Как правильно паять

Статья о паяльных материалах для печатных плат

Когда я начинал работать в лаборатории, мне приходилось время от времени припаивать провода к металлизированным контактам. Тогда мы работали с полупроводниками, но те же материалы можно использовать и при пайке печатных плат, вопрос лишь в выборе правильного состава, подходящего для технологического процесса изготовления плат.

Производство печатных плат

Производство печатных плат включает в себя несколько этапов — от изготовления пустой платы до сборки и упаковки. В процессе сборки для монтажа компонентов используются припои различных типов. Припои различаются по механическим характеристикам, требованиям к безопасности и утилизации, и это следует учитывать при планировании сборки. Переход к электронной технике без содержания свинца вытесняет свинцовые припои на задний план.

Я сейчас не буду углубляться в дискуссию о сравнении материалов на основе свинца и не содержащих свинец, поскольку массу информации по этому поводу можно найти в Интернете. Пока остановимся на различных видах пайки печатных плат, в частности, на различных материалах и процессах.

Материалы для пайки печатных плат

На рынке предлагается множество различных видов припоя, поэтому начинающему конструктору выбор лучшего типа припоя может показаться сложной задачей. Припои используются для создания электрических соединений между металлическими контактами за счет формирования расплавленным припоем (представляющим собой мягкий сплав) эвтектики, которая спаивается при остывании. Состав металлов, используемых для пайки печатной платы, определяет ее механическую прочность после затвердевания, температуру плавления и выделение паров во время пайки. Материалы для пайки печатных плат различают по материалу сердечника, металлическим компонентам и типам паяльного флюса.

Состав металлов

Припои на основе свинца относятся к мягким припоям, и именно они дали импульс развитию электронной промышленности. Температура их плавления составляет около 180-190°C, а срок хранения — около 2 лет. Наиболее широко применяются следующие сплавы на основе свинца:

• 60/40 Sn-Pb: использование олова и свинца для снижения температуры плавления и прочного соединения.

• 62/36/2 Sn/Pb/Ag: добавление серебра для улучшения контакта и устойчивости к коррозии.

Припой 60/40 Sn-Pb для ручной пайки по-прежнему продается в таких катушках.

## Припои без свинца в электронике

Припои, не содержащие свинца, приобретают все большую популярность с тех пор, как в ЕС была принята директива об ограничении использования опасных веществ (RoHS), которая ограничивает применение свинца в электронике. Одна из проблем при использовании таких припоев заключается в том, что они в большей степени подвержены образованию оловянных усиков.

Для предотвращения образования оловянных усиков и обеспечения защиты от влажности и коррозии, часто используются конформные покрытия.

## Припой с флюсовым сердечником

Припой с флюсовым сердечником содержит в сердечнике восстановитель, который удаляет оксидные пленки с металлических контактов для обеспечения высокой проводимости электрического контакта. При пайке вручную важно обратить внимание на материал, содержащийся в сердечнике.

### Материал сердечника припоя

В катушках припоя или паяльных пастах содержится один из нижеперечисленных материалов для нанесения флюса на металлические контакты при пайке.

### Процессы пайки печатных плат

Сегодня при производстве печатных плат наиболее часто используется бессвинцовый (Sn-Cu) канифольный припой. Пайка плат обычно выполняется автоматизированным процессом.

#### Автоматическая селективная пайка компонентов

Сначала флюс/паста наносится на металлические контакты на плате, чтобы снизить степень окисления и распределить поток расплавленного припоя для повышения прочности готового соединения.

Большинство конструкторов рекомендуют использовать бессвинцовую паяльную пасту для деталей с бессвинцовыми выводами. Однако это не строгое правило, и материалы иногда смешиваются.

Если вам нужно подготовить производственную документацию для платы, включая все этапы сборки, воспользуйтесь Altium Designer® для создания файлов и спецификаций для производства. При указании материалов для пайки плат можно выбрать необходимые типы для вашей сборки.

Когда проектирование будет завершено, а данные готовы для передачи на производство, платформа Altium 365™ поможет наладить совместную работу и доступ к проектам.
Мы лишь поверхностно рассмотрели некоторые возможности Altium Designer на Altium 365.
Вы можете зайти на страницу продукта, чтобы посмотреть более подробное описание функций, или посетить один из Вебинаров по запросу.

Как правильно паять

Дэвид Корнелиус канал о радиоэлектронике David Ear

Если выйдет из строя электроника, бытовая техника или вдруг перестанет работать электроудлинитель, для ремонта понадобится паяльник. Расскажем, как правильно и безопасно им пользоваться и что нужно для пайки.

Что такое пайка

Паяние, или пайка, — способ соединения элементов с помощью жидкого сплава разных металлов. Когда расплавленный металл остывает, соединение становится крепким и передает ток. Пайкой соединяют детали из алюминия, меди и любых черных, цветных и драгоценных металлов.

Что можно сделать с помощью паяльника

Чтобы плавить металл, соединять или разъединять детали, используют паяльник. Он нужен для:

Как устроен паяльник и как его выбрать

Электрический паяльник состоит из деревянной или пластмассовой рукоятки, провода питания, корпуса и наконечника. Главная деталь в нем — наконечник, который чаще называют жалом. Жало бывает из меди или другого металла с никелевым покрытием. Новичкам лучше выбирать паяльник с медным жалом, так как у меди самый большой коэффициент передачи тепла и к медному наконечнику будет лучше прилипать припой.

У самых простых паяльников внутри корпуса находится спираль из нихромовой проволоки — элемент, который разогревает жало до 250 °С и выше. Есть и более продвинутые модели — керамические и импульсные паяльники, но для бытовых нужд достаточно инструмента со спиралью внутри.

Одна из главных характеристик паяльника — его мощность. Новичкам лучше выбирать модели в диапазоне 25–40 Вт: паяльник мощнее будет слишком громоздким и может постоянно перегревать радиодетали, что приведет к их поломке. Удобно работать паяльником, у которого есть возможность регулировать длину жала, вытягивая его из корпуса.

Для разных видов работ используют паяльники разной мощности:

Какие материалы нужны для пайки

Паяльные флюсы: назначение и виды

Пайка похожа на склейку деталей, только вместо клея используется припой — проволока из олова и свинца, плавящаяся при низкой температуре. Совместно с припоем используется флюс, который очищает поверхность для лучшей адгезии и распределения припоя.

Виды пайных флюсов

По составу флюсы можно разделить на активные и нейтральные. Активные флюсы содержат кислоты, которые растворяют металл и требуют дополнительного смыва после пайки. Нейтральные флюсы не содержат кислот и используются на новых деталях или без серьезных примесей.

Канифоль как классический флюс

Одним из примеров классического флюса является канифоль. Однако после использования канифоли поверхность рекомендуется тщательно очистить. Перед работой жало желательно чистить. Для упрощения процесса чистки, многие предпочитают гель-флюсы.

Паяльная кислота

Еще одним видом флюса является паяльная кислота. Этот флюс сильнодействующий и применяется при тяжелых загрязнениях и коррозии. Он эффективен для соединения массивных деталей, но требует осторожности при использовании из-за высокой концентрации кислоты.

Рекомендации по выбору флюсов

Для начинающих рекомендуется выбирать припой с канифолью и чистую канифоль в качестве флюса. С опытом можно перейти на другие виды флюсов, такие как гель-флюсы или паяльную кислоту. Каждый радиолюбитель найдет свои предпочтения в материалах и стиле пайки.

Вне зависимости от того, какой припой или флюс вы выбрали, процесс пайки не меняется. Но детали, которые вы будете паять, по-разному реагируют на припой: некоторые моментально впитывают его, а к другим он с трудом прилипает. Есть материалы, для которых не подойдет обычный припой. Например, для алюминия нужен припой с цинком и другими металлами, для ювелирных изделий — припой с добавками из золота или платины. Обычный припой из олова и свинца подходит для меди и черных металлов: железа, стали или чугуна.

Техника безопасности

Прежде чем включать паяльник, ознакомьтесь с основными правилами безопасности.

Как подготовиться к пайке

Перед тем как приступить к пайке, нужно залудить жало. Лужение — это процесс, при котором поверхность жала покрывают тонким слоем припоя, чтобы оно не окислялось, лучше удерживало припой и в целом паять было приятнее.

Лудить паяльник нужно, даже если он новый. Если паяльником уже работали, его нужно сначала очистить. Можно использовать для этого металлическую губку, если жало никелированное, или напильник, если жало медное. Но не наоборот.

Когда очистите жало до чистого однородного блеска, сразу, пока оно не окислилось, окуните его в канифоль. Не вынимая жало из канифоли, включите паяльник в сеть и подождите, пока канифоль начнет плавиться. Когда появится легкий дым, достаньте припой и начните водить им по жалу, чтобы расплавить. Капните крупную каплю припоя в канифоль и сразу же опустите туда жало, стараясь как бы втереть его в припой. Когда рабочая часть жала начнет блестеть серебряным цветом — можно приступать к паянию.

Шаг за шагом

В качестве примера возьмем оборванный провод, который нужно снова сделать целым:

Упражнения для начинающих

В любом деле главное — практика. Есть несколько упражнений, которые помогут почувствовать, как работает паяльник, и набить руку.

Нарежьте много тоненьких проволочек диаметром около 0,4 мм и спаяйте их в сетку. На места пересечения проводов наносите равномерную каплю припоя. Когда закончите, попробуйте разорвать сетку. Если рвутся сами провода, а не места соединения, то пайка отличная. Если нет — тренируйтесь дальше.

После сетки можете попробовать распаивать и запаивать назад разные платы от радиотехники. Главное, чтобы там были детали разной формы, размера и с разным количеством ножек. Так вы точно научитесь паять что угодно.

Качество паяния оценивают по целостности и яркому блеску верхнего слоя, прочности на разрыв, а также отсутствию излишков припоя в местах соединения деталей.

Какие бывают ошибки

Начинающие радиолюбители допускают одни и те же ошибки:

Резюме

Не допускайте популярных ошибок новичков в паянии, следите за чистотой инструмента и соблюдайте правила безопасности. А чтобы с каждым разом паять все лучше и лучше, выполняйте упражнения, о которых мы рассказали.

А вы будете учиться паять?

Все статьи под рукой