Как самому перепаять конденсаторы на плате

Что может понадобиться для пайки?

Для пайки требуется источник тепла. Можно паять с использованием открытого пламени, электрической спирали, а также луча лазера. Последний позволяет паять даже чистым металлом. Дома пользуются преимущественно электрическим паяльником. Он предназначен для:

• монтажа и ремонта различных электронных схем;
• конструирования и ремонта электротехнического оборудования;
• лужения слоем припоя различных металлических изделий.

Паяльник

Паяют ручным паяльником, который используют для:

• прогрева соединяемых компонентов;
• нагрева припоя до перехода его в жидкое состояние;
• нанесения жидкого припоя на соединяемые элементы.

Паяльник, который изображен на рисунке 1, содержит:

• изолированный слюдяной пленкой или стеклотканью спиральный нагреватель из нихромовой проволоки;
• медное жало, которое расположено внутри спирали;
• пластиковую или деревянную рукоятку;
• корпус для размещения жала паяльника и спирали.

Подключение к электрической сети производят кабелем длиной примерно 1 м, который через ограничитель радиуса изгиба выходит из задней части рукоятки.

Деревянная или пластиковая рукоятка имеет форму простой ручки. Электронные схемы паяют изделиями небольшой мощности, оборудованных пистолетными рукоятками с кнопкой-курком для быстрого разогрева жала. Один из вариантов такого инструмента показан на рисунке 2.

Бытовые паяльники предназначены для подключения к сети напряжением 12 и 220 В.

220 – вольтовые паяльники из соображений обеспечения электробезопасности должны комплектоваться 3-контактной вилкой, обеспечивающей надежное заземление. Для 12-вольтовой техники достаточно простой 2-контактной плоской вилки.

Припой

Паяют припоем – сплавом олова со свинцом, возможны добавки иных металлов. Припой имеет форму трубки или проволоки различного диаметра. Трубчатый припой заполнен внутри канифолью, паять с его помощью более удобно.

Свинец вводят в сплав для уменьшения стоимости. Его удельное содержание различно, что прямо отражается в марке. Например, ПОС-61 (очень популярный третник) означает:

• П – припой;
• ОС – оловянно-свинцовый;
• 61 – с 61-процентным содержанием олова.

В быту паяют сплавами с уменьшенным содержанием олова, лужение посуды целесообразно выполнять составом ПОС-90.

Кроме того, паяют мягкими и твердыми припоями. Мягкие составы имеют температуру плавления менее 450, остальные относят к твердым. Температура плавления припоя ПОС-61 составляет 190 – 192 °С. Из-за сложностей разогрева высокотемпературную пайку с привлечением твердых припоев электрическим инструментом не выполняют.

Составами с добавлением легкоплавких металлов: алюминия и кадмия – паяют алюминий. Из-за повышенной токсичности паять с их помощью можно только при отсутствии альтернативы.

Паяют обязательно под флюсом – вспомогательным компонентом, обеспечивающим:

• растворение окисных пленок на поверхности соединяемых деталей;
• хорошее сцепления с ними паяльного сплава;
• улучшение условий растекания сплава по поверхности тончайшим слоем.

Обычно в этом качестве используют канифоль, а также составы на основе ее смеси со спиртом, глицерином и цинком. Канифоль имеет температуру размягчения чуть выше 50°С, при 200°С кипит. Химически канифоль довольно агрессивна по отношению к металлам и гигроскопична, при насыщении влагой быстро увеличивает проводимость. В зависимости от добавок и их концентрации демонстрирует свойства нейтральных или активных флюсов.

Канифольный флюс продается в виде порошка, кусками или раствора канифоли.

Серебро, нержавеющую сталь и некоторые другие металлы можно паять только с помощью специальных флюсов (известны как кислотные флюсы или паяльные кислоты).

Некоторые монтажники, которые паяют провода, для улучшения качества облуживания выполняют предварительный нагрев на таблетке аспирина, пары которого выполняют функции флюса.

Паяльные пасты

Паяльная паста это композиция из припоя и флюса. Ею паяют в труднодоступных местах, а также при установке безвыводных электронных элементов. Состав наносят на компонент, который затем просто прогревают жалом.

Пасту можно изготовить самостоятельно. Для этого оловянные опилки смешивают с жидким флюсом до гелеобразной консистенции. Хранят пасту в герметичной упаковке, срок годности из-за окисления олова не превышает шести месяцев.

Паяют жалом, нагретым до высокой температуры, поэтому в перерыве инструмент оставляют на подставке. Для мощных паяльников ее выполняют с двумя опорами: задняя для рукоятки, передняя – для корпуса. Опоры монтируют на фанерном основании, которое используют служит для:

• установки коробки с канифолью;
• хранения проволоки припоя (пример приведен на рисунке 3);
• чистки жала.

Рисунок 3 показывает, что подставка не требует дефицитных материалов, может быть изготовлена своими руками.

Для устройств малой мощности часто применяют конусообразный держатель (обычный или спиральный, что показано также на рисунке 3), в которую инструмент вставляют жалом.

Старшие модели подставок снабжают регулятором рабочей температуры, ЖК дисплеем для индикации температуры жала, рисунок 4. Подобный паяльный инструмент часто называют паяльной станцией.

С оплеткой паяют в тех случаях, когда необходимо удаление припоя с печатной платы при демонтаже деталей. Представляет собой плотную сетку из покрытых флюсом тонких медных проволок.

Принцип действия основан на поверхностном эффекте: сетка «впитывает» припой, расплавленный на печатной плате, за счет капиллярных сил.

Обычно ширина оплетки составляет около 5 мм, поставка рулонная в корпусе диаметром примерно 5 см.

Функции удаления припоя может выполнять внешняя оплетка старого гибкого коаксиального кабеля.

С чего начнем.

Конечно – с выключения компьютера от сети. Помните – все манипуляции делаем только на выключенном оборудовании. При том желательно отключить от системного блока не только питающий провод, но и все остальные провода и кабели. Питание может идти от монитора по VGA кабелю, сетевая карта также может быть под напряжением от активного сетевого оборудования.

Снимаем крышку с системного блока (левую, если смотреть на блок спереди). Системную (материнскую) плату нужно отвинтить от корпуса. Снимаем все платы расширения, выкручиваем все крепежные винты, которыми прикручена материнка к стенке. Отключаем питающие кабеля от блока питания. Отключаем жгут проводов, идущий к передней панели корпуса. На всякий случай зарисуйте подключение всех проводков на плату. Процессор можно с платы не снимать.

Находим поврежденные конденсаторы. Внимательно смотрим маркировку. Нам нужно знать емкость и рабочее напряжение. Например, 1000mF, 6,3V. Бежим в ближайший магазин электроники и покупаем такие же по номиналам конденсаторы. Обратите внимание, что в компьютерные платы ставятся конденсаторы с максимальной рабочей температурой 105 градусов.

Такие конденсаторы называются «низкоимпендансными» или можно в магазине просто сказать «мне компьютерные конденсаторы нужны». Продавцы в курсе. Итак, конденсаторы куплены. Кстати, возьмите штучку-две про запас.  Если что-то пойдет не так – будет чем заменить. Или обнаружится еще один неисправный. Или останется на потом.

Выпаивание старого (неисправного) конденсатора

Рис.6. Берем материнскую плату в одну руку (паяльник — в другую)…

Рис.7. Прогреваем его контакты (ножки) с обратной стороны платы…

Рис.8. При этом слегка раскачиваем конденсатор из стороны в сторону…

Рис.9. …до его полного «высовывания» таким покачиванием…

Делать всё нужно с достаточной скоростью — если долго «жарить» ножки конденсатора, который «сидит» в плате на маленьких контактных дорожках — они могут просто отвалиться от температуры. И в то же время, перед тем как дёргать деталь, её нужно хорошо прогреть, иначе возможен отрыв контактных дорожек от платы.

Кроме относительной «скорости», необходимо быть максимально аккуратным и не слишком усердствовать, применяя силу — иначе случайно «соскочивший» с ножек конденсатора паяльник может повредить дорожки на плате, в результате чего добавятся совершенно ненужные проблемы.

• Конденсатор отпаивается заметно легче, если выводы перед этим смочить каплей флюса.

Пора включать паяльник. Учтите, что элементы на современных платах припаяны бессвинцовым припоем, который имеет температуру плавления выше, чем знакомый нам припой. Паяльник нужно будет разогреть до 300 градусов (примерно).

Берем плату в руки. Желательно заземлиться самому и иметь паяльник с заземленным жалом. Статика – вещь коварная.

Берем одной рукой конденсатор, паяльником с другой стороны прогреваем точку припоя одной ноги конденсатора на другой стороне платы. Конденсатор можно покачивать из стороны в сторону, чтобы расшевелить ногу. Выпаиваем одну ножку. Прогреваем вторую. Вытащили конденсатор. Повторяем процедуры для осталных поврежденных конденсаторов. Следите за тем, чтобы при нагреве ножек паяльник не соскользнул и не снес с материнки мелкие элементы. Не торопитесь.

{loadposition yandex}

Подготовка

Рис.10.

В результате после выпаивания конденсатора останется пустое место (Рис.10.), которое сначала желательно осмотреть на предмет вытекшего электролита (он мог вытечь и «сам» — в процессе выхода из строя конденсатора, но также и при нагреве во время пайки)- его обязательно нужно смыть растворителем (подойдет такой-то марки), иначе из-за химической активности электролит со временем может просто «съесть» часть монтажа печатной платы.

Один из вариантов, облегчающих монтаж — освободить переходные отверстия от олова, для того, чтобы после вставить новый конденсатор. Это необязательная процедура, но сильно облегчает жизнь. «Сделать дырочки» можно с помощью иголки или, но лучше при помощи, заточенной спички или деревянной зубочистки (Рис.11., Рис.12. и Рис.13.). Можно также воспользоваться вакуумным отсосом олова или же высверлить припой при помощи микродрели с подходящим по диаметру сверлом.

В конце, внимательно осмотреть места пайки, лишний припой при необходимости удалить горячим паяльником (Рис 14., Рис 15.).

Рис.14.

Рис.15.

Рис.16.

Рис.17.

• Как вариант — если паяльник имеет достаточно острую заточку, отверстия можно не очищать, а наоборот — пропаять с оловом, в результате новый конденсатор входит легче и финальная стадия пропаивания может не потребоваться — нанесённое олово плавно растягивается по ножке. Нужно только верное его количество — не очень мало, чтобы оно могло равномерно распределиться, и не очень много — лишнее образует «сопли».

Для качественной пайки деталей их выводы предварительно необходимо очистить и залудить. Луженый проводник или место спая – это гарантия получения качественного соединения.

Вариант 1. Проводник или вывод детали чистый без окислов

Берем на жало паяльника немного припоя, касаемся канифоли, легко проводим жалом по выводу, лежащему на деревянной дощечке (желательно). Результат – тонкий слой припоя на поверхности.

Вариант 2. Вывод детали или проводник окисленный

Кладем вывод на таблетку аспирина (она плавится) и прогреваем. Затем лудим обычным способом на дощечке.

Если на выводе или проводнике остались излишки припоя, его можно удалить. Располагаем вывод вертикально, нагреваем паяльником снизу, припой перетечет на жало паяльника.

Рабочего места

Паяют всегда при нормальном общем освещении (не хуже 500 люкс), при необходимости создания более комфортных условий применяют источник местного освещения.

Следует позаботиться о хорошей вентиляции. Наилучшие результаты дает вытяжка, при ее отсутствии паяют с перерывами для проветривания помещение от паров канифоли (каждый час при интенсивной работе).

Паяют паяльниками различной мощности. Обычно исходят из того, что:

• маломощные паяльники (20 – 50 Вт) удобны для работы с электроникой, позволяют паять тонкие провода;
• 100-ваттным инструментом паяют слои меди толщиной не свыше 1 мм;
• 200 Вт и более позволяет паять такие массивные детали, которые изначально требуют применения мощных паяльников.

О мощности прибора легко судить визуально: 50-ваттный паяльник оказывается чуть крупнее авторучки, тогда как 200-ваттный – имеет общую длину примерно 35-40 см.

Паяльника к работе

Перед первым включением следует удалить с корпуса остатки заводской смазки. Их выгорание приводит к появлению дыма и неприятного запаха. Поэтому паяльник включают через удлинитель, выставляя его на улицу через форточку на четверть часа.

Затем молотком проковывают жало паяльника: уплотнение меди увеличивает срок службы. Кончику жала придают форму:

• под углом или на срез – для точечной работы (пример показан на рисунке 5);
• ножевидную – таким жалом одновременно паяют нескольких контактов (характерно для микросхем);
• специальную – ими паяют некоторые разновидности радиодеталей.

Перед тем как начать паять, следует очистить жало от оксидной пленки. Эту процедуру выполняют мелкозернистой наждачной бумагой или бархатным напильником, а также химическим способом: погружением в канифоль. Очищенное жало облуживают припоем.

При необходимости паять в точке можно мощным паяльником. Для этого на его жало накручивают медную проволоку диаметром 0,5 – 1 мм, используя ее свободный конец для нагрева припоя.

Деталей к пайке

Паяют всегда в несколько этапов. Сначала готовят поверхность металлического проводника:

• удалением окисной пленки с последующим обезжириванием;
• облуживанием (нанесение слоя олова на входящие в контакт поверхности).

Затем можно соединять детали.

Обязательно зачищают провода, бывшие в употреблении.

Окисную пленку снимают напильником, наждачной бумагой, лезвием ножа. В случае гибких проводов обрабатывают каждую проволоку.

Изоляцию эмалированного провода удаляют протаскиванием по поверхности ПВХ-трубки, к которой его прижимают нагретым жалом.

Признак готовности – равномерно блестящая поверхность без остатков оксидной пленки.

Паяют всегда с обезжириванием, т.е. протирают поверхность безворсовой тканью или салфеткой, смоченной ацетоном или уайт-спиритом.

У новых проводов окисная пленка отсутствует. Их облуживают сразу после удаления изоляции.

Залудить медный проводник необходимо под флюсом, после прогрева припой должен покрыть поверхность металла тонким слоем. При наличии наплывов паять не рекомендуется, провод располагают вертикально, проводя паяльником сверху вниз. Излишек расплавленного припая при этом перетекает на жало.

Если же необходимо паять алюминий, то процедуру зачистки и облуживания совмещают. Для этого помещают провод, покрытый канифолью, в наждачную бумагу, греют его с одновременным вращением.

Качество флюса некоторых видов падает при длительном хранении, а также под воздействием влаги воздуха. Поэтому такими флюсами паяют с дополнительным контролем срока годности.

Готовим места посадки

После того, как все больные конденсаторы выпаяны необходимо позаботиться о посадочных отверстиях для здоровых. Для таких целей обычно используют специальный отсос для припоя. Но скорее всего его у вас нет, так что берем иголку и аккуратно расширяем отверстия с двух сторон. Припой довольно мягкий и должен поддаваться.

Пошаговая техника пайки проводов

Невозможно в рамках одной статьи осветить все нюансы монтажа или демонтажа радиодеталей. Поэтому мы рассмотрим несколько типичных примеров пайки радиоэлементов.

 Пайка проводников

Например, при монтаже различных участков светодиодной ленты необходимо припаивать проводники к ней. Для RGB-ленты это четыре проводника, для светодиодной ленты монохромного свечения по два.

Технология действий при пайке светодиодной ленты такова:

• отрезаем участок светодиодной ленты;

Внимание! Лента режется секциями по 3 светодиода необходимой длины по контактным площадкам!

• лудим контактные площадки;

Внимание!Делайте это паяльником мощностью 25Вт с тонким жалом. Перегрев контактных площадок светодиодной ленты грозит выходом из строя «близ-сидящих» светодиодов: одного от перегрева, остальные 2 из секции «за компанию»!

• Отрезаем проводники необходимой длины;
• Зачищаем на 3-5 мм и лудим их на деревянной дощечке;
• Прикладываем поочередно к контактным площадкам светодиодной ленты и жалом паяльника прогреваем место пайки.

К деталям с выводами мы можем отнести обычные резисторы, диоды,, конденсаторы и др.

При пайке радиодеталей навесным монтажом удобна такая технология:

• зачищаем выводы;
• лудим;
• прикладываем выводы друг к другу, по возможности фиксируем пинцетом или скручиваем;
• проглаживаем плоскостью жала паяльника с предварительно набранным припоем и флюсом;
• убираем жало паяльника, сохраняя неподвижность деталей,
• забираем пинцет после остывания места пайки.

Внимание!Процесс пайки должен быть быстротечным – детали боятся перегрева! В случае неудачной попытки (5-10 с) прогрева даем деталям возможность остыть. При пайке светодиодов, диодов желательно удерживать их пинцетом между местом пайки и корпусом. Пинцет в этом случае будет играть роль теплоотвода.

• подгибаем пинцетом или тонкими плоскогубцами выводы, например, диодов до совпадения их с необходимыми отверстиями.

Внимание! Нельзя гнуть выводы диодов, конденсаторов, светодиодов непосредственно у их корпуса – необходимо отступать 2-5 мм.

• желательно залудить выводы диодов до вставки их на место пайки;
• вставляем деталь на свое место на плате;
• набрав на жало паяльника немного припоя и канифоли (жидкий флюс можно нанести кисточкой непосредственно на место пайки), прикасаемся плоскостью жала к выводу детали;
• в нормальной ситуации припой фактически мгновенно перетечет с жала на контактную площадку платы;
• забираем паяльник, место спая остывает чуть более секунды-двух;
• выступающие выводы диодов откусываем кусачками;
• после монтажа всех элементов (кроме реле, подстроечных резисторов, тумблеров, кнопок и прочей механики) протираем остатки флюса спиртом.

Интересно!Удаление остатков канифоли уменьшит риск нарушения электрического контакта места спая, так как входящая в состав канифоли абиетиновая кислота со временем приводит к окислению металла.

Примером монтажа SMD компонентов может служить размещение светодиодов на светодиодной ленте. Особенность подобных SMD элементов в том, что они не имеют выводов, а только контактные площадки на корпусе.

Осторожно! Перегрев таких элементов грозит их немедленным выходом из строя.

Пайка чипов, smd диодов, smd светодиодов и др. элементов происходит на подготовленные площадки на плате путем поочередного прогрева маломощным пальником каждой контактной площадки. Это несложно.

Сложнее безопасно демонтировать, например, SMD светодиод с платы. Он очень хрупкий, боится перегрева, контактные площадки SMD элемента легко отпадают, а припаян он на противоположных гранях. Задача – одновременно прогреть два контакта SMD светодиода.

Это может быть реализовано путем использования специально сделанного двойного жала паяльника (намотка из проволоки диаметром 1 мм на основное жало паяльника), для одновременного прогрева SMD светодиодов или диодов с двух сторон.

Для демонтажа вздувшихся конденсаторов должна выполняться очень аккуратно – материнская плата многослойная, контактные дорожки очень тонкие. Паяльник ля выпаивания конденсаторов желательно использовать 40- ватный с заточенным до ширины 3 мм жалом.

прогреваем один, одновременно отгибая корпус конденсатора так, чтобы вывод немного сдвинулся;прогреваем второй с аналогичными действиями;вновь возвращаемся к первому и т.д.Пайка исправных конденсаторов происходит в подготовленные посадочные отверстия. Для этого следует удалить из отверстий для ножек конденсаторов припой.

Монтаж конденсаторов заканчивается установкой их на место с соблюдением полярности, прогревом контактов и откусыванием излишков.

Пусть эти несколько примеров монтажа радиоэлементов помогут Вам «стартануть» в занимательный мир радиоэлектроники.

Пайку проводов выполняют в такой последовательности:

1. Снимают изоляцию на длине 3-5 см (на проводах большего диаметра длина удаляемого участка больше).
2. При необходимости зачищают и обезжиривают соединяемые жилы.
3. Формируют плотную скрутку проводов.
4. Обрабатывают полученный сросток флюсом.
5. Набирают на жало припой и паяют скрутку, прогрев продолжают до полного растекания; при необходимости повторяют несколько раз. Припой должен заполнить все полости сростка так, как это показано на рисунке 6.
6. Полученный сросток изолируют.

Пайка алюминиевых проводов друг с другом, а также с медными не имеет принципиальных отличий за исключением более сложной процедуры облуживания.

Обычно радиодетали и заводские печатные платы имеют выводы и токоведущие дорожки, которые покрыты оловом. Их можно паять без предварительного облуживания. Платы лудят только при их самостоятельном изготовлении.

Процедура пайки включает такие шаги как:

1. Пинцетом отгибают выводы под требуемым углом, затем их вставляют в отверстия платы.
2. Фиксируют деталь пинцетом.
3. Набирают припой на жало, погружают его в канифоль, приставляют к точке соединения вывода с платой так, как это показано на рисунке 7. После нагрева поверхностей припой перетекает на дорожки платы, вывод элемента, контакты микросхем, равномерно распределяясь по ним под действием сил поверхностного натяжения.
4. Деталь удерживают в нужном положении пинцетом до застывания припоя.
5. После завершения пайки следует обязательно промыть плату спиртом и/или ацетоном.
6. Дополнительно контролируют отсутствие короткого замыкания компонентов платы, вызываемых каплями припоя.

Губки пинцета для лучшей фиксации целесообразно заточить или использовать специальный инструмент по типу показанного на рисунке 8.

Избыток выводов удаляют бокорезами.

На повторно используемых платах установочные отверстия очищают от остатков припоя деревянной зубочисткой.

При работе целесообразно соблюдать следующие правила:

• жало ориентируют параллельно плоскости платы;
• из-за опасности перегрева радиодеталей, а также отслаивания токоведущих дорожек из-за перегрева платы паяют не более 2 секунд;
• перед набором припоя жало следует очистить от окислов.

Подготовка к впаиванию нового конденсатора

Рис.10.

Материнская плата освобождена от неисправных элементов, запасные части тоже готовы. Можно приступить к впаиванию исправных конденсаторов. Для этого необходимо взять материнскую плату и приставить к посадочному месту конденсатор, обязательно соблюдая полярность (Рис 18.), прижать конденсатор к материнской плате (Рис 19.

), а другой рукой взять паяльник и прогревать материнскую плату с обратной стороны поочереди прикасаясь к переходным отверстиям (Рис 20.)пока конденсатор не сядет на место (Рис 21.). Важна не сила прижима жала паяльника, а время прогрева. Конденсаторы польностью пропаивать ненужно, главное чтобы они сели на свои места и держались в местах пайки.

Рис.18.

Рис.19.

Рис.20.

Рис.21.

Теперь необходимо нанести флюс в местах пайки (можно для облегчения воспользоваться медицинским шприцом с иглой) (Рис 22.), заметьте флюса необходима чуть чуть, чтобы только смочить ножку конденсатора и переходное отверстие (Рис 23.). Берете паяльник и теперь окончательно припаиваете конденсатор к материнской плате (Рис 24.).

Материнскую плату в руках уже держать необязательно, для облегчения можно положить ее на плоскую поверхность (стол) и сосредоточится на паянии. Признаком хорошей пайки является не кусок наплавленного припоя, а равномерный тонкий слой олова на спаиваемых поверхностях (должен быть виден рельеф деталей (Рис 25.) ).

Рис.22.

Рис.23.

Рис.24.

Рис.25.

Вставляем все конденсаторы на свои места.

Соблюдайте полярность. На конденсаторах обычно маркируют минусовую ногу полоской на корпусе. Кроме того, минусовая нога короче, плюсовая – длиннее. На плате также есть обозначение полярности. Минусовая половина обозначена белым полукругом.

ВНИМАНИЕ! На некоторых платах (редко) полярность перепутана и полукруг обозначает «плюс». Перед выпайкой старых элементов посмотрите на полярность и маркировку.

Конденсаторы вставили, переворачиваем плату и разгибаем ножки конденсаторов, чтобы они не выпадали.

Возможные проблемы при пайке

При наличии определенного быстро нарабатываемого навыка пайка обеспечивает хороший контакт. Немногочисленные проблемы легко выявляют визуально. К таковым относятся:

• слабый прогрев соединяемых компонентов или т.н. холодная пайка – припой приобретает характерный тусклый цвет, механическая прочность контакта падает, он быстро разрушается;
• перегрев компонентов – припой вообще не покрывает поверхности, т.е. соединение фактически отсутствует;
• перемещение соединяемых компонентов до полного затвердевания припоя – видимый резкий разрыв в пленке затвердевшего припоя, соединение отсутствует.

https://www.youtube.com/video/GiiaZH3fh0s

Устранение этих дефектов осуществляют повторной пайкой.