Как правильно паять паяльником и что нужно для работы. Пайка паяльником в домашних условиях Где спаять

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.

Пайкой называется способ создания неразъемного соединения посредством введения в зону контакта расплавленного материала с температурой плавления ниже, чем у материалов соединяемых деталей. О том, как правильно паять паяльником, можно узнать, освоив технологию на практике.

Назначение прибора

Паяльник электрический выпускается с напряжением питания от 12 до 220в. Маломощную конструкцию сложно изготовить под большое напряжение, так как для этого требуется много слоев тонкого провода, что приводит к увеличению габаритов. Кроме того, его выбирают, исходя из условий безопасности работы.

Мощность паяльника удобно подобрать с помощью простой таблицы:

Оптимальную температуру жала поддерживают вручную или автоматически. Для этого применяют тиристорные регуляторы.

Для увеличения срока службы конец паяльника можно отковать. При этом медь будет меньше растворяться в припое. Перед тем как пользоваться паяльником, жалу придают напильником определенную форму. Наиболее распространенными являются угловая и на срез. Ножевидную форму придают концу, чтобы одновременно выпаивать несколько контактов микросхемы или выводов разъема.

Инструменты

Перед тем как правильно паять паяльником, рабочий участок следует снабдить необходимыми инструментами:

- Подставка . Разогретый прибор располагается на подставке. Она также служит для размещения флюса и является площадкой для работы с проводами. К ней дополнительно прикрепляют «крокодил» с кусочком поролона для чистки жала.

- Штатив . В него входят зажимы («крокодилы»), которые можно перемещать по высоте и поворачивать, ванночка с канифолью, держатель для паяльника.

- Набор инструментов . Он нужен для поддерживания деталей, придания проводам заданных форм, зачистки поверхностей пайки. В число таких инструментов входят пинцеты, пассатижи, кусачки, круглогубцы, напильники, нож, наждачная бумага.

Секреты пайки

Как пользоваться паяльником?

С поверхностей деталей удаляются посторонние вещества посредством зачистки наждачной бумагой и обезжиривания ацетоном или бензином.

Жало очищается от окислов и гари напильником, бруском или наждачной бумагой.

Паяльник нагревается, его конец покрывается канифолью, а затем залуживается. Для этого припой на жале растирается деревянным бруском. Вся рабочая поверхность должна приобрести характерный серебристый цвет.

Нагревается припой. Его небольшая часть в виде капли наносится на место соединения и разравнивается. Если это необходимо, он добавляется до нужного количества, пока не закроет место контакта. Участок соединения прогревается. Как правильно паять провода? Соприкосновение жала с проводником должно быть по максимально большой площади, а не кончиком, как это делают неопытные монтажники. При этом канифоль должна еще оставаться на капле припоя, чтобы не началось его окисление. Процесс пайки производится в один прием. Если несколько раз отводить и снова прижимать жало к детали, припой станет серым из-за окисления, поскольку канифоль испаряется раньше. В процессе остывания детали должны быть неподвижными. При смещении проводов, когда припой еще не застыл, в нем образуются микротрещины, ухудшающие прочность соединения и создающие дополнительное электрическое сопротивление.

Остатки канифоли удаляются кисточкой, смоченной спиртом.

Пайка проводов

Разберемся, как правильно паять паяльником провода. Прежде всего их концы, предназначенные для соединения, освобождаются от изоляции. Соединяемые провода важно качественно прогреть. Для этого размеры жала должны соответствовать габаритам деталей. Если паяльник слишком большой, то в процессе работы будут повреждены соседние элементы. При его малых размерах пайка окажется ненадежной, поскольку детали трудно прогреть.

Подготовка провода заключается в удалении с его конца изоляции. Ее снимают ножом или кусачками. Многожильный провод следует скрутить, чтобы не торчали отдельные части, и залудить. Для этого он опускается в ванночку с канифолью, паяльником берется капля припоя и проводится несколько раз по медным жилам. В процессе лужения провод нужно прогревать и поворачивать, чтобы покрытие было со всех сторон. Для подготовки к дальнейшей работе залуженный конец окунают в расплавленную канифоль и производят таким образом «лакировку». Ее излишки можно будет потом легко удалить рукой.

Припой является слабым сплавом и ломается от небольших нагрузок. Соединяемые провода предварительно зачищают и скручивают. Для этого они должны иметь общую ось. Их центры следует совместить, после чего один провод скручивается вдоль длины другого. Аналогичная операция проделывается со вторым концом. На место соединения наносится расплав канифоли, а затем — припой. Скрутку следует прогреть 2-3 сек.



При недостаточном количестве припой надо добавить, чтобы покрытие было равномерным и блестело. Многим непонятно, почему соединение не прогревается даже с мощным прибором. Как должна производиться пайка паяльником в этом случае? Дело в том, что тепло распространяется снизу вверх. Поэтому скрутку необходимо подогревать снизу. При перегреве припой растекается, а когда тепла недостаточно, покрытие получается рыхлым.

Одножильные провода зачищают до блеска и окунают в канифоль. Затем их соединяют, прогревают 3-5 сек. и наносят припой. На оголенный провод надевают термоусадочную трубку большего диаметра, который уменьшается от повышенной температуры, после чего образуется надежная изоляция. Если спайка быстро остывает, для подогрева используют зажигалку. Освоив, как правильно паять провода, можно приступить к более сложным операциям.

Скручивать вместе медный и алюминиевый провода недопустимо из-за тепловыделения в переходном сопротивлении контакта. Их фиксацию производят через промежуточный элемент, которым может быть болтовое соединение с разделением шайбами, клеммный зажим, прослойка другого металла. Припой для пайки алюминия на основе олова подходит также к медному проводу и может быть для них надежным промежуточным слоем.

Пайка радиодеталей

Спайку с радиоэлементом производят скруткой или внахлест, применяя теплоотвод, например, пинцетом. Нагрев многих деталей электросхем не должен превышать 70 ºС при продолжительности более 3 сек.

На печатной плате место монтажа по периметру отверстия покрывается слоем припоя. Затем в него вставляется залуженный и покрытый канифолью конец проводника. Его прогревают и смачивают добавленной каплей припоя. Жало должно касаться вывода и дорожки платы одновременно. Излишки припоя легко удаляются медной оплеткой. Работа выполнена качественно, когда все точки пайки похожи друг на друга. Выводы радиоэлементов загибают и вставляют в отверстия платы. Концы с обратной стороны немного отгибают, чтобы деталь не выпадала.

Паяльник нельзя долгое время держать сухим в нагретом состоянии. Он покрывается слоем окислов, и жало снова придется зачищать и лудить. На конце постоянно должен быть слой расплавленной канифоли, а в длительные промежутки между работой паяльник следует отключать. Также с него периодически удаляется губкой старый припой.

Элементы плат различного оборудования могут выйти из строя под действием статического электричества. Для предотвращения его возникновения корпус паяльника следует заземлить.

Работа с микросхемами

Рассмотрим, как правильно паять микросхемы. Процесс имеет некоторые особенности. Микросхемы не выдерживают перегрева. В местах соединения не должно быть излишков припоя. Для этого применяют паяльник для микросхем с регулированием температуры нагрева.

Одновременный нагрев контактов производят с применением фена с насадками. Участок на плате необходимо очистить. Для этого подходит ацетон или универсальный растворитель лаков. Затем включается фен, и его температура устанавливается на уровне 330-370 ºС. При минимальной скорости обдува чип разогревается и сразу удаляется пинцетом после оплавления контактов. Затем зона спайки смазывается флюсом, а на место неисправной устанавливается новая микросхема. При нагреве феном она немного проседает от расплавления контактов, что является сигналом о конце операции. Место пайки протирается ацетоном, чтобы удалить остатки флюса. Достаточно мощные контакты можно дополнительно прогреть паяльником.

Когда будет освоена простая можно переходить на сложные соединения, например, разнородные металлы с использованием газового, печного или импульсного подогрева.



Пайка алюминия

Трудности пайки алюминия связаны с его низкой температурой плавления (660 ºС) и прочной оксидной пленкой. Детали нагревают в печи или газопламенной горелкой. Их подготовка заключается в удалении жиров растворителем и в механической зачистке наждачной бумагой, абразивным кругом или щеткой из нержавейки. При этом окисная пленка образуется вновь, но ее толщина значительно меньше предыдущей. Затем на место соединения наносится флюс и производится его подогрев до температуры расплавления припоя. Электродным стержнем прикасаются к месту стыка, пока он не начнет плавиться.



Припой для пайки алюминия при температуре 150-400 ºС может быть на основе цинка, олова, кадмия (легкоплавкий). Он слабо сопротивляется коррозии и требует дополнительных покрытий. Тугоплавкие припои, такие, как силумин (590-600 ºС), 34А (530-550 ºС) и другие, более надежны и используются чаще. Сплавы алюминия имеют меньшую температуру плавления. Их паяют с печным подогревом, который точнее регулируется.

Заключение

Как правильно паять паяльником провода и микросхемы? Ответ на этот вопрос подразумевает, прежде всего, тщательную подготовку инструмента и деталей. В процессе создания неразъемного соединения слой расплавленного припоя всегда должен быть защищен флюсом. Для каждой операции подбирается паяльник соответствующей мощности и формы рабочей поверхности жала. При правильном соединении деталей и выдерживании температурного режима пайка получается надежной и долго служит.

Пошаговое освоение навыков пайки

Перед теми, кто совсем недавно начал своё знакомство с электроникой встаёт на первый взгляд простая задача – научиться правильно паять .

Казалось бы, всё просто – взял паяльник, припой, канифоль, и можно начинать собирать какое-нибудь интересное устройство. Но, чтобы собрать электронную самоделку, нужно обладать навыками качественной и надёжной пайки.

Работоспособность любого электронного устройства в первую очередь зависит от надёжности электрических соединений и паянных в том числе. Навыки качественной пайки приходят с опытом. Поэтому необходима тренировка . С чего же начать?

Чтобы научиться паять, в первую очередь необходимо ознакомиться с теорией. Это потребует немного времени сейчас и сбережёт его в будущем. Вот что потребуется знать, для того, чтобы приступить к освоению навыков пайки.

Минимальный набор для пайки: паяльник, припой, канифоль, подставка для паяльника.

Припои. Свойства и характеристики оловянно - свинцовых припоев.

В последнее время на прилавках радиомагазинов появился бессвинцовой припой (Lead free). Его активно применяют при сборке бытовой радиоаппаратуры. Припой без свинца отличается своими свойствам от широко распространённого оловянно-свинцового. О бессвинцовых припоях читайте .

Также в процессе пайки и сборки потребуется монтажный инструмент.

После лёгкого прочтения теории, можно смело приступать к пайке. Для тренировки навыков можно спаять куб. Сперва может показаться, что это дело простое, но на самом деле это не так.

Куб, спаянный из медного провода

Берём медную проволоку сечением около 1 миллиметра. Если провод лакированный, то предварительно нужно удалить изоляцию. Делать это лучше с помощью перочинного ножа и мелкой наждачной бумаги. Поверхность проволоки нужно тщательно зачистить, чтобы остатки лакового покрытия не мешали лужению проводника. Даже небольшие участки лаковой изоляции, случайно оставшиеся после зачистки, будут препятствовать дальнейшему лужению. Далее залуживаем медную проволоку. О лужении провода можно прочесть .

В процессе лужения можно использовать жидкий флюс, например, ЛТИ-120. Продаётся в магазине радиотоваров в тюбиках. Может комплектоваться кисточкой или диспенсером (типа, как пипетка для нанесения флюса капелькой).

ЛТИ - 120

Жидкий флюс быстро высыхает. Поэтому некоторые слегка подсушивают его для придания более густой консистенции.

Для облегчения процесса спайки двух проводников под необходимым углом можно воспользоваться “третьей рукой”. Третья рука весьма полезное приспособление. Оно поможет сберечь пальцы рук от случайных ожогов, которые можно получить придерживая детали или проводники пальцами.

Если не удаётся купить такой девайс, то что-то подобное можно собрать, используя зажимы типа “крокодил” и несколько металлических деталей.

Выпаивание радиодеталей.

Потренироваться в выпаивании радиодеталей можно на печатных платах от неисправной аппаратуры. Для этих целей подойдёт старый ненужный телевизор, например, типа 3УСЦТ. Таких телевизоров было наштамповано огромное количество в советское время. На печатных платах таких телевизоров все радиодетали смонтированы методом монтажа в отверстия - THT (от англ. –Through Hole Technology).

В подавляющем большинстве современной радиоаппаратуры применяется монтаж SMT или смешанный (SMT + THT). Демонтаж радиоэлементов с печатных плат, собранных методом SMT осложняется тем, что SMD элементы (конденсаторы, диоды, резисторы) имеют очень малые размеры и для их выпаивания требуется специальное оборудование. Поэтому практиковаться в выпаивании всевозможных радиодеталей с печатных плат легче начинать с плат, выполненных методом монтажа в отверстия.

Если особых трудностей с выпаиванием обычных радиодеталей не возникло, можно приступить к тренировке навыков пайки элементов SMD. В современной электронике монтаж радиодеталей на поверхность очень популярен и эта тенденция будет сохраняться – детали будут всё мельче и мельче.

Для пайки SMD компонентов желательно обзавестись термовоздушной паяльной станцией.

Подробнее о термовоздушной паяльной станции читайте .

Выпаять SMD элементы с платы обычным паяльником очень сложно, а многовыводные детали вроде микросхем вообще нереально, поэтому станция пайки горячим воздухом просто необходима. Она упрощает процесс монтажа и демонтажа многовыводных планарных микросхем, миниатюрных SMD-транзисторов, резисторов и конденсаторов. Если вы занимаетесь радиоэлектроникой и планируете освоить ремонт электроники и, например, ремонт сотовых телефонов , то не сомневайтесь в том, что термовоздушная паяльная станция вам пригодиться.

Также не стоит забывать о правилах безопасности. Желательно, чтобы помещение, в котором происходит пайка, проветривалось. Старайтесь не вдыхать пары канифоли.

Не перегревайте печатную плату. Это исключить её вспучивание и расслоение. Также стоит оберегать глаза и лицо. Не редки случаи, что выводы деталей пружинят под действием сил упругости, разбрызгивая капельки жидкого припоя во все стороны. Похожая ситуация происходит и при перегреве печатной платы, когда медные дорожки отслаиваются, а жидкий припой разбрызгивается по сторонам. Старайтесь избегать таких случаев!

Лучше унция практики, чем тонны наставлений!

Для начинающих разбирали уже и как обозначаются радиодетали, и как определить выводы микросхем. Но а теперь коснемся вопроса, что нужно для паяния , так как он всегда актуальный.

Паяльник

Первое что нам понадобиться, это конечно же паяльник.Оптимальный вариант и по цене и по мощности, это паяльник мощностью 60 Вт.

Канифоль

Канифоль, в идеале - проволочный припой, который представляет из себя намотанную на катушку, длинную, тонкую оловянную трубку, похожую на проволоку, в полости которой находится канифоль.

Т.е. при пайке, в этом случае, нам не нужно, как по-старинке, опускать жало паяльника, то в канифоль, то в припой, а все это происходит одновременно в одной точке. Об этом подробнее чуть ниже…

Приобрести все необходимые компоненты можно в ближайшем магазине радиотоваров.

Если у Вас не паяльная станция, которая изначально готова к пайке сразу же после включения, а обычный паяльник, то перед работой (особенно если он новый) его нужно специальным образом подготовить - залудить, иначе паять не будет. Что это такое «залудить», сейчас разберём.

Как залудить паяльник?

Берём напильник и прикладываем плашмя к срезу жала паяльника. Теперь точим в той же плоскости, периодически посматривая на жало, до тех пор, пока оно не станет плоским, гладким и блестящим.

После этого разогретое жало опускаем в канифоль и сразу в припой (в олово). Прилипать припой к жалу почти не будет, поэтому сразу же после этой процедуры прикладываем жало к небольшой дощечке, желательно природного происхождения (не ДСП) лучше еловой или кедровой (смолянистой), но в принципе сойдёт и любая, только возиться придется дольше.

Итак, повторяем эту процедуру (канифоль → припой → дощечка) до тех пор, пока подготовленный предварительно напильником срез жала из жёлто – с переливом сизого цвета разогретой меди, не станет серебристым и блестящим от покрывающего его равномерно припоя. Вот это и называется «залудить», в данном случае паяльник.

Примерно так должно выглядеть залуженное жало паяльника.

Теперь мы будем учиться припаивать проводок (предварительно его, залудив) к латунной жестянке, тоже залудив её с начала.

Окунаем жало паяльника в канифоль , потом в припой, и сразу же, плоскостью жала параллельно плоскости подносим вплотную к нашей латунной подопытной, не дав испариться канифоли, прижимаем, потом притираем, елозим, в общем – лудим. Если канифоль испарилась или растеклась, процесс повторяем, и постепенно, постепенно наша жестянка покрывается качественно налипшим на неё припоем. Если материал чистый или без сильных окислов, то подобное лужение происходит быстро.

Если используется проволочный припой, то прислоняем жало паяльника к жестянке, а к точке их контакта подносим кончик проволочного припоя, стараясь больше прикасаться к залуженной части паяльника, и трём ею об эту часть, чтобы олово с канифолью обогатило собою место контакта.

Как залудить провод?

Теперь лудим проводок. Аккуратно снимаем изоляцию ровно настолько, чтобы нам хватило места для пайки, и для расположения термоусадочной трубки, (или другого изолятора) чтобы потом не возникло каких-нибудь «коротышей» (коротких замыканий)…

Провод лудить проще, т.к. обычно, под изоляцией металл чистый, не окисленный. Его мы окунаем в канифоль, приложив сверху него жало разогретого паяльника и по-потихоньку вытаскиваем провод из под паяльника наружу, после того, как канифоль расплавится и задымится. Это делается, как наверное поняли, для того, чтобы расплавленная канифоль обволокла контактную часть провода. Теперь обогащаем жало паяльника припоем, коснувшись олова, подносим жало к налипшей на проводке канифоли.

Если провод медный и чистый – лужение произойдёт сразу же.

Если нет, то придется, возможно, операцию повторить или воспользоваться вместо канифоли паяльной пастой – специальным химическим веществом, (типа паяльной кислоты, если кто знаком) позволяющей лудить, к примеру, даже железо.

Так выглядит паяльная паста.

Как припаять провод?

Есть у нас залуженная подопытная латунная жестянка и залуженный проводок, которые теперь мы обязаны соединить, запечатлеть разогретым припоем и потом остудить, чтобы навсегда сохранить их электрическую связь, что мы и делаем, поднеся залуженную часть провода к залуженной части жестянки.

К месту их контакта подносим обогащённое припоем жало паяльника так, чтобы припой качественно обволок залуженные части припаиваемых деталей. Этому будет способствовать участвующая в процессе канифоль. Если что-то не ладится - окунайте в неё. После того, как детали оказались в расплавленном припое, постарайтесь их больше не шевелить. Можно слегка подуть на место пайки, пока блеск припоя слегка не потемнеет, что будет свидетельствовать о затвердевании пайки.

Всё, поздравляю! У Вас получилось.

Пинцет

Во время пайки не стоит забывать что все элементы подвергаются высокой температуре.

Что бы избежать ожогов,и достичь наибольшего комфорта, мы пользуемся пинцетом.

Пайка считается очень удобным и хорошо проверенным способом соединения проводников и радиодеталей. С её помощью также можно припаять провод к плате с расположенными на ней электрическими контактами.

Качеством пайки, в конечном счёте, определяется надёжность образовавшегося соединения, так что перед началом работ рекомендуется ознакомиться с особенностями этой не совсем простой процедуры.

Для того чтобы присоединить проводник к плате в первую очередь потребуется паяльник с мощностью, зависящей от толщины самого провода.

Обычно для этих целей используются паяльные устройства с рабочей мощностью в пределах от 25-ти до 40 Ватт.

Помимо этого, необходимо будет запастись комплектом расходного материала, заметно облегчающего условия пайки (припой, канифоль и флюс). Желательно также подготовить инструмент для отвода тепла, посредством которого можно защитить саму плату от сильного перегрева.

Подготовка проводов

Для получения качественного соединения крайне важно правильно подготовить провод к пайке, для чего необходимо проделать следующие обязательные операции:

1. Сначала рабочий конец провода очищается от поливинилхлоридной изоляции на длину чуть большую размера будущего контакта.
2. Затем из обнажившегося многожильного конца вручную или с помощью пассатижей формируется тугая скрутка, которая затем лудится в канифоли с припоем.
3. По завершении этой операции переходят к плате, контактный пятак которой также следует тщательно залудить.

Установка теплоотвода

Для того чтобы не перегреть и не повредить расположенный на плате контакт рекомендуется к месту пайки прикладывать какой-нибудь металлический предмет, который в данном случае выполняет функцию теплоотвода.

В качестве такого вспомогательного приспособления традиционно используется пинцет, но, в крайнем случае, его может заменить мощная металлическая клипса или отвёртка.

Для обеспечения надёжного застывания расплавленного припоя необходимо на некоторое время зафиксировать проводник в зоне пайки (обездвижить его). В противном случае паяльную процедуру придётся повторить.

По завершении соединения отдельных проводников временное приспособление для отвода тепла удаляется из рабочей зоны.

Таким образом, зная процедуру пайки, можно отремонтировать многие электроприборы, в частности елочную гирлянду, плеер, светодиодную лампу.

Пайка шлейфа

Гибкие шлейфы из тонких проводников уже давно применяются в современной бытовой аппаратуре. Их можно встретить в обычном мобильном телефоне, а также в любом образце компьютерной техники, в которой имеются многожильные соединения.

Как правило, в шлейфе дорожки проводников очень тонкие и располагаются вплотную одна от другой, что накладывает на паяльные работы следующие ограничения:

• для припаивания шлейфа к плате потребуется паяльник, мощность которого не должна превышать 24-х Ватт;
• при пайке желательно использовать специальную увеличительную линзу, закреплённую на рабочей подставке-кронштейне;
• для обеспечения хорошего отвода тепла от рабочей зоны потребуется массивный пинцет.

Нередко приходится соединять два тонких провода между собой (для устранения их обрыва в шлейфе, образованном из нескольких проводников). В этом случае сначала необходимо зачистить оборванные концы, а затем туго скрутить их между собой.

С целью изоляции места соединения на один из них перед этим натягивается подходящая по диаметру пластиковая трубочка (кембрик).

По завершении пайки места скрутки изолирующая трубка с небольшим натягом перемещается в зону соединения.

Можно ли обойтись без паяльника

Припаять без паяльника провода к плате – вполне выполнимая задача. Для этого следует взять небольшую по размерам металлическую ёмкость (типа плошки) и заполнить её мелко нарубленным мягким припоем, смешанным с тщательно растолчённой канифолью. Для этих целей удобнее всего использовать металлическую крышку от стандартной банки кофе.

Затем ёмкость с твёрдой паяльной смесью разогревается любым доступным способом до момента перехода последней в жидкую фазу. Все последующие операции должны выполняться очень быстро, чтобы не допустить остывания готового состава.

Нужно окунуть в расплавленный припой конец подпаиваемого проводника, а затем осторожно капнуть жидким составом на контакт платы. Быстро прижать конец провода к ещё не застывшей капле расплавленного припоя, и дождаться остывания зоны соединения.

В заключение обзора отметим, что в современных электронных устройствах обрыв проводника в контактной точке платы – это самая распространённая неисправность.

Так что после освоения технического приёма их соединения без паяльника можно будет легко восстановить любое повреждённое электронное изделие (такое, например, как клавиатура персонального компьютера).