Умение паять в современной жизни, насыщенной электроприборами и электроникой, необходимо так же, как умение пользоваться отверткой и вантузом. Методов пайки металлов существует много, но прежде всего нужно знать, как паять паяльником, хотя в бытовых условиях осуществимы и могут понадобиться также другие ее способы. В помощь желающим освоить технологию ручных спаечных работ и предназначена эта статья.
Флюсы
Паяльные флюсы делятся на нейтральные (неактивные, бескислотные), химически с основным металлом не взаимодействующие или взаимодействующие в ничтожной степени, активированные, химически действующие на основной металл при нагреве, и активные (кислотные), действующие на него и холодными. В отношении флюсов наш век принес больше всего нововведений; большей частью все же хороших, но начнем с неприятных.
Первое – технически чистого ацетона для промывки паек в широкой продаже больше нет вследствие того, что он используется в подпольном производстве наркотиков и сам обладает наркотическим действием. Заменители технического ацетона – растворители 646 и 647.
Второе – хлористый цинк в активированных флюс-пастах часто заменяют тераборнокислым натрием – бурой. Соляная кислота – высокотоксичное химически агрессивное летучее вещество; хлорид цинка также токсичен, а при нагреве сублимирует, т.е. улетучивается не плавясь. Бура безопасна, но при нагреве выделяет большое количество кристаллизационной воды, что немного ухудшает качество пайки.
Примечание: бура сама по себе паяльный флюс для пайки погружением в расплавленный припой, см. далее.
Хорошая новость – теперь в продаже есть широчайший ассортимент флюсов на все случаи паяльной жизни. Для обычных спаечных работ вам понадобятся (см. рис.) недорогие СКФ (спиртоканифольный, бывший КЭ, второй в списке бескислотных флюсов в табл. I.10 на рис. выше) и паяльная (травленая) кислота, это первый в списке кислотный флюс. СКФ пригоден для пайки меди и ее сплавов, а паяльная кислота – для стали.
Пайки от СКФ нужно обязательно промывать: в состав канифоли входит янтарная кислота, при длительном контакте разрушающая металл. Кроме того, случайно пролитый СКФ мгновенно растекается по большой площади и превращается в очень долго сохнущую чрезвычайно липкую гадость, пятна от которой ничем не сводятся ни с одежды, ни с мебели, ни с пола со стенами. В общем СКФ для пайки хороший флюс, но не для ротозеев с растяпами.
Полноценный заменитель СКФ, но не такой противный при небрежном обращении – флюс ТАГС. Стальные детали более массивные, чем допустимо для пайки паяльной кислотой, и более прочно, паяют флюсом Ф38. Универсальным флюсом можно паять практически любые металлы в любых сочетаниях, в т.ч. алюминий, но прочность спая с ним не нормируется. К пайке алюминия мы еще вернемся.
Примечание: радиолюбители, имейте в виду – сейчас есть в продаже флюсы для пайки эмалированных проводов без зачистки!
Другие виды пайки
Любители мастерить также часто паяют сухим паяльником с бронзовым нелуженым жалом, т. наз. паяльным карандашом, поз. 1 на рис. Он хорош там, где недопустимо растекание припоя вне зоны пайки: в ювелирных изделиях, витражах, паяных предметах прикладного искусства. Иногда всухую паяют и микрочипы, монтируемые на поверхность, с шагом расположения выводов 1,25 или 0,625 мм, но это дело рискованное и для опытных специалистов: плохой тепловой контакт требует избыточной мощности паяльника и длительного нагрева, а обеспечить стабильность прогрева при ручной пайке невозможно. Для сухой пайки применяют гарпиус из ПОСК-40, 45 или 50 и флюс-пасты, не требующие удаления остатков.
Тупиковые скрутки толстых проводов (см. выше) паяют погружением в футорку – ванночку с расплавленным припоем. Когда-то футорку грели паяльной лампой (поз. 2а), но ныне это дикость первобытная: электрофуторка, или паяльная ванна (поз. 2) дешевле, безопаснее и дает лучшее качество пайки. Скрутку в футорку вводят сквозь слой кипящего флюса, подаваемого на припой после его расплавления и прогрева до рабочей температуры. Простейший флюс в данном случае – порошок канифоли, но она скоро выкипает и еще быстрее пригорает. Лучше флюсовать футорку бурой, а если паяльная ванна используется для оцинковки мелких деталей, то это единственно возможный вариант. В таком случае максимальная температура футорки должна быть не ниже 500 градусов Цельсия, т.к. цинк плавится при 440.
Наконец, массивную медь в изделиях, напр. трубы, паяют высокотемпературной пайкой в пламени. В нем всегда есть несгоревшие частицы, жадно поглощающие кислород, поэтому пламя обладает, как говорят химики, восстановительными свойствами: снимает остаточный окисел и не дает образоваться новому. На поз. 3 видно, как пламя специальной паяльной горелки буквально выдувает все ненужное из зоны пайки.
Высокотемпературную пайку ведут, см. рис. справа, равномерно потирая с нажимом зону пайки 1 палочкой твердого припоя 2. Пламя горелки 3 должно следовать за припоем, чтобы горячее пятно не оказалось на воздухе. Предварительно зону пайки греют, пока не пойдут цвета побежалости. К луженой твердым припоем поверхности можно припаять что-то еще припоем мягким как обычно. Подробнее о пайке в пламени см. далее, когда дело дойдет до труб.
Курьезно, но в некоторых источниках паяльную горелку обзывают паяльной станцией. Ну, рерайт есть рерайт, что с него возьмешь. На самом деле настольная паяльная станция (см. след. рис.) – оборудование для тонких паяльных работ: с микрочипами и др., где недопустим перегрев, растекание припоя куда не надо и пр. огрехи. Паяльная станция точно поддерживает заданную температуру в зоне пайки, и, если станция газовая, то контролирует подачу туда газа. В таком случае горелка входит в ее комплект, но сама по себе паяльная горелка паяльная станция не более, чем каменоломня – собор Василия Блаженного.
Как паять алюминий
Благодаря современным флюсам паять алюминий стало в общем не сложнее, чем медь. Для низкотемпературной его пайки предназначен флюс Ф-61А, см. рис. Припой – любой аналог припоев Авиа; в продаже есть разные. Единственно что – стержень в паяльник лучше вставить бронзовый луженый с насечками на жале примерно как у напильника. Он под слоем флюса легко соскоблит прочную пленку окисла, которая и не дает алюминию паяться просто так.
Для высокотемпературной пайки алюминия припоем 34А предназначен флюс Ф-34А. Однако греть зону пайки пламенем нужно очень осторожно: температура плавления самого алюминия всего 660 Цельсия. Поэтому высокотемпературную пайку алюминия лучше применять беспламенную камерную (пайка с печным подогревом), но оборудование для нее стоит дорого.
Есть еще «пионерский» способ пайки алюминия с предварительным омеднением. Он пригоден, когда требуется только электрический контакт, а механические напряжения в зоне пайки исключены, напр., если нужно соединить алюминиевый кожух с общей шиной печатной платы. «По-пионерски» пайка алюминия осуществляется на установке, показанной на рис. слева. Порошок медного купороса насыпают горкой в зону пайки. Зубную щетку пожестче, обмотанную голым медным проводом, окунают в дистиллированную воду и растирают ею с нажимом купорос. Когда на алюминии появится медное пятно, его лудят и паяют как обычно.
Мелкая пайка
В пайке печатных плат есть свои особенности. Как паять детали на печатные платы, в целом см. небольшой мастер-класс в рисунках. Лужение проводов отпадает, т.к. выводы радиокомпонент и чипов уже луженые.
В любительских условиях, во-первых, нет особого смысла лудить все токоведущие дорожки, если устройство работает на частотах до 40-50 МГц. В промышленном производстве платы лудят низкотемпературными способами, напр. напылением или гальваническим. Прогрев дорожек паяльником по всей длине ухудшит их сцепление с основой и увеличит вероятность отслоения. После монтажа компонент плату лучше покрыть лаком. Медь от этого сразу потемнеет, но на работоспособность устройства это никак не повлияет, если только речь не идет об СВЧ.
Затем, взгляните на нечто безобразное слева на след. рис. За такой брак и в недоброй памяти советском МЭПе (министерстве электронной промышленности) монтажников разжаловали в грузчики или подсобники. Дело даже не во внешнем виде или перерасходе дорогого припоя, а, во-первых, в том, что за время остывания этих блямб перегрелись и монтажные площадки, и детали. А большие тяжелые наплывы припоя – довольно инертные для уже ослабленных дорожек грузики. Радиолюбителям хорошо знаком эффект: спихнул нечаянно плату-«каракатицу» на пол – 1-2 или более дорожек отслоились. Не дожидаясь и первой перепайки.
Паечные наплывы на печатных платах должны быть округлыми гладкими высотой не более 0,7 диаметра монтажной площадки, см. справа на рис. Кончики выводов должны немного выступать из наплывов. Кстати, плата полностью самодельная. Есть способ в домашних условиях сделать печатный монтаж таким же точным и четким, как фабричный, да еще и вывести там надписи, какие хочется. Белые пятнышки – блики от лака при фотосъемке.
Наплывы вогнутые и тем более сморщенные – тоже брак. Просто вогнутый наплыв значит, что припоя недостаточно, а морщинистый, кроме того, что в пайку проник воздух. Если собранное устройство не работает и есть подозрение на непропай, смотрите в первую очередь такие места.
ИМС и чипы
По сути интегральная микросхема (ИМС) и чип одно и тоже, но для ясности, как в общем и принято в технике, микросхемами-«микрухами» оставим ИМС в DIP-корпусах, до больших по степени интеграции включительно, с выводами через 2,5 мм, устанавливаемые в монтажные отверстия или паечные пистоны, если плата многослойная. Чипами пусть будут сверхбольшие ИМС-«миллионники», монтируемые на поверхность, с шагом выводов 1,25 мм и меньшим, а микрочипами – миниатюрные ИМС в таких же корпусах для телефонов, планшетов, ноутбуков. Процессоры и прочих «камни» с жесткими многорядными штыревыми выводами не трогаем: они не паяются, а устанавливаются в специальные панельки, которые запаиваются в плату однократно при ее сборке на предприятии.
Заземление паяльника
Современные КМОП (CMOS) ИМС по чувствительности к статическому электричеству такие же, как ТТЛ и ТТЛШ, держат без повреждения потенциал в 150 В в течение 100 мс. Амплитудное значение действующего напряжения сети 220 В – 310 В (220х1,414). Отсюда вывод: паяльник нужен низковольтный, на напряжение 12-42В, включенный через понижающий трансформатор на железе, не через импульсник или емкостный балласт! Тогда даже прямой пробой на жало не испортит дорогущие чипы.
Остаются еще случайные, и тем более опасные, выбросы сетевого напряжения: сварку рядом включили, бросок сети был, проводка заискрила и т.п. Самый надежный способ уберечься от них – не отводить «бродячие» потенциалы с жала паяльника, а не пускать из туда. Для этого еще на спецпредприятиях СССР применялась схема включения паяльников, показанная на рис.:
Точка соединения C1 C2 и сердечник трансформатора подключаются непосредственно к контуру защитного заземления, а к средней точке вторичной обмотки – экранная обмотка (незамкнутый виток медной фольги) и заземлители рабочих мест. К контуру эта точка подключается отдельным проводом. При достаточной мощности трансформатора к нему можно подключать сколько угодно паяльников, не заботясь о заземлении каждого в отдельности. В домашних условиях точки a и b соединяют с общей клеммой заземления отдельными проводами.
Микросхемы, пайка
Микросхемы в DIP-корпусах паяются как прочие радиоэлектронные компоненты. Паяльник – до 25 Вт. Припой – ПОС-61; флюс – ТАГС или спиртоканифоль. Смывать его остатки нужно ацетоном или его заменителями: спирт берет канифоль туго, и между ножками отмыть им полностью не удается ни кисточкой, ни ветошью.
Что до чипов и тем более микрочипов, то паять их вручную настоятельно не рекомендуется специалистам любого уровня: это лотерея в весьма проблематичным выигрышем и весьма вероятным проигрышем. Если уж у вас дело дойдет до таких тонкостей как ремонт телефонов и планшетов, то придется раскошелиться на паяльную станцию. Пользоваться ею не намного сложнее, чем ручным паяльником, см. видео ниже, а цены вполне приличных паяльных станций ныне доступны.
Видео: уроки пайки микросхем
Микросхемы, выпайка
«По-правильному», ИМС для проверки при ремонте не выпаиваются. Их диагностика производится на месте специальными тестерами и методами и негодная удаляется раз и навсегда. Но любители не всегда могут себе это позволить, поэтому на всякий случай ниже даем ролик о методах выпайки ИМС в DIP-корпусах. Чипы с микрочипами умельцы тоже исхитряются выпаивать, напр., подсовывая под ряд выводов нихромовую проволочку и грея сухим паяльников, но это лотерея еще менее выигрышная, чем ручной монтаж больших и сверхбольших ИМС.
Видео: выпайка микросхем – 3 способа
Как паять трубы
Медные трубы паяют высокотемпературным способом любым твердым припоем для меди с активированной флюс-пастой, не требующей удаления остатков. Далее возможны 3 варианта:
- В медных (латунных, бронзовых) соединительных муфтах – паяльных фитингах.
- С полной раздачей.
- С неполными раздачей и сжатием.
Пайка медных труб в фитингах надежнее прочих, но требует значительных дополнительных расходов на муфты. Единственный случай, когда она незаменима – устройство отвода; тогда используется фитинг-тройник. Обе паяемые поверхности заранее не лудят, но покрывают флюсом. Затем трубу вводят в фитинг, надежно фиксируют и пропаивают стык. Пайка считается законченной, когда припой перестанет уходить в зазор между трубой и муфтой (нужен 0,5-1 мм) и выступит снаружи небольшим валиком. Фиксатор снимают не ранее чем через 3-5 мин по затвердевании припоя, когда стык уже можно держать рукой, иначе припой не наберет прочность и стык когда-то да потечет.
Как паяют трубы с полной раздачей, показано слева на рис. Давление «раздатая» пайка держит такое же, как и фитинговая, но требует доп. специнструмента для разворачивания раструба и повышенного расхода припоя. Фиксация впаиваемой трубы не обязательна, ее можно вдвинуть в раструб с проворотом, пока не заклинит намертво, поэтому пайку с полной раздачей часто делают в неудобных для установки фиксатора местах.
В домашней разводке из тонкостенных труб малого диаметра, где давление уже небольшое, а его потери несущественны, целесообразной может оказаться пайка с неполной раздачей одной трубы и сужением другой, поз. I справа на рис. Для подготовки труб достаточно круглой палки из твердого дерева с коническим острием в 10-12 градусов с одной стороны и усеченно-конической лункой в 15-20 градусов с другой, поз II. Концы труб обрабатывают, пока они без заклинивания не войдут друг в друга прим. на 10-12 мм. Лудят поверхности заранее, наносят на луженые еще флюса и соединяют до заклинивания. Затем греют до плавления припоя и подпирают зауженную трубу, пока ее не заклинит. Расход припоя выходит минимальным.
Важнейшее условие надежности такого стыка – сужение должно быть ориентировано по току воды, поз. III. Школьный закон Бернулли – обобщение для идеальной жидкости в широкой трубе, а у реальной жидкости в узкой трубе за счет ее (жидкости) вязкости максимум скачка давления смещается противоположно току, поз. IV. Возникает составляющая силы давления, прижимающая зауженную трубу к раздатой, и пайка получается очень надежной.
Что еще?
Ах да, подставки для паяльников. Классическая, слева на рис., пригодна для любых стержневых. Где на ней быть ванночкам для припоя и канифоли – дело ваше, какой-либо регламентации нет. Для маломощных паяльников с фартуком пригодны упрощенные подставки-скобы, в центре.
Допустим, требуется запаять алюминий. Не всем известно, что канифоль берет исключительно медь и её сплавы. Прочее паять нужно при помощи специальных флюсов, кислот, припоев. Даже сталь поддаётся этой науке, если подойти с умом. Рассмотрим, как правильно паять паяльником.
Характеристики процесса
Внутри паяльника стоит ТЭН определённой мощности, помещённый в изолирующую рубаху из керамики либо иного жаростойкого материала. Это нужно, чтобы все тепло шло внутрь, где расположено жало. Основное отличие паяльников в мощности и форме. В зависимости от этого мастер и решает, что конкретно требуется использовать.
Часто работают инструментом в электронике. В рассматриваемом случае важно не превысить мощность рассеивания сравнительно хрупких резисторов, микросхем, конденсаторов. Если это произойдёт, работу переделывают заново. С той разницей, что придётся испорченный элемент докупить в магазине. Поэтому важно научиться паять правильно.
Сложно сказать, какая мощность потребуется в конкретном случае. Радиолюбители ориентируются на размеры.
Мощность паяльника
Вначале оценивается мощность паяльника. Понятно, что агрегатом на 100 Вт лезть в материнскую плату попросту опасно. Разумнее приобрести паяльник на 20 или 50 Вт. Обратите внимание, что не все паяльники питаются от сети 220 В. Известно множество примеров несоблюдения правила. Производитель руководствуется простой логикой: для маломощного паяльника требуется витая спираль, вносящая большие потери на частоте 50 Гц. Логичнее перейти на постоянный ток. В подобном случае индуктивность уже не играет большой роли. Если включить маломощный паяльник для постоянного тока (крайний справа на фото) в сеть переменного тока 220 В, изделие сгорит. Но китайцы выпускают малого размера паяльники (второй слева). Представленный на фото показывает мощность 40 Вт и питается от стандартной розетки. Наконец, по умолчанию, в СССР выпускали паяльники на 100 Вт (крайний слева). Как определить мощность и напряжение питания? Это основная трудность: зачастую паяльник не несёт различимых обозначений. Если брать китайский, на нем приклеен красно-белый стикер (см. фото) с информацией, а у прибора с деревянной ручкой мощность указана на вилке. Защитный кожух 100-ваттного паяльника промаркирован соответствующим образом. Там указывается ГОСТ, информацию возможно почерпнуть из документации. Мощный паяльник на 100 Вт позволяет работать с грубыми и большими деталями, незаменим для твёрдых припоев.
Сечение жала
Часто роль играют размеры жала (металлического стержня для пайки). К примеру, 100-ваттный паяльник имеет солидной толщины медную палку. Если нужно паять нечто более тонкое, жало меняют. У рассматриваемого паяльника оно просто вытаскивается, а где купить запасное – уже второй вопрос. К примеру, жала продаются в специальных магазинах для радиолюбителей и могут стоить приличной суммы. Китайский паяльник на 40 Вт с отличным острием обошёлся в 40 рублей (FixPrice), а жало подобного рода может стоить отдельно и 300 рублей. Система крепления разная. К примеру, у паяльника постоянного тока оно выкручивается, а у китайского держится на винтах (как и у прибора с деревянной ручкой). Материал возможен разный. Громоздкие жала 100-ваттных паяльников обычно медные, а скромные и миниатюрные изготавливаются из сплава цветных и черных металлов. Но оба варианта позволяют работать со всеми припоями, поддающимися плавлению.
Перед работой жало паяльника зачищается от отработанных материалов и оксидной плёнки напильником либо надфилем. Понятно, что это не единственный способ. К примеру, для подобных целей разрешено применять разнородные флюсы. Пора читателям узнать, как деталь готовится к пайке.
Как готовятся поверхности детали и жала к процессу пайки при помощи флюсов
Поверхность любого металла (за редким исключением) покрывается оксидной плёнкой. В результате припой просто не ложится. Группа веществ, чье предназначение заключается в удалении оксидной плёнки с поверхности, называется флюсами. Они бывают твёрдыми и жидкими, а также продаются в смеси с припоем в виде паст. К первой категории относят канифоль и ряд прочих веществ. Жидкие флюсы часто бывают кислотами, растворами солей. Основой становится спирт и прочие жидкости.
Важно понять – для различных случаев применяется специальный состав. Отличие лишь в цене, на которой нужно стараться экономить. При действии высоких температур и канифоли с поверхности медной проволоки удаляется оксидный слой и растворяется лаковая изоляция, если имеется (это характерно для обмоток трансформаторов). Одновременно флюс улучшает смачиваемость поверхности. За счёт этого припой без труда растекается, а потом пристаёт и застывает. Образуется эластичный, упругий и прочный контакт. Поэтому пайку применяют не только радиолюбители, но и представители прочих профессий. В том числе для ремонта автомобилей.
Для различных типов поверхности продаётся конкретный флюс. К примеру, сталь травят соляной кислотой, часто используется хлорид цинка. Следует понимать, что после процесса пайки поверхность зачищается, в противном случае продолжится её разрушение. Избавляются от остатков флюсов щётками, наждаком, часто промывают слабым раствором (5%) соды место воздействия кислот, а затем – горячей и холодной водой.
Обратите внимание на смачиваемость: чтобы паять алюминий, недостаточно счистить верхний слой надфилем. Это почти не даёт результата, так как припой не растекается по поверхности. Смачиваемость плохая. После обработки кислотой расстановка сил кардинально меняется. Что касается стали, то и для неё созданы специальные кислоты (см. фото). Паяют и чугун, разделывая кромки под припой. Вначале обрабатывается флюсом поверхность, потом облуживается. Дальше постепенно весь объем заполняется вровень с окружающей поверхностью.
Часто путают раствор нашатырного спирта с нашатырём. Первое есть гидроксид аммония (10-% раствор), а второе – хлорид. Тем и другим запаять провода в чистом виде нельзя, но применяют для изготовления различных флюсов. К примеру, разведение нашатыря водой позволяет получить соляную кислоту. Здесь уже любители изобретают собственные рецепты, многие из них возможно прочитать в открытом доступе. А ещё паять алюминий паяльником советуют при помощи таблетки аспирина.
Что такое припой, разновидности припоев
Припой является смесью металлов. Главная задача: получение максимальной прочности и электропроводность при минимальных затратах. Чаще приходится работать с оловянно-свинцовыми припоями, но для пайки алюминия применяются и цинковые. Показатель температуры плавления последних выше, и это один из критериев, по которому принято вести различие:
- Особолегкоплавкие – показатель температуры плавления ниже 145 градусов Цельсия.
- Легкоплавкие – показатель температуры плавления выше 145 градусов Цельсия, но ниже 450.
- Среднеплавкие – показатель температуры плавления выше 450 градусов Цельсия, но ниже 1100.
- Высокоплавкие – показатель температуры плавления выше 1100 градусов Цельсия, но ниже 1850.
- У тугоплавких припоев показатель температуры плавления выше 1850 градусов Цельсия.
Применять горелку приходится уже в верхней части третьей группы: показатель температуры плавления высок, чтобы её взял паяльник. Добавим, что удельная электропроводность олова выше, нежели у свинца, по этой причине составы с большим содержанием металла для солдатиков дороже. Но это не единственная причина. При лужении кастрюль важно выдержать условия безвредности для человека. Понятно, что о свинце в рассматриваемом случае речи идти не может.
Процент содержания более дорогих металлов обычно фигурирует в названии марки. К примеру, в ПОС (припой оловянно-свинцовый) это возможно 10, 60 либо 90%. В состав часто входит сурьма. Её процент обычно стоит после тире, к примеру, ПОССу 40-0,5. Сурьму добавляют, как и многие прочие примеси, для улучшения качеств припоя. В частности, она уменьшает окисление расплава, что приводит к качественному внешнему виду, и нет надобности защищать лаком стык. Сурьма увеличивает теплостойкость соединения до температуры выше 100 градусов Цельсия.
В Европе сейчас вводится запрет на свинцовосодержащие припои. Их заменяют на серебряные, хотя повышается показатель температуры плавления. И возрастает стоимость, конечно же. Но не нужно думать, что высокая цена означает непременное качество. Олово дорогое, но экспедиция Скотта к Южному полюсу погибла из-за оловянной чумы в 1912 г. Уже при температуре четыре градуса Цельсия возможны негативные изменения, но с понижением процесс усугубляется. Представьте, что творится с чистым оловом на морозе.
Процесс чумы досконально никто объяснить не может. Считается, что олово нужно заразить, и тогда швы припоя осыпаются. Экспедиция Скотта взяла бочки горючего, паянные чистейшим металлом. Были проведены исследования, и установлено, что добавление небольшого процента свинца блокирует развитие чумы. Даже ПОС 90 не боится морозов, но стоит дорого, а в технике часто используется ПОС 40 и ниже, несмотря на его относительно низкую электропроводность.
Кроме перечисленных, местами применяются медные припои. Их показатель температуры плавления сравнительно высок, приходится применять горелку. В подобном случае на поверхность обычно насыпают (реже пользуются жидким) флюс для зачистки. Потом все зависит от характера задачи. К примеру, для пайки наконечника кабеля первый зажимается в тиски колбой вверх, а внутрь насыпается крошка из припоя. Все это греется горелкой. Потом кабель вставляется внутрь, а наружная изоляция оплавляется. Место рекомендуется охлаждать принудительно, к примеру, обдувом.
Процесс пайки
Перед началом работы подготавливаем паяльник. Вначале жало зачищается. Плотный нагар убирается скалыванием острым инструментом. На фото показан паяльник, часть жала зачищена надфилем. Видно, что от долгого применения поверхность стала неровной, бугристой. Это мешает в процессе пайки.
Слабый нагар снимается после разогрева. Для этого применяются те же кислоты и канифоль. Задача – обнажить жало. Часто под действием флюсов отваливается и толстая корка, с трудом стачиваемая.
Изоляция электропроводов зачищается на нужное расстояние. Потом жила обрабатывается расплавом канифоли либо кислотой. Это делается паяльником, и во многих случаях потребуется хорошая вытяжка. К примеру, в промышленности часто применяют пары муравьиной кислоты, но для человека это вещество представляет большую опасность. Прежде чем использовать химикат, чтобы спаять медные электропровода, внимательно поищите в интернете, что говорится по поводу безопасности подобных действий. От характера влияния муравьиной кислоты становится жутко.
Если правильно паять электропровода, то уже в процессе снятия оксидной плёнки видно, как по поверхности ползёт припой. Особенно чётко это можем лицезреть на оборотной стороне печатных плат. Дорожки полагается покрывать тонким слоем припоя. Напрасно волнуются те, кто думает, что это долго делать. Буквально махом нужно обойти монтаж дымящейся канифолью, а потом набрать припоя, и он сам растечётся по поверхности. На типичный блок питания времени уходят считанные минуты. Травить плату в медном купоросе дольше.
Полагаем, что читатели уже осознали, что паять алюминий оловом возможно исключительно после снятия оксидной плёнки.
Недавно ко мне, узнав что я радиолюбитель, на форуме нашего города, в ветке Радио обратились за помощью два человека. Оба по разным причинам, и оба разного возраста, уже взрослые, как выяснилось при встрече, одному было 45 лет, другому 27. Что доказывает, что начать изучение электроники, можно в любом возрасте. Объединяло их одно, оба были так или иначе знакомы с техникой, и хотели бы самостоятельно освоить радиодело, но не знали с чего начать. Мы продолжили общение в В_Контакте , на мой ответ, что в инете море информации на эту тему, занимайся - не хочу, я услышал от обоих примерно одинаковое, - что оба не знают с чего начать. Одним из первых вопросов было: что входит в необходимый минимум знаний радиолюбителя. Перечисление им необходимых умений, заняло довольно приличное время, и я решил написать на эту тему обзор. Думаю, он будет полезен таким же начинающим, как и мои знакомые, всем кто не может определиться, с чего начать свое обучение.
Сразу скажу, что при обучении, нужно равномерно сочетать теорию с практикой. Как бы ни хотелось, побыстрее начать паять и собирать конкретные устройства, нужно помнить о том, что без необходимой теоретической базы в голове, вы в лучшем случае, сможете безошибочно копировать чужие устройства. Тогда как если будете знать теорию, хотя бы в минимальном объеме, то сможете изменить схему, и подогнать её под свои потребности. Есть такая фраза, думаю известная каждому радиолюбителю: “Нет ничего практичнее хорошей теории”.
В первую очередь, необходимо научиться читать принципиальные схемы. Без умения читать схемы невозможно собрать даже самое простое электронное устройство. Также впоследствии, не лишним будет освоить и самостоятельное составление принципиальных схем, в специальной .
Пайка деталей
Необходимо уметь опознавать по внешнему виду, любую радиодеталь, и знать, как она обозначается на схеме. Разумеется, для того чтобы собрать, спаять любую схему, нужно иметь паяльник, желательно мощностью не выше 25 ватт, и уметь им хорошо пользоваться. Все полупроводниковые детали не любят перегрева, если вы паяете, к примеру, транзистор на плату, и не удалось припаять вывод за 5 - 7 секунд, прервитесь на 10 секунд, или припаяйте в это время другую деталь, иначе высока вероятность сжечь радиодеталь от перегрева.
Также важно паять аккуратно, особенно расположенные близко выводы радиодеталей, и не навесить “соплей”, случайных замыканий. Всегда если есть сомнение, прозвоните мультиметром в режиме звуковой прозвонки подозрительное место.
Не менее важно, удалять остатки флюса с платы, особенно если вы паяете цифровую схему, либо флюсом содержащим активные добавки. Смывать нужно специальной жидкостью, либо 97 % этиловым спиртом.
Начинающие часто собирают схемы навесным монтажом, прямо на выводах деталей. Я согласен, если выводы надежно скручены между собой, а после еще и пропаяны, такое устройство прослужит долго. Но таким способом собирать устройства, содержащие больше 5 - 8 деталей, уже не стоит. В таком случае, нужно собирать устройство на печатной плате. Собранное на плате устройство, отличается повышенной надежностью, схему соединений можно легко отследить по дорожкам, и при необходимости вызвонить мультиметром все соединения.
Минусом печатного монтажа, является трудность изменения схемы готового устройства. Поэтому перед разводкой и травлением печатной платы, всегда, сначала нужно собирать устройство на макетной плате. Делать устройства на печатных платах, можно разными способами, здесь главное соблюдать одно важное правило: дорожки медной фольги на текстолите, не должны иметь контакта с другими дорожками, там, где это не предусмотрено по схеме.
Вообще есть разные способы сделать печатную плату, например, разъединив участки фольги - дорожки, бороздкой, прорезаемой резаком в фольге, сделанным из ножовочного полотна. Либо нанеся защитный рисунок защищающий фольгу под ним, (будущие дорожки) от стравливания с помощью перманентного маркера.
Либо с помощью технологии ЛУТ (лазерно - утюжной технологии), где дорожки от стравливания защищаются припекшимся тонером. В любом случае, каким-бы способом мы не делали печатную плату, нам необходимо, сперва её развести в программе трассировщике. Для начинающих рекомендую , это ручной трассировщик с большими возможностями.
Также при самостоятельной разводке печатных плат, либо если распечатали готовую плату, необходимо умение работать с документацией на радиодеталь, с так называемыми Даташитами (Datasheet ), страничками в PDF формате. В интернете есть Даташиты практически на все импортные радиодетали, исключение составляют некоторые Китайские.
На отечественные радиодетали, можно найти информацию в отсканированных справочниках, специализированных сайтах, размещающих страницы с характеристиками радиодеталей, и информационных страничках различных интернет магазинов типа Чип и Дип . Обязательно умение определять цоколевку радиодетали, также встречается название распиновка, потому что очень многие, даже двух выводные детали имеют полярность. Также необходимы практические навыки работы с мультиметром.
Мультиметр, это универсальный прибор, с помощью только его одного, можно провести диагностику, определить выводы детали, их работоспособность, наличие или отсутствие замыкания на плате. Думаю не лишним, будет напомнить, особенно молодым начинающим радиолюбителям, и о соблюдении мер электробезопасности, при отладке работы устройства.
После сборки устройства, необходимо оформить его в красивый корпус, чтобы не стыдно было показать друзьям, а это значит, необходимы навыки слесарного, если корпус из металла или пластмассы, либо столярного дела, если корпус из дерева. Рано или поздно, любой радиолюбитель приходит к тому, что ему приходится заниматься мелким ремонтом техники, сначала своей, а потом с приобретением опыта, и по знакомым. А это означает, что необходимо умение проводить диагностику неисправности, определение причины поломки, и её последующее устранение.
Часто даже опытным радиолюбителям, без наличия инструментов, трудно выпаять многовыводные детали из платы. Хорошо если детали идут под замену, тогда откусываем выводы у самого корпуса, и выпаиваем ножки по одной. Хуже и труднее, когда эта деталь нужна для сборки какого-либо другого устройства, или производится ремонт, и деталь, возможно, потребуется после впаять назад, например, при поиске короткого замыкания на плате. В таком случае нужны инструменты для демонтажа, и умение ими пользоваться, это оплетка и оловоотсос.
Использование паяльного фена не упоминаю, ввиду частого отсутствия у начинающих доступа к нему.
Вывод
Все перечисленное, это только часть того необходимого минимума, что должен знать начинающий радиолюбитель при конструировании устройств, но имея эти навыки, вы уже сможете собрать, с приобретением небольшого опыта, практически любое устройство. Специально для сайта - AKV .
Обсудить статью С ЧЕГО НАЧАТЬ РАДИОЛЮБИТЕЛЮ
В наши дни большинство электронных устройств работает на микросхемах. Поэтому рано или поздно каждый домашний мастер сталкивается с пайкой микросхем. На первый взгляд процесс не представляет собой какой-либо сложности: бери в руки паяльник и прикрепляй элементы к плате. Но здесь необходимо понимать, что существует огромная разница между пайкой большого резистора и микросхемы для сотового телефона.
Термовоздушная паяльная станция имеет регулируемый диапазон нагрева, что сводит к минимуму риск пережечь спаиваемые компоненты.
Каждый конкретный случай требует того метода, который будет наиболее эффективным. Если в первом случае подойдет обыкновенный электрический паяльник с мощностью не более 40 Вт, припоем и твердой канифолью, то для пайки микросхем BGA не обойтись без безотмывочного флюса, термовоздушной станции, паяльной пасты и трафаретов. Не лишней будет и станция подогрева плат.
Минимальный набор инструментов для работы
Прежде чем приступать к соединению сложных элементов, начинающий домашний мастер должен ознакомиться с основами обычной пайки. Как правило, она производится при помощи простейшего электрического паяльника с медным наконечником, называемым жалом.
Кроме того, для любого припаивания необходим минимальный набор материалов:
- Припой. Сплав олова и свинца, отличающийся высокими легкоплавкими свойствами и используемый для крепления элементов к материнской плате или друг другу. В недавнем прошлом для припоя применяли чистое олово, но сегодня такой материал неоправданно дорог. Кроме того, прочностные характеристики сплава свинца с оловом ничем не уступают чистому металлу. В специализированных торговых центрах можно приобрести разные виды припоя, которые имеют стандартные либо улучшенные свойства.
- Флюс. Использование флюсов облегчает процесс пайки и предотвращает окисление металла спаиваемых элементов. Сегодня самым популярным материалом, который используется в роли флюса, является очищенная древесная смола — канифоль. В магазинах можно найти специальные составы, предназначенные для пайки конкретных металлов. Так, при спаивании никеля, нержавеющих сталей и алюминия может использоваться вещество, изготовленное из канифоли и кислоты.
К работе можно приступать только тогда, когда все инструменты для пайки собраны.
Вернуться к оглавлению
Основные правила контактной пайки
Главное правило качественной пайки — обеспечить чистоту поверхностей. Даже новые элементы, приобретенные в магазине, могут быть покрыты различными загрязнениями и окислами. Таким образом, если на металле обнаружен окисел темно-серого или зеленого цвета, его необходимо удалить при помощи наждачной бумаги или перочинного ножа. Неочищенные загрязнения будут препятствовать пайке, а затем и качественной работе прибора.
Второе правило заключается в необходимости проведения лужения. Лужение — это покрытие свариваемых поверхностей ровным и тонким слоем припоя. Обычно новые элементы для микросхем продаются в магазинах уже с лужеными контактами и выводами, но если это не так, данное действие необходимо выполнить самостоятельно.
Для обеспечения качества соединения, контакты элементов перед пайкой необходимо залудить.
В домашних условиях лужение контактов элементов и проводов производится при помощи электрического паяльника. В первую очередь необходимо очистить поверхность от окислов, затем нанести на нее канифоль. Алгоритм работы прост: контакт или вывод элемента прикладывается к куску канифоли и прогревается наконечником паяльника, на который нанесено немного припоя. Далее расплавленный припой аккуратно распределяется по всей обрабатываемой поверхности. Когда температура прогревания достигнет нужного уровня, канифоль начнет испаряться. На поверхности элемента образуется ровное и гладкое покрытие, не имеющие катышков или комочков.
Третье правило предусматривает работу только хорошо прогретым паяльником. В рабочем состоянии наконечник паяльника должен иметь температуру не менее 180°С. Так как простейшие инструменты не имеют шкалы нагрева, судить об их готовности можно по вскипанию канифоли при касании ее жалом. Если же вещество не плавится, а медленно растекается, инструмент еще не готов. Работа недогретым инструментом приведет к появлению пайки, имеющей вид темной шероховатой кашицы.
Для проведения качественности пайки необходимо запомнить четвертое правило: паяный контакт, изготовленный согласно всем правилам паяльных работ, должен иметь блестящую и ровную поверхность, обладающую характерным металлическим глянцем. Чтобы достичь этого, необходимо учитывать размеры обрабатываемых поверхностей. Так, чем больше площадь пайки, тем большей теплопередачи потребует работа, то есть мощность паяльника полностью зависит от площади пайки. Для печатных плат с плотным расположением элементов или малогабаритных радиоэлементов используются инструменты с мощностью от 25 до 40 Вт, в иных же случаях следует использовать более мощные приборы.
Вернуться к оглавлению
Условия для проведения пайки
При спайке деталей материнской платы необходимо соблюдать несколько важных условий:
- следить за временем работы и не перегревать плату и металлические дорожки выше 240-280°С (это критическая температура, превышение которой может привести к расслоению или деформации платы в месте нагрева);
- производить жесткую фиксацию обрабатываемых элементов: любая незначительная вибрация или смещение нарушит качество спаивания;
- осуществлять работы в хорошо проветриваемом помещении, так как пары канифоли и свинца неблагоприятно воздействуют на органы дыхания;
- проводить работу аккуратно и неторопливо, максимально защищая глаза и руки от ожогов.
При соблюдении всех вышеописанных правил паяльные работы не приведут к порче обрабатываемых поверхностей и не потребуют переделки.
Вернуться к оглавлению
Алгоритм пайки микросхемы
Сложность работы с микросхемами заключается в слишком близком расположении элементов, что делает процесс монтажа затруднительным.
Если в наличии имеется специальное оборудование для пайки микросхем, это существенно упростит задачу, но при необходимости работу можно выполнить и простым паяльником с жалом в форме шила.
Правильное расположение микросхемы: ключ (обведен красным) должен располагаться возле скошенного угла квадрата.
Всю работу можно разделить на 2 фазы. Первая фаза предполагает лужение (нанесение канифоли и припоя на элементы), а вторая — установку элементов в нужные места платы. Для того чтобы работа была произведена качественно, необходимо кроме вышеуказанных инструментов и материалов подготовить 1 или 2 пинцета, лучше с зажимами.
Когда паяльник достаточно разогрет, можно приступать к работе. В первую очередь рекомендуется произвести лужение пятачков на плате, куда будут устанавливаться нужные элементы. Работа производится следующим образом:
- на пятачки платы, куда будут устанавливаться элементы, капается немного флюса;
- затем на жало паяльника наносится припой;
- легкими точными касаниями сплав переносится на пятачки.
Затем производится установка элементов. Элемент необходимо взять пинцетом и пристроить на место пайки. При работе с микросхемами элемент следует держать за ту ножку, которая будет подвергаться обработке. Пока одна рука держит пинцет с деталью, второй рукой требуется нанести каплю канифоли на ножку элемента и место пайки. Затем следует жалом паяльника коснуться обрабатываемых поверхностей. Так как плата уже была предварительно обработана при помощи лужения, ножка элемента погрузится в расплавленный припой. Таким образом процедура повторяется для всех ножек элемента.
Когда все элементы установлены на нужные места, желательно смазать флюсом и слегка пригладить разогретым паяльником контакты между ними, расположенные на поверхности материнской платы.
Для удобства проведения работы можно использовать не кусковую канифоль, а специальный жидкий флюс, который продается в строительных магазинах. Также специалисты рекомендуют приобрести дополнительное оборудование, которое облегчит пайку микросхем:
- жидкость для мытья плат (при использовании жидкого флюса высока вероятность попадания раствора на поверхность платы, что может негативно сказаться на ее эксплуатации);
- отсос, который убирает излишки припоя (сплав разогревается паяльником и втягивается в прибор);
- очки (позволяют избежать травмирования глаз при работе).
Стоит произвести пайку микросхем один-два раза — и эта работа не будет вызывать никаких затруднений. Главное, не торопиться и выполнять все с максимальной долей аккуратности и внимательности.
Какие бы новшества ни предлагал современный рынок инструментов для ремонта радиотехники, паяльник остаётся одним из самых надёжных и безопасных устройств.
Процесс пайки проводов и микросхем считается эффективным, поскольку благодаря ему можно добиться максимально прочного соединения между проводами и мелкими деталями.
Достичь такого результата помогает добавление в область контакта специального материала - припоя, имеющего более низкую температуру плавления, чем у соединяемых деталей.
Таким образом, пайка при помощи паяльника представляет собой воздействие определённой температуры на разные металлические поверхности для их прочного и качественного соединения. Однако перед тем, как приступить к работе с паяльником, вначале следует разобраться в правилах пайки и прочих тонкостях данного процесса.
Что нужно для пайки паяльником
Чтобы что-то припаять, вначале необходимо подготовить все необходимые для данного процесса инструменты.
Имея под рукой все необходимые инструменты, можно приступать к работе с паяльником .
Как правильно паять паяльником с канифолью
Канифоль обладает такими уникальными качествами
, как лёгкость растворения в различных органических соединениях, например, ацетон или спирт. В процессе нагревания данное вещество может расщеплять сложные химические соединения наподобие меди, олова или свинца. Поэтому правильное использование канифоли способствует уменьшению вероятность растекания вещества, разрушению оксидного покрытия, а также качественному лужению припаиваемых элементов.
Также нужно учесть, что чем тоньше окажется наконечник паяльника, тем проще будет с ним работать, особенно если дело касается припайки очень тонких проводков и деталей. Поэтому если он ещё не наточен, это следует сделать перед тем, как приступить к работе.
Описание процесса
Особых сложностей при работе с инструментом возникнуть не должно. Чтобы всё прошло гладко, лучше всего предварительно поупражняться в работе с канифолью на деталях, которые не жалко будет потом выкинуть. Ведь опыт всегда приходит с практикой.
Спаивание проводов
Для того чтобы правильно припаять медные провода при помощи канифоли, необходимо соблюсти определённую последовательность действий.
Как видно, особых трудностей с запаиванием проводов при помощи канифоли, не возникает. Главное - не забыть залудить провод и проверить качество спайки. В случае необходимости лужение нужно повторить несколько раз до тех пор, пока провода прочно не соединятся припоем.
Разобравшись в том, как пользоваться паяльником, следует учесть несколько рекомендаций по работе с данным инструментом.
Если взять на заметку эти маленькие хитрости , то процесс запаивания деталей пройдёт быстро, а главное, качественно.
Подводя итоги
Паяльник - это универсальный инструмент
, при помощи которого можно оперативно соединить разорвавшиеся провода или контакты, а также быстро отремонтировать микросхему или соединить лёгкие металлические поверхности.
Простота эксплуатации прибора позволяет любому мужчине научиться им пользоваться в кратчайшие сроки.
И что немаловажно: для работы с паяльником не требуется наличие каких-либо профессиональных навыков.
