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!
В первую очередь нужно познакомиться с некоторыми специальными терминами. Сама пайка - это процесс физического соединения двух деталей при помощи легкоплавкого сплава. Этот сплав или «припой», как правило, имеет более низкую температуру плавления, чем предметы, которые он соединяет. В большинстве случаев используются свинцово-оловянные припои, плавящиеся при температуре около 220°С.
Перед тем как наносить припой на соединяемые материалы, их требуется очистить от различных окисей. Делается это при помощи флюса - органического или синтетического вещества, которое при нагреве не только производит удаление оксидов с поверхности металлов, но и позволяет припою лучше растекаться и плотнее прилегать к спаиваемым материалам. Самый распространенный флюс, использовавшийся много лет, - на основе канифоли, но в последнее время появилось множество более эффективных жидких флюсов, которые не так агрессивно воздействуют на паяльник.
Паяльники тоже бывают самыми разными, однако, для начала вам подойдет обычный электрический паяльник небольшой мощности. Если позволяют средства, можно приобрести паяльную станцию: набор, включающий в себя сам паяльник, различные подставки, а главное, регулятор мощности, который позволит вам избежать перегрева паяльника. Жало нового паяльника нужно тщательно «облудить», то есть, нанести защитный слой припоя.
Технология пайки
Собственно процесс пайки довольно прост. В первую очередь необходимо нагреть паяльник. Температура нагрева считается достаточной, если паяльник плавит припой. Следите за тем, чтобы не перегреть жало. На перегретом припой не держится, а сбегает вниз каплями. После этого нужно зачистить места будущей спайки при помощи напильника или наждачной бумаги. Затем на зачищенные поверхности надо нанести тонкий слой флюса и облудить их. Можно либо просто обмакнуть спаиваемые детали в расплавленный припой, либо прикоснуться к ним облуженным жалом паяльника. В любом случае, в результате должен получиться сплошной слой припоя.
Осталось лишь соединить детали и хорошо зафиксировать их в нужном положении. Если вы спаиваете провода, то можете для надежности еще и скрутить их между собой, хотя на практике это, как правило, не обязательно. Закрепив облуженные детали, начинайте их нагрев паяльником. Вам нужно добиться того, чтобы температура деталей превысила температуру плавления припоя. В некоторых случаях может понадобиться дополнительное количество припоя, которое наносится жалом паяльника. Убедитесь, что весь припой расплавился и надежно соединил детали по всей поверхности их соприкосновения, потому что в противном случае контакт будет непрочным. Дождитесь полного остывания деталей, прежде чем освобождать их, так как любое смещение во время застывания припоя может нарушить прочность соединения.
Для начала стоит попрактиковаться на ненужных обрезках проводов, старых печатных платах и контактах, чтобы научиться рассчитывать температуру, необходимое количество флюса и припоя. Нескольких часов практики чаще всего бывает достаточно, чтобы получить навык обращения с паяльником.
Пайка — технологический процесс соединения металлических деталей, существующий уже не одно тысячелетие. Изначально он использовался ювелирами для создания украшений. Ведь известная уже в те времена кузнечная сварка для ювелирного дела не годилась, а процесс пайки металлов при помощи легкоплавких сплавов‑припоев оказался как нельзя кстати. Золото паяли с помощью припоев серебряно‑медных, серебро — медно‑цинковыми, а для меди самым лучшим составом оказался сплав олова и свинца.
По прошествии времени, с развитием электротехники, а затем радиоэлектроники, пайка стала, и остаётся поныне, основным методом монтажа деталей для создания различных схем. Появились роботизированные конвейерные системы, автоматически, без участия ручного труда, выпускающие в час сотни печатных плат и узлов современной аппаратуры, основным методом сборки которых является пайка. Но старый добрый ручной паяльник не утратил своей актуальности и сегодня.
А он за долгие годы претерпел много изменений и усовершенствований.
- Начиналось все давным‑давно с массивных паяльников‑молотков, нагреваемых на огне или углях. Широко распространённые когда‑то бензиновые паяльные лампы даже имели сверху специальные держатели для нагревания этих молотков. Таким паяльником вполне можно было запаять прохудившийся чайник или самовар. А рыболовы‑любители, самостоятельно изготовлявшие себе всю оснастку в те времена, делали с их помощью блесны и мормышки, обеспечивавшие уловы не хуже современных воблеров и твистеров.
- В 20‑е годы XX в., когда началось повсеместное распространение радио‑ и электрооборудования, был изобретён паяльник электрический. Поначалу он тоже был похож на молоток, но затем пришёл к своей классической стержневой форме, в которой существует до сих пор.
- Классическая конструкция электропаяльника продержалась довольно долго. Она хороша для мощностей нагревателя в диапазоне 25~200 Вт. Но миниатюризация радиоэлектронной аппаратуры поставила перед этими приборами новые требования. Появилась потребность в инструментах небольшой мощности, быстро разогревающихся и позволяющих мгновенно регулировать температуру жала.
- Определённую популярность приобрели паяльники импульсные, в которых жало представляет собой часть цепи вторичной обмотки трансформатора, намотанной очень толстым проводом. Напряжение в такой обмотке очень мало, зато по ней протекает ток силой в несколько ампер, что и приводит к сильному нагреву.
- Более экзотичным вариантом являются паяльники индукционные, в которых разогрев ферритового термостержня осуществляется высокочастотными индукционными токами. Регулировка температуры в них происходит автоматически за счёт изменения магнитной проницаемости стержня при его нагреве до точки Кюри.
- Развитием первоначальной идеи нагрева горелкой паяльной лампы стали современные модели газовых паяльников. В них нагревание жала осуществляется газовой горелкой, расположенной прямо в корпусе трубчатого стержня. Газ поступает от заправляемого баллончика, находящегося в ручке.
Он представляет собой ручку из тепло‑ и электроизолирующего материала, через которую проходит электрический провод, соединённый с трубчатым нагревательным элементом, закреплённым на другом её конце. В трубчатый нагреватель вставляется стержень‑жало, с помощью которого, собственно, и производится пайка. В качестве нагревательного элемента традиционно используется нихромовая спираль, намотанная на слой асбестового изолятора. Жало — медный стержень, заточенный на конце соответствующим образом.
Поэтому в традиционном электропаяльнике инерционный нихромовый термоэлемент был заменён на керамический. В таких приборах полое с одного конца жало надевается на разогретый керамический стержень. За счет хорошего теплового контакта и малого теплового рассеяния, жало нагревается практически мгновенно, а измеритель температуры, находящийся от него в непосредственной близости, позволяет установить степень нагрева с высокой точностью.
Кроме того, эти модели паяльников значительно долговечнее обычных, что очень важно для конвейерной сборки радиоаппаратуры.
Выполнены они обычно в форме пистолета с тумблером‑курком, позволяющим включить прохождение тока на несколько секунд. Этого достаточно для выхода жала на рабочую температуру. Недостаток таких приборов — невозможность точной регулировки температуры тем не менее для бытового применения они достаточно удобны.
Они хороши для автономной работы в отсутствие электричества. Жало у таких паяльников легкосъёмное, при его извлечении, прибор превращается в миниатюрную газовую горелку, которой можно производить пайку высокотемпературными припоями.
Как уже говорилось выше, соединение деталей при пайке производится с помощью специальных сплавов металлов — припоев, которых существует великое множество, на все случаи жизни. Но в основном их можно поделить на два больших класса:
- Низкотемпературные или мягкие . Температура плавления менее 350°C. В свою очередь, делятся на несколько видов:
- Оловянно‑свинцовые . Цифра в их обозначении показывает процентное содержание олова: ПОС‑18 (температура плавления — 277°C), ПОС‑30 (256°C), ПОС‑40 (235°C), ПОС‑50 (222°C), ПОС‑61(190°C), ПОС‑90 (222°C). Для монтажа радиоэлектронных изделий наиболее широко применяется ПОС‑61, или его импортные аналоги, например, 60/40 Alloy. Для остальных применений, в том числе бытовых, не требующих очень высокого качества соединений, используется чаще всего ПОС‑30.
- Безоловянистые — свинцовые (327°C), свинцово‑серебряные (304°C).
- Легкоплавкие — сплавы Вуда (60,5°C), д’Арсэнваля (79,0°C), Розе (97,3°C).
- Специальные , например,для пайки алюминия — Авиа‑1 (200°C), Авиа‑2 (250°C).
Представлены несколькими классами:
- Медные (1083°C)
- Медно‑цинковые или латунные (830~870°C)
- Медно‑фосфористые (700~830°C)
- Серебряные (720~830°C)
Оловянно‑свинцовые припои наиболее широко используются во многих областях промышленности и быта. Они выпускаются в виде прутков или проволоки. Для применения в монтаже радиоэлектронных изделий используются трубчатые припои в виде проволоки с наполнителем‑флюсом в середине.
Флюсы представляют собой специальные составы, предназначенные для очистки и лужения поверхностей деталей, соединяемых пайкой. Лужение — процесс предварительного покрытия деталей припоем, облегчающее их окончательное соединение. Он является необходимым и рекомендуемым в технологии пайки, т. к. поверхности, покрытые слоями окислов и загрязнений не дадут надёжного соединения с припоем, а, значит, качественного результата паяного соединения. Для удаления таких окислов и загрязнений и применяются флюсы:
- Некислотные . Самым известным и, пожалуй, до сих пор одним из лучших флюсов была и остаётся обычная канифоль, или очищенная сосновая смола. Ее содержит и большинство специальных флюсов, выпускающихся для применения в радиоэлектронной промышленности. Для пайки электронных схем до сих пор не придумано ничего лучше. Именно канифоль содержится внутри пруткового припоя. Достоинство её в том, что после пайки она легко удаляется и не создаёт агрессивной среды, разрушительно действующей с течением времени на паяное соединение.
- Химически активные . Содержат кислоты, поэтому требуют тщательной промывки соединения после пайки. Большинство известных составов содержит хлористый цинк. Применяются в основном для соединения изделий из чёрных и цветных металлов.
Чтобы паять с канифолью можно использовать как в первоначальном виде, так и в спиртовом растворе. Из выпускаемых промышленностю составов она содержится в радиотехнических флюсах «ЛТИ‑120», «Канифоль‑гель» и др.
Из активных флюсов можно назвать Ф‑34А, ФСГЛ, «Глицерин‑гидразин» и др.
Вспомогательные материалы
Приступая к пайке радиодеталей, следует тщательно подготовить рабочее место. Оно должно быть хорошо освещено и иметь хорошую вентиляцию, т. к. при этой работе обычно выделяется достаточно много едкого дыма и газов.
Неплохо иметь в составе инструментов небольшие тиски, лупу с зажимом «третья рука», вакуумный отсос для припоя. Также нужно держать под рукой пинцет, шило, плоскогубцы или утконосы, кусачки‑бокорезы, мелкий напильник или надфиль, кусочки наждачной бумаги, ветошь и губку. Перед началом пайки следует удобно разложить на рабочем месте все инструменты, приспособления и реактивы.
Температура пайки
Температура пайки не должна превышать — 250°C, при пайке радиодеталей нагрев жала не должен подниматься выше 300°C. Паяльник без регулятора температуры может при длительной работе и скачках сетевого напряжения разогреваться до 400°C. Если в составе оборудования нет специальной паяльной станции, желательно для понижения температуры приобрести в магазине электротоваров обычный диммер, используемый для регулировки яркости света. Тем более что при повсеместном переходе на экономлампы, которые с ним не работают, спрос на него, а соответственно и цены снижаются.
У обычного, медного, без специального покрытия жала при пайке, особенно при завышенной температуре, окись меди, образующаяся на стержне, растворяется в смеси припоя и флюса. На рабочем его конце образуются выемки и раковины, из‑за которых как ещё более ускоряется его разрушение, так и ухудшается качество пайки.
Поэтому перед началом работы с паяльником и в её процессе их необходимо удалять. Для этого нужно зачистить рабочую часть жала напильником, придав ему необходимую форму: конуса, плоской отвёртки или скошенного среза.
Включив паяльник в сеть и дождавшись его разогрева, зачищенное до красного медного цвета жало необходимо залудить. Это не так трудно. Достаточно, окунув рабочий его конец в канифоль, расплавить небольшой кусочек припоя, положенный на подставку паяльника или на другую металлическую поверхность.
Затем в расплавленном припое потереть рабочими гранями жала по металлу подставки пока конец стержня не покроется ровным и равномерным слоем припоя. Паяльник должен быть достаточно хорошо разогрет, признаком чего служит легкое и быстрое размягчение, как канифоли, так и припоя.
Как только вы начинаете работать жало паяльника постепенно начинает обгорать, даже если вы всё делаете правильно. Об этом свидетельствует его почернение и покрытие окалиной, поэтому процесс чистки и лужения следует периодически повторять. Для того чтобы не снимать много меди напильником, можно в это время зачищать стержень, потерев его по кусочку наждачной бумаги, разложенной на столе, а потом повторно залудить.
Все это не касается специальных необгораемых стержней. Их нельзя зачищать напильником. Мало того, нужно их никелированный блестящий слой бережно охранять от повреждений и царапин. Тем не менее такие паяльники также необходимо залуживать при работе. А вот для них эта процедура не так проста и требует сноровки.
Для этого нужно их очистить от налёта, образующегося при высокой температуре, сильно потерев о специальную губку, или чуть влажный кусок махрового полотенца, а затем сразу же окунуть в канифоль и в её расплаве, потереть о жало прутком припоя.
Подготовка деталей к пайке
Для того чтобы качественно склеить две детали, нужно их смазать клеем, подождать немного, смазать снова, а затем крепко сжать. То же самое и в процессе пайки: для получения качественного соединения, детали следует сначала залудить — покрыть тонким слоем припоя. Этот процесс требует определённого опыта и знаний. Для каждого вида материала, соединяемого пайкой, существует своя технология.
Лужение — неотъемлемая часть процесса
Выводы большинства радиодеталей для облегчения их монтажа выходят с завода уже залуженными. Тем не менее перед началом установки на плату их следует снова покрыть слоем припоя. Зачищать снова уже не нужно, достаточно, взяв на жало паяльника каплю припоя, равномерно распределить ее по выводам деталей.
Для того чтобы качественно и правильно паять медные провода, следует начать с лужения без изоляции. Их следует предварительно зачистить наждачной бумагой, затем опустив в разогретую паяльником канифоль или, смазав спиртовым её раствором, покрыть расплавленным припоем.
Медный провод в эмалевой изоляции, необходимо предварительно зачистить, убрав покрытие наждачной бумагой или соскоблив лезвием ножа. Для тонких проводов сделать это не так просто. Их изоляцию можно обжечь в пламени горелки или зажигалки, но это значительно ухудшает прочность самого провода.
Можно воспользоваться проверенным способом: положить конец провода на таблетку отечественного аспирина (импортный чаще всего не годится) и прижав разогретым жалом паяльника протащить несколько раз по расплавленному препарату.
Надо сказать, что такая процедура буквально съедает жало паяльника. К тому же при этом выделяется очень едкий дым, вдохнув который можно обжечь дыхательные органы, так что прибегать к этому способу нужно в самом крайнем случае.
Для облуживания деталей из чёрных металлов, бронзы и других необходимо использовать активные флюсы. Для таких соединений не требуются легкоплавкие и высококачественные радиотехнические припои — можно воспользоваться и обычным, более дешёвым, ПОС‑30.
Тщательно зашкурив поверхности перед пайкой, нужно покрыть их флюсом, например, хлористым цинком, хорошо прогреть и качественно облудить места соединений. После этого, ещё раз прогрев вместе обе соединяемые поверхности, пропаять их, крепко прижав друг к другу, и затем зафиксировать до остывания припоя. Чем массивнее детали, тем мощнее нужен паяльник. Во время пайки нужно постараться их не сдвинуть, так как массивные детали долго держат температуру.
Алюминий следует паять специальными припоями с использованием специальных флюсов. Правда, набравшись немного опыта, можно соединить и обычным припоем. Но это проходит только для чистого металла, а многие алюминиевые сплавы очень трудно поддаются пайке.
Рассмотрим технику пайки паяльником подробнее
Радиодетали, подготовленные к пайке нужно вставить в отверстия платы, укоротить кусачками до нужной длины и, прогрев паяльником вместе с дорожкой печатной платы, поднести к ним пруток припоя, а когда капля его растечётся ровным слоем по месту пайки, убрать паяльник и дождаться остывания припоя, стараясь также в это время не сдвинуть детали с места.
Пайку миниатюрных транзисторов и микросхем следует производить особенно осторожно, стараясь не допускать их перегрева. При монтаже чипов лучше всего припаять сначала выводы питания и «земли», дождаться надёжного застывания припоя и только затем, прикасаясь паяльником и прутком припоя на долю секунды, распаять все остальные контакты. Предварительно можно смазать места пайки спиртовым раствором канифоли, это значительно повысит качество соединений.
Главные условия качественной пайки — хорошая зачистка и облуживание перед соединением, хороший прогрев во время него. Припой полуды в месте пайки должен быть полностью расплавлен на обеих деталях — это обеспечит надёжное соединение. Но при этом он не должен быть и перегрет. Мастерство хорошей пайки в том и заключается, чтобы найти тот оптимальный баланс, который обеспечит наивысшее качество работы.
Меры безопасности при пайке
О выделении едких газов при пайке уже было сказано. Место работы должно хорошо проветриваться и вентилироваться. Процесс пайки может сопровождаться брызгами раскалённого припоя и флюса, поэтому следует остерегаться ожогов, а особенно беречь глаза. Лучше всего использовать для этого защитные очки. Да и просто при нечаянном прикосновении открытыми частями тела к раскалённому инструменту можно получить сильный ожог.
Большинство электрических паяльников, кроме батарейных и низковольтных, действуют от сетевого напряжения, поэтому при работе с ними строго обязательно соблюдать все правила электробезопасности.
Не следует разбирать паяльник — потом, после сборки, существует опасность нарушения изоляции и пробоя высокого напряжения на его корпус, а это уже чрезвычайно опасно.
При работе необходимо также следить за проводом питания паяльника. Попадание его на раскалённое жало может вызвать повреждение изоляции провода и риск удара электрическим током. Также это может привести к короткому замыканию и к пожару.
Научитесь правильно работать с паяльником из этого видео
Самое интересное, что все разновидности паяльников, появлявшиеся за все время их существования, находят применение и сегодня.
Как соединить пайкой две массивные детали в полевых условиях, когда электричество недоступно, или нет подходящего по мощности электрического паяльника? Помочь сможет молотковый паяльник, нагретый на костре или с помощью паяльной лампы.
А пылящийся в кладовке старый 100‑Вт электропаяльник, непригодный для работы с современными электронными схемами, вполне справится с ремонтом латунных или бронзовых изделий или украшений.
Тому же, кто увлекается самостоятельным изготовлением ювелирных украшений, незаменимым помощником станет универсальный газовый паяльник‑горелка.
Любому начинающему радиолюбителю, так или иначе связанным с электроникой, приходится решать задачу, как научиться паять паяльником с нуля. На первый взгляд в этом нет ничего сложного, но, это распространенное заблуждение всех начинающих электронщиков, поскольку без практических навыков невозможно обеспечить надежное и качественное соединение методом пайки.
Что такое пайка и в чем суть процесса
Конечным результатом пайки является соединение между собой двух металлических элементов. Сам процесс спаивания обеспечивается независимым металлом с гораздо более низкой температурой плавления. Именно этот металл выполняет функцию припоя.
Каждый способ пайки основывается на принципе прогрева металлических элементов в точке соединения. Температура прогрева должна превышать температуру, при которой плавится металл, используемый для припоя. В подобном режиме металл припоя, будучи расплавленным, свободно затекает в промежутки и щели между деталями, проникая частично даже в саму металлическую структуру. После застывания в данном месте происходит образование механической связи и электрического контакта.
Существует два основных условия, без соблюдения которых решение задачи, как правильно паять будет просто невозможно:
- В точке спаивания элементы должны быть максимально чистыми. Соединение с поверхностью осуществляется на молекулярном уровне, и даже небольшая грязь или пленка окисла значительно снизит надежность контакта. Вполне возможно, что детали вообще не соединятся.
- Соблюдение температурного режима, о котором говорилось ранее. В случае недостаточной разницы температур, кристаллическая решетка припоя не сможет нормально сформироваться из-за термической усадки во время застывания.
Медь и ее сплавы хорошо соединяются традиционными припоями. Они годятся для стали, алюминия и других металлов. Единственным серьезным ограничением считается пайка крупных металлических деталей из-за невозможности их прогрева до нужных температур.
Чаще всего припой состоит из оловянно-свинцового сплава, в котором может содержаться различное количество олова. Процент содержания отображается в маркировке, например, ПОС-40 или ПОС-60. От этого показателя зависит и температура плавления, составляющая для первого припоя - 235 градусов, а для второго - 183 градуса. Еще ниже температура плавления припоя ПОСВ-33, состоящего из олова, свинца и висмута. Для соединения алюминиевых деталей требуются специальные припои с высокой температурой плавления.
Другим важным компонентом являются флюсы, с помощью которых металлические поверхности очищаются от окисей в виде пленок. Наибольшее распространение получила канифоль, защищающая нагретый металл от соприкосновения с воздухом.
Выбор флюсов и припоев
Поскольку качество соединений при пайке во многом зависит от правильного выбора флюсов и припоев, эти материалы следует рассмотреть более подробно. В настоящее время существует большое количество этих компонентов, подходящих практически для всех видов пайки.
Основной функцией является протравливание металлических деталей, удаление оксидной пленки и последующая защита поверхности от коррозии. Покрытие флюсом гарантирует ее чистоту, хорошее смачивание и растекание олова.
Флюсы подбираются в соответствии с металлами и сплавами, которые требуется соединить. В состав любого флюса входят металлические соли, щелочи и кислоты, активно реагирующие на повышение температуры. В связи с этим, существует условное деление этих материалов на два типа.
Первый из них является активным, его основой служат соляная, хлорная и другие неорганические кислоты. Их агрессивное воздействие на металл требует быстрой смывки по окончании работы. Это единственный недостаток таких флюсов, зато с их помощью можно соединять практически любые металлы. Они выпускаются в жидком виде и считаются более удобными для нанесения. В них добавляются спирт или глицерин, которые полностью испаряются при нагревании.
Второй тип флюсов состоит из канифоли и применяется для соединения цветных металлов. Для стальных деталей они считаются менее эффективными. По окончании работы канифоль необходимо смыть, поскольку со временем она вызывает коррозию и становиться проводников электротока при длительном нахождении во влажной среде.
Припой для работы подбирается легче. В основном используются соединения из свинца и олова с маркировкой ПОС. Процент содержания олова обозначается цифрами, идущими после букв. Большее содержание олова в припое обеспечивает более высокую механическую прочность и электропроводность соединений. Одновременно снижается и температура плавления припоя с высокой долей олова. Добавление свинца нормализует застывание и не дает олову растекаться.
Некоторые современные припои выпускаются без свинца (БП), вместо которого добавляется цинк или индий. Они отличаются более высокой температурой плавления, но соединения получаются более прочными и устойчивыми к коррозии. И, наоборот, существуют припои из легких сплавов, способные растекаться, начиная от 90-110 градусов. С их помощью выполняется соединение компонентов, обладающих повышенной чувствительностью к перегреву.
Выбор паяльника
Существует несколько типов паяльников, используемых в домашних условиях. Они рассчитаны на разное напряжение и могут работать от 12, 220 и 380 вольт.
Мощность того или иного паяльника выбирается исходя из выполняемых работ:
- Пайка электронных деталей и компонентов - 40-60 Вт.
- Детали, толщиной до 1 мм - 80-100 Вт.
- Элементам, толщиной 2 мм требуется мощность 100 Вт и более.
Как правило, у домашних мастеров имеется два паяльника - малой и средней мощности, способные решать практически все задачи. Обучение можно проходить на любом из них. Толстостенные детали рекомендуется паять на профессиональном оборудовании.
Подготовка к пайке
При самом первом подключении паяльника к сети, он будет обязательно дымить. В этот момент происходит выгорание заводской смазки. После того как выделение дыма прекратится, паяльник надо выключить и дать ему остыть. Затем перед тем как паять, нужно выполнить заточку жала.
Жало паяльника изготовлено в виде стержня цилиндрической формы. Материалом служит медный сплав. Фиксация осуществляется прижимным винтом. В большинстве случаев жало идет без заточки, и поэтому его следует подготовить. Изменить форму можно с помощью молотка, напильника или наждачной бумаги.
ля каждого типа работ необходима своя конфигурация кончика:
- Форма плоская или в виде лопатки придается путем сплющивания. Плоская угловая заточка может потребоваться для соединения массивных деталей.
- Заточка в форме острого конуса или пирамидки требуется для того чтобы припаять мелкие детали.
- Менее острый конус нужен для спаивания толстых проводников и больших деталей.
При отсутствии защитного покрытия жало инструмента необходимо подвергнуть лужению. На поверхность рабочей части наносится тонкий слой олова. Эта процедура выполняется во время первого включения, когда уже нет выделения дыма. После того как инструмент готов - учимся паять.
Способы пайки деталей и компонентов
Пайка проводов считается самой легкой процедурой. В растворенный флюс окунаются концы каждого провода, после чего по ним необходимо пройтись паяльником, жало которого также хорошо смочено флюсом.
Во время самого лужения весь лишний припой рекомендуется стряхивать. В процессе соединения постепенно формируется скрутка. Она прогревается, а все свободное место заполняется оловом.
В другом случае концы вымачиваются во флюсе, а пайка производится сразу же, без лужения. Данный способ часто применяется в соединениях тонких проводников или много проволочных жил. При хорошем флюсе и мощном паяльнике обеспечивается качественное и надежное соединение.
Работа с электроникой значительно сложнее. Здесь уже требуются определенные знания и практические навыки. Однако, несложные действия по ремонту схемы может выполнить и начинающий мастер:
- Элементы выводов с ножками перед тем как паять, нужно зафиксировать воском или пластилином в своих отверстиях. На другой стороне платы паяльник нужно плотно прижать к выводу для его прогрева. Далее в это место вставляется тонкий припой в виде проволочки с флюсом. Олова требуется совсем немного, главное, чтобы оно со всех сторон равномерно затекало в лунку.
- Если отверстие слишком большое и ножки в нем болтаются, это место нужно смочить небольшим количеством флюса. Далее олово подносится к ножке и стекает по ней, после чего лунка равномерно заполняется.
Эта статья была написана в помощь тем, кто совсем не умеет паять, кто ни разу не брал в руки паяльник, словом для тех, кому нужно научится правильно паять.
Предлагаю сразу начать с практики. Кроме желания, терпения и прямых рук, нам понадобится следующее:
Сам паяльник. Паяльники бывают разные, прежде всего обратим внимание на его мощность. 3-10Вт предназначены для распайки супер-пупер мелких микросхем, 20-40Вт считаются бытовыми и радиолюбительскими, 60-100Втные сабжи покупают сотрудники автосервиса, для распайки толстых проводов, ну а 100-250 используют для запайки кастрюль, радиаторов и и прочего крупногабаритного хлама.
Что нужно паять моддерам? Тонкие проводки, резисторы, светодиоды и прочую мелочь, поэтому приобретаем 25 ваттный паяльник. Спросите, почему не больше? Всё просто, все радиодетали не любят перегрева, и выходят от него из строя. Вот так, не переусердствуйте.
Подставка для паяльника. Включенный паяльник нагревается до 300 градусов. Его надо куда-то класть, позаботьтесь словом. Включенный паяльник кладём на подставку, справа от себя, на краю стола. Соблюдаем правила безопасности, контролируем его сетевые провода и предупреждаем окружающих.
Припой. Припой это сплав олова, свинца, кадмия и других легкоплавких металлов. Существует много видов припоев. Есть совсем легкоплавкие, 65-70 градусов Цельсия, есть наоборот, тугоплавкие – им и 1000 не страшно. Радиолюбители используют марку ПОС-61, её и покупаем. Рекомендую приобретать в виде проволочки, толщиной со спичку - удобнее паять.
Флюс . Флюс это некое связующее, обезжиривающее и защищающее от окисления вещество, которое помогает припою прилипать к месту пайки, без него нельзя. Их тоже много видов. Для разных металлов,разных припоев и разных технологий. Радиолюбители пользуются маркой ЛТИ-120 или спиртовым раствором канифоли, обычной канифолью, на худой конец. Сделать флюс самому очень просто. Заполняем пузырёк наполовину спиртом, насыпаем толчёной канифоли, взбалтываем до полного растворения.
Также, рекомендую купить какой либо активный флюс. Он часто бывает полезен, например, для пайки хромированных выводов некоторых выключателей и разъёмов. На крайний случай, упрямый контакт можно припаять при помощи таблетки обычного аспирина. Воняет противно – но паяет.
Ещё нам понадобится небольшой кусок тонкой фанеры, оргалита или плекса, чтобы не испортить стол.
Инструменты. Маленькие кусачки - для проводов, выводов деталей и снятия изоляции, напильник - для зачистки жала паяльника, пинцет - чтобы пальцы не обжигать и медицинский скальпель.
Приборы. Настоятельно рекомендую купить цифровой тестер. Всегда полезная вещь в хозяйстве. И напряжение померить, и сопротивление…, да и стоит копейки.
