Универсальный прозрачный защитный лак комплект

Паяльная станция Quick 202D ESD Lead Free

Домашние паяльники обычно применяют радиолюбители для пайки микросхем и деталей. Но при необходимости с их помощью можно отремонтировать удлинители и провода, проделать отверстия в пластике, починить лампы и несложные электроприборы.

Выбор паяльника

В статье мы рассмотрим, как выбрать паяльник и какие параметры учитывать при покупке.

История пайки

История пайки связана с развитием металлургии и потребностью в соединении металлических деталей для создания различных изделий. Первые методы пайки появились ещё в древнем Египте и Месопотамии, однако лишь в 18-19 веках, с промышленной революцией и увеличением производства, стало важно разработать более эффективные методы соединения металлов.

Развитие электроники

С развитием электроники в 20 веке выросла потребность в точных и надежных соединениях компонентов на электронных платах. Сейчас технологии пайки постоянно развиваются. Внедрены безсвинцовые припои, автоматизация процесса, применяются поверхностно-монтируемые компоненты.

Понятие пайки

Пайка — это процесс соединения металлических поверхностей, пользуясь специальным сплавом — припоем. Она широко применяется в различных областях, включая электронику, электротехнику, металлообработку, а также в других областях, где требуется создание прочных и стабильных металлических соединений.

Список необходимых материалов

В зависимости от типа спаиваемых материалов, применяемых методов и технологий необходимо правильно подобрать набор аксессуаров, оборудования и инструментов для пайки. Выбор также зависит от навыков умения паять.

Вспомогательные материалы для пайки:

• Цапонлак — лак с отличными техническими характеристиками
• Спиртовая россыпь
• Паяльные жала различных форм и размеров
• Припой
• Флюс для пайки
• Цифровой мультиметр

Особенности цапонлака

Цапонлак — популярный лак, который можно использовать для защиты различных поверхностей. Он имеет отличные технические характеристики и может использоваться в широком температурном диапазоне от -50 до +150 градусов.

После высыхания цапонлак обладает устойчивостью к морозу, жаре, дождю, сильному ветру и ультрафиолетовому излучению. Этот лак является безопасным для человека после высыхания, так как содержит безопасные компоненты.

Раствор цапонлака относится к категории нитролаков и содержит нитроцеллюлозный материал, смешанный с пластификаторами, красителями и сиккативами.

Характеристики цапонлака

Цапонлак делает его незаменимым материалом при финишной обработке деталей автомобилей, интерьеров помещений, различных декоративных элементов, плат электронных приборов и прочих.

Применение

• В светотехнике лаком окрашиваются стеклянные колбы ламп накаливания и светодиоды, например, в ёлочных электрических гирляндах.
• Применяется в изготовлении ёлочных и других украшений.
• В технике используется для фиксации (стопорения) резьбовых соединений для предотвращения самопроизвольного развинчивания при воздействии вибраций.

Количество в упаковке

Самовывоз с офиса — бесплатно. Вы можете забрать заказ по адресу: Москва, Каширское шоссе 13Б, Бизнес-Центр ИТКОЛ-РЕГИКОН. Время работы склада: Пн. — Пт. с 9.30 до 18.00. Сб-Вс выходной. Получение заказа только после подтверждения его менеджером.

Доставка

Доставка курьером по г. Москва

Доставка до двери от 350 рублей. Пн-Пт с 10.00 до 21.00.

Доставка курьером по МО

До 10 км от МКАД — от 450 рублей. Пн.-Пт. с 10.00 до 18.00.

Срочная доставка предоплаченного заказа

От 400 рублей. Доставка товара по Москве в пределах МКАД в тот же день (пн-пт).

Доставка через Boxberry

До пунктов выдачи по России (оплата при получении) от 350 рублей. Точную стоимость уточняйте у менеджеров по телефону: +7 (495) 928-08-93.

Доставка заказов Почтой России

От 450 рублей. Отправка осуществляется после 100% предоплаты заказа.

Выпаивание микросхем и компонентов в неудобных корпусах

Экстракция микросхем из платы с помощью инфракрасного излучения

Часто требуется извлечь микросхему в корпусе для поверхностного монтажа (SMD) из уже изготовленной платы. Если выпаивание таких микросхем с двусторонним расположением выводов (SOIC, SSOP и т.п.) не представляет особой проблемы, то с микросхемами в квадратных корпусах с четырёхсторонним расположением выводов, например, QFP (Quad Flat Package) и особенно безногих QFN (Quad Flat No-leads package), у которых в качестве выводов используются контактные площадки, расположенные с каждой стороны микросхемы, на взгляд автора, могут возникнуть определённые трудности.

Проблема с QFN корпусами

Дело осложняется ещё тем, что в корпусах QFN со стороны контактных площадок имеется земляная пластина, расположенная в середине микросхемы и также припаянная к плате. В подавляющем большинстве случаев для выпаивания таких микросхем используется достаточно дорогой (от 2000 руб. и выше) паяльный фен, горячий воздух которого направляется на микросхему, и при разогреве её до температуры расплавления припоя она уже легко снимается с платы.

Недостатки направленного нагрева микросхемы

Однако такой способ имеет два недостатка. Во-первых, конечно, относительно высокая стоимость фена, во-вторых (и это главное), нагрев микросхемы до той температуры, которая позволяет расплавить припой, может привести к выходу из строя микросхемы. Особенно это касается микроконтроллеров с зашитой программой, которую желательно сохранить.

Альтернативный способ с использованием инфракрасного излучения

Ниже приводится альтернативный способ нагревания обратной стороны платы инфракрасным излучением галогенной лампы. При этом обратная сторона платы не только не обугливается, но даже не особенно и нагревается, а припой со стороны микросхемы нагревается настолько интенсивно, что микросхема легко снимается с платы. Стоимость подобной галогенной лампы на порядок (а то и на два) меньше стоимости фена, а конструкция подобного нагревателя очень проста и поэтому достаточно дешева.

Пример галогенной лампы

Для устройства автор использовал галогенные лампы с цоколем из фарфора, который не плавится от высокой температуры, и соответствующие патроны для них. Такие лампы, как правило, используются в прожекторах для освещения, которые могут работать часами, не выходя из строя. Это галогенные лампы, работающие от сетевого напряжения ~220 В с цоколем R7s, оснащённые фарфоровыми изоляторами. Самыми короткими из них являются лампы длиной 78 мм.

Лампы и патроны для них

Для таких ламп имеются патроны, изоляторы которых также выполнены из фарфора, например, патрон LH39 (230V R7s J78), рассчитанный на максимальную мощность до 1500 Вт! Такой патрон, кроме того, оснащён специальными теплостойкими проводами длиной около 20 см с двойной изоляцией (внутренняя жила обмотана фторопластовой лентой, а поверх неё расположен ещё один изолирующий слой из термостойкой стеклоткани).

Стоимость и доступность

Сто́ят такие лампы и патроны для них не более 50 руб./шт. Если лампы с цоколем R7s длиной 78 мм купить легко, так как они достаточно распространены, то цоколь для них LH39 почему-то не так распространён, однако автору всё же удалось его найти. В крайнем случае, его можно приобрести на торговой интернет-площадке, правда, по цене в несколько раз более высокой (около 200–250 руб.).

На базе таких ламп и патронов для них и было сконструировано устройство для выпаивания микросхем. Основой устройства (рис. 55) послужила дубовая струганая доска шириной 10 см и толщиной 1 см, от которой был отрезан кусок длиной 11 см. Патроны для двух ламп закреплены с помощью двух шестигранных латунных стоек длиной 10 мм, оборудованных с одной стороны шпильками с резьбой М4, с другой – внутренней резьбой М4. К доске стойки достаточно прочно прикручены через просверленные отверстия с обратной стороны винтами М4 с использованием широких кузовных шайб. Патроны (их два) крепятся к стойкам двумя гайками М4 и обычными шайбами. Провода пропущены через отверстия в доске (рис. 55а) на обратную сторону, где скоммутированы с сетевым проводом (обе лампы включены параллельно). Ввиду простоты схема не приводится. Коммутация осуществлена в распределительной коробке, прикрученной к доске двумя саморезами (она белого цвета на рис. 55б). Сетевой провод дополнительно приклеен к доске термоклеем. Для того чтобы устройство не скользило, по углам доски установлены мебельные пластмассовые подпятники, которые вместе с резиновыми ножками прикручены к доске саморезами и, чтобы не крутились, дополнительно укреплены термоклеем (рис. 55б). Чтобы невзначай не коснуться контактов патронов, находящихся под сетевым напряжением, и чтобы свет от ламп не слепил глаза, к доске с двух сторон двумя саморезами прикручены два уголка, согнутых под 90°, из алюминиевой полосы шириной 35 мм и толщиной 2 мм. К этим уголкам с помощью ещё двух алюминиевых уголков 10×10 мм толщиной 1,5 мм, в которых просверлены отверстия и нарезана резьба М3, винтами М3 прикручена алюминиевая пластина, которая дополнительно снизу прикручена к доске саморезами. Такая конструкция обладает достаточной жёсткостью и поэтому не подвергается какому-либо короблению от высокой температуры. Кстати, как показал опыт эксплуатации устройства, пластина и уголки даже особенно не нагреваются и к ним можно свободно прикасаться рукой (по ощущениям автора при работе ламп в течение 5 минут температура нагрева получившегося алюминиевого кожуха была не более 40°C). Далее автор оставил включенным устройство на полчаса. За это время ничего с устройством не произошло, а кожух нагрелся чуть больше, но не до такой температуры, чтобы к нему нельзя было прикоснуться рукой (примерно до 50°C).

На свободное место доски установлено хорошо известное устройство «третья рука» (долгое время лежавшая без дела) с двумя зажимами типа «крокодил», которые достаточно прочно держат плату с выпаиваемой микросхемой на расстоянии около 20 мм от ламп (рис. 56). Для того чтобы свет от ламп не слепил глаза, с двух сторон платы были установлены две шторки из тонкого (1 мм) одностороннего стеклотекстолита, которые были прижаты к уголкам кожуха двумя канцелярскими зажимами медным слоем вниз. Расстояние между шторками легко регулируется и устанавливается в соответствии с размером платы. После 3–4 минут прогрева микросхема легко снимается обычным тонким пинцетом. При этом плата не выделяет никаких дополнительных запахов, поскольку сильно не нагревается, хотя благодаря инфракрасному излучению ламп, проникающему сквозь плату и нагревающему дорожки, припой плавится достаточно интенсивно.

Автор проверял работу устройства с лампами мощностью 60, 100 и 150 Вт. Как показал эксперимент, при использовании ламп мощностью 60 Вт даже при 10-минутной выдержке платы на расстоянии 20 мм от ламп припой не плавится, и такие лампы применять нецелесообразно. При применении ламп мощностью 150 Вт, во-первых, уже после 2 минут прогрева плата настолько интенсивно нагревается, что начинает дымиться, выделяя неприятный запах, во-вторых, эти лампы очень яркие и слепят глаза. При применении ламп мощностью 100 Вт устройство работает идеально, и, как указано выше, для выпаивания компонентов достаточно 3–4 минут прогрева. При этом никаких неприятных запахов плата не выделяет.

Здесь следует заметить, что есть некоторые нюансы использования описанного устройства. Во-первых, даже при применении 100-ваттных ламп бывают случаи, когда их мощность следует несколько снизить. Если с платы требуется удалить относительно большое количество компонентов (например, с десяток конденсаторов, нескольких резисторов, диодов или более простых микросхем), то после разогрева припоя на это требуется некоторое время (несколько минут). За это время интенсивный нагрев может привести к тому, что плата начнёт дымиться и выделять неприятный запах. Чтобы этого не произошло, интенсивность нагрева желательно уменьшить.

Во-вторых, для того чтобы использовать лампы мощностью 150 Вт, их интенсивность нагрева (как указано выше) также следует ограничить.

В-третьих, при включении ламп, когда их спирали ещё холодные, в связи с чем они имеют низкое сопротивление, начальный ток может достигать достаточно больших значений, что чревато выходом ламп из строя, т.е. они могут попросту перегореть (что довольно часто случается при использовании ламп накаливания). В связи с этим при включении ламп их мощность следует ограничить.

Снять все эти три проблемы позволяет достаточно простой симисторный регулятор мощности, описанный ниже.

Как видно из схемы рис. 57, в ней используется симистор BTA04-600T (VD1) в корпусе ТО-220 с максимальным напряжением 600 В, максимальным током 4 А и максимальным током включения IGT в 5 мА (как и у MAC97A8), позволяющим управлять им с помощью неоновой лампы. Однако относительно большой ток симистора при работе при максимальной нагрузке, когда галогенные лампы работают на полную мощность, приводит к его разогреву. Поэтому для симистора необходимо предусмотреть небольшой радиатор. В качестве такового автор использовал алюминиевое днище корпуса, к которому прикручен симистор.

Здесь следует сделать некоторое отступление относительно корпусов симисторов. Симисторы с максимальным током в 4 А (и более) выпускаются в корпусах двух типов. Первый тип – это стандартный корпус TO-220 с металлическим основанием, в котором имеется отверстие для его закрепления на радиаторе. В свою очередь, металлическое основание корпуса либо имеет контакт с центральным электродом симистора (MT2), либо изолировано от него. Второй тип – полностью изолированный пластмассовый корпус SOT186A (TO-220F), который также оснащён отверстием для его закрепления на радиаторе. Для того чтобы исключить прикасание рукой к сетевому напряжению, если невзначай коснуться рукой днища корпуса, оно должно быть изолировано от этого высокого напряжения. Если симистор в корпусе TO-220 имеет контакт металлического основания с центральным электродом, то для изоляции днища корпуса от высокого напряжения потребуется применить изоляционную прокладку, желательно керамическую, и специальную изоляционную втулку. Стоимость керамической прокладки довольно высока и достигает стоимости самого симистора, поэтому изоляцию такого типа применять нежелательно. Теплопередача металлического основания корпуса ТО-220 несколько выше теплопередачи пластмассового корпуса SOT186A. Наиболее целесообразно применять симисторы в корпусе TO-220 с изолированным металлическим основанием.

Кроме того, для того чтобы симистор управлялся малым током неоновой лампы NE-2B (HL1), его ток управления не должен превышать 5 мА. Такие симисторы ещё называют симисторами с управлением логическим уровнем (Logic Level Triac).

Резюмируя вышесказанное, наиболее целесообразно использовать симисторы в корпусе ТО-220 с изолированным металлическим основанием и с управлением логическим уровнем. Одним из представителей таких симисторов и является BTA04-600T (VD1), применённый в схеме рис. 57. Хороший результат показал также симистор BTA208X-1000C в полностью изолированном пластмассовом корпусе SOT186A.

Теперь о конструкции регулятора. Он собран в пластиковом корпусе G1031BA размером 64×44×30 мм с алюминиевым днищем (рис. 58). Розетка Р1 (РД1-1, рассчитанная на ток 6 А) из карболита, в которую вставляется вилка от устройства с галогенными лампами (условно обозначенная на схеме рис. 57 как Rн), расположена на узкой боковой поверхности корпуса, к которой она прикручена винтом М3 впотай и гайкой. Переменный резистор R1 (СП4 1 – 0,5 Вт), на шток которого надета ручка, и выключатель П1 (П1Т-1-1В, рассчитанный на ток 5 А) прикручены к верхней поверхности корпуса соответствующими гайками. Лампа (NE-2B размером 4×9 мм) вставлена в металлический держатель для светодиодов (RLL-3010), который также прикручен соответствующей гайкой к верхней поверхности корпуса. Внутренний диаметр трубки с резьбой этого держателя составляет 4,2 мм, так что лампа легко в него вставляется, а конусовидная полиэтиленовая пробка (поставляемая вместе с держателем) фиксирует лампу. Керамический конденсатор для поверхностного монтажа размером 2220 (5,6×5×1,8 мм) укреплён на одном из выступов розетки термоклеем. К одному из его контактов припаян резистор R3 (рис. 57), а к переменному резистору припаян резистор R2. Оба этих резистора спаяны между собой, и на них надет кембрик (трубка ПВХ), разрезанный вдоль и укрепленный с двух сторон термоклеем. Сетевой провод с вилкой В1 на конце пропущен через резиновую втулку, расположенную на второй узкой боковой поверхности корпуса и дополнительно зафиксированную термоклеем. Симистор VD1 прикручен к внутренней поверхности днища корпуса винтом М3 и гайкой с использованием теплопроводной пасты КПТ-8. Таким образом, поскольку все компоненты закреплены на корпусе, для схемы не требуется печатной платы, и все соединения выполнены монтажным проводом сечением не менее 0,5–0,8 мм2, кроме проводов для неоновой лампы, которые имеют сечение 0,05–0,1 мм2. Для того чтобы корпус не скользил, на днище прикручены 4 резиновые ножки.

Автор проверял работу регулятора с лампами мощностью 150 Вт. Для приемлемого нагрева платы ручку резистора регулятора мощности следует установить приблизительно на 2/3 от максимального угла поворота, т.е. примерно на 200° (максимальный угол поворота резистора СП4 1 составляет 300°).

При работе с лампами 100 Вт угол поворота должен быть максимальным. При этом выходное напряжение регулятора приблизительно на 10 В ниже входного, т.е. если входное напряжение составляет 220 В, то максимальное выходное напряжение будет 210 В. Минимальное напряжение при полностью выведенной влево ручке переменного резистора составило около 35 В. Измерение напряжений производилось стрелочным тестером (ТЛ-4) на диапазоне «~300 В» (т.е. измерялось действующее значение напряжения переменного тока).

Здесь следует добавить, что подобный регулятор с симистором, рассчитанным на ток в 4 А, может использоваться и с другими устройствами, предназначенными для нагрева (паяльниками, электроплитками и т.п.), мощностью до 800 Вт, а с симистором с максимальным током 8 А мощность нагревателей может быть увеличена до 1,5 кВт.

Примеры работы устройства (рис. 59) достаточно красноречиво свидетельствуют о том, что с его помощью можно не только легко выпаять микросхему в корпусе QFN-24 – рис. 59а (хотя, конечно, и об этом), но также возможно выпаять микросхему в корпусе LGA-8 (рис. 59б), у которого контакты расположены на его дне и на достаточно приличном расстоянии от его краёв, и разогреть эти контакты обычным паяльником не представляется возможным, не повредив саму микросхему. Кроме того, для того чтобы выпаять 24-контактный разъём (для подключения шлейфа), у которого к плате припаяны не только сами контакты, но и крепёжные площадки, расположенные по бокам (рис. 59в), требуется одновременно разогреть паяльником каждый контакт разъёма и крепёжные площадки, что даже двумя паяльниками сделать невозможно.

С помощью описанного устройства после разогрева платы все компоненты (рис. 59) легко снимаются пинцетом.

Как можно заметить из рис. 59, все выпаянные компоненты имеют заусенцы в виде остатков припоя, а некоторые контакты разъёма даже спаяны вместе (рис. 59в), поэтому к повторному использованию непригодны. Чтобы снять эту проблему, требуется удалить все остатки припоя с компонентов.

Для этого компонент следует приклеить к небольшому расположенному на столике кусочку пористой ленты с двусторонним липким слоем (рис. 44в, рис. 46а). Далее покрыть компонент (микросхему или контакты разъёма) жидким флюсом с помощью кисточки (рис. 42).

Затем к насадке для мини-паяльника (рис. 38) следует примотать тонким одножильным проводом (диаметром 0,2–0,3 мм) порядка 30–40 тонких (0,05–0,1 мм в диаметре) медных посеребрённых нитей, которые можно извлечь, например, из провода МС16-13 сечением 0,03–0,05 мм2. Эти нити следует предварительно скрутить, а после примотки к насадке расправить так, чтобы получилась своего рода насадка-кисточка (рис. 60). Далее, надев такую насадку на мини-паяльник, под лупой ×10 следует аккуратно снять все заусенцы с соответствующего компонента.

После тщательной промывки компонента в ацетоне он готов к дальнейшему использованию. Автор проверял работу программы микроконтроллера, выпаянного подобным образом. Как показала проверка, программа осталась работоспособной.

Паяльное оборудование

Электропаяльник Baku BA-462

Классический паяльник без каких-либо излишеств – идеальный инструмент для большинства работ, где перегрев материала не оказывает большого влияния на качество соединения: соединение и лужение проводов, разъёмов, а также других изделий.

Цифровой паяльник

Цифровой паяльник FNIRSI HS01

Паяльник с цифровым контролем температуры обычно используется для паяния чувствительных электронных компонентов, поскольку можно установить точную температуру паяльного жала. FNIRSI HS01 обеспечивает высокую скорость нагрева (до 8 секунд), точность её поддержания (2%), имеет высокую мощность (65 Вт), а также температуру до 420 градусов. У устройства есть спящий режим, имеется цифровой дисплей, а также шесть сменяемых жал разной формы.

Станция для пайки

Станция AIFEN A9

Паяльная станция – профессиональный инструмент для выполнения точных операций. Станция оснащена LED дисплеем, ПИД-регулятором и памятью на несколько режимов. Есть функция калибровки температуры. Корпус станции совмещён с держателем и латунной и приспособлениями для очистки жала.

Электропаяльник с подачей

Электропаяльник DELIXI DWGR-3286

Профессиональный электропаяльник с автоматической подачей олова предназначен для массовой паяльных работ. Устройство имеет барабан для установки проволочного припоя. Для его подачи к жалу используется встроенный шаговый двигатель.

Термовоздушная паяльная станция

Термопаяльник Quick 857DW+

Термовоздушные станции применяют для монтажа и демонтажа SMD компонентов: резисторов, конденсаторов, светодиодов и интегральных микросхем. Нагрев горячим воздухом позволяет равномерно распределить температуру как по самому электронному компоненту, так и по печатной плате, что снижает их температурные деформации. Quick 857DW+ оснащён встроенным микроконтроллером, имеет плавную регулировку температуры и скорости потока воздуха.

Лучшие инструменты для пайки

Припои – основной расходный материал для пайки. Они различаются химическим составом, влияющим на температуру плавления и тип спаиваемых материалов, а также агрегатным состоянием. Проволочные сплавы также различаются диаметром.

Проволочный припой

ПОС-61 – низкотемпературный сплав из олова и свинца в процентном содержании 61% и 31%. Сплав предназначен для большинства паяльных операций, изготовлен в соответствии с ГОСТ и имеет температуру плавления в 230 градусов.

Паяльная паста

Паста KELLYSHUN GY618B

Паяльные пасты используются при сборке печатных плат и пайки электронных компонентов SMD, BGA и других. Они состоят из мельчайших шариков припоя, смешанных с флюсом. Пасты фасуют в банки и шприцы. Их наносят только на контактные площадки платы. Большие ёмкости используют при нанесении через трафарет, шприцы – для точного ручного нанесения.

Безгалогеновый флюс

Флюс MECHANIC X9

Классический канифольный флюс из смолы красной сосны. Он подходит для большинства паяльных операций благодаря эффективному удалению окислов. Благодаря высоким диэлектрическим свойствам, флюс не требует обязательной смывки.

Флюс-карандаш

Флюс-карандаш YORK 951

В карандашах применяют капсулы с жидким флюсом, который просачивается через пористый наконечник. Таким устройством удобно наносить флюс только на те места, где он необходим, не затрагивая соседние области. Карандаш – компактен, эффективно снимает окислы, не оставляя никаких следов.

Паяльные жала

Жала серии 900M-T-*

Жала – расходный материал для пайки. Они имеют защитное покрытие, которое при длительном использовании и чистке постепенно изнашивается и стирается. Также жало можно повредить при сильном его перегреве. Жала имеют различные формы наконечников, это позволяет выполнять пайку контактов различной формы и размеров.

Медная оплётка

Медная оплётка или коса изготовлена из тонких проволок, сплетённых вместе. Её используют для снятия остатков припоя. Для этого косу прикладывают к очищаемому месту и прогревают паяльником. В зависимости от площади очищаемых контактов подбирают оплётку нужной ширины.

Оловоотсос

Оловоотсосы применяют для удаления олова с контактных площадок и соединений. Перед использованием устройства паянное соединение нужно нагреть до температуры плавления. Подпружиненный механический поршень с большой силой всасывает расплав, забрасывая его в специальную ёмкость.

Паяльная ванна

Паяльные ванны используют для массового лужения проводов, клемм, контактов радиодеталей. Предварительно в ванне расплавляют достаточное количество олова, а затем покрыв контакты флюсом, окунают в расплав.

Цифровая ультразвуковая ванна

Ультразвуковая ванна GRANBO GT0304

Ультразвуковые ванны используются для удаления загрязнений и остатков флюса с печатных плат. Очистку выполняют в дистиллированной воде или специальных моющих растворах, в которых под действием ультразвуковых волн создаётся кавитационный эффект. Ультразвуковая мойка – особенно эффективна для очистки труднодоступных мест. Она бережна по отношению ко всем элементам платы. Ванны производятся различных размеров и мощности. Это позволяет подобрать необходимое устройство под выполнение конкретных задач.

Распайка компонентов в QFN-корпусах

Наибольшие трудности и вопросы возникают в том, как же распаять микросхемы в QFN-корпусах с очень мелким шагом, например, 0,5 мм и даже 0,4 мм? На самом деле не всё так страшно. После того, как плата с надетым кембриком укреплена на столике, иголкой, зажатой в ручных тисках для удерживания мелких предметов (рис. 43), пользуясь паяльными очками, подцепляют и приподнимают кембрик, затем пинцетом с острыми губками (рис. 43) подсовывают под него микросхему в QFN-корпусе (рис. 46).

Далее, пользуясь лупой ×10 и пинцетом, тщательно позиционируют микросхему так, чтобы все контактные площадки микросхемы со всех 4 сторон совпали с контактными площадками на плате (рис. 47).

После этого с помощью зубочистки, обмакнутой во флюс, взяв её за самый конец, чтобы не сдвинуть микросхему, аккуратно проводят по местам пайки. Далее микросхему «наживляют» по углам, касаясь микропаяльником исключительно только дорожек и не прикасаясь к самой микросхеме, чтобы её не сдвинуть (рис. 48).

После того как микросхема «наживлена», кембрик раскусывают кусачками (рис. 49) и удаляют. Далее зубочисткой покрывают флюсом все контактные площадки микросхемы и примыкающие к ней дорожки со всех 4 сторон. После этого окончательно пропаивают все контактные площадки микросхемы (рис. 50, рис. 51). Эти процедуры проводят также с использованием лупы ×10.

Для микросхем с двусторонним расположением выводов (рис. 52) также нужно использовать кембрик для их позиционирования, поэтому на плате их должно быть несколько (рис. 44) – вот и ответ на вышеприведённый вопрос.

Примеры распайки микросхем в QFN-корпусах (рис. 53) красноречиво свидетельствуют о том, что вышеприведенная процедура распайки достаточно проста, а микросхемы идеально припаяны к плате. И ничего сверхсложного в этом нет.

Как подобрать жало

Главным рабочим компонентом паяльного оборудования является жало, которое отвечает за пайку изделий. При его выборе стоит руководствоваться такими параметрами:

Если нужно выполнить пайку микросхем, стоит купить паяльник с никелированным конусным жалом толщиной 3 мм. Выделяют также обычные и термостойкие варианты наконечника. Последние выбирают для продолжительной, непрерывной работы, поскольку они меньше подвержены воздействию температур.

Типы паяльников по конструкции

Паяльное оборудование может различаться по конструкции. В зависимости от этого критерия выделяют следующие типы устройств:

Почти все работы в домашних условиях можно выполнять посредством традиционного стержневого паяльника.

Лучшие аксессуары для пайки

Преднагреватель BYA BY1515

При использовании термофенов и паяльников возникает проблема перегрева материалов. Перегрев приводит к повреждению материалов. Кроме того, резкое повышение температуры приведёт к тепловому удару. Чтобы этого избежать, используют подогреватели. Их основная цель — постепенное повышение температуры платы и электронных компонентов.

Коврик силиконовый

Силиконовые термостойкие коврики защищают стол и другие легковоспламеняющиеся материалы во время пайки. Они не скользят и выдерживает температуру до 1250 градусов Цельсия. Коврики имеют разные цвета и размеры, оснащаются магнитами, отсеками для складирования мелких деталей, а также инструмента.

Держатель «третья рука»

Держатель «третья рука»

Держатель – отличное приспособление для пайки мелких деталей. Они помогают удерживать спаиваемые элементы, что позволяет создавать прецизионные соединения. Они могут иметь несколько удерживающих элементов («крокодилов»), а также оснащаться лупой, диапазон увеличения которой, в зависимости от модели, может составлять от 2 до 10 крат. Подобные устройства оснащаются массивным основанием для хорошей устойчивости, а также ёмкость под хранение олова или деталей.

Дымоуловитель

Поглотитель дыма CMW SN-988

Пары, выделяющиеся во время пайки, могут быть очень токсичными. Особенно если используется припой на основе свинца. Эти пары могут нанести необратимый вред здоровью, и чтобы защитить себя от них, используют поглотители дыма.

Они оснащены вентилятором, который всасывает дым, а также фильтрующим элементом, который улавливает вредные вещества. Дымоуловители могут быть разного размера от компактных настольных моделей до промышленных, размещаемых на полу или стене.

Лента медная самоклеящаяся и полиимидный скотч

Медный скотч 12мм*50м и полиимидный скотч SXW15-30

Медные ленты используются для соединения металлических деталей, а также восстановления контактов и дорожек. Они обладают высокой термостойкостью и экранирующим эффектом, поэтому их часто используют для защиты компонентов.

Пинцеты антистатические

Пинцеты антистатические (6 шт. в комплекте) для BGA

Пинцет – незаменимый инструмент для пайки радиодеталей. При работе с мелкими деталями, тонкими проводами, а также нагретыми микроэлементами пинцеты позволяют не обжечься, а также защитить компоненты от статического электричества.

Измеритель температуры жала для паяльника

Измеритель температуры жала паяльника (калибровочный термометр) HAKKO 191

Контроль температуры паяльника важен при пайке микроэлектроники, где незначительный перегрев может привести к повреждению полупроводниковых элементов, а также снижению качества паянных соединений. Калибровка температуры жала паяльника необходима перед первым его применением. Также её нужно проводить с определённой периодичностью, особенно после капитального ремонта.

Подставка под паяльник

Подставка для паяльника GJ ST-95

Подставка для пайки используется для безопасного хранения паяльных инструментов, когда они не используются. Это позволяет держать горячий паяльник подальше от рабочего места, пока он не используется. Это значительно облегчает работу и повышает безопасность.

Выбор паяльных инструментов зависит от ваших навыков пайки и типа спаиваемых материалов. Паяльник сослужит хорошую службу новичку. Однако по мере того как развивается точность, придётся перейти на паяльную станцию.

Помимо того, не нужно приобретать все инструменты. Например, лупа понадобится только при работе с микроэлектронными компонентами или другими материалами очень маленьких размеров. Тем не менее, чтобы обеспечить безопасную работу, нужно использовать защитные аксессуары: пинцеты, держатель, дымоуловитель и другие.

Мощность паяльника

При выборе обращайте внимание на такую характеристику паяльника, как мощность. Ведь именно от нее зависят качество и скорость пайки. Исходя из показателей мощности, все модели паяльного оборудования можно разделить на 4 категории:

Классификация по типу нагревательного элемента

Повышенное внимание при выборе паяльного оборудования следует уделять нагревательному элементу. Он может быть электрическим или газовым. Последний не нуждается в электричестве, но не подходит для мелкой работы, а в процессе использования выделяет вредные вещества. Поэтому радиолюбители отдают предпочтение электрическим нагревателям, которые могут быть изготовлены из различных материалов – керамики, нихрома и др. Некоторые пользователи выбирают для домашней пайки индукционный или импульсный нагревательный элемент. Первый считается профессиональным и применяется на паяльных станциях, второй быстро греется, отличается продолжительным сроком службы, но стоит недешево.

Готовую к распайке компонентов плату вначале следует облудить, а затем уже приступить к распайке всех компонентов. Но прежде чем описывать эти процессы, необходимо упомянуть о требующихся для этого инструментах и дополнительных компонентах.

Вначале о паяльниках, которые использовал автор. Для распайки самых миниатюрных пассивных компонентов (резисторы, конденсаторы, катушки индуктивности и т.п. в корпусах 0603), микросхем для поверхностного монтажа в корпусах SSOP, QFN с мелким шагом (до 0,4 мм), активных компонент в корпусах SC70, SOT23 и других автор использовал микропаяльник Ersa minor-S (6 В, 5 Вт) – рис. 36.

Для изготовления такого пробкового кольца в пробке сверлится отверстие (вдоль). Затем пробка насаживается на винт, зажимается двумя шайбами и гайкой, и винт с пробкой зажимается в патроне обычной ручной дрели. Далее дрель включается, устанавливается высокая скорость и с помощью грубой, а затем мелкой наждачной шкурки пробковому кольцу придаётся нужная форма. Консоль значительно укорачивается, жало паяльника становится более жёстко закреплено (что позволяет значительно легче его позиционировать), а наличие такой тепловой защиты (фторопласт и пробка) позволяют легко держать паяльник в руке, не боясь обжечься, так как пробка абсолютно не нагревается (рис. 36, рис. 37).

Для распайки более крупных микросхем для поверхностного монтажа и электронных компонентов (резисторы, конденсаторы, диоды) с типоразмерами 0805 и больше (и для других целей) необходим мини-паяльник чуть большей мощности. Для этих целей с успехом подходит автомобильный паяльник на напряжение 12 В мощностью 8 Вт (рис. 38). Его жало должно быть также из меди, поэтому покрытие насадки «вечного» жала необходимо спилить напильником до самой меди, из которой оно изготовлено.

Для питания микропаяльника (рис. 36) и мини-паяльника (рис. 38) автор приобрёл ИБП Robiton со ступенчатой регулировкой выходного напряжения от 3 до 12 вольт с током в 1,2 А. Этот ИБП автор тоже несколько усовершенствовал. Во-первых, два отдельных выходных диода Шоттки были заменены более мощными в одном корпусе ТО-220. Во-вторых, для получения дополнительного напряжения в 14 В (помимо 12 В) для мини-паяльника был установлен дополнительный резистор и переключатель, позволяющий переключать напряжение с 12 В на 14 В. Это сделано для того, чтобы температуру жала можно было регулировать в зависимости от размеров микросхем и других компонентов для поверхностного монтажа (рис. 39).

Для лужения обратной стороны платы, где в основном расположен земляной контур и цепи питания, а также для лужения больших полигонов на стороне платы с расположением компонентов для поверхностного монтажа необходим паяльник мощностью около 20 Вт (рис. 40).

Для лужения стороны платы с расположением компонентов для поверхностного монтажа необходим паяльник мощностью около 40 Вт. Лужение проще всего осуществить медной лужёной оплёткой (экраном), снятой с экранированного провода. Кусочек оплётки приматывают к жалу паяльника обычным медным одножильным проводом диаметром 0,5–0,6 мм, оставляя свободным конец оплетки длиной 5–7 мм, как у обычной кисточки (рис. 41).

Необходимыми атрибутами для распайки компонентов являются также флюс ЛТИ-120 во флаконе с кисточкой, припой (ПОС-61) с канифолью и зубочистки (рис. 42).

В качестве инструментов необходим антимагнитный пинцет с острыми губками и иголка, зажатая в ручных тисках для удерживания мелких предметов (рис. 43).

Теперь по поводу лужения. На взгляд автора, наиболее простым способом, отличающимся достаточно качественным, быстрым и не требующим больших усилий лужением, является следующий. После того как с платы удалён защитный лак, она очищается от остатков бумаги и ворса жёсткой кистью из щетины и покрывается флюсом. Для этого плата зажимается обычным пинцетом и кисточкой, обмакнутой во флюс, проводят по всей её поверхности. Процедуру желательно проводить непосредственно после снятия защитного лака, чтобы медное покрытие не окислилось. Вначале облуживается обратная сторона платы паяльником 20 Вт (рис. 40), затем паяльником-кисточкой (рис. 41) – сторона платы с расположением SMD-компонентов. Когда паяльник разогреется, обмакивают эту «кисточку» в канифоль и расплавляют в ней немного припоя. После этого такой «кисточкой» проводят по дорожкам платы, залуживая их. Эта процедура не отнимает много времени, а дорожки оказываются покрытыми тонким, достаточно равномерным слоем припоя. Поскольку у такой «кисточки» «ворс» достаточно мягкий, даже самые узкие дорожки (шириной до 0,2 мм) не повреждаются и не отслаиваются.

После того как плата залужена, её необходимо тщательно промыть в ацетоне. Плата к распайке компонентов готова.

Теперь по поводу распайки компонентов. Прежде всего, на плату с помощью плоскогубцев с узкими губками необходимо надеть несколько растянутых кембриков, которые следует предварительно нарезать ножницами (рис. 44а). Далее на обратную сторону платы плату необходимо приклеить две полоски пористой ленты с двусторонним липким слоем (рис. 44б). Затем плату необходимо закрепить на каком-либо тяжёлом предмете, как на столике (автор использовал ненужный радиатор от кулера компьютера), – рис. 44в, г. Далее можно уже приступать к распайке компонентов.

Вначале микропаяльником (рис. 36) с использованием пинцета с острыми губками (рис. 43), паяльных очков (рис. 10) и лупы ×10 распаиваются все SMD-компоненты: первыми идут микросхемы и активные компоненты, затем – пассивные (резисторы, конденсаторы и т.п.). После этого вся плата обильно покрывается флюсом и мини-паяльником (рис. 38) ещё раз пропаиваются все активные и пассивные компоненты, кроме микросхем в QFN-корпусах. Далее плата снимается со столика и тщательно промывается в ацетоне (рис. 45а). После всего мини-паяльником распаиваются компоненты навесного монтажа (рис. 45б). Здесь у читателя, возможно, возникнет вопрос: а зачем на плату надеваются кембрики (рис. 44)? Ответ на него – в следующем разделе статьи.

Заключение

В заключение хотелось бы отметить следующее. Хотя статья в некотором смысле и носит производственный характер, она в первую очередь предназначена именно для разработчиков электронных устройств, а отнюдь не для производителей печатных плат. Автору хорошо известно на личном опыте, какие колоссальные усилия, время и средства тратит разработчик устройств на то, чтобы получить печатную плату, заказанную в сторонней организации. Сколько тратится времени, чтобы по несколько раз проверять разводку и исправлять ошибки, сделанные разводчиком. Кроме того, ошибки, сделанные разработчиком, автоматически переносятся на разводку разводчиком и, в конечном этапе, на саму плату. В лучшем случае на готовой плате эти ошибки могут быть исправлены разрезанием дорожек и распайкой новых перемычек, а в худшем – придётся заказывать новую плату и, естественно, за это платить (не только деньгами, но и дополнительными усилиями, временем).

Если же разработчик производит печатную плату своими силами, пусть даже не так идеально по разводке и по сверлению отверстий, как профессионал, то максимум, чем может поплатиться разработчик за свою ошибку, – шлепком самого себя по лбу. Зато никаких денег это не стоит. Вот для этого и написана эта статья.

Литература

Таким образом, выбор паяльника зависит от его назначения. Если пользователь планирует паять мелкие радиодетали и микросхемы, можно обойтись спиральной или импульсной моделью мощностью 20–30 Вт. Чтобы работать с большими деталями, светильниками или проводами, лучше отдавать предпочтение стержневым устройства на 60 Вт. Для починки габаритных изделий из металла нужен паяльник в среднем на 100 Вт.