Как паять паяльником по wikiHow

Паяльные прибамбасы

Существует множество специальных примочек, призванных облегчить жизнь радиолюбителя. Их можно разделить на две категории: это разнообразные флюсы и механические приспособления.

Паяльная паста (тиноль) представляет собой композицию из припоя и флюса. Она не заменима при пайке в труднодоступных местах, и при монтаже бескорпусных радиодеталей. Паста наноситься лопаткой в нужном количестве на место пайки и место пайки прогревается электрическим паяльником. Получается красивая и качественная пайка. Особенно удобно ее применение при отсутствии опыта паяльных работ.

Пасту просто изготовить самостоятельно. Для этого нужно выбрать марку припоя, подходящего для пайки требуемого металла. Далее напильником с крупной насечкой напилить из прутка опилок. Затем в подобранный из таблицы жидкий флюс для пайки добавлять, перемешивая опилки до получения состава пастообразного состояния.

Назначение и устройство паяльника

Паяльник представляет собой стержень из красной меди, нагретый до температуры плавления припоя. Конец стержня имеет клиновидную форму и является рабочей частью паяльника. Стержень вставляется в стальную трубку, обернутую слюдой или стеклотканью. На слюду намотана нихромовая проволока, которая служит нагревательным элементом.

Поверх нихрома намотан слой слюды или асбеста, служащий для тепло и электро изоляции. Все это закрыто металлическим корпусом, обычно состоящим из двух половинок. Корпус на трубке фиксируется накидными колечками. На трубку насажена деревянная или пластмассовая ручка. Концы нихромовой обмотки соединены с медными проводниками эклектического шнура с вилкой на конце.

Электрические паяльники выпускаются рассчитанные на напряжение питающей сети 12, 24, 36, 42 и 220В, и этому есть свои причины. Главной, является безопасность человека, второй – напряжение сети в месте выполнена паяльных работ. В производстве, где все оборудование заземлено и имеется высокая влажность, разрешено использовать паяльники напряжением не более 36В, при этом корпус паяльника должен быть обязательно заземлен.

Бортовая сеть у мотоцикла имеет напряжение постоянного тока 6В, легкового автомобиля – 12В, грузового – 24В. В авиации используют сеть частотой 400Гц и напряжением 27В. Есть и конструктивные ограничения, например, паяльник мощностью 12Вт сложно сделать на питающее напряжение 220В, так как спираль потребуется мотать из очень тонкого провода и поэтому намотать много слоев, паяльник получится большим, не удобным для мелкой работы.

Мощностью электрические паяльники бывают 12, 20, 40, 60, 100Вт и больше. И это тоже не случайно. Для того, что бы припой хорошо растекался по поверхностям спаиваемый деталей, их нужно прогреть до температуры чуть большей, чем температура плавления припоя. При контакте с деталью тепло передается от жала к детали и температура жала падает.

Если диаметр жала не достаточный или мощность нагревательного элемента мала, то отдав тепло, жало не сможет нагреется до заданной температуры, и паять будет невозможно. В лучшем случае получиться рыхлая и не прочная пайка. Более мощным паяльником можно паять маленькие детали, но возникает проблема недоступности к месту пайки.

Как, например, запаять в печатную плату микросхему с шагом ножек 1,25мм жалом размером в 5мм? Правда есть выход, на такое жало навивают несколько витков медного провода диаметром 1мм и концом уже этого провода паяют. Но громоздкость паяльника делают работу практически не выполнимой. Есть и еще одно ограничение.

Маломощные транзисторы, диоды, резисторы, конденсаторы, микросхемы и тонкие провода паяют паяльником 12Вт. Паяльники 40 и 60Вт служат для пайки мощных и крупногабаритных радиодеталей, толстых проводов и небольших деталей. Для пайки крупных деталей, например, теплообменников газовой колонки, потребуется уже паяльник мощностью сто и более Вт.

Но даже, если мощность паяльника выбрана правильно, то все равно не факт, что температура жала будет необходимой, так как длина жала со временем уменьшается за счет постоянной его заправки, припои тоже имеют разные температуры плавления. Для поддержания оптимальной температуры жала широко применяются тиристорные регуляторы температуры с ручной регулировкай и автоматического поддержания заданной температуры жала.

При первом включении паяльника в сеть бывает, из его корпуса начинает выходить дым, это выгорает лаки и жиры, которые попадают при сборке и консервации. Поэтому первое включение нужно проводить в хорошо вентилируемом помещении. А лучше всего на улице.

После прогрева в течение 15 – 20 минут можно приступать к формированию нужной формы жала паяльника. Для того, что бы жало служило дольше, нужно его рабочий конец отковать. Медь уплотнится, и меньше будет растворяться в припое. Ковать лучше жало в нагретом состоянии. Затем нужно придать напильником форму жалу, в зависимости от вида пайки.

Для возможности выпаивания некоторых радиоэлементов нужно изготовить специальное жало, как например на фото. Такое жало позволяет паять бескорпусные резисторы, диоды, конденсаторы и другие радиоэлементы. Жалом стандартной заправки такую работу не выполнить.

После формирования жала, его рабочие плоскости необходимо залудить. Для этого прогревают паяльник до рабочей температуры, быстро прикасаются жалом по очереди к канифоли и припою, и растирают жало о плоскую деревяшку. Признаком разогрева жала паяльника до требуемой температуры является вскипание канифоли с обильным выделением пара при прикосновении к ней жалом паяльника.

Для того, что бы паяльник привести в готовность для пайки его нужно разогреть. При этом корпус паяльника нагревается до температуры 300 градусов и для защиты окружающих предметов от порчи необходимо исключить прикасание к ним паяльника. Для этого необходима подставка для паяльника, которая кроме функции защиты служит своеобразным столиком, на котором обычно размещают флюс, припой, поролон для чистки жала и выполняют работы по лужению проводов.

Для паяльника на 40Вт у меня подставка сделана из листа фанеры толщиной 5 мм и размером 18 на 25см. Большей столик удобен для работы, на нем я залуживаю поверхности деталей, стряхиваю на него излишки пропоя с жала. Для опоры горячей части паяльника к фанере на расстоянии 10мм друг от друга, шурупами прикручены две чашки от звонка старого телефона.

Они удобны по размеру, одновременно служат для хранения канифоли и кусочков припоя. Благодаря круглой форме с паяльником чашки соприкасаются только в двух точках и поэтому мало отбирают у него тепла. На столике еще закреплен радио крокодил, который удерживает поролон для чистки жала. Легкосъемное крепление необходимо для увлажнения поролона (мокрый поролон лучше удаляет с жала грязь) и в случае необходимости замены его при износе. Крокодил я закрепил следующим образом. Сделал плоской его часть, предназначенную для вставления вилки, и подсунул под чашку.

Для паяльника на 10Вт подставка несколько другая. Представляет собой пластмассовую коробку, в которой размещен понижающий трансформатор с 220В на 12В. Опора для паяльника, согнута из выкроенного листа железа, который одновременно является боковой крышкой коробки. Сверху прикручен лист стеклотекстолита, для лужения деталей.

На инструменте не стоит экономить, в наличии его должно быть достаточно, для выполнения любых видов пайки.

Качество и эстетический вид паяного соединения напрямую зависит от набора имеющегося инструмента. При пайке детали сильно нагреваются и в руках их не удержать. Поэтому нужны разных размеров пинцеты, плоскогубцы. Для зачистки от окислов и снятия изоляции понадобятся кусачки, нож, напильники, кар щетка, наждачная бумага.

Для придания формы, например концу толстого проводника для резьбового соединения при подсоединении к розетке или выключателю, понадобятся круглогубцы. Микросхемы хорошо выпаивать с помощью медицинской иглы, отсоса или медной оплетки то экранированного телевизионного кабеля. Зубочисткой или остро заточенной спичкой хорошо очищать от припоя заплывшие отверстия в печатных платах.

Флюсы

Сначала разберемся, что такое флюс и зачем он вообще нужен. Основная задача флюса состоит в удалении пленки оксидов со спаиваемых контактов. В процессе пайки флюс также не дает окислиться скрепляемым поверхностям. Если попытаться спаять контакты без флюса вообще, пайка будет крайне непрочной, так как слой окислов не даст припою проникнуть в верхние слои спаиваемых поверхностей и, соответственно, «склеить» их.

Для пайки радиолюбительских конструкций обычно применяют флюс, представляющий собой спиртовой раствор канифоли в различных пропорциях. Концентрация такого раствора зависит от вида спаиваемых поверхностей. Но подобный флюс подходит не всегда – в некоторых случаях он слишком «слабый», а кроме того, после пайки флюс необходимо смывать.

Дело в том, что при монтаже микросхем типа BGA (чипсет на материнке, процессор видюхи и т.д.), MQFP (микросхема BIOS’а на современных матерях) и многих других смыть такой флюс из-под корпуса микросхемы после монтажа невозможно, поэтому для таких задач применяют специальные флюсы, имеющие очень сложный химический состав.

Они характеризуются очень большим электрическим сопротивлением и не обладают коррозирующими свойствами, поэтому их можно не смывать вообще. Примеров, где для пайки различных элементов применяются разнообразные флюсы или различные вариации одних и тех же флюсов, достаточно много, но мы будем применять самый простой флюс, сделанный нами самостоятельно из 1 части канифоли и 5 частей медицинского (этилового) спирта.

Флюс это вспомогательное вещество, необходимое для освобождения поверхностей спаиваемых деталей от окислов и лучшему растеканию припоя по поверхности металла. Без применения флюса выполнить качественную пайку практически не возможно.

При приготовлении наиболее популярных флюсов для пайки электрическим паяльником, применяется канифоль. Ее получают из древесины деревьев хвойных пород, в основном сосны. При температуре около 50°С канифоль размягчается, а при 250 начинает кипеть.

Канифоль не устойчива к воздействию атмосферной влаги — гидролизуется. Она состоит на 85 – 90% из абиетиновой кислоты. Если не удалить остатки канифоли после пайки то происходит окисление места пайки. Многие этого не знают и считают, что канифоль для металла безвредна. Кроме того, впитывая воду из атмосферы, канифоль увеличивает свою проводимость и может нарушать работу электронных устройств, особенно высоковольтных их цепей.

Флюс на основе спирта и растворителей требуется хранить в герметичной таре, иначе жидкость быстро испариться. Очень удобна для этих целей бутылочка от маникюрного лака. Всегда и кисточка под рукой, которой удобно наносить флюс на место пайки. Такую бутылочку практически в любом доме можно найти. Еще ее достоинство, кисточка и закрутка не растворяются спиртом и растворителем.

В бутылочке я и приготавливаю спирто – канифольный флюс. Сначала через воронку из бумаги насыпаю порошок канифоли и затем заливаю спиртом. Легко налить спирт в узкое горлышко бутылочки, если прикоснуться горлышком бутылки со спиртом к кисточке, предварительно смоченной в спирте. Лить нужно очень медленно и ни одной капли не прольете. Со временем спирт испаряется и флюс становиться густым. Тогда нужно его разбавить спиртом до требуемой консистенции.

В качестве флюса я часто использую не документированный флюс аспирин (ацетил салициловая кислота), который применяют в качестве лекарства. С помощью его, можно без предварительной подготовки, залудить медные проводники. На его основе легко готовиться и жидкий флюс, достаточно таблетку растворить в небольшом количестве спирта, ацетона или воды.

Пайка электрическим паяльником

Сегодня на рынке представлен огромный ассортимент разнообразных электропаяльников, причем разница в ценах и возможностях последних просто огромна. Самый дешевый паяльник стоит меньше ста рублей, самый дорогой – несколько десятков тысяч (паяльные станции). Дешевые паяльники покупать не стоит, так как они мало служат (буквально несколько месяцев), сильно перегреваются и быстро начинают «пробивать», то есть напряжение с нагревательного элемента начинает поступать на металлическую часть паяльника.

Зачистим кончики двух проводов.

Самое больное место недорогих паяльников – это жало: у большинства недорогих паяльников установлены совершенно непригодные для тонкой работы образцы, поэтому при покупке паяльника нужно обязательно купить для него хорошее жало. Насколько хорошее, зависит от финансов. Если есть деньги, можно купить дорогое посеребренное жало, которое прослужит очень долго, если денег немного, лучше купить обычное, медное. При покупке обязательно проверь, подходит ли жало по диаметру.

Перед тем как начинать паять, новый паяльник надо к этому подготовить. Тут есть разные варианты, поэтому для начала нужно определиться, каким жалом тебе удобней паять: изогнутым или прямым. Если ты держишь в руках паяльник в первый раз, лучше паяй прямым. Далее, необходимо заточить жало паяльника. Натачивать его также можно по-разному. Тут тебе придется экспериментировать самому, искать тот вариант, который удобен именно тебе. Обычно, кончик жала натачивают наискосок.

Нанесем флюс.

Итак, будем считать, что жало установлено и наточено. Теперь нужно включить паяльник и дать ему прогреться несколько часов. При включении новый, ни разу не включавшийся паяльник может начать источать неприятный запах и даже дымить. Тут нет ничего страшного, просто при первом включении происходит пригорание слюдяного материала, в который завернут нагревательный элемент.

Теперь перейдем собственно к пайке. Как ты уже понял, суть пайки заключается в том, чтобы надежно скрепить две поверхности (контакты элементов) слоем припоя. Для начала рассмотрим самый простой вариант, спайку двух проводов. Очищенные от изоляции провода необходимо освободить от окислов (если они есть) и скрутить жгутом.

Если слой окислов толстый, необходимо зачистить провода чем-нибудь острым, если нет – с ними справится флюс. Для спайки проводов не обязательно применять жидкий флюс – можно использовать обычную канифоль. Порядок такой: провода необходимо покрыть флюсом и залудить. Для этого нужно ткнуть кончиком жала в припой, чтобы на нем образовалась небольшая капля, затем «прижечь» паяльником канифоль и сразу же поднести жало к подготовленному участку провода.

Наберем на жало капельку припоя и проведем по облуживаемой поверхности.

Всегда старайся наносить на контакты как можно меньше припоя, если припоя будет слишком много, пайка получится неаккуратной, да и к тому же припой тоже имеет электрическое сопротивление, поэтому чем слой припоя меньше, тем лучше.

Не забывай, что припой застывает не мгновенно, поэтому после его нанесения спаиваемые поверхности нельзя шевелить где-то в течение 5 секунд.

При установке на печатную плату микросхем нужно помнить, что это чувствительный к перегреву элемент, таким образом, нужно либо организовывать охлаждение элемента в процессе пайки, либо припаивать по 2-3 ножки, позволяя микросхеме остыть.

В процессе пайки ни в коем случае нельзя перегревать элементы и печатную плату – элементы могут испортиться, а с печатной платы может облезть медный слой, так как он к ней попросту приклеен, а при перегреве клей закипает и сгорает.

Кончик провода равномерно покрытслоем припоя.

Теперь научимся припаивать элемент к печатной плате. Как и в первом случае, для этого сначала нужно подготовить поверхности, зачистить их и залудить. Для примера предположим, что мы припаиваем резистор. Зачищаем контактную площадку на печатной плате и ножки резистора, аккуратно залуживаем их и вставляем резистор в плату.

Теперь покрываем место пайки флюсом (в данном случае лучше использовать жидкий флюс, так как он эффективнее, и легче смывается). Далее наносим на кончик жала припой и быстрым движением, чтобы не перегреть печатную плату, проводим жалом вокруг ножки. Такую операцию удобнее проводить с шилообразным жалом.

Прислоняем кончики друг к другу и проводим жалом.

Далее рассмотрим способ пайки элементов, устанавливающихся на поверхности печатной платы, то есть без прохождения контактов сквозь нее (к примеру, так монтируются стабилизаторы питания на видеокарте). Такие элементы припаивать сложнее, так как зачастую приходится работать с контактами очень маленького диаметра.

Пайка газовым паяльником

Газовый паяльник – далеко не самое оптимальное средство для пайки, но в некоторых случаях он незаменим. В настоящее время в специализированных магазинах имеется очень большой выбор паяльников данного вида. Как и в случае с электрическими устройствами, покупать самый дешевый девайс не стоит, ведь такой паяльник наверняка не будет иметь в комплекте никаких дополнительных насадок и отличаться высоким качеством, к тому же во всех дешевых паяльниках стоят низкокачественные клапаны, которые постоянно «травят».

Теперь рассмотрим возможности среднего представителя паяльников данного типа. Обычно такой девайс может работать как обыкновенный паяльник (со специальной насадкой), либо как газовая горелка. Безусловно, одной из самых полезных фич таких девайсов является независимость от электричества. Достаточно часто возникает нужда припаять что-либо в местах, где электрический паяльник просто некуда воткнуть, например, в машине или где-нибудь на крыше – подобных ситуаций может быть множество.

Единственный крупный минус заключается в том, что газовый паяльник достаточно сильно коптит, поэтому выполнять какую-либо тонкую работу им невозможно. Другая, не менее полезная фича такого инструмента – это горелка. С ее помощью очень удобно разбирать на запчасти печатные платы. Например, если нужен разъем LPT или PCI-слот со старой матери, их можно снять буквально за пару минут.

Для примера рассмотрим демонтаж с материнской платы COM и LPT портов. Наша цель – не погубив нужный нам разъем, извлечь его из платы. Для этого плату придется нагревать постепенно. Нужно интенсивно поводить паяльником по контактам разъема, следя за тем, чтобы пламя при нагреве не касалось печатной платы. Таким образом, через минуту плата разогреется и отдаст нам разъем в целости и сохранности.

Обращаться с газовым паяльником нужно очень аккуратно – если направишь струю пламени себе на руку или на одежду, ожог третьей степени гарантирован.

Технология пайки

Для промышленного производства паста для пайки SMD компонентов адаптирована под групповую систему, где задействована электронная система нанесения флюса по поверхности микросхемы. На поверхности контактных рабочих площадках используют тонкую технологию нанесения при помощи шелкографии. Таким образом,  по своей технологии и консистенции материал чем-то напоминает нам привычную зубную пасту.

Внешний вид пасты для СМД

Автоматизированная система аккуратно переворачивает платы, которые необходимо запаять, далее микросхемы перемещаются в температурный шкаф, где происходить растекание массы с последующим припоем.  В печи, под воздействие требуемой температуры происходит условное обтекание технологических контактных ножек SMD компонентов, и в итоге получается довольно прочное соединение. После температурного шкафа микросхему снова перемещают в естественную среду, где происходит остывание.

Теоретически да, но практически нужен довольно большой опыт для проведения данной технологической операции. Для работы нам понадобятся следующие инструменты и препараты:

• Специальный паяльник с тонким жалом для SMD-компонентов.
• Бокорезы инструментальные.
• Пинцет производственный.
• Шило или специальная тонкая игла.
• Материал припоя.
• Увеличительное стекло, можно лупу (необходимо будет постоянно наблюдать за тонкими ножками СМД-компонентов).
• Флюс с нейтральными безотмывочными свойствами (дополнительный препарат).
• Шприц, при помощи которого будем наносить флюс.
• Если нет безотмывочного препарата, используем настой спиртовой и канифоль.
• Паяльный фен средней нагрузки и мощности.

Флюс всегда должен быть в жидком состоянии, таким образом, вы полностью обеззараживаете поверхность микросхемы.  Кроме этого, препарат в процессе работы убирает образование окислов на поверхности платы. Помните, что спиртовой раствор совместно с канифолью не могут обеспечить качество пайки, и их применение допустимо только в том случае, если нет под рукой подходящего состава для пайки.

Выбор паяльника

Для работы требуется подобрать специальный паяльник, который имеет регулировку диапазона нагрева. Для работы с микросхемой подойдёт паяльник, который имеет рабочую температуру нагрева не боле 250… 300 С.  Если под рукой нет такого паяльника, допускается использовать устройство с мощностью от 20 до 30 Вт и не более 12-36 Вольт.

Паяльник с напряжением 220 Вольт не сможет обеспечить качество пайки, где очень трудно регулировать требуемую температуру нагрева флюса.

Паяльник для пайки СМД компонентов

Не советуем применять паяльник с жалом типа «конус», это приведёт к повреждению обрабатываемой поверхности. Самым оптимальным жалом является тип «микроволна».  Паяльник с напряжением 220 Вольт не только быстро нагревается, но и приводит к тому, что в процессе пайки происходит улетучивание компонентов.  Для эффективной работы паяльника, рекомендуем использовать тончайшую проволочку для обеспечения взаимодействия жала, флюса и припоя.

• Помещаем SMD- компоненты на специальную контактную рабочую площадку.
• Наносим жидкий препарат на ножки задействованных компонентов очень аккуратно.
• Под действие рабочей температуры происходит растекание флюса и припоя по контактной площадке.
• Даём время необходимого для того, чтобы могли остыть контакты и препарат на поверхности платы.

Но, для микросхемы процедура пайки немного отличается от вышеприведённой:

• Производим монтаж SMD-контактов на точно установленные контактные места.
• В метах соединения смачиваем флюсом.
• Для качественного припоя делаем надёжный контакт с одной стороны, после этого припаиваем другую ножку.
• Предельно аккуратно припаиваем другие рабочие компоненты, не забываем при этом жалом паяльника удалять образования.

В некоторых случаях допускается использовать для пайки специальный паяльный фен, но для этого необходимо создать подобающие рабочие условия. Помните, что фен допускается разогревать только до температуры 250 С, не более (в редких случаях до 300 С).

Паять на много проще чем, кажется на первый взгляд. Технология пайки успешно применялась египтянами еще 5 тысячелетий назад и с тех пор мало что ней изменилось. Суть технологии пайки простая, с помощью расплавленного металла с более низкой температурой плавления соединяются любые и в любом сочетании металлы с более высокой температурой плавления.

Процесс пайки начинается с подготовки мест поверхностей деталей, подлежащих пайке. Для этого необходимо удалить с поверхностей следы грязи, при их наличии, и оксидную пленку. В зависимости от толщины пленки и формы поверхности, ее зачищают напильником или наждачной бумагой. Малые площади и круглые провода можно зачистить лезвие ножа.

После подготовки поверхностей их необходимо покрыть слоем припоя, залудить. Для этого на поверхность наноситься флюс и прикладывается жало паяльника с припоем.

Для лучшей передачи тепла от жала к детали нужно прикладывать жало так, что бы площадь соприкосновения была максимальной. Срез жала с припоем должен быть параллелен поверхности детали.

Самое главное при пайке это прогреть до температуры расплавленного припоя спаиваемые поверхности. При недостаточном прогреве пайка получится матовой низкой механической прочности. При перегреве припой не будет растекаться по поверхности спаиваемых деталей и пайка вообще не получиться.

После выполнения выше описанной подготовки детали прикладываются друг к другу, и выполняется пайка электрическим паяльником. Время пайки в зависимости от толщины и массы деталей составляет от 1 до 10 секунд. Многие радиоэлектронные компоненты допускают время пайки не более 2 секунд. Как только припой равномерно растечется по поверхностям деталей, паяльник отводится в сторону.

Припой на жале горячего паяльника при ожидании пайки прокрывается окислами и остатками сгоревшего флюса. Перед пайкой жало необходимо очищать. Для очистки удобно использовать увлажненный кусок поролона любой плотности. Достаточно быстро провести жалом по поролону и вся грязь останется на нем.