Всем привет! Кому-то была полезна первая часть, поэтому продолжаю серию постов про поверхностный монтаж. Ссылка на предыдущий пост: Поверхностный монтаж. Часть 1. Печатные платы
Сегодня поговорим о паяльной пасте. Паяльная паста представляет собой массу, состоящую из смеси порошкообразного припоя с частицами, обычно сферической формы, и флюса-связки. Свойства паяльной пасты зависят от процентного содержания металлической составляющей, типа сплава, размеров частиц порошкообразного припоя и типа флюса.
Паста поставляется в разных типах упаковки, для производства это обычно банки по 0.5кг, есть еще SEMCO картриджи. Отличие банок от SEMCO в способе выкладывания пасты на трафарет: из банок паста выкладывается шпателем вручную, из SEMCO — автоматически (должна быть специальная опция на принтере трафаретной печати).
Банки приезжают в ящиках из пенопласта, в одном ящике помещается 20 банок — 10кг паяльной пасты. Белый пакет на фото выше — это аккумулятор холода. Требования к упаковке такие из-за особенностей хранения пасты (как правило, температура пасты при хранении должна составлять от +5 до +10 градусов по Цельсию, но есть и исключения).
Кстати, ящик из-под пасты отлично зарекомендовал себя как походный холодильник для прохладительных напитков. В один ящик влезает 12 жестяных банок объёмом 0.5л, а также один аккумулятор холода, замороженный в лёд. Через 12 часов жаркого летнего дня аккумулятор остался частично ледяным, а напитки очень холодными.
Но, вернемся к пасте. На фото ниже банка 0.5кг и два SEMCO картриджа на 0,5кг и 1 кг пасты.
На следующем фото паяльная паста нанесена на контактные площадки, видны сферические частицы припоя, также виден блеск от более жидких составляющих пасты.
При длительном хранении паяльной пасты она расслаивается из-за разной массы составляющих, перед применением пасту необходимо перемешать до однородности. Есть два способа:
Как результат, имеем однородную пасту комнатной температуры (во время перемешивания между частицами припоя возникают силы трения, из-за этого паста нагревается до комнатной температуры за несколько минут). Время перемешивания выбирается для каждой пасты индивидуально, зависит от размеров частиц, количества флюса и других составляющих пасты.
Кстати, паяльная паста в SEMCO картриджах специально разработана с целью уменьшения разделения флюсующей и металлической составляющих и не требует перемешивания перед началом использования.
Паяльные пасты бывают с содержанием свинца, а также бессвинцовые. Далее пасты разделяются на более универсальные либо направленные на уменьшение каких-либо дефектов, смотря что нужно заказчику. Далее несколько типов с сайта производителя для примера:* Паяльная паста с длительным временем жизни;
* Паяльная паста для хранения при комнатной температуре;
* Бессвинцовая серия паяльных паст с высокой стойкостью к термоударам;
* Паяльная паста для микро-элементов (до 0201);
* Паяльная паста для пайки по сильно окисленным поверхностям;* Высокопроизводительная паяльная паста с низким образованием пустот и широким диапазоном настройки термопрофиля;* Паяльная паста, разработанная по заказу корпорации TOYOTA (да, есть даже такое).
И это только часть типов, каждый производитель постоянно разрабатывает что-то новенькое. Характеристикам паяльной пасты уделяется большое внимание, ведь по статистике, до 60% дефектов поверхностного монтажа возникает именно при нанесении паяльной пасты (также зависит от качества/характеристик самой пасты).
Трафарет для нанесения паяльной пасты в большинстве случаев представляет собой лист нержавеющей стали толщиной 0.1-0.15 мм и размерами примерно 500×500мм, закрепленный на жесткой раме либо без нее.
На фото ниже — печатная плата. Чтобы нанести пасту на контактные площадки (для простоты за площадки примем всё золотистое на плате) нужно чтобы в трафарете ровно на этих же местах были прорези (апертуры).
То есть, если на плате расстояние от центра реперного знака до центра контактной площадки по оси X равно 5мм, а по оси Y — 20мм, то и на трафарете расстояния от центра реперного знака до центра апертуры должны быть такие же.
Таким образом, если мы совместим реперные знаки на плате с реперными знаками на трафарете, то апертуры трафарета лягут ровно на контактные площадки. Здесь очень важный момент: реперный знак на фото выше изготавливается на одном слое/операции вместе с контактными площадками. Таким образом не создается проблема рассовмещения. Иными словами, у нас всегда расстояние из фото выше будет 5мм и 20мм соответственно.
Делать реперные знаки на слое шелкографии очень плохая идея. Видите число «1.6» на фото выше? Оно нанесено с помощью шелкографии. Процесс нанесения шелкографии — очень похожий на нанесение пасты на печатную плату, только шелкографию в большинстве случаев наносят без совмещения по реперным знакам в целях удешевления. Соответственно, реперный знак на слое шелкографии будет постоянно «плясать» относительно контактных площадок, а это значит, что совмещая плату с трафаретом по такому реперному знаку, мы будем наносить пасту с таким же смещением. Это справедливо также и для установщика компонентов — он будет ставить компоненты тоже со смещением.
Нанесение паяльной пасты на плату состоит из нескольких этапов:1. Загрузка ПП в принтер трафаретной печати;2. Считывание реперных знаков на ПП и трафарете;3. Совмещение ПП с трафаретом;4. Нанесение паяльной пасты проходом ракеля;5. Отделение групповой заготовки от трафарета;6. Передача ПП с нанесенной паяльной пастой следующему оборудованию.
На видео есть все шаги кроме первого, плата уже находится в принтере.
Осталось пара моментов по совмещению. Есть две конфигурации принтеров трафаретной печати: неподвижный стол-подвижный трафарет и наоборот, подвижный стол-неподвижный трафарет (имеется в виду движение по осям X и Y, по высоте стол в обоих случаях двигается). Тут из названия всё понятно. В первом случае при совмещении принтер двигает на нужное расстояние трафарет, во втором — стол. Стол — это плоская платформа, которая поднимает ПП к трафарету.
Машина камерой определяет координаты центров реперных знаков на трафарете и плате, в зависимости от конфигурации принтера двигает стол с платой или трафарет таким образом, чтобы при прижимании ПП к трафарету центры реперных знаков на ПП и трафарете совпали. Соответственно, совпадут и апертуры трафарета с контактными площадками что и нужно для качественного нанесения пасты. К слову, камера в принтере не обычная, она смотрит одновременно на трафарет и плату, то есть и вверх и вниз. На камере установлена система линз и зеркал + подсветка.
Далее ракель двигаясь по трафарету катит перед собой валик с пастой, в это время паста через апертуры трафарета продавливается на контактные площадки печатной платы.
После прохода ракеля стол начинает очень медленно опускаться в течение нескольких секунд, т.к. плата некоторое время прилипает к трафарету под действием поверхностного натяжения пасты, особенно если плата маленькая/легкая/тонкая. После этих нескольких секунд стол с платой возвращается в свое исходное состояние, плата конвейером передается на следующее оборудование.
Кстати, возможно у вас возник вопрос: «зачем же так усложнять, можно в качестве реперного знака использовать любую площадку?». Конечно можно, но не всегда. И скорее всего повторяемость качественного нанесения паяльной пасты будет такая себе. Помните в предыдущей части я говорил про вскрытие маски на реперном знаке с бОльшим диаметром? Так вот, на контактных площадках не делают вскрытие маски намного больше размеров самой площадки, либо делают но с очень небольшим запасом. И при сдвиге маски центр реперного знака-площадки изменится, соответственно при совмещении ПП с трафаретом получим смещение. На фото с нанесенной пастой вначале поста как раз есть смещение маски, но оно незначительное.
Вторая проблема при использовании контактной площадки в качестве реперного знака — близко расположенные соседние площадки. Камера попросту может захватить соседнюю площадку и совместить по ней. Опять же, получим смещение при нанесении пасты.
После нанесения паяльной пасты на ПП остается только проверить качество её нанесения, но это уже тема следующей части. Если кому-то будет интересно, могу рассказать про принцип работы SPI — Solder Paste Inspection — инспекции паяльной пасты, а также основные типы дефектов нанесения пасты.
На этом я с вами прощаюсь.
Пишу пост прежде всего для новичков — тех, кто только собирается научиться паять, либо попробовал, и получилось «не очень». В том числе для рукодельниц и рукодельников, которые (пока что) не замахиваются на ремонт и разработку электроники. Как следствие — здесь не будет страшного текста про заземление, фен, паяльную пасту и реболлинг. Не будет про высокотемпературные припои. И только самый минимум информации про электричество. Зато хочу рассказать про выбор инструмента, типичные проблемы начинающих и маленькие хитрости. Всё пишу из личного опыта.
Набор из инструментов и материалов для более-менее комфортной пайки включает в себя:
Паяльник, конечно же. В паяльнике важны две составляющие: регулировка температуры и удобное жало. Едва ли не все начинающие берут себе дешман-паяльник без регулировок и с единственным жалом-конусом, а затем мучаются, прилепляя к проводам «сопли» из припоя. Паяльник перегревается, жало не хочет держать припой, припой мгновенно окисляется. Если и вы пошли этим путём, у меня есть хорошая новость: дешёвый паяльник можно доработать до приличного состояния. Но об этом ниже.
Припой. Самый распространённый имеет марку ПОС-61, что означает: припой оловянно-свинцовый с содержанием олова 61%. Свинец — металл токсичный, поэтому стоит принимать разумные меры предосторожности: не есть во время пайки, а после работы мыть руки. И вряд ли стоит паять таким припоем украшения, которые будут носиться на теле. Есть бессвинцовые припои, у них более высокая температура плавления и паять ими немного труднее. Кстати, практически вся электронная промышленность перешла на бессвинцовку из-за требований по экологии.
Ещё припой бывает как с добавлением канифоли, так и без неё, и разной толщины. Самый ходовой — тонкий, с канифолью внутри.
Заказывать припой у китайцев не советую, это лотерея. Хитрые производители научились делать начало и конец катушки из сплава разного качества, и внутренние витки могут состоять едва ли не из чистого свинца. Начинаешь паять — всё хорошо, 5 звёзд продавцу. Но счастье в этом случае длится недолго.
Канифоль. Классика жанра, поэтому пусть будет. Но я ею практически не пользуюсь.
Флюс ЛТИ-120, либо жидкий спиртоканифольный флюс. Флакон лучше с кисточкой. Это вещь! Заменяет твёрдую канифоль, сделан на её основе, однако гораздо удобнее в применении. Основное достоинство: намазывается непосредственно на место пайки и поэтому не выгорает, пока вы несёте паяльник. ЛТИ-120 является более активным флюсом, чем (спирто-)канифоль. Это значит, что с ним паять легче. Но из-за этого ЛТИ очень желательно смывать спиртом после пайки, а канифоль и спиртоканифоль — нет. При пайке точной электроники смывать ЛТИ строго обязательно. И вообще, промывать место пайки — хорошая привычка.
Изопропиловый спирт во флаконе с капельницей/дозатором и ватные палочки. Можно использовать медицинский (этиловый) спирт, если он для вас более доступен. Спирт — очень полезная вещь в хозяйстве. Им можно обезжиривать поверхности, отмывать капли не застывшей эпоксидной смолы или масляной краски, смывать перманентный маркер, отмывать собачьи лапы от еловой смолы, готовить дезинфицирующий раствор против «короны». В общем, универсальная штука. Флакон на фото я не раз уже заправлял из большой банки. В контексте пайки спирт используется и для первичной очистки, и для отмывки места уже сделанной пайки от нагара и остатков флюса.
Зажим «третья рука». Паять без «третьей руки» можно, но очень неудобно. Дешёвую «третью руку» (как на фото) рекомендую сразу доработать. Во-первых, проклеиваем основания «крокодилов», чтобы они не разболтались и не слетели. Я использовал эпоксидный клей. Во-вторых, на губки надеваем кусочки термоусадки и термоусаживаем горелкой/зажигалкой.
Хирургический зажим (карцанг). Желательно — с самыми тонкими губками. На фото толстоват, хотя, смотря что паять. Прямые или изогнутые губки — на ваш выбор. В большинстве случаев заменяет пинцет, плюс его можно зафиксировать в зажатом состоянии. Очень удобная вещь! Вместо или в дополнение к зажиму рекомендую хороший пинцет с тонкими кончиками, которые хорошо смыкаются, не вихляют и имеют плоскую внутреннюю поверхность. Но очень не советую брать дешманские пинцеты из серии «5 штук за 100 рублей». Сделаны из сплава фольги с картоном, не держат ни-че-го! Маникюрные пинцеты тоже плохо подходят: губки не очень ровные и часто «гуляют» друг относительно друга.
1. Пинцет из сплава фольги с картоном.
2. Маникюрный пинцет.
3. Зажим (карцанг).
4. Нормальный пинцет для тонких работ.
Губка для чистки паяльника. Специальная! Губка для посуды не подойдёт! Перед работой её нужно намочить и отжать. Об неё в процессе работы можно вытирать нагар, и держать жало паяльника в чистоте.
Маленькие бокорезы (кусачки). Мне больше нравятся именно такой конструкции, с тонкими острыми губками.
Дополнительно полезно иметь:
Оплётку для выпаивания. Это плетёнка из тонкой меди, пропитанная канифолью. Набирает на себя припой (лудится). Тем самым, упрощает демонтаж (выпаивание). Использованная, т.е. пропитанная припоем оплётка может помочь залудить какую-нибудь поверхность.
Инструмент для зачистки проводов. Китайский с фото вполне работает. Можно выбрать что-нибудь подороже, но инструмент должен соответствовать толщине зачищаемого провода. Иначе либо не зачистит, либо перекусит.
Макетный нож. Кстати, лезвия для макетников не все одинаково хороши. Большинство — тупые изначально, и предназначены только для офисной бумаги. А какие-то выполнены из калёной стали и легко режут даже плотный ковролин.
Подробнее про паяльник.
Паять, конечно, можно и гвоздём на газовой зажигалке. Но удовольствие это сомнительное. Рассмотрим главные, на мой взгляд, признаки хорошего паяльника.
Контроль температуры. Паяльники без регулировок склонны перегреваться. В этом случае припой на жале моментально покрывается плёнкой окислов, плохо липнет в месту пайки и превращается в «сопли». Поэтому все более-менее хорошие паяльники имеют регулировку, датчик температуры в жале, и умеют поддерживать более-менее постоянную температуру. Есть паяльники с простой «крутилкой» без градуировки, а есть — с цифровым управлением, умеющие отображать текущую температуру в градусах.
Даже если у вас паяльник примитивный и без регулировок, ещё не всё потеряно. Идём в электротовары и покупаем диммер (регулятор яркости) для обычных ламп накаливания, подключаем паяльник через него. Регулируя мощность нагревателя, можно подобрать комфортную температуру жала. Внимание: мощность диммера должна соответствовать мощность паяльника. Паяльник мощностью 20Вт может не запуститься с диммером, требующим мощность нагрузки от 40Вт. А может запуститься, если вывести регулировку сначала на максимум, и затем на нужный уровень.
Если диммера тоже нет, а паять надо, можно на время остужать жало, макнув в твёрдую канифоль. Если жало делает «ПШ-Ш-Ш» и выпускает клубы дыма, а канифоль в месте контакта вскипает — значит, оно было перегрето. Если дым от канифоли идёт струйкой, значит с температурой всё более-менее в порядке.
Жало. Ищите паяльник, к которому продаются запасные жала различной формы. Сейчас почему-то все паяльники продаются с жалом-конусом (иголкой). Почему — я так и не понял, ибо паять конусом мне некомфортно: припой набирается на боковую поверхность, контроль за каплей припоя слабый, при этом тонкий «носик» конуса практически не смачивается припоем и мешается, упираясь в окружающие элементы. На мой взгляд, самой удобной и универсальной является форма «скошенный конус» и «скошенный цилиндр», т.е. жало, имеющее на конце овальную плоскую площадку.
На фото, сверху вниз:
1. Удобное для меня жало формы «Скошенный конус».
2. Жало «Скошенный цилиндр» со слегка скруглённым концом. Не впечатлило.
3. Комплектное жало-иголка. Попытался было переточить, не получилось.
4. Жало-конус от самого дешманского паяла.
Советские паяльники оснащались медным жалом, сейчас же в моде не обгорающие («вечные») жала. Достоинства меди: хорошо передаёт нагрев, хорошо прилипает припой, легко придавать форму напильником. Но медное жало «разъедается» припоем, и его периодически приходится править напильником. В итоге оно со временем укорачивается. Не обгорающее жало может служить годами, если соблюдать несколько правил. Во-первых, постараться не использовать его с активными флюсами или для плавки (резки) пластика. Во-вторых, не «жарить» постоянно на максимальной температуре. В-третьих, очевидно, не стачивать его напильником/наждаком, т.к. не обгорающий слой может быть ограничен по толщине. В самом дешёвом паяльнике может быть вставлено не обгарающее жало-конус и затянуто винтом. Хороший вариант — найти медную проволоку подходящей толщины, и из неё нарезать медных жал. Их можно сделать с запасом и заточить под любую удобную для вас форму. Будьте внимательны, под видом медного провода сейчас можно встретить омеднённый алюминий. На фото — несколько удобных самодельных жал из медного провода. К слову: сплав меди и олова — это бронза.
Хозяйке на заметку: в медном жале в процессе его эксплуатации образуется ямка. Если при правке жала на напильнике её не заравнивать до ровной плоскости, и оставить небольшое углубление, то может получиться даже удобнее, чем ровная плоскость. Углубление хорошо держит каплю припоя и по-умному называется «микроволна».
Итак. Дешёвый паяльник можно сделать весьма комфортным в работе, если докупить к нему диммер, выкинуть «не обгорающее» родное жало-конус и наделать из толстого медного провода жал удобной вам формы.
Теперь о процессе.
Минутка химии и физики. Как известно, большинство металлов на воздухе окисляются. То есть металл соединяется с кислородом воздуха и образуется оксид. Оксиды имеют более высокую температуру плавления, чем не окисленный металл, и гораздо хуже переносят тепло. Причём, чем выше температура, процесс окисления идёт быстрее. В частности, расплавленный припой, оставленный на паяльнике, довольно быстро покрывается плёнкой окислов. Плёнка эта находится в твёрдом (не расплавленном) состоянии, и сильно препятствует нормальной пайке. Если каплю припоя пошевелить или потыкать, то видно, что она оказывается как бы в мешочке. Одна из основных функций флюсов (той же канифоли) — это препятствовать образованию окислов. Канифоль окисляется активнее, чем металл, и в разогретом виде может отбирать кислород у оксидов. Оксид вновь превращается в жидкий металл, а канифоль — в пахучий дым и в чёрный нагар на жале. Когда канифоль с жала вся израсходуется, плёнка оксидов возникает вновь. На перегретом паяльнике канифоль расходуется практически моментально, а «мешочек» образуется буквально за секунду, из-за этого паять таким паяльником сложно. Получается даже парадокс: перегретый паяльник хуже прогревает объект пайки из-за плёнки окислов. Плёнку окислов можно снимать не только флюсом, но и механически, вытирая разогретое жало об губку или другой подходящий материал.
Кроме того, окислы на паяемом металле тоже препятствуют прилипанию припоя. Если медь тёмная, её перед пайкой крайне желательно зачистить до блеска. Другой способ справиться с окислами на объекте пайки — это применение активных флюсов, в частности, паяльной кислоты. Паять с кислотой легче, но она, во-первых, испускает едкий дым. Во-вторых, разъедает жало, что особенно важно при использовании дорогой «необгорайки». И, в-третьих, требует обязательной промывки места пайки, т.к. со временем сделанная пайка может развалиться. К слову, алюминий тоже можно паять, но на воздухе он моментально покрывается тонкой плёнкой окислов. Для противодействия окислению применяются специальные флюсы.
Флюсы. Это вещества или составы, облегчающие пайку или плавку металла. Паяльные флюсы бывают различными по консистенции: твёрдыми (например, канифоль), жидкими (примеры: спиртоканифоль, ЛТИ-120) или гелеобразными. Жидкий или гелеобразный флюс наносится непосредственно на место пайки, а значит, он не обгорит, пока вы несёте паяльник от баночки с флюсом к месту пайки. Твёрдый флюс в баночке (ту же канифоль) можно использовать для лужения (покрытия слоем припоя) проводов и самого жала паяльника.
Кроме того, флюсы отличаются по химической активности, электропроводности и, как следствие, необходимости отмывки после работы. И я встречал случаи неправильной маркировки производителем: флюс, который заявляется, как безотмывочный, на самом деле весьма неплохо проводит электричество.
Функции флюса при пайке:
1. Смазка. Помогает формироваться аккуратным шарикам припоя и не «прикипать» к поверхностям, которые не паяются.
2. Очистка паяемой поверхности от окислов и грязи, защита от окисления в процессе.
3. Защита припоя от окисления, убирание плёнки окислов с припоя.
Профессионалы советуют не набирать припой на жало, а прикасаться проволочкой припоя к месту пайки одновременно с паяльником. Плюс такого метода: и быстрее, если паять нужно много всего сразу, и канифоль в проволочке припоя попадёт на место пайки в свежем виде. Можно даже не пользоваться дополнительными флюсами. Но. Этот приём требует свободных обеих рук, однако часто одной рукой держим, второй паяем.
Передача тепла — это то, что нужно и понимать, и прочувствовать на своём опыте. Чтобы припой стал жидким, его нужно разогреть. Чтобы припой был жидким в месте пайки, нужно разогреть место пайки до температуры плавления припоя. Это очевидно. Но если мы паяем массивный, по сравнению с жалом, объект, то разогреть его может быть непросто. Во-первых, металлы очень хорошо передают тепло. Во-вторых, тепло накапливают (имеют теплоёмкость). И, наконец, отдают тепло вовне. В итоге, даже используя мощный паяльник, можно столкнуться с непрогревом места пайки. Например, печатные платы мощной электроники проектируются так, чтобы хорошо отводить и рассеивать тепло. Как можно победить непрогрев:
1. Набрать на жало капельку припоя и нанести флюс на место пайки. «Сухое» жало передаёт тепло плохо.
2. Греть дольше; ждать, пока прогреется. Но рядом с местом пайки могут располагаться детали, которые нельзя перегревать.
3. Банально — увеличить температуру паяльника. В некоторых случаях помогает, но риск перегрева и повреждений окружающих элементов выше, и, кроме того, окислы на паяльнике могут мешать передаче тепла.
4. Поставить жало потолще и покороче, подходящее по размеру. Способность проводить тепло — одна из важнейших характеристик жала.
5. Подогреть объект пайки дополнительно. В бытовых условиях, в частности, можно прогреть градусов до 100 на перевёрнутом утюге, и на нём же выполнять пайку.
6. Пойти на хитрость: использовать легкоплавкий припой. И об этом поподробнее.
Содержащий свинец припой плавится легче бессвинцового. Промышленная пайка по экологическим причинам практически вся сейчас выполняется бессвинцовым припоем, разогреть который паяльником бывает сложновато. Но можно набрать на паяльник каплю обычного ПОС-61 и «поелозить» им в точке пайки, после чего уже весь припой становится жидким, поскольку разбавляется легкоплавким. Можно пойти дальше и использовать ещё более легкоплавкий состав. В частности, сплав Розе плавится при менее, чем 100 градусах Цельсия. Удобно! Но за удобство приходится платить легкоплавкостью результатов труда. Если изделие в процессе использования будет нагреваться, то такая пайка может развалиться сама по себе. Внимание: оставшийся на жале паяльника или в местах пайки сплав может привести к сюрпризам в будущем, сделав последующие пайки также легкоплавкими. Крайне нежелательно его использовать для ремонта заметно греющейся электроники: видеокарт, смартфонов, светодиодного освещения и т.д. И за злоупотребление розе можно огрести «пару ласковых» от профессионалов.
Кроме того, важна передача тепла от нагревателя к жалу. У меня был опыт, когда керамический нагреватель слегка болтался внутри жала. Паять было сложновато. Несколько слоёв медной фольги решили проблему.
Бывает, что припой после застывания оказывается матовым, а не красивым-блестящим. Почему так происходит? Во-первых, неправильный температурный режим и плёнка окислов. Во-вторых, состав самого припоя. Сюрприз, но это может зависеть от состава припоя, не все припои застывают в красивые глянцевые капли.
FAQ по основным явно заметным проблемам пайки (пайка не получается)
1. Жало не держит припой. При попытке набрать припой на жало, он скатывается каплями на стол. Прогреть место пайки почти не получается. Причина: жало не залужено. Нужно очистить жало, с помощью припоя и канифоли заново залудить. Если проблема часто повторяется, значит, жало перегрето.
2. Припой не держится на объекте пайки. Причина: плёнка окислов (либо лак) на объекте пайки. Да, встречается медь, покрытая бесцветным лаком. Например, провод наушников. Нужна либо механическая очистка, либо использование активного флюса.
3. Припой в месте пайки моментально застывает неаккуратными «соплями», плавится медленно и с явным трудом, паяльник слегка липнет. Причина: теплопередача от паяльника недостаточна.
4. При пайки образуются «сопли», шипы из припоя. Место пайки выглядит неаккуратно. Причина: нехватка флюса, плёнка окислов на припое.
Не очевидные «косяки» новичков (пайка получается некачественная или портится со временем):
1. Непропай. Паяное соединение держится на флюсе в роли клея. С электрическим контактом и надёжностью беда.
2. Злоупотребление активным флюсом. Он может разъедать пайку со временем, при работе разъедает «вечные» жала.
3. Неотмытый флюс. Если это канифоль — ничего страшного, кроме внешнего вида. Иные флюсы люто проводят электричество или разъедают (см. выше) пайку.
4. Сплав Розе. Да, с ним удобно, но пайка становится легкоплавкой.
5. Перегрев чувствительных к нагреву элементов. Печатная плата может расслоиться, пластиковый разъём может деформироваться, а электроника — выйти из строя.
6. Избыток припоя, который куда-то бодро уходит в процессе пайки. Может привести к сюрпризам в собираемой электрической схеме.
Конечно, об этом писали реально 100500 раз. И гугл выдает огромное количество статей о том, как качество запаять по-быстрому проводочек, транзитор или чего там обычно паяют. Ниже я описываю свой подход и высказываю своё мнение, основанное на своём опыте паяльно-лудильных работ.
!!!Внимание, данные инструкции основаны на личном опыте ремонта АНАЛОГОВЫХ ЭФФЕКТОВ. Т.е. в основном мапятся на обычные, не смд девайсы!!!!!!
Паяние — на 30% правильные инструменты, и на 70% — опыт. Ну, во всяком случае мне так кажется. Постараюсь рассказать обо всем по порядку.
Инструменты для паяния гитарных педалей в частности это:
1. Припой — только хороший 60/40, только Asahi, только с флюсом внутри 🙂
2. Оплетка для снятия припоя — подойдет любая, 2-2.5мм шириной для начинающих.
3. Флюс — паяльный жир — наше всё. Нужен скорее для выпаивания элементов.
4. Канифоль — тоже иногда не повредит. Исключительно сорта «А».
5. Паяло — 25-40Вт, желательно с регулировкой температуры и её отображением. Lukey — вполне подойдет, Goot — вообще хорошо. Ещё нужно присмотреть жало, чтобы удобно паять. В стоке идёт тонкое, я добавляю «лопатку».
6. Очищающие средства для паяла — губка и латунная стружка в банке.
7. Очищающие средства для платы/пайки — изопропиловый спирт. Медицинский мне лично не катит, т.к. оставляет характерный белый мерзкий налёт.
Опыт — это количество паек. Это именно то, сколько раз вы ткнули паялом в плату.
Постараюсь описать идеальный с моей точки процесс, начиная с подготовки и заканчивая финалом — правильной пайкой.
1. Прогрев паяльника — включите станцию на температуру пайки. Для обычного припоя типа рекомендованного выше это около 350 градусов.
2. После прогрева перейдите к чистке жала, если на нем есть черный нагар. Просто несколько раз (до очистки жала) почистите его об латунную стружку (возвратно-поступательными движениями)
3. Снимите с жала окислы. Для этого достаточно кратким прикосновением протрите жало об мокрую губку
4. Залудите очищенное жало. Трубку припоя поднесите к жалу и растворите минимальное количество припоя на жале. Жало должно характерно блестеть, это видно на обучающих роликах
5. Поднесите жало паяльника и трубку припоя (да, в процессе участвуют ОБЕ руки) к месту пайки
6. Аккуратно приложите жало к месту пайки, чтобы нагреть его. В зависимости от массы может потребоваться до 2-3х секунд, для обычной пайки это буквально половина секунды
7. Приложите трубку припоя к месту соединения жала паяльника и места пайки. Припой должен начать плавиться. Контролируйте количество расплавленного припоя, дозируя количество расплава. В случае, если припой плавить на жале, а затем подносить к месту пайки, чтобы припой перетек на место пайки, это приведет к непропаю, загаживанию места пайки, выгоранию флюса, содержащегося внутри трубки припоя, и, как следствие, преждевременному загаживания жала паяльника.
8. Расплавливаемый припой должен принять форму аккуратной капли. Если получается «худая» капля — припоя мало, «толстая» — много
9. Уберите жало паяльника и дайте припою остыть. Поверхность остывшего припоя должна быть красивой, гладкой и блестящей. В случае крошения/кристаллизации нарушены условия процесса
10. Повторите процесс 10 тысяч раз. Постепенно будет получаться всё лучше и лучше 🙂
Опционально — смывка остатков флюса с платы. Он выглядит как блестящее пятно вокруг свежей пайки, может также выглядеть непонятными брызгами капель. Не все флюсы пассивны, некоторые со временем могут вообще разъесть пайку. Поэтому для хорошего девайса можно потратить немного спирта. Достаточно смочить любой ватный тампон и хорошенько протереть плату.
Также после чистки можно побрызгать плату защитным лаком, чтобы она не тускнела (медь/пайка не оксидировала) — это улучшит ремонтопригодность и срок службый/надежность девайса.
Опыт можно получить из также из видео. Ниже прекрасные обучающие видосики, рекомендую! (вообще это части одного фильма, однако выбраны специально, т.к. считаю часть из них неактуальной):
Поскольку я получаю большое количество вопросов, сегодня хочу подробно рассказать об очень удобном, но пока многим незнакомом припое в виде пасты. Думаю, что эта информация будет полезна для всех, кто ещё не знаком с этим припоем.Припой представляет собой уже готовую к работе смесь припоя, соединительной пасты и флюса. Поставляется в шприцах со специальными насадками (аппликаторами) для дозированной подачи припоя. Есть специальные составы для меди, латуни, серебра. Они отличаются процентным соотношением входящих в них компонентов, составом и, следовательно, отличаются цветом шва. Но принцип работы у всех этих припоев одинаковый.Начало работы:Спаиваемые поверхности должны быть очищены от окислов и как можно плотнее соприкасаться друг с другом. Лучше, чтоб щель между деталями вообще не была видна на просвет. На фото пластина меди толщиной 0.4 мм, к которой мы будем припаивать каст шириной 3.18 мм и толщиной 0.3 мм.
Флюс на место пайки наносить не нужно, т.к. он уже присутствует в пасте. Припой наносится через аппликатор. Можно полоску-колбаску (как на фото ниже), можно змейкой. Я, к примеру, иногда просто выдавливаю немного пасты из шприца и наношу его титановой палочкой, или, если она горячая – обычной деревянной зубочисткой.
Внимание! Дотрагиваться аппликатором до разогретых деталей нельзя. Припой в аппликаторе моментально схватывается и его придётся чистить тонкой проволокой под струей горячей воды.
Затем начинаем горелкой прогревать всё изделие плавными круговыми движениями. В припое вначале дымит, горит и выгорает соединительная паста (желательно работать в проветриваемом помещении), потом начинает течь флюс (как масло — темное пятно) А затем, на разогретом докрасна металле, начинает плавиться припой (блестящий, сверкающий). Как только он начинает плыть-течь — убираем горелку.На фото — припой после пайки.
Сразу после отбела пайка выглядит так:
После отбела изделие проходит обработку, следы припоя удаляются, изделие шлифуется, полируется, патинируется.
Небольшое видео неспешного процесса пайки. На нем хорошо видны все этапы плавления припоя.
Как правильно заметили в комментариях, припоя для пайки нужно значительно меньше. В ролике его использовано избыточное количество для наглядности процесса.
https://youtube.com/watch?v=3TAIJX_NbH0%3Fiv_load_policy%3D3%26
https://youtube.com/watch?v=DSFnNovFN9I%3Fiv_load_policy%3D3%26
Две самые распространенные проблемы при пайке:
1. Припой растекся, а детали не спаялись. Причины: — детали были не плотно подогнаны друг к другу. — вы перегрели одну из деталей и весь припой «ушёл» на неё.
Не забываем, что расплавленный припой растекается по поверхности не влево-вправо и не вперёд-назад, а только в сторону наибольшего разогрева металла. Поэтому, если вы, к примеру, к массивному основанию припаиваете небольшой элемент, нужно следить, чтоб обе части были разогреты одинаково. Если небольшой элемент разогреется сильнее основания, припой может весь стечь на него, не заполнив шов.
2. Припой не растёкся, а подымил, высох и стал рассыпчатым и похожим на глину. Шва нет. Причина: — недостаточная температура разогрева металла. Необходимо увеличить либо мощность горелки, либо время нагрева.
Пожалуйста, обратите внимание!
Температура плавления припоя около 700 градусов по Цельсию (не будем брать во внимание solidus и liquidus). Поэтому горелка должна иметь мощность, чтоб разогреть поверхности спаиваемых деталей как минимум до этой температуры. Любой припой должен плавиться не от пламени горелки, а от температуры разогретого горелкой спаиваемого металла. Небольшими горелками с пьезоподжигом типа горелка- карандаш, Dremel и т.п. можно спаять лишь небольшие детали! Поэтому, лучше их купить потом, если в этом будет необходимость. Среднее колечко или кулон проще и удобнее будет паять горелками класса Proxxon, Blazer и т.д. В продаже много и китайских качественных горелок. Желательно начинать работу примерно с таких горелок.
Можно «увеличить» мощность горелки, положив изделие на поверхность с хорошей теплоотдачей (угольный, пористый или сотовый блок для пайки). Либо сделать своего рода «пещерку», закрыв место пайки с трёх сторон негорючим материалом (кусками тех-же блоков для пайки) Для того, чтобы паять вещи покрупнее, например, браслет, потребуются горелки помощнее: из бюджетных хорошо подойдет насадка с пъезоподжигом и регулировкой газа. Такие сейчас в большом количестве продаются в магазинах.
Либо это могут быть бензиновые, инжекционные пропановые (как к примеру ORCA) или кислородные (пропан/кислород).Но, это уже совсем друга тема.Если у вас остались ещё какие-либо вопросы, пишите — обсудим.
Про этот метод пайки я знаю очень дано. Однажды даже пробовал, просто ради эксперимента припаять пару деталек с помощью паяльной пасты, но сейчас, наконец-то, я подошел к данному методу более менее серьезно и с практическими целями.
Пайка паяльной пастой — способ наиболее близкий к тому, как паяют платы на производстве. Все платы в ваших телефонах, ноутбуках, телевизорах и других приборах спаяны именно этим способом. Надо сказать, что процесс весьма завораживающий и выглядит как волшебство 🙂
Разумеется, дома в кустарных условиях, техпроцесс несколько отличается от того, что используют на заводах, но общий принцип тот же.
Для начала нам понадобится трафарет для пасты. В промышленности трафареты делают из тонкой нержавеющей стали, вырезая в них дырки лазером или химическим травлением. Изготовление такого можно заказать и себе, но стоит это довольно дорого. Я же заказал трафареты из каптона, которые весьма дешево делают вот эти ребята. Один такой трафарет обошелся примерно в 230 рублей. Вероятно в дальнейшем я буду использовать стальные, но пока для пробы я решил остановиться на этом варианте.
Для крепления трафарета я соорудил простейший «прибор». Печатные платы на этом фото нужны исключительно для того, чтобы точно позиционировать ту плату, которую мы будем паять. Я использовал их потому, что их толщина точно совпадает с толщиной целевой платы.
Ставим плату, которую мы собираемся паять в устройство. При этом все дырки в трафарете точно попадают напротив контактных площадок деталей.
А вот и сама паста, куплена с ебея. Паста представляет собой смесь маленьких шариков припоя и флюса. Паст этих миллион видов и говорят подобрать хорошую целая проблема. Эта паста свинцовая, бывают бессвинцовые — они хуже по многим характеристикам, но не такие вредные. Вероятно в дальнейшем я перейду на бессвинцовые.
Паста оказалась достаточно жидкая. После пары попыток удалось нанести ее так, чтобы она попала на все контактные площадки. Конечно тут нужна некоторая сноровка. Наносится паста с помощью пластиковой карточки, хотя может быть имеет смысл использовать что-то более мягкое.
Поднимаем трафарет и достаем плату. Картинка из разряда «как оно выглядит на самом деле», ибо в идеале оно должно выглядеть несколько аккуратнее 🙂
Дальше расставляем компоненты. Я не стал паять всю плату, а просто расставил несколько не самых ценных деталек для пробы. Расстановка оказалась весьма простой и после пары деталек процесс пошел весьма быстро и аккуратно. только потом уже заметил, что поставил конденсатор на размер больше чем надо, ну да ладно.
После этого плату нужно нагреть. На производстве это делают в специальных печах, где процесс нагрева и охлаждения очень точно контролируется по термопрофилю. Дело это не простое, тонкостей там море, для разных плат, паст, компонентов нужны разные термопрофили. Такие печки существуют и для «домашнего» пользования, а некоторые даже умудряются делать их из обычных печек для приготовления еды и тостеров. Я же за неимением всего этого грел паяльным феном.
Процесс преобразования пасты выглядит очень забавно, я даже не пожалел и запаял потом еще одну плату, засняв на видео (в конце поста).
Визуально качество пайки получается практически заводское. В любом случае выглядит оно в разы аккуратнее чем при пайке паяльником. При этом, конечно на пайку уходит в разы меньше времени, т.к. не надо вручную паять каждый контактик. Особенно порадовало качество пайки контактов с хорошим теплоотводом. Паяльником их практически не реально аккуратно запаять.
Поскольку паста довольно точно дозирована — все точки пайки получаются одинаковыми и аккуратными. За счет сил поверхностного натяжения компоненты сами занимают ровное положение, даже если изначально были поставлены немного криво.
А вот и обещанное небольшое видео!
Резюме: способ однозначно стоит использовать, если нужно спаять больше чем 1-2-3-10 плат. Затраты времени -10, аккуратность +20 🙂
П.С. Пасту можно наносить и без трафарета из шприца, но это не очень удобно. Есть специальные пневматические дозаторы, но это не очень дешево. Также для расстановки можно пользоваться не пинцетом а вакуумными манипуляторами. Мне вот как раз один едет с ебея, как приедет — протестирую и напишу.
П.С.2. Напоминяю, что свинец является вредным, а в виде такой пасты — особенно. Ни в коем случае нельзя есть, пить, курить во время работы с пастой. Любые загрязнения рабочего места — удалять. Пары — не вдыхать и вообще проверивать. Тоже самое касается работы с обычным припоем.
