Паяем платы и провода: как это лучше делать и каким паяльником? |

Что необходимо?

Для любого процесса соединения металлических изделий важно иметь основной источник тепла. Как становится понятно, речь идет о паяльнике. Работы с открытым пламенем, электрической спиралью или лазерным лучом чаще всего проводят в производственных масштабах.

Для дома специалисты предпочитают приобретать привычные электрические модели. С их помощью можно отремонтировать и восстановить разные электросхемы, сконструировать электротехническое оборудование, а также сделать лужение припоя металлических конструкций.

Активация электрического паяльника происходит посредством подключения вилки устройства в розетку. Стандартная длина кабеля большинства моделей составляет 1 м, однако мастера утверждают, что этого размера не всегда хватает для комфортной эксплуатации, поэтому приходится использовать удлинитель.

Для пайки электронных изделий предпочтительно использовать паяльник с невысокой мощностью, рукоятка которого отличается пистолетной формой с курком запуска нагрева. Именно на таких моделях жало довольно быстро приобретает высокую температуру.

В бытовой сфере предпочтительно использовать припой с низким содержанием олова. А для лужения посуды предпочтительно выбирать составы с большим его содержанием. Также в процессе пайки используются мягкие и твердые припои. К мягкой разновидности относятся расходные материалы, плавящиеся при температуре ниже 450 градусов.

Стоит отметить, что обычному электрическому паяльнику очень сложно расплавить твердые припои, именно поэтому мастера рекомендуют использовать в быту только мягкие разновидности.

На сегодняшний день канифольный флюс можно встретить в разных формах: в виде порошка, густоватого раствора и небольших кусков. Но не всегда их можно применять для спаивания металлических элементов. Например, серебро или нержавейку предпочтительнее паять кислотным флюсом.

Наверняка о паяльной пасте слышали немногие, однако этот элемент обязательно используется мастерами в процессе соединения металлических изделий и в ремонте микросхем. Только используют ее в местах, куда сложно дотянуться обычным припоем. Наносится паста непосредственно на компонент, затем прогревается жалом паяльника.

Паяльную пасту можно приобрести в специализированном магазине либо сделать своими руками. Для этого потребуются оловянные опилки. Их необходимо смешать с жидким флюсом до получения густой консистенции. Хранить готовую пасту следует в плотно закрываемой упаковке.

Во время спаивания различных элементов основная часть работы возлагается на жало, которое нагревается до высокой температуры. После создания каждого соединительного шва паяльник откладывается в сторонку на небольшой промежуток времени. Ни в коем случае нельзя класть его на стол.

Для бытовых электрических моделей вполне сгодится конусообразный держатель, которой можно сделать самостоятельно либо приобрести в строительном магазине. Современные модели подставок оснащены регулировкой рабочей температуры. Они имеют дисплей, на котором указывается показатель нагрева жала.

Еще одним незаменимым элементом, предназначенным для спаивания металлических изделий, является оплетка. Ее используют только тогда, когда есть необходимость удалить припой. По внешнему виду она напоминает плотный сетчатый материал, поверхность которого покрыта флюсом из тончайших проволок меди.

Из этого следует, что одного рулона оплетки хватит для длительного использования.

Возможные проблемы

Единственным решением для всех представленных дефектов является повторная процедура пайки.

О том, как правильно паять паяльником, смотрите в следующем видео.

Выбор паяльника

Для качественной и комфортной пайки проводки необходимо выбрать подходящий паяльник. Подбор осуществляется исходя из мощности, размера, материала ручки и жала.

Имеющиеся в продаже паяльники не полностью готовы к использованию. Перед применением с ними потребуется провести подготовительные манипуляции. Процесс не занимает больше часа.

Важно! Новый паяльник при первом подключении в розетку начинает дымить. Не следует переживать. Это абсолютно нормальное явление. Дым образуется из-за выгорания технической смазки, которая использовалась при производстве паяльника. Через 3-5 минут это пройдет.

Выбор температуры пайки

Температура паяльника играет ключевую роль. Слишком холодное жало не способно расплавить припой до требуемой текучести. Он не растечется должным образом по спаиваемым деталям. Перегретое жало также плохо. Флюс будет слишком быстро сгорать и испаряться с места пайки.

Выбор флюса

Чаще всего электрики используют твердый флюс — канифоль. Есть два способа нанести ее на спаиваемые провода:

1. Жало паяльника касается камушка канифоли. Затем флюс переносится с разогретого острия инструмента на спаиваемые провода. Важно успеть нанести канифоль на токоведущую жилу до того, как она испарится с жала. Обычно это 3-5 секунд.
2. Зачищенный провод кладется на канифоль и прижимается сверху нагретым жалом. При этом флюс плавится, а провод погружается в расплав.

Канифоль можно смешать с этиловым спиртом. В итоге получится неплохой жидкий флюс, который удобно наносить кисточкой. Здесь важно не переборщить, чтобы раствор не стекал по изоляции провода. Ведь в будущем на это место прилипнет пыль.

Деталей

Прежде чем спаивать детали, важно их обезжирить гладкой (неворсистой) ветошью, смоченной в ацетоне.

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.

Достоинства и недостатки спаивания проводов

Пайка заметно выигрывает перед большинством других методик соединения проводов. Из основных ее достоинств отмечается:

1. Дешевизна. Достаточно 1 раз приобрести паяльник и комплект припоя с флюсом, и получится надежно спаять тысячи проводов.
2. Простота. Научиться пользоваться паяльником возможно за 1 час.
3. Надежность соединения. Контакт уступает по электрическим и механическим свойствам разве что сварке. Клеммы Wago, обжимки и, тем более, скрутки не способны обеспечить столь качественный контакт, как пайка.
4. Универсальность. Возможно одновременно соединять жилы кабелей разного сечения. Причем их количество в одной точке контакта неограниченно.
5. Спайка проводов разрешена по ПУЭ. Получаемое соединение надежно.
6. Не нужен громоздкий сварочный трансформатор. Переносить паяльник гораздо легче.

У этого способа соединения имеются и недостатки:

1. Для работы стандартного паяльника требуется розетка с сетевым напряжением 220 В. Недостаток слабый. Существуют паяльники, работающие от встроенного аккумулятора и даже от газа. Последние вообще не требуют электричества.
2. Соединение получается неразборным. Спаянные между собой провода возможно рассоединить только при помощи паяльника и повторного расплавления припоя.

Как пользоваться паяльником?

Наверняка каждый человек знает принципы действия паяльника, но не каждому приходилось с ним работать. Соответственно, первичные попытки соединить несколько разных деталей не увенчиваются успехом. Профессионалы в данной области советует неопытным мастерам начинать с обрезков проводов.

Начинать лучше всего с одножильных проводов. Освоив технику простого соединения, можно приступать к более сложным работам, а именно к многожильным проводам.

После успешного окончания обучения на многожильных проводах можно приступать к жилам большого сечения.

Данная технология предназначена для проведения работ с медными и алюминиевыми проводами, которые чаще всего встречаются в бытовой жизни. По окончании спаечных работ необходимо обработать концы проводов флюсом. А затем убрать его остатки.

Мощность нагревателя

Мощность паяльника выбирается исходя из сечения спаиваемых проводов. Чем оно больше, тем мощнее нужен прибор. Тонкие провода сечением до 2,5 кв. мм успешно паяются паяльником на 25 Вт. Для жил потолще, 2,5-10 кв. мм, потребуется устройство на 40-60 Вт. Самые толстые провода паяются соответствующими паяльниками на сотни ватт.

Паяльники отличаются по типу нагревателя:

• из нихромовой проволоки (самые распространенные);
• с индукционным нагревом;
• паяльники, где жало нагревается проходящим по нему током.

Отличия существуют и с точки зрения эргономики:

• классический с продолговатой ручкой;
• паяльник в форме пистолета (похож на термоклеевой пистолет)

Важно! Существуют и другие, экзотические виды паяльников. Например, инфракрасный. Нагрев осуществляется с помощью ИК теплового излучения.

Оборудование для пайки

С точки зрения техники, спайка проводов — это не самый простой способ подключения токоведущих жил. Для создания контакта необходимы инструменты и расходные материалы. Минимальный комплект для пайки включает:

• паяльник и подставка;
• припой;
• флюс.

Однако для более продвинутого и качественного соединения также могут пригодиться:

• паяльная паста;
• оплетка для удаления припоя.

Оплетка для удаления лишнего припоя

Оплетка не является обязательным атрибутом для успешной пайки. Она используется для быстрого и удобного удаления лишнего припоя.

Оплетка выполнена в виде ленты, сплетенной из тонких проволок меди. Ее ширина лежит в пределах от 2 до 10 мм. Оплетка прикладывается к месту, где набежал лишний припой. Затем она прижимается горячим жалом паяльника. Лишний припой начинает плавиться и под действием капиллярного эффекта всасываться в волокна оплетки. Принцип такой же, как если положить губку для мытья посуды в тарелку с водой. Она втянет лишнюю влагу.

Обратите внимание! Оплетка для удаления припоя продается в магазинах. Однако ее возможно получить гораздо быстрее и дешевле. Экраны некоторых сигнальных кабелей обладают таким же строением как лента для удаления припоя. Достаточно разделать старый ненужный антенный провод РК-75 и бесплатная оплетка для пайки готова. Для улучшения всасывающих свойств ленту не помешает пропитать любым слабоактивным жидким флюсом.

Особенности пайки электропаяльником

Пайка электропаяльником имеет ряд особенностей перед другими способами соединения. Их необходимо учитывать при выполнении монтажных работ.

Важно! Работая в домашних условиях, старайтесь не вдыхать испарения от паяльника. Дымок от канифоли относительно безопасен. А пары кислот совсем не полезны для органов дыхания и приводят к кашлю. Если нет специальной вытяжки, то пайку следует проводить с открытыми окнами.

Пайка многожильных проводов

Многожильный провод представляет собой множество тонких проволок, сплетенных в один трос и покрытых изоляцией. Такой проводник проще паять, чем монолитный. Любой вид флюса охотно проникает и втягивается в пустоты между тонкими проволоками жилы. Касается это и припоев.

Пайка распредкоробок с помощью тигля

Данный способ позволяет удобно пропаивать скрутки, которые находятся в коробках и подрозетниках. Припой заранее плавится в небольшом тигле объемом от 20 до 100 мл. Спаиваемые провода погружаются в емкость с расплавленным металлом.

Для разогрева тигля и расплавления припоя используется компактная газовая горелка. Некоторые специалисты применяют для этих целей самодельные приспособления, сделанные своими руками из мощных электропаяльников. Но такие устройства требуют напряжения, которое не всегда присутствует в ремонтируемой квартире.

Паяльник

Существуют маломощные небольшие модели с тонким жалом, позволяющие паять мелкие детали, такие как SMD-компоненты. Для проводов они не подойдут, а вот для электроники самое оно. Например, Rexant 12-0180 на 8 Вт вообще может подключаться к Power Bank и свободно работать с деталями и платами.

Паяльник электрический

Классический паяльник состоит из 4 конструктивных элементов:

• кабель питания;
• рукоять;
• нагревательный элемент;
• жало.

Питающий кабель предназначен для передачи электроэнергии от розетки к нагревательному элементу. На его конце имеется стандартная штепсельная вилка. Нагревательный элемент выполнен из нихромовой проволоки. Он крепится в рукояти из дерева или пластика обычно при помощи винта.

Тепло от нагревателя передается на медное жало паяльника. Выбран именно этот металл, так как он хорошо передает тепло к месту пайки. Медное жало периодически необходимо подтачивать напильником. Это придает ему требуемую форму. В современные паяльники часто устанавливают необгораемые жала. Они не меняют формы от длительной работы и не нуждаются в обработке напильником.

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.

Современные модели имеют удобную и красивую форму, напоминающую слегка увеличенную шариковую ручку. Только держаться необходимо не за кончик, а за верхнюю защищенную часть конструкции.

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.

Паяльные пасты

Под паяльными пастами принято называть или пастообразные флюсы или готовый состав для пайки, в котором уже содержится припой. Использование данной смеси упрощает процесс пайки. В составе паяльных паст присутствует флюс и мелкодисперсный припой. Их соотношение подобрано оптимальным образом. Поэтому нет необходимости самостоятельно брать на жало нужное количество припоя и канифоли.

Паяльные пасты используются преимущественно для работы с smd радиодеталями. Обычно с их помощью не паяют проводку, но в теории это вполне возможно.

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.

Подготовка проводов к спаиванию

Спаиваемые провода требуют подготовки. Для ее выполнения необходимо соблюдать следующие правила:

1. Запрещена пайка проводов, находящихся под напряжением. Возникает риск короткого замыкания на корпус паяльника.
2. С токоведущих жил снимается изоляция. Здесь пригодятся кусачки или нож. Все зависит от сечения и типа проводки.
3. Если необходимо припаять тонкие слаботочные жилы, достаточно снять 15-20 мм изоляции. В компактных электронных устройствах хватит 1-2 мм.
4. При пайке в распределительной коробке провод зачищается не менее чем на 50 мм. Затем выполняется скрутка, далее сама пайка.
5. Если соединяемые проводники слишком грязные и окисленные, то флюс не поможет. Придется снять загрязнение при помощи ножа или надфиля.
6. Для пайки эмалированных проводов с них следует снять изоляцию. Она легко удаляется с помощью ножа, надфиля или пламени зажигалки.

Подставка для горячего паяльника

Во время работы паяльник не всегда находится в руках. Он может быть отложен в сторону, например, для скручивания проводов в распредкоробке. Паяльник горячий, его нельзя класть на горючие или плавящиеся материалы. Поэтому для безопасной работы необходима жаростойкая подставка.

Иногда она идет в комплекте с паяльником. Хотя ее отсутствие в коробке не критично. Большинство радиолюбителей и электриков изготавливают подставку своими руками. В самодельном варианте можно удобно и под свою руку расположить баночку с канифолью, припоем и некоторыми мелкими инструментами для пайки.

Припой

Рекомендуем брать мягкий припой в виде проволоки толщиной 1 мм — он быстрее плавится и легко наносится на поверхность деталей. Обычно он продается в виде небольших бухт, однако в характеристиках указывается не длина всей проволоки, а ее вес. В среднем 1 гр припоя стоит 5 рублей.

Существуют также безсвинцовые припои. Однако в них свинец заменен на цинк или индий. Их преимущество в том, что они не токсичны и дают лучшую устойчивость к коррозии. Но у них более высокая температура плавления, поэтому для мелких радиотехнических деталей не подойдут.

Припой оловянно-свинцовый

Припой представляет собой мягкую проволоку матового серебристого цвета диаметром 0,1-6 мм. Она выполнена из сплава олова и свинца. С советских времен популярностью пользуется припой марки ПОС-60. Он оптимально подходит для пайки медных проводов. В состав ПОС-60 входит 60% олова и 40% свинца.

Существуют и другие марки припоев (ПОС-10, ПОСК, ОЦ). Они отличаются химическим составом и физическими свойствами. Например, припой ПОС-60 плавится при температуре 183°C. Для работы с ним жало паяльника необходимо разогреть до температуры 200-240°C. Припой ПОС-15 плавится при 280°C. Паяльник придется разогреть до более высоких температур.

Обратите внимание! Большинство продаваемых паяльников имеют правильную температуру для ПОС-60. Если требуется работать с другими припоями, то придется приобретать паяльную станцию. На ней возможно вручную регулировать температуру жала и поддерживать ее на заданном уровне.

Рабочего места

Очень важно, чтобы освещение в выбранном для работы пространстве было ярким. В качестве дополнительной подсветки на рабочей зоне можно установить лампу-прищепку.

Суть пайки

Собственно, что такое пайка? Это соединение проводников (например, проводов или провода и дорожки на плате) с помощью легкоплавкого припоя. Звучит просто, на самом деле принципиально важно обеспечить два момента:

• надежное соединение, чтобы хороший контакт был постоянно,
• достаточную площадь соединения, чтобы место пайки не перегревалось (актуально для силовых цепей). 

Однако стоит отметить, что сам припой имеет высокое удельное сопротивление. Поэтому необходимо, чтобы толщина покрываемого слоя была небольшой, а площадь покрытия наоборот больше. Также отметим, что чем толще проводник (например, провод), тем большую площадь нужно покрывать.

Техника безопасности

Прежде чем приступать к пайке металлических элементов, необходимо убедиться, что кабель питания паяльника исправен. Жало ни в коем случае не должно соприкасаться с проводом и другими предметами, подвергающимися воздействию высокой температуры.

Если вдруг капли флюса или припоя случайно попали на кожный покров, требуется незамедлительно промыть участок поражения холодной воды. Сверху обработать рану заживляющим кремом или спреем. В случае если брызги поразили слизистую или глаза, необходимо срочно обратиться к врачу.

Уход за жалом паяльника

Современные необгораемые жала не нуждаются в заточке и обслуживании. Однако обычные медные приходится подтачивать.

В процессе работы медное жало разогревается до температур от 80 до 450°C. Нагрев приводит к его выгоранию. На кончике жала образуются ямки, кратеры и углубления. Неровности мешают качественной пайке. Поэтому форму жала периодически требуется подправлять напильником.

Частые подпиливания уменьшают длину жала. Со временем его придется заменить новым. Поэтому жало должно быть сменным и вытаскиваться из паяльника (если модель инструмента позволяет). Во время работы в полости паяльника попадают пары флюса. Они затвердевают и блокируют жало.

Физика процесса пайки

Пайка проводов — это их электрическое соединение, по надежности уступающее только сварке. При спаивании токоведущие жилы соединяются на уровне микрочастиц. Расплавленный припой проникает в поверхность медного провода и становится с ним одним целым.

Для достижения этого эффекта требуется 2 фактора:

1. Высокая температура. Необходима для расплавления припоя до текучего состояния.
2. Чистота поверхности спаиваемых металлов. Слой грязи, окисла или жира препятствует диффузии припоя в поверхность металла.

Флюс для медных проводов

Без флюса не получится выполнить качественное соединение. Он предназначен для подготовки спаиваемых поверхностей к лужению припоем. Флюс растворяет жиры и оксидную пленку, которые всегда присутствуют на медных жилах.

Флюсы бывают 3 видов:

• твердые;
• жидкие;
• пастообразные.

Примером твердого флюса служит канифоль. Это хоть и устаревший, но по-прежнему востребованный расходный материал. Канифоль состоит из смол хвойных деревьев. В состав современных флюсов часто входят различные жиры и кислоты. Применяя их, возможно паять сталь и другие металлы.

Жидкие флюсы выпускаются в виде баночек с кисточкой. Формат такой же, как у женского лака для ногтей. С помощью кисточки удобно наносить жидкий флюс на электропроводку или иное место пайки.

Пастообразные флюсы представляют смесь жидких и твердых. Нередко в состав входит вазелин и различные жиры. Такой флюс удобно наносить на место пайки при помощи зубочистки или спички. Также практикуется простое окунание зачищенного провода в смесь.

Важно! Самый главный критерий при выборе флюса — это его активность. От этого зависит надежность контакта. Для пайки меди оптимально подходит слабоактивная канифоль. Если применить для подобных проводов сильноактивные флюсы на основе соляной или ортофосфорной кислоты, то со временем место контакта начнет окисляться.

Флюс для пайки алюминия

При пайке с обычной канифолью припой не будет прилипать к алюминию. Здесь необходимо использовать флюс наподобие Ф-64. Он выпускается специально для алюминиевых проводов. Средство продается в жидком виде в форме баночки с кисточкой.

После пайки с Ф-64 скрутку нужно промыть слабощелочным раствором для нейтрализации кислотных свойств флюса. Для получения отмывочной смеси достаточно развести пищевую соду в теплой воде. Затем требуется отмывка простой мыльной водой или жидким мылом с применением зубной щетки.

Пайка позволяет надежно соединять провода при минимальных затратах. Все что нужно: паяльник, припой и флюс. Правильно пропаянный контакт прослужит не меньше, чем сама проводка.

Выбирать паяльник следует по мощности нагревателя. От этого критерия зависит максимальная толщина проводов, которые получится соединить. Тип флюса, припоя, форма и материал ручки паяльника выбираются исходя из индивидуальных предпочтений мастера.