Андрей Смирнов
Время чтения: ~13 мин.
Просмотров: 0

Основы пайки

ИМС и чипы

Интегральная микросхема, или чип, обладает особо тонким внутренним устройством и чрезвычайной чувствительностью к перегреву

Паять их необходимо с особой осторожностью, тщательно обеспечивая отвод тепла. Микросхемы в корпусах стандарта DIP, выводы на которых идут через 2,51 миллиметра, паяют маломощными устройствами

Выводы у таких микросхем залужены еще на заводе, поэтому для соединения достаточно короткого и точного прикосновения жала с минимумом состава ПОС 61, в качестве флюса берут спиртоканифоль или состав ТАГС.

Большие чипы, например, процессоры в персональных компьютерах, вообще не паяют, а вставляют в специальные гнезда, припаянные к материнской плате. Самостоятельно правильно припаять процессор смартфона также очень маловероятно, даже если у вас есть паяльная станция.

Паяльный флюс

Для того чтобы пайка была качественной, припой должен прочно сцепиться со спаиваемой деталью, смочить ее. Но при нагревании практически любой металл интенсивно окисляется и абсолютно не смачивается припоем. Даже если вам удастся что-то изобразить при помощи паяльника и одного припоя, такая пайка, называемая среди специалистов «холодной», не обеспечит ни хорошего контакта, ни механической прочности. Образцом холодной пайки можно считать фото, которое на очень многих информационных ресурсах почему-то является примером исключительно качественной и правильной работы:

Припой абсолютно не сцепился с медью проводов – эту спайку можно разобрать голыми руками

Чтобы обеспечить надежное сцепление припоя со спаиваемым металлом, используют те или иные флюсы. По методу воздействия они делятся на две категории:

  • пассивные;
  • активные.

Пассивные флюсы, как видно из их названия, не взаимодействуют со спаиваемыми деталями. Их основное назначение – обеспечение хорошей растекаемости припоя и предотвращение образования оксидной пленки при нагревании спаиваемых деталей. Пассивные флюсы просты в использовании, доступны, безопасны для человека, не электропроводны и полностью нейтральны (не требуют отмывки после пайки). К недостаткам флюсов этого типа можно отнести неэффективность использования на окисленных деталях.

Всем известная канифоль является самым распространенным пассивным флюсом.

Активные флюсы не только улучшают растекаемость припоя и предотвращают образование оксидной пленки, но и способны эту пленку разрушать. Ввиду этого кислотные или щелочные флюсы нашли широкое применение для пайки сильно окисленных или мгновенно окисляющихся на воздухе металлов. Существуют даже вещества, снимающие при прогреве паяльником лак с эмалированного провода. Из недостатков этого типа флюсов можно отметить высокие коррозийные и электропроводящие свойства (флюс после пайки нужно обязательно смывать), опасность для человека.

Флюсы, выпускаемые промышленностью на основе кислот.

Какой флюс лучше использовать для пайки проводов? Если вы собираетесь работать с медью, то идеальным вариантом будет канифоль или раствор канифоли в спирте. Даже если провода старые, но их несложно зачистить до блеска, то все же лучше пользоваться канифолью. Она хороший диэлектрик и абсолютно не взаимодействует с металлом на химическом уровне.

Активный же флюс вам понадобится в том случае, если провода сильно окислились или выполнены из сплавов, плохо поддающихся пайке – никеля, стали, алюминия и пр. Хотя никто не запрещает пользоваться этими составами и для работы с обычной медью. Единственно, если не хотите, чтобы соединение развалилось через месяц-другой, не забудьте после работы тщательно промыть место пайки спиртом или бензином. Ну и, конечно, сразу же вымойте руки с мылом – кислота есть кислота, даже если она паяльная.

Что ещё необходимо для пайки

Для того чтобы правильно запаять провода в кабельной проводке или в любом другом соединении – помимо паяльника потребуются вспомогательные материалы, называемые расходными. К ним относятся такие распространённые компоненты, как припой, паяльная канифоль и специальные флюсы, существенно повышающие качество пайки. Для удобства пользования паяльником также рекомендуется иметь подходящую подставку.

Канифоль и флюсы

Что качественно паять любые проводники, в первую очередь нужно очистить их поверхности от окислов (оксидной пленки), для чего потребуются специальные флюсы и канифоли. Эта операция называется лужением и применяется при проведении любых паяльных работ с проводкой. Особо важна такая подготовка при пайке многожильных проводов.

Для работы с флюсом можно использовать небольшую кисточку, посредством которой удобно обрабатывать любые проводники. При этом способе нельзя забывать о том, что химически активные флюсы разъедают со временем материалы, и что после лужения их желательно смыть растворителем или спиртом.

При обработке канифолью те же провода укладываются на её поверхность, а затем аккуратно пропаиваются паяльником.

Специалисты считают канифоль достаточно универсальным средством, а флюсы подбираются специально под обрабатываемый металл (как правило – медный). Для их пайки чаще всего применяется флюс марки «ЛТИ-120» или особое вещество, называемое бурой.

Неплохо зарекомендовал себя подготавливаемый своими руками флюс, состоящий из смеси канифоли и спирта (1:5). При его изготовлении размельчённая до состояния порошка канифоль постепенно засыпается в спирт и тщательно взбалтывается до полного растворения.

Припои

Для пайки медных проводов желательно применять оловянно-свинцовые припои марок ПОС-40,50 или 60, а при работе с алюминием лучше всего воспользоваться составами, подготовленными на основе цинка. Наиболее подходящими считаются паяльные средства под обозначениями ЦО-12 и П250А, а также ЦА-15 (смесь цинка с алюминием).

Очень удобна в обращения марка припоя, внутри которого имеется канифоль (тип ПОС-61). При его применении необходимость в обработке каждого отдельного проводника канифолью отпадает.

При работе с таким припоем потребуется достаточно мощный паяльник (не менее 100 Ватт).

Из всего сказанного следует, что помимо припоев и флюсов особое внимание должно быть уделено выбору подходящего паяльника

Паяльник и вспомогательные материалы

Паяльный инструмент рекомендуется выбирать из соображений допустимой мощности аппарата, а также удобства лужения и спайки проводов, осуществляемых с его помощью.

При этом желательно ориентироваться на следующие требования:

  • мощность инструмента не должна превышать 80-100 Ватт;
  • паяльник должен иметь заточенное «под угол» жало;
  • наконечник устройства перед началом работ должен быть тщательно залужён.

Помимо паяльника для успешного проведения пайки проводов потребуются удобная и лёгкая подставка, а также специальный инструмент (пинцет, кусачки, пассатижи и набор наждачных шкурок).

Подставку под паяльник проще всего изготовить из куска пластика или древесины подходящего размера с закреплёнными на нём металлическими опорами.

На её основании можно будет закрепить металлическую ёмкость (чашечку от старого механического звонка, например), в которой удобно хранить припой и канифоль.

Подготовка

Прежде чем приступать к соединению металлических конструкций или восстановлению микросхем бытовых приборов, необходимо провести предварительную подготовку к предстоящим работам. В противном случае мастеру будет неудобно и некомфортно, а вся последовательность действий собьется.

Рабочего места

Очень важно, чтобы вентиляция в выбранном помещении работала бесперебойно, так как в процессе спаивания происходит образование вредных паров. А при отсутствии вытяжки они будут скапливаться в замкнутом пространстве, постепенно оседая в организме человека

Если же помещения не оборудовано вытяжкой, можно воспользоваться привычной всем форточкой. Вот только процесс спаивания придется останавливать на некоторое время, чтобы сделать проветривание комнаты.

Паяльника

Как известно, паяльники различаются по мощности. Модели с показателем в 20–50 Вт подходят для работы с электроникой. С их помощью можно восстанавливать разрывы тонких проводов. Модели мощностью 100 Вт и выше предназначены для спаивания слоев меди, толщина которых не превышает 1 мм. Инструмент в 200 Вт и выше позволяет специалистам работать с массивными конструкциями. Из этого следует, что для домашней эксплуатации вполне достаточно маломощного паяльника.

Прежде чем приступать к работе, паяльник необходимо подготовить. Если это первичное включение, с корпуса инструмента необходимо убрать заводскую жидкость. Не сделав этого в процессе нагрева, возникнут задымление и неприятный запах. Если вдруг у мастера не возникает желания производить очистку от смазки, необходимо подключить паяльник к удлинителю и выставить его на улицу примерно на 20 минут. Устройство быстро нагреется, а остатки заводского масла выгорят, растворившись в воздухе.

Далее необходимо проковать молотком жало и придать ему форму. Далее требуется снять с жала оксидную пленку. Для этого необходимо взять мелкозернистую наждачку или бархатный напильник. После очищения жала необходимо облужить припой.

Деталей

Процесс спаивания всегда состоит из нескольких этапов, и прежде всего необходимо подготовить металлическую поверхность, а именно: удалить окисную пленку, обезжирить – и только после приступать к облуживанию.

Обязательное условие подготовки – это зачистка старых проводов. При помощи наждачки снимается окисная пленка, однако лезвием будет гораздо удобнее. При подготовке гибких проводов придется обработать каждую отдельную проволоку. Главный признак готовности деталей к спаиванию заключается в появлении равномерного блестящего цвета поверхности, не имеющего остатков оксидной пленки.

Что касается новых проводов, у них окисная пленка отсутствует. Их облуживание делается сразу после снятия изоляции. Залужевывать медные провода требуется под флюсом. В случае когда работа происходит с алюминием, процедуры зачистки и облуживания придется совместить.

Правильная подготовка к работе

Непосредственная подготовка инструмента к пайке заключается в проведении работы по лужению. Ведь именно к нелуженому металлу не прилипает паяльный материал.

Лужением называется покрытие поверхности тонким слоем олова.

Кстати, точно также готовят к пайке детали. Как же облудить паяльник? Да очень просто. Только залудить надо не весь инструмент, а лишь его жало.

Сначала необходимо очистить его механическим способом. Для этого подойдет напильник или наждачная бумага. Чистить нужно тщательно, не оставляя бороздок и царапин, в которых могла бы остаться окисная пленка. Конечно, паяльник при этом должен быть холодным.

После тщательной очистки, надо покрыть рабочую поверхность слоем флюса. Если используется жидкий состав, то он сразу же после очистки наносится кисточкой, если используется твердая канифоль, то паяльник необходимо погружать в нее по мере нагрева жала.

Не надо ждать, когда паяльник нагреется, потому что на воздухе неизбежно образуется оксидная пленка, которая опять помешает припою прилипать. Перегрев –причина того, что медный наконечник не лудится.

После того, как паяльник разогреется до нужной температуры, жалом надо прикоснуться к припою и потереть. Можно растереть припой при помощи щепки из твердого дерева – березы или дуба. При этом нельзя допускать .

К правильно облуженному паяльнику припой отлично прилипает и не лежит на нем комками или каплями. Он равномерно покрывает медный наконечник и спокойно покидает его, когда нужно.

Что понадобится?

Паять приходится сборщикам, рядовым инженерам, а иногда и конструкторам. Но запастись паяльным аппаратом недостаточно — необходим еще целый ряд устройств и принадлежностей. Важную роль играет дымоуловитель (вытяжка). Это устройство очищает воздух не только от дыма, но и от других токсичных испарений. Основными компонентами техники являются мощный вентилятор и фильтр специальной конструкции.

Поглотители дыма чаще всего крепят на рабочую поверхность. Специальные пантографные компоненты придают им максимальную гибкость. Продолжая описывать перечень инструментов для пайки, обязательно следует упомянуть и специальный пинцет. Многие специалисты и любители пользуются целым комплектом пинцетов, выбирая наиболее подходящий в конкретном случае. Но наиболее практичными оказываются пинцеты с фиксацией, выручающие в самых сложных ситуациях, когда невозможно зажать инструмент пальцами плотно, или деталь уже выпала.

Непременно следует обзавестись и монтажным столом — паять на обычном столе куда труднее и опаснее. Существуют модификации такой рабочей мебели, рассчитанные на любую доступную площадь. Чаще всего основная столешница делается из листового металла, и к ней крепятся такие же боковины. Но столешница может быть сделана и из фанеры с текстолитовым покрытием. Для сложных работ чаще применяют специализированные термостолы, позволяющие паять печатные платы равномерно. По умолчанию обычно добавляются регуляторы температуры.

Пайка часто проводится с использованием газовой горелки. Обычно этот инструмент применяют для обработки алюминиевых изделий. Но точно так же его используют и при работах с медью. Разные варианты ставятся в жестко фиксированном виде. Либо же предусматривается возможность корректировать положение. Крепление баллона тоже выполняется различным образом.

Работы с электроникой существенно упрощаются при использовании держателя плат. Иногда эту систему даже называют «третьей рукой» – настолько она полезна. Чтобы можно было успешно паять самые мелкие детали, приходится использовать лупу бестеневого образца. Вместо нее часто покупают микроскопы

Но важно понимать, что недорогие микроскопы от неизвестных производителей пригодны только для самых быстрых работ. После 10 минут уже обычно начинаются неприятные ощущения в глазах

Лучше покупать проверенные микроскопы от российских производителей. Европейские, американские, японские, фабричные китайские — тоже можно, но разница в цене очень существенна, а по характеристикам особых отличий нет.

Многие лупы для пайки выполняются в виде налобных очков. Подобный инструмент является постоянным орудием в обиходе радиомонтажников, ремонтников телефонов и других подобных специалистов. Сами паяльные работы проводятся с использованием мягких и твердых припоев, причем в каждом случае припой подбирают индивидуально. Латунная проволока на базе цинка и меди позволяет обеспечить почти то же качество соединения, что и хорошие сварочные работы — поэтому специалисты и ценят высоко состав ЛБЗ.

Пайка многожильных проводов

Многожильные проводники быстро нагреваются от паяльника и легко лудятся. Для пайки проводов понадобится стриппер (щипцы для зачистки проводов), паяльник, жидкая канифоль и припой.

Подготавливаем оба провода.
Нанесите жидкую канифоль на место соединения. Жидкая канифоль проникает внутрь проводков и тем самым повышает качество пайки. И канифоль дешевле любого другого флюса. Дорогих и качественных флюсов для такой пайки не требуется. Тем более, когда надо спаять сотню проводов.Температура пайки до 300 °C. С такой температурой паяльник не повредит изоляцию на проводе.
Наносим припой на паяльник и несколькими ровными движениями проходим по месту пайки. Время пайка не более 3 секунд. За это время канифоль успевает испариться. А без канифоли припой начнет собираться в кучки, и будет плохо паяться.
Если на контакте есть комки припоя и трещины, повторите процедуру заново. Дождитесь остывания контакта, иначе можно повредить кисточку от жидкой канифоли.

Другой способ

Альтернативный вариант — это лужение контактов перед их спаиванием. Такой метод снижает скорость работы, однако он позволяет добиться высокого качества пайки.
Скручиваем два провода в единую жилку отдельно друг от друга и залуживаем их припоем. Далее прислоняем их друг к другу, наносим канифоль и спаиваем.
Качество контакта получается выше, но припоя тратится больше.

Изоляция и термоусадки

Провода надо обязательно изолировать, будь это наушники или блок питания. Для этой цели подойдут термоусадки. Они бывают разных размеров, цветов и материалов.
Отрезаем термоусадку с запасом.

Закрываем контакт.
Если у вас паяльная станция, можно обойтись и 100 °C. Если нет, то можно использовать огонь от зажигалки или спички.
Нагреваем термоусадку с одного конца, плавно переходя на второй.
Термоусадка приклеивается к проводу.
Если нет термоусадки, то можно воспользоваться изолентой. А синяя изолента добавляет психологически +10% к прочности контакта.

Флюсы.

Флюсы предназначены для растворения и удаления окислов с поверхности спаиваемых деталей, служат для защиты поверхностей металла и припоя от окисления, и обеспечивают хорошее смачивание поверхности деталей жидким припоем.

Например, жало паяльника сделано из меди, которая при нагреве окисляется, и на рабочей поверхности жала образуется корка нагара. Если Вы прикоснетесь таким жалом к припою, то он естественно расплавится, но на рабочей поверхности не останется, а просто скатится, соответственно запаять что-либо таким паяльником Вы не сможете.

Самым распространенным и доступным флюсом является канифоль, которая изготавливается из сосновой смолы. Выглядит она как янтарь, прозрачная с желтоватым оттенком.

Обзор видов

Селективная пайка позволяет формировать надежные стыки на выводах штыревых компонентов радиоэлектроники. Данная технология отличается от традиционного соединения волной припоя. Пайка производится в единичных точках обрабатываемых плат. Плотный монтаж, расположение выводов под корпусом, мелкий шаг расстановки перестают быть серьезной проблемой. Основные процессы и этапы, однако, те же самые, что и при классической методике.

Термин «криволинейная спайка» относится преимущественно к соединению подвесных потолков. При строгом соблюдении технологии удается добиться практически невидимого шва.

Криволинейное соединение, однако, создать весьма трудно, и работа очень дорога.

Низкотемпературная

Подобный вариант работы стал очень популярным во второй половине ХХ века. Его распространение связано с появлением радиоэлектронной промышленности и особенно компьютеростроения. Только манипуляции при сравнительно низкой температуре позволяют обеспечить сохранность тонких электронных плат и отдельных микросхем. Но не стоит полагать, что мягкая пайка возможна только на хорошо оборудованных производствах со сложной аппаратурой. Существуют отдельные варианты, доступные практически любому радиолюбителю.

Роль припоя — не главная, а всего лишь упрочнение создаваемых соединений. Мягкие припои допускается применять и в токоведущих стыках. Паять такими составами можно самые разные металлы, но придется тщательно учитывать параметры подготовки.

Высокотемпературная

Этот термин относится к соединениям, получаемым при температуре не ниже 450 градусов. Высокотемпературное паяное соединение плотнее. Но надо учитывать, что при этом получаются существенные изменения структуры материала. Много проблем возникает при высокотемпературной пайке чугуна. В отдельных случаях нагрев происходит до 1000 градусов и даже выше, но такая необходимость возникает редко.

Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Степан Волков
Наш эксперт
Написано статей
141
Ссылка на основную публикацию
Похожие публикации