Виды пайки печатных плат и процесс сборки

Флюкс: используемые виды и применение

У этого термина существуют и другие значения, см. Флюс.

Паяльные флюсы и их разновидности

В зависимости от технологии, флюс может использоваться в виде жидкости, пасты или порошка. Существуют также паяльные пасты, содержащие частицы припоя вместе с флюсом; иногда трубка из припоя содержит внутри флюс-заполнитель. Остатки разных флюсов могут быть как диэлектриками, так и проводить электричество. В случае электросварки флюс обычно наносится на поверхность сварочного электрода в качестве покрытия. Иногда добавляется в зону сварки в виде порошка.

Примеры флюсов

• Паяльная кислота
• Жидкая канифоль

Применение при пайке печатных плат

При изготовлении печатных плат производство включает несколько этапов — от изготовления пустой платы до сборки и упаковки. Для монтажа компонентов на платах используются различные припои. Переход к электронной технике без содержания свинца вытесняет свинцовые припои на задний план.

Сравнение материалов при пайке

Не будем углубляться в дискуссию о сравнении материалов на основе свинца и не содержащих свинец, поскольку массу информации по этому поводу можно найти в Интернете. Важно учитывать различия при использовании различных видов припоев.

Паяльник: история и применение

Паяльник заслуженно называют популярным инструментом, который используют люди, занимающиеся ремонтом и сборкой электроники. Современный электропаяльник имеет простую конструкцию, и сейчас его популярность неуклонно растет.

Изготовление и виды электропаяльников

Летом расскажем читателю о саморучном изготовлении электропаяльников и различных типов паяльников.

Время чтения: 28 минут

Подготовлено с любовью к технике.

Обучение пайке: основные концепции

Помимо них, есть немало паяльного оборудования: инфракрасные паяльные станции и их термовоздушные конкуренты для пайки струёй горячего воздуха. А еще нагревательные столы, плавильные ванны, печи оплавления припоя и прочее. В статье это оборудование рассматриваться не будет.

Основы пайки

Научиться паять может любой желающий, но начинать нужно с основ. Пайка бывает разная. Существует огромная разница в методе пайки большого резистора мощностью 2 Ватта на обычную печатную плату и, к примеру, микросхемы BGA на плату сотового телефона.

Типы оборудования

В первом случае нужен простой электрический паяльник мощностью 40 Вт, твердая канифоль и припой, во втором случае необходимы термовоздушная станция, безотмывочный флюс, паяльная паста, трафареты и, иногда, станция нижнего подогрева плат.

Очевидно, разница существенная. В каждом случае нужно выбирать тот метод пайки, который является наиболее подходящим для конкретного вида монтажа.

Инструменты для пайки

За последние 120 лет с момента изобретения первого паяльника произошло много изменений. Для новичков, которые хотят освоить домашнюю пайку проводов и радиодеталей, существует несколько доступных и недорогих вариантов паяльников.

Нихромовый паяльник

Первый вариант — нихромовый паяльник, который имеет нагревательный элемент из нихромовой проволоки и медное жало. У него есть несколько недостатков: он долго нагревается (более 3-х минут) и остывает, требует особого ухода и имеет ограниченный срок службы. Однако у него есть и преимущества, такие как доступная цена и возможность изменять форму жала.

Керамический паяльник

Второй вариант — керамический паяльник, который имеет керамический нагревательный элемент и никелированное медное жало. Он быстро нагревается и остывает (около 20 секунд), позволяет контролировать температуру, легок в уходе и имеет долгий срок службы. Единственный недостаток такого паяльника в том, что керамический элемент при сильных ударах может трескаться.

Формы жал для паяльника

Жало является рабочей частью паяльника и имеет несколько форм, которые подходят для различных видов пайки:

• Нихромовые жала можно придать любую форму с помощью напильника из меди. Но они имеют недолгий срок службы и быстро выгорают, требуя замены.
• Никелированные жала не могут быть обработаны напильником, но обычно обладают более длительным сроком службы.

Выбор припоя

Для домашней пайки часто выбирают проволоку, состоящую из сплава олова и свинца. Чем больше содержание свинца, тем ниже стоимость сплава. Припои с низкой температурой плавления, до 150-200 градусов, также пользуются популярностью.

Подготовка к пайке

Попробуем спаять два металлических провода так, чтобы соединение проводило электрический ток и при этом было прочным:

1. Включите паяльник и дождитесь, пока он нагреется
2. С помощью кусачек удалите 2-3 см изоляции с концов проводов.

Пайка проводов

Чтобы залудить провод, возьмите небольшое количество флюса на паяльник и обработайте его. Если вы используете жидкий или гелевый флюс, то наносить его нужно непосредственно на провод.

Пайка проводов (продолжение)

Возьмите немного припоя на паяльник и нанесите его на провод. Повторите те же самые шаги с другим проводом.

Зафиксируйте провода

Зафиксируйте оба провода, прижимая их друг к другу. Для этого можно использовать плоскогубцы или держатель.

Нагревание и соединение

Осторожно нагрейте место контакта между проводами при помощи паяльника до того момента, когда припой расплавится и соединит провода.

Завершение процесса

Уберите паяльник, чтобы не перегреть детали. Протрите жало о влажную губку, чтобы удалить загрязнения и излишки припоя. Через несколько секунд припой затвердеет. Правильное соединение выглядит ровным, гладким и блестящим.

Технология пайки в паровой фазе

В данной статье рассматриваются особенности пайки в паровой фазе. Переход к бессвинцовой технологии производства добавил немало проблем производителям электронной техники.

История технологии

Пайка SMD-компонентов в паровой фазе начала использоваться с 1970 года из-за ряда проблем, связанных с этим способом пайки. На начальных этапах применялась только при производстве некоторых видов военной техники и для изготовления небольших партий изделий.

Преимущества пайки в паровой фазе

Технологический прогресс позволил успешно решить множество проблем, связанных с пайкой в паровой фазе, что привело к широкому распространению этого метода. В настоящее время нагрев плат при пайке в паровой фазе осуществляется за счет теплоты, выделяемой при кипении рабочей жидкости (перфторированного полимера).

Преимущества техники

Основными преимуществами пайки в паровой фазе по сравнению с инфракрасной или конвекционной пайкой являются создание инертной среды без применения азота, более точное управление максимальной температурой нагрева, а также более равномерный нагрев платы. Особую ценность эти преимущества приобрели при переходе к бессвинцовой технологии.

ПИКОВАЯ ТЕМПЕРАТУРА ПАЙКИ

При инфракрасной или конвекционной пайке температура компонентов может достигать 245-265 С. В то же время, пиковая температура пайки в паровой фазе не превышает температуру кипения рабочей жидкости и, как правило, находится в пределах 230-240 С. Это позволяет использовать для изготовления печатных плат менее дорогой материал с более низкими температурами стеклования Tg и деструкции Td.

Снижение затрат при этом может достигать 10-15% и более.

Рис. 2. Типовые профили пайки в паровой фазе (с предварительным конвекционным нагревом плат)

Преимущества пайки в паровой фазе отчетливо проявляются и при пайке компонентов с большой теплоемкостью, в частности, разъемов. При этом разница температур различных участков платы значительно уменьшается. Если же монтаж платы с бессвинцовыми компонентами выполнять с использованием конвекционной пайки, то, прогревая крупные компоненты до достижения ими необходимой температуры, можно легко превысить допустимую температуру нагрева других компонентов.

ПАЙКА В ИНЕРТНОЙ СРЕДЕ

Возможность пайки в инертной среде с более равномерным распределением температур в пределах платы делает метод пайки бессвинцовых компонентов в паровой фазе более предпочтительным. В этом случае можно использовать менее активные, чем при конвекционной пайке, безотмывные флюсы.

Еще одним преимуществом пайки в паровой фазе является меньший расход энергии, особенно по сравнению с конвекционной пайкой с использованием азота.

УЛУЧШЕНИЕ СМАЧИВАНИЯ СПАИВАЕМЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ

Визуальный контроль соединений, образованных пайкой в паровой фазе, и исследование их срезов под микроскопом позволяют сделать вывод о достаточно хорошем качестве этих соединений. Если на плате имеются один или несколько компонентов с большой теплоемкостью, то для их хорошего прогрева время пребывания платы выше температуры плавления припоя (time above liquidus) следует увеличить по сравнению с временем, рекомендуемым изготовителями паяльных паст. При этом опасность перегрева более мелких компонентов здесь отсутствует, так как их температура не может превысить температуру окружающего их пара.

УМЕНЬШЕНИЕ ВРЕМЕНИ ОТРАБОТКИ ОПТИМАЛЬНОГО ПРОФИЛЯ ПАЙКИ

Еще одним преимуществом пайки в паровой фазе является сокращение времени, необходимого для отработки оптимального профиля пайки. При традиционном способе разработки нового профиля большое число образцов плат с компонентами и установленными на них термопарами проходит через паяльную печь, после чего визуально определяется качество образованных паяных соединений и наличие остатков флюса. Для ускорения процесса отработки составляются таблицы, отражающие зависимость параметров от размеров, числа слоев плат и насыщенности их компонентами.

В отличие от этого, для отработки оптимального профиля пайки в паровой фазе время, затрачиваемое на проведение экспериментов, может быть значительно сокращено. Например, пайка стандартной многослойной платы толщиной 1.5 мм может выполняться при одном и том же температурном профиле, независимо от числа установленных компонентов.

В современных системах пайки в паровой фазе теплоемкость плат легко определяется в процессе пайки. Такие параметры, как скорость нагрева, длительность периода стабилизации температуры и пиковая температура могут быть оперативно определены и в дальнейшем сохранены в памяти системы. Для этого достаточно одного прогона образца через паяльную печь.

Испытательные платы с компонентами в корпусах PLCC, TSOP32, SOIC, TQFP, QFP208, BGA169, BGA352 и др. (рис. 3) были подвергнуты пайке в паровой фазе и конвекционной пайке, после чего исследованы в лаборатории компании EPIC Technologies. Испытания включали 500, 1000 и 2000 температурных циклов в диапазоне от -45 до 125 С, а также ускоренное старение в течение 1000 часов при температуре 85 С и относительной влажности 85%. Проверка показала достаточно высокую прочность соединений на платах, спаянных разными способами. Оценивались также число шариков и мостиков припоя, “надгробий”, а также участков, не смоченных припоем. Эти характеристики для обоих методов пайки были практически одинаковыми.

Рис. 3. Испытательная плата с компонентами

Исследовалась также загрязненность поверхности плат остатками флюса. Для этого, как правило, использовался один из двух методов: ионной хроматографии или ROSE (Resistivity Solvent Extract – измерения удельного сопротивления растворителя после обработки им платы). Первый из них позволяет определить содержание каждого химического элемента или соединения в отдельности, второй дает интегральный показатель.

В результате исследований было установлено, что загрязненность поверхности плат ионами химических соединений после пайки была гораздо меньше предельных уровней, регламентированных стандартами IPC.

В заключение можно отметить, что пайка в паровой фазе имеет ряд существенных преимуществ, основными из которых являются:

более низкая и лучше контролируемая пиковая температура пайки

меньшая неравномерность распределения температуры по поверхности печатной платы, что особенно важно при пайке плат с высокой плотностью монтажа, содержащих чувствительные к перегреву компоненты

возможность создания инертной среды без применения азота, в результате чего улучшается смачивание припоем выводов компонентов и площадок платы

уменьшение трудоемкости разработки температурного профиля пайки.

Этот метод может служить успешной альтернативой методу конвекционной пайки.

Паяльники косвенного нагрева

Из названия ясно, что они получают тепло извне. До 60-годов прошедшего столетия были основными инструментами для пайки как различных металлических деталей, так и электронных компонентов радиоаппаратуры. Конструктивно представляли собой медное жало, снабжённое держателем и деревянной ручкой. Медное жало нагревалось любым источником тепла. Часто в этом качестве применялась паяльная лампа или бытовая газовая плита, если работа выполнялась дома.

Коллекция старинных различных по «мощности» самостоятельно нагреваемых паяльников на фоне не менее старинных паяльных ламп

Они изготавливались из меди и имели разную форму с габаритами жала: к примеру, заострённое применялась для пайки электронных компонентов, плоское — для корпусных изделий, экранов и других элементов из листового материала.

Вместе с ними применяли припой в виде прутка, в качестве флюса для пайки радиоаппаратуры использовалась всем знакомая сосновая канифоль; листовые материалы паяли с помощью хлористого цинка в качестве флюса.

Приспособления применяются при изготовлении и восстановлении медных радиаторов и теплообменников, а также при пайке частей электротехнических изделий из теплоёмких массивных деталей из меди (оконцовки обмоток крупногабаритных трансформаторов, электродвигателей, генераторов, а также силовых токопроводных шин). Ввиду узкой специфики найти их в продаже непросто.

Флюсы для пайки припоями типа ПОС

Основные требования к таким флюсам — низкий ток утечки и низкая коррозионная активность.

Простейшие флюсы такого типа создают на основе канифоли — например, растворы канифоли в спирте — этаноле либо других спиртах или спирто-бензиновой смеси, они подходят только для меди. Также часто применяются кислотные флюсы — разнообразные кислоты и их соли, но в связи с большой кислотностью, необходимо промывать место пайки. Даже такой флюс, как глицерин, после пайки необходимо смыть с печатной платы, так как он достаточно гигроскопичный (влагоемкий), чтобы под действием собранной им влаги место пайки быстро окислилось. Исключением является канифоль и её спиртовые растворы из-за того, что она покрывая поверхность также срабатывает как своеобразное нейтральное защитное покрытие.

Флюсы для алюминиевых сплавов

Хотя алюминиевые сплавы можно паять свинцово-оловянными припоями, лучшие результаты достигаются с многокомпонентными припоями, содержащими цинк, кадмий, висмут и другие металлы.

Применяется «бинарный» флюс: концентрированная ортофосфорная кислота (часто называемая просто фосфорной) — до побеления, затем 20%-я эвтектика (50 мол.%, а.и. 8:11,5) NaOH—KOH в глицерине.

Флюсы для пайки нержавеющих сталей

Пайка как способ соединения металлов известна с древних времен. Она до сих пор широко используется во многих отраслях – машиностроении, радиоэлектронике, станкостроительной промышленности, самолетостроении и т.д.

Пайка — это технология получения неразъемного соединения деталей (заготовок) из различных материалов посредством введения между ними расплавленного связующего материала (припоя). Припой имеет температуру плавления ниже, чем паяемые детали, поэтому, не изменяя их целостности и структуры, образует прочное соединение.

Припои имеют различные эксплуатационные свойства в зависимости от химического состава. Большинство припоев содержат свинец и олово. Свинец обеспечивает твердость, тугоплавкость и электрическую проводимость, а олово — легкость и снижение температуры плавления. Также припой может содержать медь, серебро, никель, цинк, кобальт, висмут, сурьма и другие компоненты.

Припои делятся на:

Мягкие припои применяются при пайке изделий, эксплуатируемых в нормальных температурных условиях, а твердые – в сферах, где требуется повышенная прочность паяного соединения.

Припои классифицируют и по другим признакам: степени плавления, способу изготовления, способности к флюсованию, форме выпуска (проволока, прут, фольга, порошок, таблетки) и т.д.

При пайке также используются вспомогательные материалы:

Пайкой соединяются углеродистые и легированные стали, чугун, цветные металлы и сплавы, благородные металлы и т. д., а также иные материалы.

Технологический процесс пайки металлов включает комплекс последовательно выполняемых операций:

Способы пайки в зависимости от источника нагрева подразделяют на пайку в печах, индукционную, погружением, газопламенную, плазменную и паяльниками. Для пайки в единичном и мелкосерийном производстве, а также в быту применяются преимущественно электрические паяльники.

Пайка является универсальной технологией соединения материалов. К ее достоинствам относятся:

Основным недостатком пайки является невысокая прочность соединения на отрыв и сдвиг (особенно при низкотемпературной пайке).

Газовые паяльники

Это современные устройства, появившиеся в широком доступе относительно недавно. В их основе ёмкость со сжиженным пропаном или пропан-бутановой смесью, запорный клапан, регулятор температуры и закрытая камера сгорания, снабжённая паяльным жалом. Заправляются они так же, как и бытовые газовые зажигалки.

Популярный газовый паяльник MT-100

Они имеют одно преимущество перед электрическими — работают автономно. Поэтому их основной сферой применения стал электромонтаж в условиях, не позволяющих применить электропаяльники. Например, монтаж охранно-пожарных сигнализаций в удалении от строений, устройство и ремонт слаботочных сигнальных линий на столбах и прочих возвышениях, проводников, кабелей и электронной аппаратуры в «полевых условиях», на обесточенных объектах, выездное восстановление автомобильной проводки и электронных блоков и так далее. При пайке на дому и в условиях профессиональной мастерской или производственной линии применение паяльников на газе нецелесообразно и нежелательно, ввиду отсутствия контроля температуры жала, перегрева или недостаточного нагрева, которые влияют на качество и долговечность паяного соединения.

Материалы для пайки печатных плат

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

Состав металлов

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

Существуют также припои с соотношениями Sn/Pb 50/50, 30/70 и 10/90. В качестве основного металла главным образом используется олово, поскольку оно снижает температуру плавления сплава, а свинец препятствует образованию оловянных усиков. Чем выше содержание олова, тем выше прочность паяного соединения на скол и растяжение. Компонент серебра в сплаве 62/36/2 Sn/Pb/Ag обеспечивает более низкое сопротивление контакта и устойчивость к коррозии. Обратите внимание, что существуют и другие типы припоя (индий, цинковый сплав и т. д.). Однако для печатных плат они не используются, поскольку они несовместимы с процессом производства плат.

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

Припои, не содержащие свинца, приобретают все большую популярность с тех пор, как в ЕС была принята директива об ограничении использования опасных веществ (RoHS), которая ограничивает применение свинца в электронике. Одна из проблем при использовании таких припоев заключается в том, что они в большей степени подвержены образованию оловянных усиков. Чтобы не допустить образования оловянных усиков, а также обеспечить защиту от влажности и коррозии, часто используются конформные покрытия.

Припой с флюсовым сердечником продается в виде единой катушки и содержит в сердечнике восстановитель. Этот восстановитель (о котором я расскажу ниже) удаляет с металлических контактов любые оксидные пленки, чтобы обеспечить высокую проводимость электрического контакта. Если вы паяете вручную, то следует обратить внимание на материал, содержащийся в сердечнике.

Материал сердечника припоя

В катушках припоя или паяльных пастах содержится один из перечисленных ниже типов материалов для нанесения флюса на металлические контакты при пайке:

Процессы пайки печатных плат

Сегодня при производстве печатных плат наиболее часто используется бессвинцовый (Sn-Cu) канифольный припой. Если только ваш специалист по сборке не работает с единичным образцом или вы не собираете свою собственную плату, пайка плат не будет производиться вручную. Вместо этого будет применяться автоматизированный процесс:

Автоматическая селективная пайка компонентов сквозного монтажа печатной платы.

Сначала флюс/паста наносится на металлические контакты на плате, чтобы снизить степень окисления и распределить поток расплавленного припоя, что позволяет повысить прочность готового паяного соединения на печатной плате. Большинство конструкторов, вероятно, полагают, что для деталей с бессвинцовыми выводами следует использовать бессвинцовую паяльную пасту, однако строгих правил на этот счет нет. По мнению группы экспертов по пайке, эти материалы нередко смешивают, но при этом следует учитывать, что механические свойства конечного сплава могут оказаться где-то между свойствами сплавов на основе свинца и без него.

Если вам необходимо подготовить производственную документацию для вашей платы, включая все необходимые этапы сборки, в соответствии с нормативными требованиями, воспользуйтесь полным набором функций проектирования и производства печатных плат в Altium Designer®. Сформировав файлы Gerber и другие файлы для изготовления, можно быстро создать сборочные чертежи и добавить аннотации для уточнения требований к сборке. С легкостью можно указать различные типы материалов для пайки печатных плат, которые могут потребоваться при создании следующей сборки.

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

Электрические паяльники

Это простейший вариант электропаяльника. Состоит из электронагревательного элемента, медного жала и корпуса с деревянной или пластиковой ручкой. Мощность от 10 до 300 ватт, а иногда и более. Но пайка электропаяльником мощностью более 200 ватт сопряжена с рядом трудностей, одна из которых это крупные габариты, вес и низкая эргономика такого прибора. В ситуациях, когда требуется повышенная тепловая мощность, рассматривают модели косвенного нагрева.

Питание, как правило, от сети 220-240В, но выпускаются модели для работы от напряжения 36 вольт, применяемые в помещениях с высоким риском поражения человека электротоком (неотапливаемые сырые производственные помещения, гаражи и т. п.), а также при повышенных требованиях к общей электробезопасности (электромонтажные цеха, медицинские учреждения). Они не имеют терморегулировки и нагреваются до температуры, значительно превышающей необходимую. Это приводит к быстрому окислению и обгоранию жала, растворению меди в припое и образованию раковин в жале, усложняющих пайку, а также кипению, а не просто расплавлению припоя, а в итоге — к неудовлетворительному качеству соединений. Ввиду невысокой стоимости нерегулируемые модели применяются всюду как для электромонтажных, так и для нестандартных задач: устранение трещин в изделиях из пластиков и т. п. Ввиду наличия моделей с мощностью нагревателя 100 и более ватт эти приборы применяются для пайки изделий с высокой теплоёмкостью: медные провода большого диаметра, трубки, листовая медь, латунь, оцинкованная сталь и тому подобные.

Простой и надёжный, как автомат Калашникова, нерегулируемый паяльник Jinkong WL50 мощностью 50 ватт

Импульсные

Простой нерегулируемый паяльник имеет ряд недостатков, один из них — относительно большое время нагрева жала, что критично, особенно если нужно припаять всего одну деталь. Для устранения недостатка был разработан импульсный паяльник. Его наименование отражает две особенности электроприбора: во-первых, кратковременный режим нагрева, а во-вторых, питание от импульсного блока питания.

В нём роль жала и одновременно нагревателя выполняет отрезок толстой медной проволоки. Но существуют модели и с закрытым нагревательным элементом и классическим жалом. Питание реализовано от компактного импульсного БП, расположенного внутри корпуса. Разогревается он до высокой температуры практически мгновенно, что позволяет подавать питание непосредственно в момент пайки, а также мгновенно остывает, что повышает безопасность эксплуатации, снижает расход электроэнергии.

Экономичный и эргономичный MATE MT-SG180

Существует упрощённая конструкция, которая импульсной является лишь «наполовину». Отличие заключается в том, что питается она не от импульсного блока питания с мини-трансформатором, а от обычного сетевого понижающего трансформатора, который несколько увеличивает габариты и вес прибора.

Существуют экзотические решения, использующие углеродные (графитовые) или полупроводниковые нагревательные элементы. Такие приборы имеют узкую применимость и относительную редкость.

Импульсный аккумуляторный паяльник ColdHeat, имеющий углеродный нагреватель-жало

Основное применение таких категорий паяльников — это разовая пайка, для которой требуется быстрая готовность прибора. Примером служит авторемонт, затрагивающий электропроводку авто и его электрооборудование. Для монтажа электронных компонентов и ремонта радиоаппаратуры они, как правило, не применяются, ввиду низкой эргономики и наличия на жале потенциала высокой частоты.

Регулируемые

Он отличается от обыкновенного нерегулируемого встроенным регулятором температуры, позволяющим выставить нужный терморежим и обеспечить тем самым отсутствие нежелательных эффектов, присущих предыдущим типам приборов. Как правило, терморегулятор выполнен по простой схеме тиристорного регулятора мощности, не имеет обратной связи и не способен поддерживать температуру с высокой точностью. Но имеются в продаже модели с электронным регулятором с дисплеем, позволяющим установить температуру с точностью до градуса. Регулируемый паяльник имеет стандартную классическую конструкцию и пригоден для практически всех видов работ. Большинство моделей имеют сменные жала, разнообразная форма которых позволит использовать их как для пайки крупных компонентов и проводников, так и для монтажа SMD-компонентов.

Популярный регулируемый паяльник T60, мощностью 60 ватт

Паяльная станция

Это наиболее распространенный тип оборудования, рекомендуемый как новичкам, так и используемый профессионалами. В ней есть контроллер температуры в виде отдельного блока, который с высокой точностью поддерживает температурную стабильность, благодаря обратной связи, реализованной через термодатчик, расположенный в жале. Станции поддерживают подключение другого паяльника к контроллеру, а также имеют стандартизованные сменные жала, которые выпускаются во множестве типоразмеров. Возможность их смены позволяет паять как крупные компоненты и проводники, так и выполнять монтаж SMD-компонентов. Питание организовано напряжением 12-24 вольта через понижающий трансформатор, что даёт дополнительную электробезопасность. Подставка и сменные жала, как правило, идут в комплекте со станцией.

Отличная со всех сторон паяльная станция YIHUA 936

С питанием от USB-порта

Это одни из современнейших инструментов. Конструктивно схожи с регулируемыми моделями, но имеют низковольтный нагреватель. Особенность USB-паяльников, как ясно из названия — возможность получения питания не из сети, а от USB-разъёма. Источником энергии выступает зарядное устройство от мобильной техники или, как правило, внешний портативный аккумулятор (powerbank). При такой схеме организации электропитания гарантируется полная автономность инструмента и применение его в любых условиях вне зависимости от удаления от «цивилизации». Для питания требуется ЗУ или портативная АКБ с поддержкой быстрой зарядки QC2.0 и выше, так как выходные характеристики стандартного порта USB крайне ограничены (не более 10 ватт, что на практике достаточно не для всех видов пайки). Также для подключения USB-инструмента к источнику электроэнергии требуется качественный кабель, потери энергии на котором будут минимальны.

Ультрапопулярный паяльник TS100

USB-паяльники сконфигурированы с быстросменными жалами-нагревателями, чтобы использовать ту форму жала и мощность нагревателя, которая требуется для конкретных типов работ.

Они оборудованы цифровым микроконтроллерным управлением с функцией программирования рабочих режимов, хранения температурных профилей и т. д. Многие современные устройства поддерживают обновление микропрограммы («прошивку»), чтобы устранить сбои, вызванные ошибками в программном обеспечении.

USB-модели ещё называют микропаяльниками, определяя область их применения, конкретно — тонкие манипуляции с радиокомпонентами поверхностного монтажа и некрупными навесными элементами. Применяют их и при ремонте разной электротехники: компьютеров, ноутбуков, смартфонов, игровых консолей. Ограничение мощности электропитания от USB-разъема с поддержкой QC3.0 или выше порядка 20 ватт. При использовании увеличенных сменных жал многие USB-микропаяльники способны запитываться от внешнего БП повышенной мощности.

Аккумуляторные

Здесь будет рассмотрен нестандартный тип инструментов для пайки — с питанием от аккумуляторов и батареек. В статье упоминался прибор ColdHeat, имеющий углеродный нагреватель и автономное питание от четырёх никель-марганцевых элементов (Ni-Mn). Он появился около 20 лет назад и уже тогда технологии позволяли применять АКБ для питания такого относительно мощного потребителя. Сейчас в конструкции используют литий-ионные аккумуляторы (Li-ion).

Аккумуляторный паяльник с поворотным жалом

Принципиально они ничем не отличаются от электропаяльников других типов, но не конструктивно: имеют жало с возможностью поворота, быстросменные аккумуляторы, применяющиеся в других видах электроинструмента одного и того же производителя. Например, для питания аккумуляторного шуруповёрта, гравера, лобзика и т. д.

Аккумуляторный паяльник с установленным стандартным аккумулятором

Такие инструменты больше выбирают профессионалы. Применяют их при взаимодействии с разным промышленным оборудованием: системами видеонаблюдения, сигнализации, отопления, кондиционирования, станками и т. д. Ещё в авторемонте и при работе со спецтехникой. Ввиду узкой специализации и высокой стоимости их применение в стационарных условиях, а тем более в домашних, нецелесообразно.

Помимо аккумуляторных, существуют модификации, работающие на батарейках.

Паяльник с питанием от трёх батареек типа AA

Их мощность мала (порядка 5-6 ватт), а время автономной работы непродолжительное. Применение ограничено разовыми любительскими операциями (мелкий ремонт бытовой техники и т. п.). Стоимость комплекта щелочных батареек для него почти равна цене нерегулируемого паяльника.

Научно-технический прогресс не застыл на месте. За много лет паяльники выросли из примитивных инструментов, которыми ремонтировали самовары, до новейших версий с микроконтроллерным управлением и функцией обновления ПО, для точных операций при восстановлении и сборке электротехники. Появление новой технической базы, такой как компоненты поверхностного монтажа, потребовало разработки новых типов паяльного инструмента. Уверены, развитие микроэлектроники и далее поможет в деле совершенствования паяльников, создания инновационных моделей.

Эта статья имела цель кратко познакомить вас с эволюцией конструкции и дать обзор всех типов паяльников, которыми паяют и сегодня.

Флюсы для высокотемпературной пайки

Паяльная лампа является самым древним приспособлением; патент был получен в далёком 1881 году шведским изобретателем Карлом Рикардом Нюбергом. Со времен изобретения их конструкция практически не изменилась.

Современное изделие почти неотличимо от того, что было изготовлено 100 лет назад

В основе резервуар с жидким топливом (спирт, бензин, керосин), насос, создающий избыточное давление в ёмкости для подачи горючего в горелку и, собственно, горелка, в которой топливо испаряется и сгорает. Пламя горелки непосредственно используется для нагрева спаиваемых деталей и расплавления припоя, подаваемого в зону пайки. Так как температура пламени и нагретых деталей относительно высока и с трудом бывает выдержана и проконтролирована, применяются толстые прутки из тугоплавких оловянно-свинцовых сплавов, а также сплавов основе меди (медно-серебрянные, латунные) и другие. В качестве флюса используют тетраборат натрия, более известный как бура и прочие виды (смотри статью «Несколько слов о флюсах для пайки»)

Пруток тугоплавкого оловянно-свинцового припоя ПОС-20

Для пайки электротехнической аппаратуры лампы они практически не применялись, но находили и находят применение для операций с крупногабаритными и теплоёмкими элементами из листовой меди (радиаторами и теплообменниками, трубопроводами, разными резервуарами и баками) и некоторыми деталями из стали до массового применения сварки. Применяются и как дешёвый источник открытого огня и высокой температуры для различных хозяйственно-бытовых нужд (отогрев трубопроводов и агрегатов в условиях низких температур и подобных), особенно в условиях отсутствия электроэнергии.

Ввиду токсичности выхлопных газов, применять лампу на открытом воздухе небезопасно. При работах внутри помещений её заменяют более безопасной газовой лампой-горелкой на сжиженной пропан-бутановой смеси или электрическим техническим феном.

Газовая паяльная лампа-горелка

Помимо относительно громоздких вариантов, есть миниатюрные горелки для тонких работ, также не связанных с электрооборудованием. Например, ремонта ювелирных изделий.

Миниатюрная газовая горелка

Припои, флюсы и дополнительные аксессуары для работы

Пайка это соединение проводов и металлических предметов с помощью текучего легкоплавкого металла, который прилипает к обеим соединяемым деталям, обеспечивая их соединение. Как выполнять пайку, какие бывают припои и зачем нужны флюсы – читайте в статье ниже!

Инструменты для пайки – чем паять?

Самый распространённый инструмент для пайки – паяльник. Он может быть электрическим (чаще всего), либо газовым. Электрические паяльники бывают разной мощности: для пайки мелких деталей и тонких проводов подойдёт паяльник мощностью 10-25 Вт, для чего-то более массивного – мощностью 40 Вт и выше. Современные паяльники имеют керамические сменные жала, классические «советские» — медные. Керамические жала не требуют обслуживания, а медные нужно периодически зачищать и облуживать.

Для пайки массивных деталей или, например, медных труб, понадобится газовая горелка – она способна разогреть даже массивную деталь до температуры, нужной, чтобы припой растёкся и «прилип» к поверхности детали. Нужно помнить, что для пайки труб, которые используются для водопровода, можно использовать только бессвинцовые припои. Кстати, о припоях – давайте рассмотрим, какие существуют сплавы для пайки и чем они отличаются.

Припои – одна цель, но разные качества

Самый распространённый припой для пайки проводов и других целей – марки ПОС-61. Он содержит 61% олова (отсюда название) и 39 процентов свинца, его температура плавления равна 183 градуса, но пайку рекомендуют проводить при 240 градусах, для оптимальных условий смачивания и образования паяного шва. Более редкие виды припоев:

Для бытовых целей будет достаточно иметь припой ПОС-61 (ПОС-60) – его будет достаточно для 99% случаев.

Флюсы – зачем нужны и разновидности

Флюс это специальный материал, который смачивает поверхность пайки и удаляет с неё окислы. Без флюса пайка будет затруднительной, так что примите как данность – флюс нужно применять всегда. Самый частый флюс для пайки меди и медных сплавов — сосновая канифоль, как в твёрдом виде, так и в виде спиртового раствора, либо пасты (паяльный жир). Для пайки стальных оцинкованных деталей понадобится паяльная кислота – но применять её для электроники нельзя – кислота будет разъедать место пайки и портить электронные компоненты. Кроме канифоли и кислоты встречаются более специфические флюсы – например флюс Ф-61А для алюминия и другие, но они применяются редко.

Спасибо, что дочитали – в следующих статьях мы рассмотрим, как правильно производить пайку, так что оставайтесь с нами!

Возврат к списку