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!
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!
Флюс применяется для того, чтобы подготовленные к пайке места деталей или проводников не окислялись во время пайки. Для пайки плат надо применять флюсы, в которых нет кислоты. Простейшим и самым распространённым флюсом является канифоль. Канифоль лучше покупать натуральную сосновую. Гораздо лучший результат можно получить если запастись жидким флюсом. Для его приготовления измельчают канифоль в порошок и всыпают в этиловый или борный спирт. Такую канифоль наносят на спаиваемые места кисточкой. Купив новый паяльник, жало надо зачистить и залудить - покрыть тонким слоем припоя. При первом включении нового паяльника в сеть обычно происходит выгорание связующих компонентов изоляции - из паяльника при этом идет неприятно пахнущий дымок, поэтому первое включение паяльника лучше производить на открытом воздухе. Теперь зачистите жало паяльника напильником, затем снова нагрейте паяльник. Опустите жало в канифоль, а затем прикоснитесь им к кусочку припоя. В слое расплавленного припоя поводите жало по деревянной подставке так, чтобы вся поверхность его покрылась слоем припоя.
При пайке мелких радиодеталей удобно иметь очень тонкое жало паяльника, диаметром буквально пару миллиметров. Перегретым паяльником паять платы не удобно. Тем более есть опасность перегреть паяемые радиодетали. Желательно оснастить паяльник
Как правильно паять?
Прежде чем начать рассматривать вопрос: ”Как правильно паять?” Нужно обозначить одно но…
Пайка бывает разная . Нужно понимать, что существует большая разница в методике пайки здоровенного резистора мощностью 2 Ватта на обычную печатную плату и, например, микросхемы BGA на многослойную плату сотового телефона.
Если в первом случае можно обойтись простейшим электрическим паяльником мощностью 40 Ватт, твёрдой канифолью и припоем, то во втором случае потребуется применение таких приборов, как термовоздушная станция, безотмывочный флюс, паяльная паста, трафареты и, возможно, станция нижнего подогрева плат.
Как видим, разница существенная.
В каждом конкретном случае нужно выбирать тот метод пайки, который является наиболее подходящим для конкретного вида монтажа . Так для пайки микросхем в планарном корпусе лучше применять термовоздушную пайку, а для монтажа обычных выводных резисторов, крупногабаритных электролитических конденсаторов стоит применять контактную пайку электрическим паяльником.
Рассмотрим простейшие правила обычной контактной пайки.
Для начала начинающему радиолюбителю вполне достаточно освоить обычную контактную пайку простейшим и самым дешёвым электрическим паяльником с медным жалом.
Сперва необходимо приготовить минимальный наборчик для пайки и паяльный инструмент. О том, как подготовить электрический паяльник к работе уже рассказывалось в статье о подготовке и уходе за паяльником .
Многие считают, что для пайки лучше использовать паяльник с невыгораемым жалом. В отличие от медного, невыгораемое жало не требует периодического затачивания и лужения, так как на его поверхности не образуются углублений – раковин.
Выгоревшее жало паяльника
(для наглядности медное жало предварительно обработано напильником).
На фото видно, что край медного жала неровный, а образовавшиеся углубления заполнены застывшим припоем.
Невыгораемое жало у широко распространённых паяльников, как правило, имеет конусообразную форму. Такое жало не смачивается расплавленным припоем, то есть с его помощью на жало нельзя брать припой. При работе таким паяльником припой к месту пайки доставляется с помощью тонкого проволочного припоя.
Понятно, что использовать припой в кусочках или стержнях при пайке паяльником с невыгораемым жалом затруднительно и неудобно. Поэтому тем, кто хочет научиться паять, лучше начинать свою практику с обычного электрического паяльника с медным жалом. Недостатки его использования легко компенсируются такими удобствами, как лёгкость использования припоев в любом исполнении (проволочном, стержневом, кусковом и т.п), возможность изменения формы медного жала.
Электрический паяльник с медным жалом удобен тем, что с его помощью можно легко дозировать количество припоя, которое необходимо донести к месту пайки.
Чистота спаиваемых поверхностей.
Первое правило качественной пайки – это чистота спаиваемых поверхностей. Даже у новых радиодеталей, купленных в магазине, выводы покрываются окислами и загрязнениями. Но с этими незначительными загрязнениями, как правило, справляется флюс, который применяют в процессе пайки. Если же видно, что выводы радиодеталей или медные проводники сильно загрязнены или покрыты окислом (зеленоватого или тёмно-серого цвета), то перед пайкой их нужно очистить либо перочинным ножом, либо наждачной бумагой.
Особенно это актуально, если при сборке электронного устройства применяются радиодетали, бывшие в употреблении. На их выводах обычно образуется тёмный налёт. Это окисел, который будет препятствовать пайке.
Лужение.
Перед пайкой поверхность выводов необходимо залудить – покрыть тонким и ровным слоем припоя. Если обратить внимание на выводы новых радиодеталей, то в большинстве случаев можно заметить, что их выводы и контакты залужены. Пайка лужёных выводов происходит быстрее и качественнее, так как отпадает необходимость в предварительной подготовке выводов к пайке.
Чтобы залудить медный проводник для начала удаляют с его поверхности изоляцию и очищают от загрязнений, если таковые имеются. Затем нужно обработать поверхность пайки флюсом. Если в качестве флюса применяется кусковая канифоль, то медный провод можно положить на кусок канифоли и коснуться провода хорошо прогретым жалом паяльника. Предварительно на жало паяльника необходимо взять немного припоя.
Далее движением вдоль провода распределяем расплавленный припой по поверхности проводника, стараясь как можно лучше и равномернее прогреть сам проводник. При этом кусковая канифоль плавиться и начинает испаряться под действием температуры. На поверхности проводника должно образоваться ровное покрытие оловянно-свинцовым припоем без комочков и катышков.
Расплавившаяся канифоль способствует уменьшению поверхностного натяжения расплавленного припоя и улучшает смачиваемость спаиваемых поверхностей. Благодаря флюсу (в данном случае – канифоли) обеспечивается равномерное покрытие проводника тонким слоем припоя. Также флюс способствует удалению загрязнений и предотвращает окисление поверхности проводников во время прогрева их паяльником.
Прогрев жала паяльника до рабочей температуры.
Перед началом пайки необходимо включить электрический паяльник и подождать, пока его жало хорошо прогреется и температура его достигнет значения 180 – 240 0 C.
Так как у обычного паяльника нет индикации температуры жала, то судить о достаточном нагреве жала можно по вскипанию канифоли.
Для проверки нужно кратковременно коснуться кусочка канифоли нагретым жалом. Если канифоль плохо плавиться и медленно растекается по жалу паяльника, то он ещё недогрет. Если же происходит вскипание канифоли и обильное выделение пара, то паяльник готов к работе.
В случае пайки недогретым паяльником, припой будет иметь вид кашицы, будет быстро застывать, а поверхность паяного контакта будет иметь шероховатый вид с тёмно – серым оттенком. Такая пайка является некачественной и быстро разрушается.
Качественный паяный контакт имеет характерный металлический глянец, а его поверхность ровная и блестит на солнце.
Также при пайке различных радиодеталей стоит обращать внимание на площади спаиваемых поверхностей. Чем больше площадь проводника, например, медной дорожки на печатной плате, тем мощнее должен быть паяльник. При пайке происходит теплопередача и кроме самого места пайки происходит и побочный прогрев радиодетали или печатной платы .
Если от места пайки происходит существенный теплоотвод, то маломощным паяльником невозможно хорошо прогреть место пайки и припой очень быстро остывает, превращаясь в рыхлую субстанцию. В таком случае нужно либо дольше нагревать спаиваемые поверхности (что не всегда возможно или не приводит к желаемому результату), либо применять более мощный паяльник.
Для пайки малогабаритных радиоэлементов и печатных плат с плотным монтажом лучше использовать паяльник мощностью не более 25 Ватт. Обычно в радиолюбительской практике используются паяльники мощностью 25 – 40 Ватт с питанием от сети переменного тока 220 вольт. При эксплуатации электрического паяльника стоит регулярно проверять целостность изоляции сетевого шнура , так как в процессе работы нередки случаи её повреждения и случайного оплавления разогретыми частями паяльника.
При запаивании либо выпаивании радиодетали с печатной платы желательно следить за временем пайки и ни в коем случае не перегревать печатную плату и медные дорожки на её поверхности свыше 280 0 C.
Если произойдёт перегрев платы, то она может деформироваться в месте нагрева, произойдёт расслоение или вздутие, отслоятся печатные дорожки в месте нагрева.
Температура свыше 240-280 0 C является критической для большинства радиоэлементов. Перегрев радиодеталей во время пайки может вызвать их порчу.
При спайке деталей очень важно жёстко их зафиксировать. Если этого не сделать, то любая вибрация или смещение нарушит качество пайки, так как припою требуется несколько секунд для того чтобы затвердеть.
Для того чтобы качественно производить пайку деталей “на весу” и избежать смещения или вибрации во время остывания паяного контакта можно использовать приспособление, которое в быту радиолюбителей называется “третья рука ”.
"Третья рука"
Такое нехитрое устройство позволит не только легко и без особых усилий производить пайку деталей, но и избавит от ожогов, которые можно получить, если придерживать детали во время пайки рукой.
"Третья рука" в работе
Меры безопасности при пайке.
В процессе пайки довольно легко получить пусть и небольшой, но ожог. Чаще всего ожогам подвергаются пальцы и кисти рук. Причиной ожогов, как правило, является спешка и плохая организация рабочего места.
Нужно помнить, что в процессе пайки не стоит прикладывать больших усилий к паяльнику. Нет смысла давить им на печатную плату в надежде быстрого расплавления паяного контакта. Нужно дождаться, когда температура в месте пайки достигнет необходимой . В противном случае возможно соскальзывание жала паяльника с платы и случайное касание раскалённым металлом пальцев рук или ладони. Поверьте, ожоговые раны очень долго заживают !
Также стоит держать глаза подальше от места пайки. Нередки случаи, что при перегреве печатная дорожка на плате отслаивается с характерным вспучиванием, что ведёт к разбрызгиванию мельчайших капелек расплавленного припоя. Если есть защитные очки, то стоит применить их. Как только будет получен достаточный опыт пайки, то от защитных очков можно отказаться.
Производить пайку желательно в хорошо проветриваемом помещении. Пары свинца и канифоли вредны для здоровья. Если нет возможности проветривать помещение, то стоит делать перерывы между работой.
Казалось бы, сам вопрос, как правильно паять паяльником, весьма прост. Макнул жало в канифоль, набрал на кончик припоя – и коснулся контактов детали, которую надо припаять.
На самом деле, для выполнения этой работы нужны определенные навыки, которые приходят с опытом. Иначе, как объяснить отличие в качестве пайки, сделанной разными мастерами?
Как быстро научиться паять
Для того чтобы освоить азы пайки необходимо правильно подобрать инструмент. Начнем с главного, с выбора паяльника.
Выбираем правильный паяльник
В большинстве случаев, подойдет паяльник с медным жалом 40-60 Вт, подставка, флюс (лучше всего канифоль) и припой.
Не следует гоняться за дорогими керамическими приборами и паяльными станциями. Для обучения вполне подойдет базовый набор. И не забудьте пинцет.
ВАЖНО! После того, как вы освоите азы пайки – станет понятно, что обучающий набор подходить для 90% домашней работы с паяльником.
Многие продвинутые радиолюбители десятки лет пользуются еще советскими паяльниками без регуляторов.
А качеству пайки может позавидовать владелец оснащенной по последнему слову техники паяльной станции.
Чтобы правильно паять, нужно тренироваться
Если инструмент новый необходимо подготовить жало, заточить и залудить. Это способ годится исключительно для жал из меди.
Как залудить жало, пошаговая инструкция
Если вы уже пользовались инструментом, то правильно подготовить жало к работе поможет это видео
Далее, нарежьте несколько кусочков провода разного сечения, и найдите любой сломанный электроприбор (транзисторный приемник или кассетный магнитофон). Из этого набора можно сделать отличный полигон для тренировок.
Как правильно залудить жало, если припой не липнет – видео
Выпаивайте и ставьте обратно радиодетали на схеме, соединяйте провода со скруткой и без нее. Лучшее пособие для обучения – самостоятельная практика на компонентах, которые не жалко испортить.
Последовательность действий
Не торопитесь сразу соединять две детали припоем. Для начала освойте зачистку провода и контактной площадки на монтажной плате. Затем потренируйтесь лудить разделанный провод.
Попробуйте выпаять из платы двух, а затем и трех контактную радиодеталь (к примеру – транзистор). И только после этого пробуйте паять начисто. Запомните главное правило – сначала прогреть место спайки, затем добавить в него припой.
Добавить припой можно несколькими способами.
- Поднести расплавленный состав на кончике жала
- Поднести проволочку припоя к месту соединения и прижав все жалом дождитесь, кода состав начнет плавиться.
