042-Пайка SMD компонентов. —

Титл Вот, решил показать, как я паяю SMD компоненты («Surface Montage Details» — означает поверхностный монтаж деталей). Вообще, почему-то, бытует мнение, что паять SMD компоненты сложно и неудобно. Я постараюсь Вас переубедить в обратном. Более того, я докажу, что паять SMD компоненты намного проще обычных TH компонентов («Through Hole» в переводе «сквозь отверстие» — сквозьдырочные компоненты :)).

Если быть совсем уж откровенным у TH и SMD компонентов есть свои назначения и области использования и попытки с моей стороны убеждать Вас в том, что SMD лучше, немного не корректны. Ну да ладно — все равно, я думаю, Вам будет интересно почитать.

Знаете, какая главная ошибка тех, кто первый раз пробует паять SMD компоненты?
Шаг ножек SMD микроконтроллеров Разглядывая меленькие ножки микросхемы, сразу возникает мысль о том, какое тонкое жало нужно взять, чтобы паять эти мелкие ножки и не насажать «соплей» между ними. В магазине находим конусное тонкое жало, цепляем его на паяльник, набираем маленькую капельку припоя и пытаемся иголкой-жалом обпаять каждую ножку отдельно. Получается долго, утомительно и не аккуратно. Данный подход, казалось бы, логичен, но в корне не верен! И вот почему – паять SMD компоненты помогают такие «страшные силы» как поверхностное натяжение, силы смачивания, капиллярный эффект и не использовать их значит сильно усложнять свою жизнь.

Как все должно проходить в теории? Когда жало паяльника приложено к ножкам начинает действовать сила смачивания — олово под действием этой силы начинает «обтекать» ножку со всех сторон. Под ножку олово «затягивается» капиллярным эффектом одновременно начинается «смачиваться» контактная площадка под ножкой и на плате. Припой равномерно «заливает» площадку вместе с ножкой. После того как жало паяльника убрано от ножек и пока еще припой в жидком состоянии, сила поверхностного натяжения формирует из припоя каплю, не давая ему растекаться и сливаться с соседними ножками. Вот такие сложные процессы происходят при пайке. Но все эти процессы происходят сами собой, а от Вас требуется лишь поднести жало паяльника к ножке (или сразу к нескольким). Правда просто?!

На практике есть определенные проблемы с пайкой очень мелких SMD компонентов (резисторы, конденсаторы …) они могут во время пайки «прилипать» к жалу. Для того чтобы избежать такой проблемы нужно паять отдельно каждую сторону.

Для того, чтобы добиться хорошей пайки, нужны определенные материалы и инструменты.
Главным материалом, обеспечивающим комфортную пайку, является жидкий флюс. Он обезжиривает и снимает окислы с поверхности спаиваемого металла, что увеличивает силу смачивания. Кроме того, во флюсе припою легче образовать каплю, что препятствует созданию «перемычек-соплей» Рекомендую применять именно жидкий флюс — канифоль или вазелин-флюс не дают такого эффекта. Жидкий флюс не редкость в магазинах — купить его будет не проблема. На вид это прозрачная жидкость с противным запахом напоминающий ацетон (тот, что я покупаю называется «F5 – флюс для пайки тонкой электроники»). Можно, конечно, попробовать паять и спирто-канифолью, но во-первых, эффект будет хуже, во-вторых, после удаления застывшей канифоли спиртом, остается белый налет, который очень проблематично убрать.
Вторым по важности является паяльник. Очень хорошо если имеется регулировка температуры – можно не боятся перегреть компоненты. Оптимальная температура для пайки SMD компонентов находится в пределах 250-300 оС. Если нет паяльника с регулировкой температуры, тогда лучше применять низковольтный паяльник (12v или 36v мощность 20-30w) он имеет меньшую температуру жала. Самый худший результат дает обычный паяльник на 220v. Проблема в том, что температура жала у него слишком высока, из-за чего флюс быстро испаряется и ухудшается смачиваемость поверхности пайки. Большая температура не позволяет длительно греть ножку, из-за этого пайка превращается в нервное тыканье жалом в плату. Как частичный выход из положения можно посоветовать включить паяльник через регулятор мощности (сделать самому – схема довольно простая или купить готовый – в магазине светильников такие продаются как регуляторы яркости свечения светильников, люстр).
Жало у паяльника должно иметь ровный рабочий срез (это может быть или классический «топорик», типа «отвертка» или срез под 45 градусов). Жало микроволна

Жало-конус плохо подходит для пайки SMD компонентов – не паяйте им, намучаетесь. Очень хорошие результаты дает жало «микроволна». Кто не знает – это жало имеющее в рабочей плоскости отверстие. При помощи этого отверстия и капиллярного эффекта создаваемого в нем припой можно не только наносить, но и эффективно убирать излишки (после того как я попробовал паять «микроволной» остальные жала валяются в коробочке без дела).
Припой. Особого припоя не нужно – используйте тот, каким Вы обычно пользуетесь. Очень удобен припой в тонкой проволочке – легко дозировать. У меня проволочка диаметром 0.5мм. Не используйте припой без свинца (на него пытаются заставить перейти производителей электроники по причине вредности свинца). Из-за отсутствия в припое свинца значительно уменьшается сила поверхностного натяжения, паять обычным паяльником станет проблематично.
Еще нужен пинцет. Тут без особенностей – подойдет любой удобный для Вас.

Технология пайки очень проста!
Техника пайки Кладем на контактные площадки SMD компонент, обильно его смачиваем жидким флюсом, прикладываем жало паяльника к компоненту, припой с жала перетекает на контакты компонента и контактные площадки платы, убираем паяльник. Готово! Если компонент очень мелок или большой (жало не захватывает одновременно обе стороны) паяем каждую сторону отдельно, придерживая компонент пинцетом.
Если паяем микросхему, то технология такая. Позиционируем микросхему так, чтобы ножки попали на свои контактные площадки, обильно смачиваем места пайки флюсом, припаиваем одну крайнюю ножку, окончательно совмещаем ножки с площадками (припаянная ножка позволяет, в определенных пределах, «вертеть» корпус микросхемы), припаиваем еще одну ножку по диагонали, после этого микросхема надежно закреплена и можно спокойно пропаивать остальные ножки. Паяем не спеша, проводя жалом по всем ножкам микросхемы. Если образовались перемычки нужно очистить жало от избытка припоя, обильно смазать перемычки жидким флюсом и повторно пройтись по ножкам. Лишний припой заберется жалом — «сопли» устранятся.

http://www.propaiku.ru/watch?v=xVTHi4uyiMw

(Visited 31 141 times, 1 visits today)

Где сверлить отверстия в плате

Отверстия в плате под гнездо начинаем сверлить с ножки видео выхода. Прикладываем гнездо боком к гнезду аудиовхода, выравниваем, чтобы новое гнездо выступало так же как и штатное и замеряем штангенциркулем глубину от края платы до места, где уперлась ножка видеовыхода.

После этого переворачиваем плату и штангенциркулем ведем по плате, пока не найдем место пересечения с дорожкой видеовыхода. Там и сверлим со стороны дорожек отверстие (0,5 мм) под ножку. Конечно лучше это место слегка накернить, т.к. дорожка в том месте тонкая.

Остальные отверстия сверлить уже намного легче, т.к. достаточно приставить гнездо к плате и наметить отверстия уже с внутренней стороны платы (со стороны деталей). Щели под пластмассовые ушки пришлось после просверливания отверстий доводить до нужного размера надфилем.

Для большей устойчивости гнезда на плате я переместил ножку массы — вставил ее в отверстие ближе к краю. Для этого пришлось ножку немного вытащить из гнезда наружу и согнуть.

Ножка гнезда аудиовыхода попала напротив дорожки с массой (-). Пришлось надфилем пропилить разрыв на плате и создать обособленную площадку, в которой просверлить два отверстия — одно под ножку аудиовыхода, а второе отверстие — под перемычку, поскольку родное отверстие аудиовыхода на плате было напротив гнезда аудивхода, но оно не было задействовано (наверное предполагалось, что там может быть установлено сдвоенное гнездо).

В месте, где было просверлено отверстие под видеовыход, а так же в местах пайки аудио перемычки и ножки аудиовыхода, кончиком надфиля надо аккуратно удалить лак с дорожек в месте будущей пайки. Здесь требуется очень большая внимательность, чтобы не перебить и не отслоить дорожки во время удаления лака.

Гнездо

Для начала я нашел само гнездо — взял какое было в наличии.

По креплению оно не подходило к отверстиям платы. Пришлось сверлить новые. При этом повезло, что два из них — все-таки совпали. Одно из пластмассовых креплений моего нового гнезда попало в отверстие, предназначенного для общего вывода, и общий вывод тоже попал прямо туда куда нужно, не смотря на смещение. Само гнездо пришлось немного подпилить надфилем снизу, поскольку оно легло на одну из перемычек на плате.

Вообще, можно было бы установить гнездо и без смещения — часть отверстий все-таки совпадала. Но отводы под видео и аудио выходы попадали не в очень удачное место на плате. Кроме того боковые пластмассовые ушки тоже попадали не совсем удачно. Когда я сместил гнездо к краю платы, то одно из пластмассовых ушек попало в отверстие предназначенное для общего вывода (массы) — его просто пришлось немного расширить надфилем.

Заставить жало не дрожать — невозможно

Ни один человек не способен сделать так, чтобы инструмент (любой — не только паяльник) не подрагивал в руках. Когда-то давно я читал про мастеров, рисующих миниатюрные картины или росписи. Там была описана технология, которой они пользуются в работе.

Не нужно бороться с дрожью — это бесполезно. Нужно научиться под нее подстраиваться.

Как это выглядит на плате

В принципе, всю эту статью можно и не читать. 🙂 Искушенному радиолюбителю достаточно будет изучить три следующие фотографии:

Методика «птичий клюв»

Когда птица строит гнездо, то вставляя очередную ветку, она делает короткие и множественные движения клювом. Даже если нужно подправить уже вставленную в гнездо веточку, каждое действие птица производит совершая несколько мелких и точных движений. По правде говоря эти движения не всегда точны, но в сумме все же дают нужный результат.

Главная ошибка многих новичков в том, что они при пайке пытаются сделать длинное и непрерывное движение. Это бесполезно. Секрет в том, что необходимо делать короткие движения (в идеале они согласовываются с ударами сердца, но специально концентрироваться на этом не нужно, — со временем это должно получится само собой).

Отверстия в корпусе

Центр отверстий для гнезда в корпусе видеодвойки находим после того, как впаяем гнездо. Конечно, перед пайкой необходимо проследить, чтобы гнездо не упиралось в боковую стенку корпуса.

Большие отверстия под «тюльпаны» сверлить не сложно, тем более что высокой точности там не нужно. Тем не менее центр отверстий лучше найти при помощи штангенциркуля — замерять сначала на плате расстояние между старым гнездом и только что впаянным, и перенести эти расстояния на корпус, а затем замерять относительную высоту отверстий на плате, и также перенести на корпус это расстояние, найдя таким образом пересечение — центр будущего первого отверстия гнезда. Найти центр второго отверстия уже будет проще.

После этого шилом или небольшим острым керном слегка продавливаем найденную ранее при помощи штангенциркуля отметку на пластмассе (чтобы сверло потом не увело в сторону). Сверлим отверстие сначала небольшим сверлом (например 3 мм), и приложив плату с гнездом, проверяем — насколько точно мы поймали центр.

Берем второе сверло (6-8 мм) и расширяем отверстие. При этом, если нужно исправить центр — сверлим с боковым усилием. Опять прикладываем плату с гнездом и проверяем — не ушел ли в сторону ли центр. Следующее сверло может быть последним.

Окончательный диаметр отверстия — 11 мм. Но я бы не советовал брать сверло такого диаметра. Лучше взять меньшее сверло и боковыми усилиями понемногу рассверливать отверстие до нужного диаметра. Это нужно для того, чтобы прикладывая плату с гнездом, почаще сверяться — несколько точно мы попали.

Тут важно понимать, что абсолютная точность не требуется, потому что даже диаметр штатного (заводского) отверстия сделан с некоторым запасом — с допуском на люфт гнезда в нем.

Немного сложнее найти место сверления самореза который предусмотрен на гнезде, чтобы удерживать его от продавливания. Это отверстие маленькое, делается без люфта должно быть просверлено максимально точно. После просверливания больших отверстий (под сами «тюльпаны»), вставляем плату, прикручиваем старые (заводские) шурупы, выравниваем плату и намечаем это последнее отверстие отверстие длинным тонким сверлом изнутри (см. картинку).

После этого всё откручиваем, снимаем плату и в намеченное отверстие продавливаем нагретую на огне иглу насквозь (нагреть иглу достаточно зажигалкой). Сверлить изнутри не получится, потому что близко боковая стенка. После продавливания нагретой иглой, спокойно просверливаем отверстие снаружи.

Здесь тоже можно начать сверлить сначала меньшим сверлом, а потом приложив плату — проверить насколько точно совпадает центр. Если необходимо — окончательно расширить отверстие можно уже круглым надфилем, смещая отверстие в нужную сторону. Поскольку я здесь попал в ребро, то мне еще понадобилось под шляпку шурупа сточить надфилем площадку (см. ниже третье фото).

Кроме того, оказалось, что внутри корпуса самый край тела гнезда (то место куда вкручивается шуруп) слегка упирался в полукруглый угол с боковой стенкой. Пришлось сточить надфилем около 2 мм на самом гнезде.

Пайка smd в корпусе 1206, 0805, melf, minimelf и т. д.

В этих корпусах производят резисторы, конденсаторы, диоды и светодиоды. Такие элементы поставляются в бумажных или пластиковых лентах, адаптированных к автоматической сборке. Такие ленты наматывают на барабаны и обычно содержат 5000 штук элементов, хотя, может быть, даже 20000 в одной катушке.

Такие катушки устанавливаются в сборочные машины, благодаря чему весь процесс производства может быть полностью автоматизирован. Роль человека в подобном производстве — это только установка новых катушек и контроль качества готовой продукции.

В обозначении корпуса закодированы размеры SMD компонента. Например, 1206 означает, что длина элемента составляет 120 mils, а ширина — 60 mils. Mils составляет 1/1000 дюйма или 0,0254 мм.

На практике чаще всего используются корпуса 1206, 0805, 0603, 0402, 0201, 01005. Для ручного монтажа идеально подходит корпус 1206, но даже 0402 можно паять вручную, хотя это довольно утомительно. Элементы MELF имеют цилиндрическую форму и чаще всего являются диодами или резисторами. Давайте теперь перейдем к делу!

Пайка smd в корпусе so8, so14, so28 и т. д.

В корпусах SO встречается большинство простых интегральных микросхем, такие как логические элементы, регистры, мультиплексоры, операционные усилители и компараторы. Они имеют относительно большой шаг выводов: 50mils. Вы можете легко припаять их без специального оборудования.

Первый шаг — лужение контактной площадки, расположенной в одном из углов. Мы касаемся площадки паяльником, нагреваем ее, а затем наносим немного припоя.

Далее берем микросхему с помощью пинцета и кладем ее на место пайки. Аналогично примеру с 1206, мы разогреваем облуженное поле, чтобы микросхема прилипала к плате. Если микросхема сдвинулась, то снова разогрейте контакт и отрегулируйте ее положение.

Если микросхема установлена правильно и держится надежно, то пропаиваем оставшиеся ножки. Прикладываем к ним жало паяльника, прогреваем, а затем прикасаемся к ним припоем, который, расплавляясь, обволакивает их. Чтобы сделать пайку качественнее следует применить флюс.

Пайка smd в корпусе tqfp32, tqfp44, tqfp64 и т. д.

В принципе компоненты в корпусе TQFP тоже можно припаять без флюса, так же, как и SO, но мы хотим здесь наглядно показать, что дает активный флюс. Вы можете купить его в шприцах с надписью FLUX.

В следующем примере мы припаяем микросхему в корпус TQFP44.

Начнем с смазывания всех паяльных площадок флюсом. Флюс имеет густую консистенцию и очень липкий. Будьте осторожны, чтобы не испачкаться, потому что вы сможете отмыть его только растворителем.

Мы не будем предварительно облуживать, как писали ранее. Мы ставим микросхему сразу на ее место и устанавливаем в правильном положении.

До этого пайка осуществлялась острым жалом. Теперь продемонстрируем пайку жалом в форме ножа, которым одновременно можно припаять сразу несколько ножек.

Набираем немного припоя на кончике жала, а затем касаемся двух ножек в противоположных углах микросхемы. Таким образом, мы фиксируем микросхему, чтобы она не сдвигалась при пайке остальных ножек.

Теперь важно иметь на жале паяльника небольшое количество припоя. Если его много, протрите жало влажной губкой. Мы касаемся кончиком жала ножек, которые еще не пропаяны. Не следует опасаться замыкания ножек, поскольку благодаря использованию активного флюса этого можно избежать.

Если все-таки где-то произошло замыкание ножек припоем, то достаточно очистить жало паяльника, а затем распределить припой по соседним ножкам, или вовсе убрать его в сторону.

В заключение, нужно смыть активный флюс, так как через некоторое время он может окислить медь на плате. Для этого можно использовать этиловый или изопропиловый спирт.

Пайка smd элемента в три этапа

Главная трудность пайки SMD-элементов обычным паяльником — в том, чтобы удержать деталь пинцетом.

Т.е. в самом начале пайки главное внимание должно быть сконцентрировано на усилие руки, держащей пинцет. Здесь немаловажно также выбрать правильный угол обзора, чтобы четко видеть насколько ровно деталь легла на свое место.

При этом не помешает знать один маленький секрет. В самом начале деталь достаточно лишь слегка «прихватить». Не нужно пытаться сразу припаять ее с первой стороны! Хорошая пайка требует переноса внимания на сам процесс пайки — концентрация внимания на пинцете теряется…

Таким образом вначале только прихватываем деталь с одного конца. Прихватив деталь — избавляемся от пинцета, и припаиваем вторую сторону детали. И только потом возвращаемся к окончательной пайке первой стороны.

Не стоит забывать, что площадки под элемент на плате должны быть ровные. Если там был припой — нужно аккуратно удалить его излишки перед пайкой, иначе деталь после пайки останется «перекошенной».

Итак, когда деталь прихвачена, то сдвинуть ее уже невозможно (если только не перегревать или не прикладывать ощутимо больших усилий). Это позволяет отвлечься от ее удержания, и сконцентрироваться на пайке с другого конца, после чего вернуться к первому. Таким образом, пайка происходит в три этапа:

«Прихватывание» детали
Пайка противоположного «прихваченному» конца
Возврат к пайке «прихваченного» конца

Ниже — видеоролик, который я записал, когда дорабатывал видео и аудио выход для старой видеодвойки FUNAI(см. статью FUNAI tvr 1400a mk7 — как сделать видеовыход).

Все используемые инструменты — простые и грубые, включая самодельную кисточку из лески (которой я промываю место пайки спиртом). Канифоль — обычная, «камешком». Паяльник — 25 ватт. КСТАТИ! Самый лучший паяльник для «нежных» деталей тот, на котором канифоль «дымит», но не успевает перекипеть полностью на жале в течение примерно 7 секунд.

Пайка произведена не идеально, но я и хотел, чтобы была запечатлена самая обычная приемлемая пайка, пусть даже с некоторыми незначительными помарками (задевание соседней площадки, капание излишка канифоли), чему поспособствовала камера, из за которой пришлось держать инструменты почти на вытянутых руках.

Припаять диод в корпусе melf

Прежде всего, мы должны облудить одну из контактных площадок. Мы обрабатываем площадку флюсом и прикасаемся к ней кончиком паяльника, и через некоторое время наносим припой. Припой должен немедленно расплавиться и равномерно покрыть всю площадку. Все, что вам нужно, это тонкий слой припоя — лучше, чтобы его было мало, чем слишком много.

Далее мы берем SMD компонент за боковые стороны и кладем его на место пайки. После этого следует разогреть ранее облуженную площадку и придавить в нее SMD компонент. Припой должен равномерно охватить вывод компонент.

Последний этап — пайка второго контакта. Здесь нет ничего сложного — мы прикасаемся к контакту и к площадке жалом паяльника, затем прикладываем к нему припой, который быстро плавиться, обволакивая место пайки ровным слоем.

На следующих рисунках показано, как припаивается конденсатор в корпусе 1206. Последовательность операций идентична приведенной выше.

Прочее

Я снял на видео процесс пайки SMD-элементов и рассказал об этом в отдельной заметке: Как припаять SMD простым паяльником.

Там использована доработанная плата из этой заметки — можно рассмотреть ее поближе во всех ракурсах.

Радиокот :: как паять smd.

Как паять SMD.

Обычные иглы для шприца, диаметром минимум 1 мм.

Теория.

Пайка происходит в несколько этапов
1. Нагревание. Постепенно увеличивается температура компонента и припоя.
2. Сушка. Время, требуемое для действия флюса и его полного испарения. Равно 1 мн 30 сек.
3. Плавка. Плавление крема для пайки и нагрев до максимальной температуры, которая равна температуре плавления крема 20°C.
4. Охлаждение.

Эта характеристика меняется в зависимости от крема для пайки. Смотрите документацию на ваш крем.

Температурная характеристика печи.
Сделайте характеристику своей печи.
1. Нагрейте печь до 125°C. Наклон кривой должен быть 1-4°C/мин.
2. Остановите нагрев в течение 1 мин 30 с.
3. Снова включите печь и нагревайте до 210°C.
4. Выключите печь и откройте дверцу.

Характеристика будет, например такой:

Замечания
Скорость нагрева чуть меньше, советуемой производителем — ничего особенно страшного.

Этап сушки не очень стабилен. Если температура падает значительно, можете включить на чуть-чуть печь, чтобы температура не опускалась ниже 120°C.

Плавка отличная.

Охлаждение, 1 этап хорош, но охлаждение замедляется с 80°C. В данном случае карту можно вытащить из печки при 80-70°C. Не вытаскивайте раньше, т.к. компоненты могут сдвинуться.

На некоторых сайтах используется регулирование температуры на базе мк с введенной в память характеристикой крема. Принимая во внимание тепловую инерцию печки, этот способ кажется не особо полезным, к тому же и так работает…

Первый тест
Нанесите немного крема на карту из расчета, что крем теряет примерно треть своего объема. Если крема будет лишку, он может растечься между ножками — придется зачищать.

Поставьте компонент и поместите плату в центр печки. Термопара должна находится как можно ближе к плате.

Установите температуру печи 250°C и включите оба сопротивления — верхнее и нижнее.(Мяу! Видимо имеются в виду оба нагревателя печки — верхний и нижний.)

При 125°C выключите печь на полторы минуты.
Включите чтобы температура поднялась до 210°C.
Сначала вы увидите как крем плавится, затем он трансформируется в капельки олова, которые зафиксируют ножки компонента на дорожках.
При 210°C процесс закончен, можете выключить печь и открыть дверцу.

В итоге:

Вам остатлось только проверить, жив ли еще компонент 😉

Что нужно знать

Схема и детали

Не буду рассказывать подробно о своих поисках и экспериментах, скажу только, что я взял за основу одну из схем (я их перелопатил десятки) следующей модели Funai — mk8. К сожалению, я не знаю что это за модель точно (она была указана, как Funai tvr 1400a mk8, но я сомневаюсь, что это не ошибка), но судя по схеме — это не двойка, а телевизор и основные компоненты этой схемы совпадали с моей видеодвойкой (за исключением того, что там присутствует видеовыход).

Транзистор я взял из списка допустимых аналогов другой такой же схемы. В качестве основного на схеме указан KTA1267 (GR), а список возможных замен выглядит так:

2SA1318 (T,U)
2SA1015 (GR)
2SA564 (R,S)
2SA933S (R,S)

Первые два выглядят наиболее предпочтительными по своим характеристикам — я взял первый (2SA1318). Все замеры сигнала показали ожидаемые результаты на выходе. Тем не менее, если у кого-то будут замечания по схеме — пишите пожалуйста.

Список деталей и их номинал

Для видео выхода: