расходный материал с низкой отметкой плавления.
Стоит уделять внимание форме материала. Лучше всего если он будет реализован в форме трубки или стержня, так как такие формы способны обеспечить максимальный комфорт при работе. С их помощью очень легко взять паяльником минимально требуемое количество вещества.
Особенности проведения паяльных работ с микросхемами
При покупке той или иной модели припоя стоит учитывать, что пайка микросхем имеет некоторые различия относительно работ с изделиями более большого размера. Для работы маленькими контактами нужно использовать небольшой паяльник с острым жалом плоской формы. Рабочая мощность ни в коем случае не должна превышать температурную отметку плавления расходного материала. Для улучшения качества итогового результата работы в обязательном порядке нужно использовать флюс в большом количестве.
Самое главное отличие паяния микросхем от работ с другими изделиями является то, что любая микросхема нуждается в очистке излишков расходного материала после выполнения работ. Это следует выполнять для того, чтобы во время работы микросхемы исключить шанс возникновения возможного короткого замыкания. Этот процесс выполняется с помощью медной оплетки, это также одна из особенностей, которая требует проведения работ при невысоких температурах.