Как правильно паять паяльником. соединение пайкой, лужение

Особенности других паек

Кондуктивная пайка печатных плат.

При пайке элементов платы ножки этих деталей обычно пропускаются через отверстия в плате. Паяются торцы ножек к дорожке на плате с обратной стороны. Вылет конца ножки детали составляет 1-2 мм. При пайке одной рукой придерживается деталь с лицевой стороны платы, а жало паяльника с припоем подносится с обратной стороны. Расплавленный припой должен заполнить все пространство отверстия и растечься в виде небольшого пятачка, охватывающего торец ножки детали, с обратной стороны платы. Время воздействия нагретым паяльником – не более 1-2 секунд.

При припаивании мелких деталей к более крупным мелкая деталь прижимается к более крупной с помощью пинцета или тонких плоскогубцев. Это необходимо сделать, чтобы не обжечь руки. Дальнейшие операции аналогичны припаиванию провода.

В случае спаивания плоских или достаточно крупных деталей, одна из них прижимается к другой с помощью тонких плоскогубцев. Вначале производится разогрев паяльником металлов в зоне пайки. Для этого касание жалом поверхности металла осуществляют не кончиком, а всей скошенной рабочей поверхностью жала. Паяльник удерживается или слегка передвигается по поверхности до тех пор, пока не расплавится слой припоя на деталях. После этого паяльником переносится из ванночки расплавленный припой. Такой перенос припоя повторяется несколько раз, пока не будет обработана вся зона пайки.

Суть пайки

Собственно, что такое пайка? Это соединение проводников (например, проводов или провода и дорожки на плате) с помощью легкоплавкого припоя

Звучит просто, на самом деле принципиально важно обеспечить два момента:

• надежное соединение, чтобы хороший контакт был постоянно,
• достаточную площадь соединения, чтобы место пайки не перегревалось (актуально для силовых цепей). 

Однако стоит отметить, что сам припой имеет высокое удельное сопротивление. Поэтому необходимо, чтобы толщина покрываемого слоя была небольшой, а площадь покрытия наоборот больше. Также отметим, что чем толще проводник (например, провод), тем большую площадь нужно покрывать.

жал никелированных

• Жало в форме иглы — им паяют очень маленькие радиодетали, такие как SMD. При осуществлении ремонта телефонов такое жало незаменимо. Оно применяется на платах с высокой плотностью монтируемых деталей.
• Жало-лопаточка — применяется для осуществления выпаивания и в случаях монтажа крупных радиодеталей. Им работают с многовыводными микросхемами.
• Жало в форме капли — им удобно переносить припой с канифолью к месту паяния, что приводит к повышению качества работы.
• Жало с изогнутой формой — чаще всего им отпаивают радиодетали, находящиеся в медной оболочке, чтобы на плате не оставался лишний припой. Оно может применяться и для обычной пайки. Паяльник нагревается до температуры 290-300 С.

Работая с паяльником, необходимо всегда содержать его в идеальной чистоте. Новые паяльные жала обычно обрабатывают с помощью молотка, чтобы на его поверхности образовались мелкие зазубрины. Впоследствии их аккуратно подравнивают напильником, чтобы придать жалу наиболее правильную форму.

Затем жало следует залудить, используя припой с канифолью. То есть покрыть тонким слоем припоя, обмакнув его в канифоль.

Пайка: физические свойства и основные принципы

Процесс пайки представляет собой технологию соединения металлических элементов, находящихся в твердом состоянии. Для этого используются специальные припои, которые, находясь в расплавленном состоянии, растекаются по соединяемым поверхностям и попадают в зазоры между деталями. После застывания припоя и его кристаллизации в этом месте образуется прочный и надежный шов.

Следовательно, процедура пайки обязательно связана с нагревом. Непременным условием является предварительное удаление оксидной пленки с поверхностей деталей. Это нужно обязательно знать всем, перед тем как паять паяльником. Соединение методом пайки во многом напоминает сварку, но это лишь внешнее сходство. На самом деле оба способа принципиально различаются между собой. При сварке кромки основных деталей и электрод приходят в расплавленное состояние, тогда как во время пайки соединяемые элементы остаются твердыми. Капиллярный зазор просто заполняется расплавленным припоем, а при остывании он кристаллизуется с проникновением в металл деталей. Еще одним отличием является возможность соединения деталей при нагреве, не превышающем температуру плавления соединяемых деталей.

Этим методом возможно припаять многие виды углеродистых, нержавеющих и легированных сталей, а также разновидности цветных, твердых и специальных сплавов. В соответствии с используемыми материалами, процесс соединения разделяется на паяние с припоями мягкого или твердого типа. В первом случае применяются материалы с температурой плавления менее 400 градусов, а во втором этот показатель достигает более 700 градусов, обеспечивая высокую термическую и механическую прочность соединений.

На стадии подготовки большое значение имеет очистка деталей от окислов и загрязнений, плотная подгонка их друг к другу. Места соединений обезжириваются и обрабатываются специальными составами, обеспечивающими дальнейшую чистую и ровную пайку.

Мягкая пайка осуществляется паяльниками с медными наконечниками, которые хорошо прогреваются и держат тепло в течение долгого времени. Разогрев может выполняться с помощью электротока или открытого пламени газовой горелки или паяльной лампы.

Выбор инструмента

Паяльник – инструмент с нагревательным элементом, используемый для соединения плавких материалов. По способу нагревания их разделяют на:

• электрические;
• термовоздушные;
• газовые;
• индукционные.

Паяльники: 1-Электрический, 2-Термовоздушный, 3-Газовый, 4-Индукционный

Для работы с электрическими схемами и SMD-платами применяют электрические паяльники. В среднем они обладают мощностью в 15-40 Ватт. С помощью приборов мощностью более 100 Вт спаивают большие детали: радиаторы, медные трубки разного диаметра и т.д. Большие молотковые паяльники мощностью до 550 Вт используются в различных сферах промышленности: машиностроение, металлургия и т.п.

Основным элементом прибора (напоминаю, что работаем мы в основном электрическим) является нагревательный стрежень. Он представляет собой медную трубку и намотанную на неё нихромовую спираль. С одной стороны стержня, спрятанной в рукоятку прибора, идет ток, а с другой – вставлено жало из накатанного медного прута. Наконечник жала затачивается под скос. Нагрев наконечника происходит за счет замыкания тока на нихромовой спирали.

Для электротехнических работ подойдет легкий инструмент компактных размеров с низкой теплоемкостью. Чтобы избежать рассеивания напряжения лучше выбрать модель, имеющую трех-направляющий штекер заземления. Для начинающего электротехника будет достаточно модели до 30 Вт. Если с помощью паяльника планируется ремонтировать автомобиль, то лучше обратиться 40-ваттным приборам – для быстрого соединения проводов любого типа на большой площади. Для комфортной работы паяльников в автомобиле продаются специальные насадки.

Многие мастера по ремонту электроники пользуются паяльной станцией. Такая конструкция включает в себя набор всех необходимых для паяльных работ инструментов: паяльник со сменными наконечниками, подставка, блок регулировки напряжения, термофен, очистители и оловоотсос.

Многих интересует вопрос, можно ли паять без паяльника. Да, можно, в данном случае припой и детали придется нагревать для лужения и спаивания на открытом огне. Это позволяет создавать более-менее качественные соединения, однако технология отличается меньшей безопасностью. Кроме того, у новичка, не обладающего достаточным опытом, могут возникнуть большие сложности при работе с такими материалами, как медь, алюминий или нержавейка.

Как использовать паяльную станцию

Для пайки современных микросхем контактное оборудование не годится. Новые чипы имеют немало выводов, потому справиться с ними обычным методом просто не получится. При этом многие из них вообще не снабжаются «ножками» – так обстоят дело с микросхемами, поставляемыми в корпусах типа BGA. Их ставят на материнские платы и модули памяти.

Даже привычные планарные чипы нередко снабжаются сотней и более выводов. Снять или зафиксировать подобную деталь с помощью обычного паяльника в принципе невозможно.

Расскажем, как работать со станцией на примере модели Lukey-702 с феном. Помимо последнего, в ее комплектацию входит также и классический паяльник.

Устройство дает возможность выбирать для каждого элемента наиболее подходящую температуру, что позволяет действовать максимально эффективно.

Порядок работы с термофеном выглядит следующим образом:

• ремонтируемый элемент закрепляется в специальных фиксаторах;
• станцию подключают к питанию;
• на фен устанавливают подходящую насадку;
• поднимают температуру регулятором до среднего показателя;
• о том, что аппарат готов к работе, сообщит специальная индикация на табло;
• исправные детали прикрывают куском плотной фольги для защиты;
• под пришедший в негодность чип подводят съемник – скобу из стальной проволоки, которая проникает в пространство под его ножками;
• контакты обрабатывают специальным флюсом с помощью шприца;
• микросхему (во избежание термошока) сначала прогревают круговыми движениями фена;
• далее горячим воздухом обдувают «ножки»;
• по мере размягчения припоя начинают поднимать чип;
• когда деталь полностью снимают, дорожки продолжают нагревать для выравнивания слоя олова;
• при необходимости контакты очищают спиртом;
• перед установкой новой детали опять наносят флюс на плату;
• чип выравнивают и фиксируют точечно (в каждом углу) паяльником;
• вновь выводы обрабатывают раскаленным воздухом, совершая круговые движения до того момента, пока микросхема под собственным весом не погрузится в припой.

В конце операции проверяют все выходы на предмет замыкания. При его обнаружении проблемные «ножки» снова смазывают флюсом. Затем, используя паяльник и кусок медной оплетки, снимают излишек олова.

Завершающий этап – промывание микросхемы спиртом от остатков флюса и других загрязнений. Для этого берут старую зубную щетку.

Технология пайки

Основой любой пайки является качественное прогревание спаиваемых деталей с последующим закреплением их с помощью припоя. Технологически можно выделить два вида пайки: с использованием флюса или с канифолью.

Пайка с канифолью

Научиться паять паяльником с канифолью сложнее, но, овладев этим умением, возможно будет выполнить 90 процентов работ.

Рассмотрим на примере пайки провода к плате. Сначала необходимо прогреть провод, для этого жало нагретого паяльника прикладываем плоскостью (лучше, если это будет жало в форме отвертки), максимально прижимая. Через несколько секунд провод с прижатым к нему жалом опускается в канифоль, которая, закипая, равномерно распределится по всем жилам провода. Так провод подготовлен к нанесению припоя. Жалом паяльника берем небольшую часть припоя и тонким слоем наносим его на провод. При этом не должно получиться никаких капель или незатронутых участков, в идеале получается тот же провод, но в олове.

Очищаем жало паяльника с помощью металлической губки или тряпочки и, коснувшись жалом канифоли, проводим пальником по плате, при этом остается тончайший слой канифоли на поверхности. Поверхности подготовлены. Обеспечивая максимальный контакт провода и платы, прижимаем к проводу жало с тонким слоем припоя и несколько раз «поглаживаем» место спайки паяльником для лучшего прогрева. После этого даем остыть и проверяем контакт на прочность.

Пайка с флюсом

Для пайки с флюсом нужно всего лишь взять флюс, окунуть в него кисточку и нанести на спаиваемую поверхность. После этого можно наносить припой или сразу паять. Несмотря на кажущуюся простоту, работа с кислотой имеет много нюансов:

1. Для каждого материала существует свой флюс и они не взаимозаменяемы, а в некоторых случаях даже дают противоположный эффект;
2. Нельзя использовать слишком активные флюсы на микросхемах, поскольку они могут прожечь металл дорожки;
3. Если после работы не удалить флюс с поверхности или сделать это неправильным реагентом, он будет продолжать разрушать металл;
4. Медное жало паяльника, особенно если оно остро заточено, разрушается под воздействием кислоты, и приходится постоянно его подтачивать.

Чем заменить флюс

   Независимо от того, какой флюс используется, готовую пайку нужно обязательно протирать тряпочкой, смоченной в спирте-ректификате или ацетоне, а также прочищать жесткой щеточкой или кисточкой, смоченной растворителем, для удаления остатков флюса и грязи. В некоторых исключительных случаях вместо канифоли можно пользоваться ее заменителями:

   Сейчас выпускается большое количество разнообразных, так называемых «безотмывочных», флюсов, как жидких, так и в виде полужидкого геля. Особенность их такова, что они не содержат компонентов, вызывающих окисление и коррозию соединяемых деталей, не проводят электрический ток и не требуют промывки платы после пайки. Хотя все равно лучше после завершения пайки удалять с припаянных деталей все остатки флюса.

   Для нанесения жидкого флюса можно воспользоваться кисточкой, ватной палочкой или просто спичкой, но удобнее пользоваться так называемым «флюсапликатором». Можно попробовать купить фирменный флюсапликатор стоимостью примерно 20—30$. Так же удобно пользоваться флюсом в виде геля или пасты. Для его нанесения можно воспользоваться одноразовым шприцем, только из-за его густоты иголку шприцевую придется взять потолще.

Практические советы в нестандартных ситуациях

• Установка и демонтаж элементов с двумя ножками выполнить несложно. А как выпаять микросхему из платы паяльником, ведь надо одновременно греть несколько ножек? Используйте теплопроводный предмет большой площади. Например, медную оплетку.

• Если после удаления деталей из платы, отверстие оказалось закрыто припоем, используйте зубочистку.

• Для фиксации элементов перед пайкой можно использовать зажим «третья рука».

Несмотря на обилие теоретических советов, научиться правильно паять поможет только практика. Возьмите неисправную монтажную плату от любой электроники, несколько раз демонтируйте и припаяйте компоненты. То же самое относится к сращиванию проводов. Достаточно пары метров использованной проводки, чтобы получить практический навык. После чего приступайте к реальной работе.

Пошаговая техника пайки проводов

Пайку проводов выполняют в такой последовательности:

1. Снимают изоляцию на длине 3-5 см (на проводах большего диаметра длина удаляемого участка больше).
2. При необходимости зачищают и обезжиривают соединяемые жилы.
3. Формируют плотную скрутку проводов.
4. Обрабатывают полученный сросток флюсом.
5. Набирают на жало припой и паяют скрутку, прогрев продолжают до полного растекания; при необходимости повторяют несколько раз. Припой должен заполнить все полости сростка так, как это показано на рисунке 6.
6. Полученный сросток изолируют.

Рисунок 6. Спаянные однопроволочные провода Пайка алюминиевых проводов друг с другом, а также с медными не имеет принципиальных отличий за исключением более сложной процедуры облуживания.

Аксессуары необходимые для пайки и распайки

Паяльник — инструмент, используемый для пайки. Паяльник состоит из ручки и жала, нагревающего припой. Наконечник очень горячий, будьте осторожны чтобы не обжечься и не поджечь случайно окружающие предметы!

Паяльник

Припой чаще всего делается на основе олова и свинца, который плавится при 185 С. Но в последнее время из-за ограничительных бессвинцовых стандартов по защите окружающей среды, используется сплав на основе олова с примесью серебра, меди, висмута или сурьмы, что привело к значительному повышению температуры плавления до 220 C, и поэтому стало труднее паять его «обычным» паяльником. К счастью, оловянные и свинцовые припои все еще есть в продаже.

Припой

Канифоль — это легко плавящаяся смола, благодаря которой легче паять, потому что олово лучше растекается по поверхностям. Канифоль хорошо растворяется в спирте, например в салициловом спирте — можно использовать его и растворить смолу, а затем аккуратно нанести кистью на плату, которую будете паять, и тем самым значительно облегчите работу.

Канифоль

Всасывающее устройство для олова (также известное как оловоотсос или экстрактор) — используется для отсасывания излишков расплавленного припоя. Это простой шприц-инструмент, состоящий из поршня, пружины и приемника для отсасываемого припоя. Он имеет сменный всасывающий наконечник с одной стороны, ручку с другой и кнопку разблокировки сбоку.

Оловоотсос

Оплетка для паяния — это плетеные медные провода, которые при наложении на горячее олово на распаянных элементах убирают на себя излишки.

Оплетка паяльная

Плоскогубцы — ими срезаются ножки спаянных элементов (можно использовать обычные косметические кусачки, но они довольно быстро повреждаются).

Кусачки: а) обычные; b) косметические

Прочие принадлежности для пайки:

Флюс — упрощает пайку за счет удаления примесей с паяемой поверхности, облегчает плавление, увеличивает текучесть олова. Флюс, в отличие от канифоли, не оставляет коричневых следов, но остатки флюса необходимо удалить (например, ацетоном), поскольку они могут вызвать коррозию.

Флюс паяльный

Пинцет — облегчает удержание небольшого припаиваемого элемента, так как если держать рукой, то можно обжечься.

Пинцет

Очиститель — для очистки горячего кончика паяльника от остатков олова и других загрязнений.

Очиститель жала

Далее представлены фото различных видов универсальной монтажной платы — односторонней и двусторонней:

Универсальные платы: а) односторонние — точки пайки только с одной стороны; b) двусторонние — точки пайки с двух сторон

Работа с электронными компонентами

Пайка электроники — наиболее обширная и сложная тема, требующая опыта, навыков и специального оборудования. Однако заменить неисправный элемент на печатной плате сможет и дилетант даже при наличии одного лишь сетевого паяльника.

Выводные элементы (которые с ножками) паять проще всего. Они предварительно неподвижно фиксируются (пластилином, воском) выводами в отверстиях платы. Затем с обратной стороны паяльник плотно прижимается к хвосту для его прогрева, после чего в место спайки вводится проволочка припоя, содержащего флюс. Слишком много олова не нужно, достаточно чтобы оно затекло в лунку со всех сторон и образовало некое подобие вытянутого колпака.

Если выводной элемент болтается и его нужно придерживать руками, то место спайки сперва смачивается флюсом. Его нужно очень небольшое количество, здесь оптимально использовать флаконы от лака для ногтей, предварительно промытые ацетоном. Олово при такой технике пайки набирается на паяльник в небольшом количестве и его капелька аккуратно подносится к выводу элемента в 1–2 мм от поверхности платы. По ножке припой стекает, равномерно заполняя лунку, после чего паяльник можно убирать.

Очень важно, чтобы соединяемые детали оставались неподвижными до полного остывания припоя. Даже малейшее нарушение формы олова при кристаллизации приводит к так называемой холодной спайке — дроблению всей массы припоя на множество мелких кристаллов

Характерный признак такого явления — резкое помутнение припоя. Его нужно разогреть заново и дождаться равномерного остывания в полной неподвижности.

Некачественная, холодная пайка

Для поддержания олова в жидком состоянии, достаточно чтобы паяльник контактировал залуженной поверхностью жала с любой точкой увлажнённого участка. Если паяльник буквально прилипает к спаиваемым деталям, это свидетельствует о недостатке мощности для нагрева. Для пайки чувствительных к нагреву полупроводниковых элементов и микросхем обычный припой можно смешивать с легкоплавким.

Как научиться паять платы

Перед тем как приступить к сложной пайке, например, к работе с диодными лентами, специалисты рекомендуют начинающим мастерам обзавестись недорогими бюджетными платами. Потренировавшись на них и освоив стандартные приемы пайки, спустя некоторое время новичок научится паять микросхемы.

Этот вид пайки состоит из последовательных этапов:

Подготовительный. Перед началом работы нужно обеспечить прочное соединение и понизить сопротивление. С этой целью поверхность нужно хорошенько очистить от жиров и пыли. Для обезжиривания можно применять салфетки и мыльный раствор. Ацетон используется, когда нужно начистить поверхность схемы до блеска. В качестве более безопасного растворителя рекомендуется метил гидрат. Он так же эффективен, как и ацетон, но имеет не такой резкий запах.
Размещение спаиваемых деталей платы. Прежде чем научиться паять схемы, нужно знать места расположения всех ее элементов. В самую первую очередь пайке подлежат плоские детали. Это резистор и варистор. После приступают к конденсатору, транзистору, трансформатору, микрофону и потенциометру. Такая поочередность гарантирует безопасность элементов платы, чувствительных к температурному воздействию.
Нагревание соединения для улучшения теплопроводимости металла. Жало паяльника необходимо на несколько секунд прислонять к компонентам схемы

Важно при этом не допустить её перегрева. О нем будут свидетельствовать появившиеся на поверхности пузыри

В таком случае паяльник нужно убрать из зоны пайки.
Нанесение припоя. Выполняется до тех пор, пока на схеме не появится небольшое возвышение.
Снятие излишков. Выполняется после затвердения и остывания припоя. Рекомендуется не спешить, а дать время схеме некоторое время остыть. Это важно, поскольку можно нарушить произведенные соединения, и работу придется выполнять заново.

Научиться паять схемы должен каждый мужчина. Это даст возможность собственноручно чинить штекеры, модемы и т. д.

Пайка как процесс не ограничивается только работой с медными проводами и микросхемами. Овладев умением использовать паяльник на проводах, можно переходить к последующим, более сложным операциям с применением различных припоев и разнообразных металлов.

Радиолюбительский припой для пайки

   Сейчас для пайки пользуются припойной проволокой сечением от 1 до 5 мм. Наиболее распространены 1,5—2 мм многоканальные припои. Многоканальность означает, что внутри оловянной проволоки расположены несколько каналов флюса, который обеспечивает образование ровной блестящей и надежной пайки. Продается такой припой в мотках — на радиорынках, в колбах — в которых он находится свернутым в спираль, и в бобинах (в них количество припоя такое, что его хватит не на один год). Рекомендуется приобретать в виде проволочки, толщиной со спичку — удобнее паять.

   При пайке монтажных проводов радиоаппаратуры удобно пользоваться оловянно-свинцовыми припоями, отлитыми в виде тонких прутков диаметром 2 — 2,5 мм. Такие прутки можно изготовить самому, выливая расплавленный припой в сосуд, в дне которого заранее проделано отверстие. Сосуд при этом следует держать над листом жести или металлической плитой. После остывания прутки следует разрезать на куски необходимой длины.

   Современные припои, используемые при пайке электронных схем, выпускаются в виде тонких трубочек, заполненных специальной смолой (колофонием), выполняющей функции флюса. Нагретый припой создает внутреннее соединение с такими металлами, как медь, латунь, серебро и т. д., если выполнены следующие условия: поверхности подлежащих пайке деталей должны быть зачищены, то есть с них необходимо удалить образовавшиеся с течением времени пленки окислов, деталь в месте пайки необходимо нагреть до температуры, превышающей температуру плавления припоя. Определенные трудности при этом возникают в случае больших поверхностей с хорошей теплопроводностью, поскольку мощности паяльника может не хватить для ее нагрева.

Заключение

Учитывая вышеизложенную информацию, можно с уверенностью заявить, что при желании и наличии соответствующего руководства, постичь все секреты мастерства пайки можно за несколько часов и экспериментов. Главное — не сдаваться при столкновении с ошибками и неприятностями. В бытовых условиях можно научится паять самыми различными способами, что позволит добиться максимально качественного крепления деталей и герметичности ёмкостей. Сегодня с помощью паяльной кислоты можно успешно соединить практически все разновидности металлов и сплавов, электрические провода, корпуса радиаторов автомобиля, посуду из металла и множество других предметов повседневного обихода.