Различные способы пайки
С самого первого примера приступим к практике. Необходимо соединить светодиод с ограничивающим сопротивлением и припаять к ним питающий кабель. Здесь не используются монтажные штифты, платы или другие вспомогательные элементы. Необходимо выполнить следующие операции.
1. Снять изоляцию с концов провода. Тонкие медные проводники абсолютно чисты, так как они были защищены изоляцией от кислорода и влажности.
2. Скрутить отдельные проводки жилы. Таким образом можно предотвратить их последующее разлохмачивание.
3. Залудить концы проводов. Во время лужения разогретое жало паяльника необходимо подвести к проводу одновременно с припоем. Провод необходимо хорошо разогреть, чтобы припой равномерно распределился по поверхности жгута. Легкое потирание жалом помогает распределению припоя по всей длине лужения. 
4. Укоротить выводы светодиода и резистора и также залудить их. Хотя выводы и лудились при изготовлении радиоэлементов, но в процессе хранения на них мог образоваться тонкий слой окислов. После лужения поверхность вновь будет чистой. Если используются очень старые радиодетали, выпаянные из каких-либо плат, на них, как правило, сильно окислены. Выводы таких деталей перед лужением необходимо очистить от окислов, например, поскрести их ножом.
5. Удерживая соединяемые выводы параллельно друг другу, нанесите на них небольшое количество расплавленного припоя. Место пайки должно прогреваться быстро, расход припоя при этом — 2-3 мм (при диаметре 1,5 мм). Как только припой равномерно заполнит промежутки между соединяемыми выводами, необходимо быстро отвести паяльник. Место пайки должно оставаться в покое, пока припой не затвердеет полностью. Если детали сдвинутся раньше, то в пайке образуются микротрещины, снижающие механические и электрические свойства соединения.
Немного теории
- 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 болших поверхностей с хорошей теплопроводностью, поскольку мощности паяльника может не хватить для ее нагрева.
- Во время процесса пайки место пайки необходимо защитить от воздействия кислорода воздуха. Эту задачу выполняет флюс (колофоний), образующий защитную пленку над метом пайки. Флюс содержится в припое в виде тонкого сердечника. При расплавлении припоя он распределяется по поверхности жидкого металла.
Типичные ошибки начинающих и методы их исправления
- Начинающие монтажники касаются места пайки только кончиком жала паяльника. При этом к месту пайки подводится недостаточно тепла. Опытный монтажник обладает чувством оптимальной теплопередачи. Он прикладывает жало паяльника таким образом, чтобы между ним и местом пайки образовалась как можно большая площадь контакта. Кроме того, он очень быстро вводит между жалом и деталью немного припоя в качестве теплопроводника.
- Начинающие монтажники расплавляет немного припоя и с некоторой задержкой подводит его к месту пайки. При этом часть флюса испаряется, припой не имеет защитного слоя и на нем образуется оксидная пленка. Профессионал, напротив, всегда касается места пайки одновременно паяльником и припоем. При этом место пайки обволакивается каплей чистого расплава еще до того, как флюс успеет испариться.
- Начинающие монтажники часто не уверены, не перегрето ли место припоя. Они слишком рано отводят жало паяльника от места пайки, затем вынуждены опять подводить его для подогрева, вновь отводят, и т.д. Результатом является серое место пайки с неровными границами, так как соединяемые детали были нагреты недостаточно сильно, а сам процесс длился слишком долго и колофоний успел испариться. Мастер, напротив, нагревает место пайки быстро и интенсивно и завершает процесс резко и окончательно. Он вознаграждает себя гладкой, отливающей серебром поверхностью припоя, в которой отражается его сияющая физиономия.
Пайка печатных плат
Пайка радиодеталей в платину требует меньших усилий, чем соединение свободных проводов, так как отверстия в плате служат хорошим фиксатором припаиваемой детали. Однако, и здесь результат зависит от опыта и удачи. Первая схема или первый проект, собираемый на макетной плате, скорее всего, завершится крахом еще на первых пропаянных точках, которые будут выглядеть так, как будто это сплошной проводник. Однако, после нескольких упражнений каждое соединение будет выглядеть все лучше и лучше.
Пайка для начинающих
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 макетными платами, где просто втыкаешь детали в панель, без даже намека на пайку, как в конструкторе.
Так можно собрать весьма кучерявое устройство.
Но иногда хочется таки сделать законченное устройство. Опять-таки, не обязательно «травить» плату. Если деталей немного, то можно использовать монтажную плату без дорожек (я использовал такую для загрузчика GMC-4).
Но вот паять таки придется. Вопрос как? Особенно, если вы этого никогда раньше не делали. Я, возможно, открою Америку, но буквально несколько дней назад я сам для себя открыл волшебный мир пайки без особого геморроя.
До сего времени мое понимание сути процесса ручной пайки было следующим. Берется паяльник (желательно с жалом не в форме шила, а с небольшим уплощением, типа лопаточки), припой и канифоль. Для запайки пятачка, ты берешь капельку припоя на паяльник, макаешь паяльник в канифоль, происходит «пшшшшш», и пока он идет, ты быстро-быстро касаешься паяльником места пайки (деталь, конечно, должна быть уже вставлена), и после нескольких мгновений разогрева припой должен каким-то волшебным образом переходить на место пайки.
Увы, у меня такой метод работал очень плохо, практически не работал. Детали нагревались, но припой никуда с паяльника не переходил. Очевидно, что проблема была в катализаторе, то есть канифоли. Того «пшшшшш», что я делал, опуская конец паяльник в канифоль, явно не хватало, чтобы «запустить» процесс пайки. Пока ты тащишь паяльник к месту пайки, вся почти канифоль успевает сгореть. Именно поэтому, кстати, мне была совершенно непонятна природа припоя, внутри которого уже содержится флюс (какой-то вид катализатора, типа канифоли). Все равно, в момент набирания припоя на паяльник весь флюс успевает сгореть.
- Лудить места пайки заранее. Реально, при пайке деликатных вещей, типа
микросхем это крайне непрактично. Тем более, обычно, их ножки уже
луженые. - Крошить канифоль прямо на место пайки. Аккуратно кладешь кристаллик канифоли прямо на место пайки, и тогда «пшшшшш» происходит прямо там, что позволяет припою нормально переходить с паяльника. Увы, после такой пайки плата вся обгажена черными заплесами горелой канифоли. Хотя она и изолятор, но порой не видно дефектов пайки.Поэтому плату надо мыть, а это отдельный геморрой. Да и само выкрашивание делает пайку крайне медленной. Так я паял Maximite.
- Использовать жидкой флюс. По аналогии с выкрашиваем канифоли, можно аккуратно палочкой класть капельку жидкого флюса (обычно, он гораздо «сильнее» канифоли), и тогда будет активный «пшшшшш», и пайка произойдет. Увы, тут тоже есть проблемы. Не все жидкие флюсы являются изоляторами, и плату тоже надо мыть, например, ацетоном. А те, что являются изоляторами все равно остаются на плате, растекаются и могут мешать последующей внешней «прозвонке». Выход — мыть.
и припой c флюсом внутри:
- 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.
- 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.
-
Отсос. Изобретателю этого устройства стоит поставить памятник. Налепили много припоя или запаяли не туда? Сам припой, увы, обратно на паяльник не запрыгнет. А вот отсосом убирается элементарно. Одной рукой разогреваете паяльником место «отпайки». Второй держите рядом взведенный отсос. Как «оттает», нажимаете на кнопку, и припой прекрасным образом спрыгивает в отсос.
Припаивание провода и шлейфа к плате
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.
Общие правила
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:
- Сначала рабочий конец провода очищается от поливинилхлоридной изоляции на длину чуть большую размера будущего контакта.
- Затем из обнажившегося многожильного конца вручную или с помощью пассатижей формируется тугая скрутка, которая затем лудится в канифоли с припоем.
- По завершении этой операции переходят к плате, контактный пятак которой также следует тщательно залудить.
На этом подготовка провода может считаться законченной. Но перед тем как паять его к плате необходимо будет учесть ещё один важный момент.
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).
Паяем платы и провода: как это лучше делать и каким паяльником?
Скромным маломощным паяльником неудобно работать с силовой проводкой, а слишком мощным легко сжечь электронные компоненты. Рассказываем, как правильно выбрать этот прибор для каждого вида работ.
При ремонте проводки, удлинителей, различных плат и микросхем применяется метод пайки. Он обеспечивает качественное электропроводное соединение, получая при этом низкое переходное сопротивление. 50% качественной пайки зависит от правильного выбора паяльника, флюса и припоя. Остальные50 % от правильности выполнения всех манипуляций. Мы объясним, что необходимо взять для пайки и на примере покажем, как паять провода.
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.
Какой инструмент нужен для пайки?
Паяльник
Существуют маломощные небольшие модели с тонким жалом, позволяющие паять мелкие детали, такие как SMD-компоненты. Для проводов они не подойдут, а вот для электроники самое оно. Например, Rexant 12-0180 на 8 Вт вообще может подключаться к Power Bank и свободно работать с деталями и платами.
Также есть сухие флюсы, например, канифоль, которую мы будем использовать. Канифоль менее эффективна при пайке стальных изделий, но отлично подходит для меди и основанных на ней сплавов. Для того, чтобы покрыть канифолью деталь, необходимо предварительно растопить ее паяльником. Если вы новичок в пайке, то рекомендуем сразу учиться на канифоли.
Припой
Рекомендуем брать мягкий припой в виде проволоки толщиной 1 мм — он быстрее плавится и легко наносится на поверхность деталей. Обычно он продается в виде небольших бухт, однако в характеристиках указывается не длина всей проволоки, а ее вес. В среднем 1 гр припоя стоит 5 рублей. Но чем больше бухта, тем дешевле можно купить расходник. Если только начинаете паять, то возьмите катушку на 25 гр — ее хватит надолго.
Существуют также безсвинцовые припои. Однако в них свинец заменен на цинк или индий. Их преимущество в том, что они не токсичны и дают лучшую устойчивость к коррозии. Но у них более высокая температура плавления, поэтому для мелких радиотехнических деталей не подойдут.
Как правильно спаять два провода?
Чаще всего в быту паять приходится провода — это самый надежный способ соединения. Но казалось бы простую операцию не все способны провести грамотно. Например, некоторые умудряются спаять провода крест-накрест. Рассказываем, как это делать правильно.
Для пайки медных проводов мы используем свинцово-оловянный припой, обычную канифоль и паяльник с широким жалом. Пайка выполняется следующим образом: