Пайка паяльником – это физико-химическая технологическая операция получения неразъемного соединения металлических деталей путем введения в зазор между ними металла с более низкой температурой плавления.
Паять паяльником на много проще чем, кажется на первый взгляд. Технология пайки паяльником успешно применялась египтянами еще 5 тысячелетий назад и с тех пор мало что ней изменилось.
Требования к технологическому процессу пайки и монтажу радиоэлементов изложены в ОСТ 107.460092.024-93 «Пайка электромонтажных соединений радиоэлектронных средств. Общие требования к типовым технологическим операциям».
Процесс пайки паяльником начинается с подготовки поверхностей деталей, подлежащих пайке. Для этого необходимо удалить с поверхностей следы грязи, при их наличии, и оксидную пленку. В зависимости от толщины пленки и формы поверхности, ее зачищают напильником или наждачной бумагой. Малые площади и круглые провода можно зачистить лезвие ножа. В результате должна получиться блестящая поверхность без пятен окислов и раковин. Жировые загрязнения убираются протиркой ветошью, смоченной в ацетоне или растворителе уайт-спирте (очищенный бензин).
После подготовки поверхностей их необходимо покрыть слоем припоя, залудить. Для этого на поверхность наносится флюс и прикладывается жало паяльника с припоем.
Для лучшей передачи тепла от жала паяльника к детали нужно прикладывать жало так, чтобы площадь соприкосновения была максимальной. Срез жала паяльника с припоем должен быть параллелен поверхности детали.
Самое главное при пайке паяльником, это прогреть до температуры расплавленного припоя спаиваемые поверхности. При недостаточном прогреве пайка получится матовой низкой механической прочности. При перегреве припой не будет растекаться по поверхности спаиваемых деталей и пайка вообще не получится.
После выполнения выше описанной подготовки детали прикладываются друг к другу, и выполняется пайка электрическим паяльником. Время пайки в зависимости от толщины и массы деталей составляет от 1 до 10 секунд. Многие радиоэлектронные компоненты допускают время пайки не более 2 секунд. Как только припой равномерно растечется по поверхностям деталей, паяльник отводится в сторону. Смещение деталей относительно друг друга до полного затвердевания припоя не допустимо, иначе механическая прочность и герметичность пайки будет низкой. Если такое случайно произошло, то нужно заново выполнить процедуру пайки.
Припой на жале горячего паяльника при ожидании пайки прокрывается окислами и остатками сгоревшего флюса. Перед пайкой жало необходимо очищать. Для очистки удобно использовать увлажненный кусок поролона любой плотности. Достаточно быстро провести жалом по поролону и вся грязь останется на нем.
Перед пайкой поверхности или провода, которые соединяются пайкой, в обязательном порядке должны быть облужены. Это гарантия качества паяного соединения и получения удовольствия от работы. Если Вы не имеете опыта работы с паяльником, то перед выполнением ответственных работ по пайке паяльником нужно сначала немного потренироваться. Начинать проще с одножильного медного провода, каким делают электропроводку. Первым делом нужно снять с проводника изоляцию.
Как залудить медные провода
Когда изоляция снята, нужно оценить состояние проводника. Как правило, в новых проводах, медные проводники не покрыты окислами и их можно облуживать без зачистки. Достаточно взять немного припоя на жало паяльника, коснуться ним канифоли и поводить жалом по поверхности проводника. Если поверхность проводника чистая, то припой тонким слоем растечется по ней.
Если припоя не хватило, то берется дополнительная порция с касанием канифоли. И так, пока весь проводник не будет полностью залужен. Удобнее провода лудить, положив на деревянную площадку, в качестве которой использую подставку для паяльника. Обычно на месте, где я всегда лужу, скапливается канифоль и процесс идет быстрее, можно захватывать больше припоя не касаясь, лишний раз жалом канифоли.
Иногда, вопреки ожиданиям, хотя проводник кажется без окислов, лудиться не хочет. Тогда я ложу его на таблетку аспирина и пару секунд прогреваю, а затем лужу на площадке. Лудится сразу без проблем. Даже медный провод с очевидным окислением, без предварительной механической зачистки, с аспирином сразу же порывается тонким слоем припоя.
Если Вам удалось паяльником залудить проводники, как на фото, то поздравляю с первой успешной работой по пайке.
С первого раза получить хорошую пайку паяльником сложно. Причин этому может быть несколько. Паяльник слишком нагрет для данного вида припоя, определить это можно по быстро образующейся темной пленке окислов на припое, который находится на жале паяльника. При чрезмерном нагреве жала паяльника, рабочая лопатка жала покрывается окислом черного цвета, и припой на жале не удерживается. Температура жала паяльника не достаточна. В этом случае пайка получается рыхлой и выглядит матовой.
Тут может помочь только применение регулятора температуры . Недостаточный прогрев провода при облуживании, бывает при малом количестве припоя на рабочей части жала. Площадь соприкосновения получается маленькой, и тепло плохо передается проводнику. Практиковаться нужно до тех пор, пока не получится залудить провода как на фото выше.
После лужения паяльником провода, на нем часто остаются излишки припоя виде наплывов. Для того, чтобы получился тонкий и равномерный слой нужно провод расположить вертикально, концом вниз, паяльник вертикально жалом вверх, и провести жалом по проводу. Припой тяжелый и весь перейдет на жало паяльника. Только перед этой операцией нужно удалить весь припой с жала, ударив ним легонько о подставку. Таким способом можно убирать излишки с места паек и на печатных платах.
Следующий этап тренировки это залудить паяльником многожильный медный провод, задача несколько сложнее, особенно если провод покрыт окислом. Снять оксидную пленку механическим способом затруднительно, нужно расплести проводники и зачистить каждые по отдельности. Когда я снял изоляцию с проводов термическим способом, то обнаружил, что верхний проводник весь порыт окислом, а нижний расплелся. Это, пожалуй, самый сложный случай для лужения. Но лудятся они с такой, же легкостью, как и одножильные.
Первое что необходимо это положить проводник на таблетку аспирина и прогревая паяльником подвигать, чтобы все проводники провода смочились составом аспирина (при нагревании аспирин плавится).
Далее лудите на площадке с канифолью, как описано выше, с той лишь разницей, что нужно прижимать провод жалом паяльника к площадке и в процессе облуживания провод вращать в одну сторону, чтобы проводники сплелись в единое целое.
Вот такими стали медные провода после лужения.
Из такого конца залуженного провода можно с помощью круглогубцев сформировать колечко, например для резьбового присоединения к контактам розетке, выключателя или патрона люстры или припаять к латунному контакту или печатной плате. Попробуйте сделать паяльником такую пайку.
Главное при соединении пайкой деталей, не сместить их относительно друг друга, пока не застыл припой.
Пайка паяльником любых деталей мало чем отличается от пайки проводов. Если у Вас получилось качественно залудить и припаять многожильный провод, то значит, Вы сможете выполнить любую пайку.
Как залудить очень тонкий медный проводник покрытый эмалью
Залудить паяльником тонкий проводник, с диаметром жили менее 0,2 мм изолированный эмалью, легко, если воспользоваться хлорвинилом. Изолирующие трубки и изоляция многих проводов делается из этого пластика. Нужно положить провод на изоляцию и легонько прижать жалом паяльника, затем протаскивать провод, каждый раз поворачивая. От нагрева хлорвинила выделяется хлор, который разрушает эмаль и провод легко залуживается.
Эта технология не заменима при пайке паяльником провода типа лицендрат, представляющий собой много тонких проволочек покрытых эмалью и свитых в один проводник.
С помощью таблетки аспирина тоже легко залудить паяльником эмалированный тонкий провод, точно также протягивается провод между таблеткой аспирина и жалом паяльника. На жале должно быть достаточное количество припоя и канифоли.
Пайка паяльником радиодеталей
При ремонте электроприборов часто приходится выпаивать из печатной платы и запаивать обратно радиоэлементы. Хотя операция эта не сложная, но все же требует соблюдения определенной технологии пайки.
Пайка паяльником резисторов, диодов, конденсаторов
Для того, чтобы выпаять из печатной платы двух выводной радиоэлемент, например резистор или диод, необходимо место его пайки разогреть паяльником до расплавления припоя и вытянуть вывод радиоэлемента из платы. Обычно вынимают вывод резистор из печатной платы, поддев его за вывод пинцетом, но пинцет часто соскальзывает, особенно если вывод радиоэлемента со стороны пайки загнут.
Для удобства работы губки пинцета нужно немного сточить, получившийся захват исключит соскальзывание губок пинцета.
Когда выполняют работы по демонтажу радиоэлементов, то всегда не хватает еще одной руки, нужно работать паяльником, пинцетом и еще удерживать печатную плату.
Третьей рукой мне служат настольные тески, с помощью которых свободный от деталей участок печатной платы можно зажать, и устанавливая тиски на любую боковую грань, ориентировать печатную плату в трех измерениях. Выполнять пайку паяльником будет удобно.
После выпаивания детали из платы, монтажные отверстия заплывают припоем. Освободить отверстие от припоя удобно зубочисткой, остро заточенной спичкой или деревянной палочкой.
Жалом паяльника расплавляется припой, зубочистка вводится в отверстие и вращается, паяльник убирают, после застывания припоя, зубочистка извлекается из отверстия.
Перед установкой для запайки нового радиоэлемента, необходимо в обязательном порядке убедиться в паяемости его выводов, особенно, если дата выпуска его не известна. Лучше всего просто залудить выводы паяльником и затем уже запаивать элемент. Тогда пайка получится надежной и от работы будет одно удовольствие, а не мучение.
Как паять паяльником SMD светодиоды и другие безвыводные компоненты
В настоящее время при изготовлении радиоэлектронных устройств широко применяются безвыводные компоненты SMD. Компоненты SMD не имеют традиционных медных проволочных выводов. Такие радиоэлементы соединяются с дорожками печатной платы путем пайки к ним контактных площадок, находящихся непосредственно на корпусе компонентов. Запаять такой компонент не сложно, так как имеется возможность припаять маломощным паяльником (10-12 Вт) последовательно каждый контакт по отдельности.
Но при ремонте возникает необходимость выпаивать SMD компонент для их проверки или замены или выпаивать с ненужной печатной платы для использования как запчасти. В таком случае, чтобы не перегреть и не поломать компонент необходимо одновременно прогревать все его выводы.
Если приходится часто выпаивать SMD компоненты, то имеет смысл для паяльника сделать набор специальных жал, разветвляющихся на конце на два или три маленьких. С такими жалами выпаивать SMD компоненты будет легко без их повреждений, даже если они будут приклеены к печатной плате.
Но бывают ситуации, что маломощного паяльника под рукой нет, а в имеющемся мощном паяльнике, жало прикипело и вынуть его невозможно. Из такой ситуации тоже есть простой выход. Можно навить вокруг жала паяльника медный провод диаметром один миллиметр, как на фото. Сделать своеобразную насадку и с помощью нее успешно выпаивать SMD компоненты. Фотография демонстрирует, как я выпаивал SMD светодиоды при ремонте светодиодных ламп . Корпуса светодиодов очень нежные и практически не допускают даже небольших механических воздействий.
В случае необходимости насадка легко снимается и можно пользоваться паяльником по прямому назначению. Ширину между концов насадки можно легко изменять, тем самым настраивая для пайки SMD компоненты разных размеров. Насадку можно использовать вместо маломощного паяльника, запаивая маленькие детали и припаивая тонкие проводники к светодиодным лентам .
Как паять паяльником светодиодную ленту
Технология пайки светодиодных лент мало чем отличается от пайки других деталей. Но из-за того, что основа печатной платы представляет собой тонкую и гибкую ленту, для исключения отслоения печатных дорожек время пайки должно быть сведено к минимуму.
Ремонт железного кузова автомобиля пайкой
В давние времена, когда я ездил на советском автомобиле, технология пайки паяльником железа выручала при устранении коррозии кузова автомобиля . Если просто зачистить место, покрытое ржавчиной и нанести лакокрасочное покрытие, то через время ржавчина появится вновь. Покрыв зачищенное место паяльником тонким слоем припоя, ржавчина больше никогда не появится.
Приходилось паять паяльником и сквозные коррозионные дыры в порожках и зоне колесных арок кузова автомобиля. Для этого нужно зачистить поверхность вокруг дыры полоской в один сантиметр и паяльником залудить припоем. Из плотной бумаги вырезать выкройку будущей заплатки. Далее по выкройке из латуни толщиной 0,2-0,3 мм вырезать заплатку и зону, которая будет припаиваться залудить паяльником толстым слоем припоя. В случае необходимости заплатке придается нужная форма. Можно просто простучать заплатку, положив на толстую плотную резину. Края внешней стороны заплатки напильником свести на нет. Останется приложить заплатку на дырку в кузове и хорошо прогреть стоваттным паяльником по шву. Шпаклевка, грунтовка, окраска, и кузов будет как новый, при этом в отремонтированном месте ржаветь больше не будет никогда.
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
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
Итак, мы почти уже у цели. Я так подробно все пишу, так как, честно, для меня это было прорыв. Как я случайно открыл, все, что нужно для пайки несложных компонент - это паяльник, самый обычный с жалом в виде шила:
И припой c флюсом внутри :
Все дело в процессе. Делать надо так:
- 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.
Напомню основные признаки хорошей пайки:
- 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.
Под занавес, пару дешевых, но очень полезных вещей, которые стоит купить в дополнение к паяльнику, припою, пинцету и кусачкам:
Успехов в пайке! Запах канифоли - это круто!
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.
Пайка известна каждому человеку. И что бы результат соответствовал ожиданиям, необходимо соблюсти несколько важных правил.
Пайка — процесс, при котором соединяются одни металлы при помощи других, из более легкоплавких. Происходит это при высокой температуре (180 — 300°С) путём введения между деталями припоя (сплав свинца и олова), у которого более низкая температура плавления. В результате его затвердения, образуется прочный, неразъёмный и хорошо электропроводимый материал. Нагрев производится при помощи паяльника. Существуют различные виды паяльников, припоев и флюсов.
Для домашнего использования лучше всего приобрести самый обычный паяльник с напряжением в 220В и мощностью 40Вт.
Обычно поверхности металлов покрываются слоем оксида, и перед пайкой, их необходимо зачищать. Но поверхности вновь могут окислиться. Что бы этого не происходило, и поверхность расплавленного припоя была более текучей, используют флюс.
Самый распространённый вид флюса — канифоль . Она состоит из смол хвойных деревьев и обладает янтарно-жёлтым цветом. Благодаря ей, место пайки не подвергается коррозии и не пропускает утечку электрического тока.
Пайка и выбор паяльника
Чтобы правильно выбрать паяльник, предлагаю ознакомиться с его видами:
- Паяльник от 3 до 10 Вт — для микросхем;
- От 20-40 Вт — бытовой вариант, подойдёт например для радиотехники;
- От 60 до 100 Вт — для пайки толстых проводов;
- От 100 до 250 Вт — для крупных предметов, например, радиатора.
Паяльник лучше всего выбирать со встроенным термодатчиком.
Техника безопасности
Пайка — это небезопасный процесс, и перед тем как его начать нужно обязательно соблюсти все правила техники безопасности.
- Перед началом работ наденьте хорошие защитные очки — это застрахует от попадания припоя в глаза;
- Паяльник можно держать только за ручку;
- Нагретый паяльник не должен касаться изоляции питающего провода, так как это может привести к , и, как следствие, — к пожару;
- Перегревать паяльник также нельзя — проверяем это коснувшись канифоли — должен появиться легкий дымок;
- Позаботьтесь о подставке для паяльника — они есть в продаже;
- При пайке электронных устройств, провода питания должны быть отсоединены. К примеру, электронная схема может быть выключена, но соединена с заземлением. И если корпус паяльника не заземлён, или имеет слабую изоляцию, то это может привести к возникновению дуги на несколько кВ;
- Не вдыхайте пары при пайке — они вредны для организма. До и после работ проветривайте комнату. Использовать для этого лучше технические помещения;
- Тщательно моем руки и лицо после работ. Проводить их лучше в одежде с длинным рукавом.
Технология пайки
5 правил для хорошего результата
- Для получения качественного результата необходимо следить за равными температурами спаиваемых поверхностей. То есть, недостаточно нагреть одну поверхность, и приложить её к другой. При низком нагреве жала припой только немного размягчится, но не расплавится. При высоком — будет чрезмерное выпаривание припоя.
- Если что-то не получилось с первого раза — нужно дать остыть деталям! Нельзя на них дуть, и остужать искусственно. Время подбирается путём эксперимента. Желательно сначала потренироваться на чём-нибудь, например, на медных проводах, прежде чем приступать к основной работе.
- Флюс наносится непосредственно перед самой пайкой. На 1 каплю припоя достаточно лишь чуть-чуть коснуться канифоли.
- Жало прикладываем к месту пайки всей лопаткой!
- Припой должен быть распределён равномерно по всей поверхности. А жало хорошо очищенным от окислов.
Только практика поможет научиться хорошо паять. Соблюдайте технику безопасности, и не бойтесь экспериментировать!
