Что и чем паяют. Учимся как правильно паять паяльником
Флюс применяется для того, чтобы подготовленные к пайке места деталей или проводников не окислялись во время пайки. Для пайки плат надо применять флюсы, в которых нет кислоты. Простейшим и самым распространённым флюсом является канифоль. Канифоль лучше покупать натуральную сосновую. Гораздо лучший результат можно получить если запастись жидким флюсом. Для его приготовления измельчают канифоль в порошок и всыпают в этиловый или борный спирт. Такую канифоль наносят на спаиваемые места кисточкой. Купив новый паяльник, жало надо зачистить и залудить - покрыть тонким слоем припоя. При первом включении нового паяльника в сеть обычно происходит выгорание связующих компонентов изоляции - из паяльника при этом идет неприятно пахнущий дымок, поэтому первое включение паяльника лучше производить на открытом воздухе. Теперь зачистите жало паяльника напильником, затем снова нагрейте паяльник. Опустите жало в канифоль, а затем прикоснитесь им к кусочку припоя. В слое расплавленного припоя поводите жало по деревянной подставке так, чтобы вся поверхность его покрылась слоем припоя.
При пайке мелких радиодеталей удобно иметь очень тонкое жало паяльника, диаметром буквально пару миллиметров. Перегретым паяльником паять платы не удобно. Тем более есть опасность перегреть паяемые радиодетали. Желательно оснастить паяльник
Любой радиолюбитель или домашний мастер, который увлекается радиоконструированием, ремонтом электроприборов и другими видами деятельности, связанными с электрическим и электронными приборами, должен уметь паять. О том, как паять паяльником с канифолью, можно прочитать во многих руководствах. Но очень важно иметь не только теоретические знания, но и практические навыки, опыт работы. Рассмотрим основные требования и этапы обучения паяльным работам. Что необходимо знать каждому радиолюбителю?
Для начинающего радиолюбителя очень важно знать основы работы с паяльником.
Паяльный набор радиолюбителя
У каждого любителя поработать с радиоэлектронными приборами должен быть минимальный набор инструментов. Сюда входят плоскогубцы, отвертки, напильники, кусачки и многое-многое другое. Но самыми важными элементами паяльного набора являются: сам паяльник (их разнообразие довольно велико, каждый должен подобрать под свои пристрастия удобную модель), припой (металлический сплав, в основе которого лежит разное сочетание свинца и олова) и флюс (самым распространенным из них является канифоль — продукт переработки сосновой смолы). Сюда же стоит добавить и пинцет, который может существенно облегчить пайку мелких элементов. Рассмотрим части этого набора подробнее.
Вернуться к оглавлению
Особенности паяльника
Для начинающего радиолюбителя подойдет паяльник мощностью в 40 Вт.
Если вы начинающий мастер, то лучше всего приобрести обычный паяльник для сети в 220 В, мощностью в 40 Вт. Это основа, от которой лучше не отходить, дабы избежать массы проблем. В дальнейшем, по мере роста мастерства, можно приобрести регулятор мощности для своего паяльника, который поможет самостоятельно регулировать температуру жала вашего паяльника и, соответственно, проводить более тонкие работы. При пайке крайне важна чистота поверхности жала, так как на нем постоянно образуется пленка из окислов, препятствующая хорошему контакту с припоем. Для этого необходимо разогреть паяльник и почистить его жало наждачкой. После этого опустите паяльник в канифоль, так чтобы на поверхности жала образовалось темная влажная пленка. Затем можно погрузить кончик жала в припой и растереть его там таким образом, чтобы припой покрыл рабочую поверхность ровным слоем. В дальнейшем, при образовании новой пленки из окислов, операцию можно повторить.
Вернуться к оглавлению
Припой — сплав олова и свинца
С помощью припоя соединяются между собой металлические элементы конструкции.
Припой — это обязательный в радиоэлектронике участник пайки. Именно он помогает соединять между собой различные металлические элементы конструкции. С химической точки зрения он представляет собой сплав свинца и олова, пропорции могут значительно меняться в зависимости от производителя и выполняемой работы. Чаще всего припой продается в виде проволоки серебристо-металлического цвета, но есть варианты в виде полой трубки, внутренность которой заранее заполнена канифолью (флюсом) для удобства пайки. Но все же опытные мастера предпочитают выбирать проволочный припой, так как флюс все равно понадобится для каждой пайки, отличается лишь его количество. Каждая разновидность припоя имеет свою буквенно-цифровую маркировку, которая указывает покупателям на его рабочие характеристики и состав.
Например, существуют такие разновидности припоев, как ПОС 40 или ПОС 60. Аббревиатура расшифровывается как припой оловянно-свинцовый, а цифра указывает на процентное содержание главного элемента сплава — олова. Многие мастера предпочитают работать с чистым оловом или сплавами с его максимально высоким содержанием. Чем больше уровень свинца, тем температура плавления выше, а цвет темнее. Тот же ПОС 60 имеет температуру плавления в 190 градусов по Цельсию.
Вернуться к оглавлению
Особенности флюса
Основная задача флюсов — это очищение окислов метала с поверхности соединяемых элементов. Кроме того, такие составы предотвращают появление этих окислов в дальнейшем. Флюс также помогает лучшему контакту деталей между собой, смачивая и подготавливая поверхность к контакту с припоем. Можете сами убедиться в эффектности флюса на конкретном примере. Попробуйте паять паяльником с канифолью и без нее. Дело в том, что основной металл жала — это медь, которая очень быстро в процессе нагрева покрывается пленкой окислов, препятствующих контакту с припоем, тот будет попросту скатываться с поверхности паяльника раскаленными каплями. Но стоит только опустить жало в канифоль, как на поверхности паяльника образуется влажная на вид пленка флюса, которая будет удерживать припой на жале паяльника и позволит проводить работы по спайке. Говоря флюс, большинство мастеров подразумевают сосновую канифоль. Именно она чаще всего и выступает в этой роли, внешне напоминая застывшие куски янтаря. Эту же канифоль используют для обработки смычков музыкальных инструментов.
Но смола сосны — не единственный вариант флюса. Помимо этого, для работы с металлической посудой используется цинк, растворенный в соляной кислоте, такая смесь называется паяльной кислотой. Но в радиоконструировании этот состав не применим из-за своей едкости. Одной капли достаточно, чтобы разрушить важное соединение или металлический провод. В пайке радиодеталей использовать кислоты нельзя, лучший флюс — это канифоль. Но иногда мастера используют спиртовые растворы канифоли, когда необходимо обработать контакты в труднодоступном месте. Для этого перетертую канифоль растворяют в спирте, а затем наносят тонким слоем на место будущего соединения.
Вернуться к оглавлению
Несколько секретов пайки
В принципе, особых сложностей в том, чтобы припаивать между собой различные металлические элементы, нет. Можно паять, особенно не вдаваясь в какие-то нюансы мастерства, но если вы хотите выполнить работу качественно, стоит учесть несколько небольших секретов.
Если вы раньше никогда не имели дело с паяльником, то советуем немного потренироваться. Для этого можно взять несколько кусков медной проволоки в оболочке. С ней вы сможете наработать навыки по правильному лужению и пайке.
Помимо тех нюансов, что перечислены при описании основных составляющих пайки (паяльника, флюса и припоя), нужно учесть еще и другие:
- При пайке крайне важна чистота соединяемых между собой поверхностей. Все места контактов должны быть тщательно зачищены и подготовлены к пайке. Для этого необходимо предварительно очистить место будущей спайки с помощью ножа или наждачной бумаги. Во время чистки вы увидите, что металл становится светлее и ярче. Это связано с удалением тонкой и малозаметной пленки окислов меди, покрывающей поверхность вашей проволоки. После физической очистки контактов необходимо опустить в канифоль жало разогретого паяльника и перенести на нем немного канифоли на обрабатываемую поверхность. Внимательно и осторожно разгоните расплавленный флюс по обрабатываемой детали. В итоге у вас рабочая поверхность должна быть очищена от окислов и покрыта пленкой канифоли.
- Крайне важно правильно соединить между собой проводники, а также прогреть место будущего соединения. Для этого необходимо ровно и плотно прижать друг к другу концы спаиваемых проводников, которые предварительно были залужены, как описывалось выше, а затем к месту соединения приложите жало паяльника с каплей расплавленного припоя на нем. Подержите некоторое время, дайте проводникам достаточно прогреться, чтобы сплав припоя растекся и заполнил все пространство между сплавляемыми элементами. Прогрев должен быть таким, чтобы припой растекался по рабочей поверхности, а не застывал одним комочком. Уберите паяльник и дайте припою остыть. Ни в коем случае не двигайте проводники. Лучше, если они остынут в покое не меньше 10 секунд. Теперь припой надежно скрепляет между собой оба проводника.
- Если спаиваемая поверхность велика и припоя не хватило, чтобы заполнить ее всю, то просто дождитесь, когда остынет первая партия припоя и нанесите паяльником еще одну. Добейтесь ровного распределения сплава по обрабатываемой поверхности. Припой, застывший комком, это показатель некачественной работы новичка. У настоящего мастера припой покрывает поверхность, словно вторая кожа, ровно и со всех сторон.
Необходимые для работы инструменты и материалы рассмотрены в уроке №1.
Кратко напомню о том, что потребуется для сборки конструктора: паяльник, припой с каналом канифоли, радиотехнические бокорезы, пинцет, держатель платы типа «третья рука», спирт, салфетки, старая зубная щётка, стол, настольная лампа, стул.
Итак, приступим к сборке.
Мы будем собирать набор Мастер Кит – «Живое сердце», хотя для целей обучения совершенно не важно, сборку какого набора рассматривать.
Вот что должно получиться в итоге:
Светодиоды собранного устройства эффектно перемигиваются, создавая очень красивый эффект «бегущего огня».
Но сначала нужно собрать набор. Для этого потребуется установить каждую деталь на своё место, а затем припаять все детали.
Глаза боятся – руки делают. Приступим!
Общие требования к рабочему месту. Основы безопасности
Несмотря на то, что мы уже говорили об этом в уроке №1, о таких серьёзных вещах, касающихся безопасности, нелишне напомнить снова:
Рабочее место (стол) не должен быть захламлён. На свободном столе работать приятнее и эффективнее. Кроме того, радиодетали не смогут легко потеряться в окружающем хламе;
- Так как радиодетали мелкие, во избежание излишнего перенапряжения глаз рабочее место должно быть хорошо освещено. Всегда включайте настольную лампу;
- во время пайки предусмотрите хорошую вентиляцию рабочего места. Открывайте форточку, или включайте настольный вентилятор, отгоняющий дым от паяльника в сторону;
- паяльник горячий! Держитесь только за его ручку. Не допускайте прикосновений пальцев к жалу;
- после пайки, как и после любой другой работы, всегда мойте руки.
Печатная плата
Печатная плата является основной, шасси всей конструкцией.
Все детали устанавливаются с лицевой стороны платы (с той, где есть надписи), а выводы деталей припаиваются с тыльной стороны (где имеются токопроводящие дорожки).
Монтаж резисторов
Допустим, мы хотим установить резистор R1. По таблице из инструкции определяем, что R1 должен иметь сопротивление 1 МОм. Находим в наборе резистор соответствующего номинала (как определить номинал резистора, рассказывается в уроке №2). Ищем на печатной плате установочное место R1. Чтобы резистор R1 удобно «улёгся» на предназначенное для него место на печатной плате, выводы резистора нужно отформовать, то есть изогнуть определённым образом. Изгибать выводы можно пальцами или с помощью пинцета. Если с первого раза не получилось изогнуть выводы правильно – ничего страшного, можно поправить формовку. Но надо помнить, что если изгибать вывод в одном месте более нескольких раз, то он может обломиться.
Вот так выглядит установленный резистор с разных ракурсов:
Резистор R1 установлен «вертикально», то есть его корпус находится над поверхностью платы. Угол между компонентом и корпусом может быть любым, это не влияет на качество работы схемы. Также вспомним из урока №2, что резистор не имеет полярности, то есть может быть установлен как коричневой полосой вверх (как на рисунке), так и коричневой полосой вниз.
Чтобы деталь не выпадала при поворотах платы, с обратной стороны платы выводы резистора загибаем в разные стороны:
Мы можем сразу же обрезать излишки вывода резистора и припаять его. Затем установить следующую деталь, опять обрезать его выводы и припаять… Но можно сначала установить все детали, затем обрезать их выводы, а затем все сразу припаять. Так получится быстрее, технологичнее, именно так поступают профессиональные монтажники на производстве. Мы тоже будем действовать таким образом.
Установим резистор R2. Обратите внимание, что этот резистор устанавливается «горизонтально», то есть его корпус вплотную прилегает к плоскости печатной платы. Соответственно, и формовка выводов этого резистора несколько другая.
Снова напомню, что резисторы не имеют полярности. В данном случае синяя полоса резистора находится справа. Но можно установить его и в обратную сторону – синей полосой влево.
Таким же образом устанавливаем все остальные резисторы (в данном наборе их 9 штук).
Монтаж конденсаторов
В данном наборе всего один конденсатор – С1, поэтому перепутать его с каким-то другим невозможно. Но всё-таки проверим, что на конденсаторе в полном соответствии с перечнем компонентов указан код ёмкости 104.
В данном случае выводы конденсатора можно не формовать, так как компонент прекрасно устанавливается на плату в заводском состоянии выводов.
Также мы знаем из урока №2, что керамический конденсатор полярности не имеет и может устанавливаться на плату в любом положении.
Если в каком-то другом наборе будет несколько керамических конденсаторов, необходимо по указанному на компоненту коду ёмкости определить, на какое посадочное место следует его установить – С1, С4 или С17, например.
В наборе NS073 нет других конденсаторов, но в целях обучения на примере другого набора рассмотрим также монтаж электролитического конденсатора.
Помним о том, что электролитический конденсатор должен устанавливаться с учётом его полярности.
Монтаж диода
Находим на печатной плате посадочное место диода VD1. Вспомним из урока №2, что диод имеет полярность. Обратите внимание, что на печатной плате имеется обозначение «ключа» диода – полоса вблизи одного из выводов. Такая же полоса имеется и на самом диоде. При установке диода необходимо строго придерживаться меток полярности. Если установить диод в неправильной полярности (в данном случае неправильная установка - полосой вверх), то схема не заработает. Более того, диод или другие элементы схемы в таком случае могут выйти из строя.
Формовка выводов диода аналогична резистору R2.
Монтаж транзистора
В наборе NS073 нет транзисторов, но для полноты изложения материала на примере другого набора рассмотрим монтаж транзистора. Помним о том, что транзистор имеет «ключ», который при установке необходимо совмещать с соответствующей меткой на печатной плате.
Кроме того, важно помнить, что разные транзисторы могут быть одинаковыми по внешнему виду. И если в набор входят два или более транзисторов, необходимо проверять маркировку на их корпусах и устанавливать компоненты строго на нужные позиции – VT1, VT2 и т.п.
Монтаж микросхем
В данный набор входят две микросхемы. При установке необходимо соблюдать их ключи, обозначенные выемками как на печатной плате, так и на самом компоненте.
Загибаем выводы микросхемы – не обязательно все, достаточно двух противоположных. Микросхема зафиксирована и не выпадет.
Кроме того, надо учитывать, что микросхемы DD1 и DD2 разные. Правда, в данном случае у микросхем разное количество выводов: у одной – 14, а у другой – 16, поэтому при установке вы сразу поймёте, если что-то делаете неправильно. Но бывает так, что разные микросхемы имеют одинаковые корпуса с одинаковым количеством выводов. Поэтому всегда обращайте внимание на маркировку на корпусах микросхем и информацию в табличке-перечне компонентов инструкции.
Монтаж перемычки
В некоторых наборах, и в NS073 в частности, требуется такая технологическая операция, как установка перемычки. Перемычка на печатной плате обозначается чертой:
Перемычка не является электронным компонентом и в состав набора не входит. Её можно выполнить как из небольшого обрезка провода, так и из обрезка одного из выводов любой радиодетали. Формуют перемычку так же, как и резистор.
Монтаж светодиодов
Светодиод – это разновидность диода. И он тоже имеет полярность, которую важно соблюдать при монтаже.
На печатной плате обозначен вывод «+» (анод) светодиода.
У самого светодиода вывод «+» (анод) длиннее. Но ориентироваться на этот ключ можно только до обрезки выводов диода. Есть и другая метка полярности – скос на корпусе диода у вывода катода («-»).
Монтируем все светодиоды (в наборе NS073 их 20 штук). Загибаем их выводы с обратной стороны платы. Торчащих выводов становится много, плата принимает неаккуратный вид, но не нужно этого бояться, на следующем этапе мы обрежем лишние выводы. Если же выводы очень мешают – можно обрезать некоторые из них или вообще все в процессе монтажа. Как это делать, рассказывается ниже.
Обрезка выводов
Вот такой «ужас» наблюдается у нас с обратной стороны платы после установки всех компонентов.
Сейчас мы приведём плату в аккуратный вид, обрезав выводы (или, как говорится на жаргоне радиомонтажников, «причешем» плату).
Таким образом. обрезаем все выводы. В итоге у нас получится примерно такая картина:
Плата готова к пайке.
Пайка конструкции
О необходимом для сборки набора паяльном инструменте рассказывается в уроке №1.
Кратко напомню: потребуется паяльник (или паяльная станция) и припой с каналом канифоли. Удобно также применять фиксатор платы – так называемую «третью руку».
Плату удобно зафиксировать с помощью специального держателя типа «третья рука», или каким-либо другим образом.
В одну руку (для правшей – в правую) берём паяльник, в другую – пруток припоя.
Конечно, паяльник должен быть горячим. Таковым он становится не мгновенно после включения в розетку, а через несколько минут после этого.
Если подвести горячее жало к припою, тот начнёт плавиться.
Жало паяльника ставим на точку пайки. Обратите внимание – не на кончик вывода детали, а именно на контактную площадку. Одновременно подаём в эту же точку пруток припоя.
Как и жало паяльника, пруток подаём не на кончик вывода, не на паяльник, а на контактную площадку. Припой начинает плавиться. Немного как бы подаём пруток на точку пайки, при этом слегка перемещая паяльник. Всё, у нас сформировалась точка пайки. Убираем припой, а затем паяльник. Ждём секунду – припой застыл, точка пайки готова. На точку пайки уходит 2-3 миллиметра прутка припоя (это очень ориентировочные данные, зависящие от типа припоя и контактной площадки).
Процесс идёт гораздо быстрее, чем я об этом рассказываю. На одну точку пайки у меня уходит около секунды. Допустимо – до трёх секунд. Если греть точку пайки дольше, теоретически могут возникнуть проблемы: можно перегреть деталь, или контактная площадка или дорожка могут отклеиться от основы платы. Но на практике это маловероятно. В комплекте Мастер Кит только качественные платы, а компоненты в конструкторах для начинающих не такие «нежные» и прощают многие ошибки, в том числе и перегрев.
Качественная пайка блестит и ровная. Если пайка рыхлая, матовая – значит, вы используете некачественный припой (либо припой без канала канифоли), или паяльник либо недостаточно горячий, либо, что чаще всего бывает, слишком горячий.
Я рассказал о технологии пайки, при которой пруток припоя подаётся непосредственно в зону пайки, а жало же используется только как нагреватель. Для современных жал из малообгораемых материалов это единственно правильная техника. Если же вы используете паяльник с обычным медным жалом, можно расплавлять некоторое количество припоя на жале, и переносить жидкий припой в точку пайки на жале, как на лопате. Попробуйте – возможно, так вам будет удобнее.
Всё очень просто. Но это как футбол: требуется практика. Можно прочесть многие тома по теории футбола, но это не значит, что вы научитесь в него играть. Практика – это что-то другое и совершенно необходимое.
Промывка платы
Устранение дефектов пайки
На рисунке ниже имеются два дефекта пайки: один из выводов пропаян неполностью, только с одной стороны. Такой контакт ненадёжный (на профессиональном жаргоне это называется «непропай»). Другой же вывод мы просто забыли припаять.
Собранная с такими дефектами пайки конструкция может или совсем не заработать, или работать нестабильно.
Исправим дефекты, заново пропаяв обнаруженные проблемные точки пайки.
1. С помощью ножа (скальпеля). Прогреваем паяльником дефектную пайку, и проводим острым лезвием между точками пайки. Дефект устранён.
2. С помощью специального инструмента – вакуумной помпы, которая по-другому называется «радиотехнический отсос». Прогреваем место пайки, подносим отсос, нажимаем его кнопку – излишки припоя втягиваются в инструмент. Пайка исправлена!
3. С помощью специальной радиотехнической «оплётки». Прогреваем место пайки, вводим в место пайки многожильную медную «оплётку» - под действием сил натяжения лишний припой впитывается на «оплётку». Пайка исправлена!
В следующем уроке я расскажу о том, как настраивать и подключать собранную конструкцию.
При сборке различных электротехнических и радиотехнических устройств популярна пайка. Она обеспечивает электропроводное соединение медных проводов и иных медных изделий друг с другом, с компонентами электрических схем и прочими металлическим деталями из чистой меди и медных сплавов, а также производить пайку алюминия. Пайка проста, очень гибка, позволяет получить низкое переходное сопротивление соединяемых компонентов.
Суть технологии пайки заключается в нагреве зоны контакта с последующей ее заливкой жидким металлическим легкоплавким припоем. После остывания расплав обеспечивает электрический контакт. Перед тем как припаять провода, обычно необходима дополнительная обработка соединяемых поверхностей (чаще всего т.н. лужение проводов), что гарантирует долговременную стабильность.
При отсутствии вибраций и ударных нагрузок для мелких деталей достигается неплохая прочность соединения. Во всех прочих случаях паяют с дополнительной фиксацией.
Что может понадобиться для пайки?
Для пайки требуется источник тепла. Можно паять с использованием открытого пламени, электрической спирали, а также луча лазера. Последний позволяет паять даже чистым металлом. Дома пользуются преимущественно электрическим паяльником. Он предназначен для:
- монтажа и ремонта различных электронных схем;
- конструирования и ремонта электротехнического оборудования;
- лужения слоем припоя различных металлических изделий.
Паяльник
Паяют ручным паяльником, который используют для:
- прогрева соединяемых компонентов;
- нагрева припоя до перехода его в жидкое состояние;
- нанесения жидкого припоя на соединяемые элементы.
Паяльник, который изображен на рисунке 1, содержит:
- изолированный слюдяной пленкой или стеклотканью спиральный нагреватель из нихромовой проволоки;
- медное жало, которое расположено внутри спирали;
- пластиковую или деревянную рукоятку;
- корпус для размещения жала паяльника и спирали.
Подключение к электрической сети производят кабелем длиной примерно 1 м, который через ограничитель радиуса изгиба выходит из задней части рукоятки.
Деревянная или пластиковая рукоятка имеет форму простой ручки. Электронные схемы паяют изделиями небольшой мощности, оборудованных пистолетными рукоятками с кнопкой-курком для быстрого разогрева жала. Один из вариантов такого инструмента показан на рисунке 2.
Рисунок 2. Радиомонтажный паяльник пистолетного типа
Бытовые паяльники предназначены для подключения к сети напряжением 12 и 220 В.
220 – вольтовые паяльники из соображений обеспечения электробезопасности должны комплектоваться 3-контактной вилкой, обеспечивающей надежное заземление. Для 12-вольтовой техники достаточно простой 2-контактной плоской вилки.
Припой
Паяют припоем – сплавом олова со свинцом, возможны добавки иных металлов. Припой имеет форму трубки или проволоки различного диаметра. Трубчатый припой заполнен внутри канифолью, паять с его помощью более удобно.
Свинец вводят в сплав для уменьшения стоимости. Его удельное содержание различно, что прямо отражается в марке. Например, ПОС-61 (очень популярный третник) означает:
- П – припой;
- ОС – оловянно-свинцовый;
- 61 – с 61-процентным содержанием олова.
В быту паяют сплавами с уменьшенным содержанием олова, лужение посуды целесообразно выполнять составом ПОС-90.
Кроме того, паяют мягкими и твердыми припоями. Мягкие составы имеют температуру плавления менее 450, остальные относят к твердым. Температура плавления припоя ПОС-61 составляет 190 – 192 °С. Из-за сложностей разогрева высокотемпературную пайку с привлечением твердых припоев электрическим инструментом не выполняют.
Составами с добавлением легкоплавких металлов: алюминия и кадмия – паяют алюминий. Из-за повышенной токсичности паять с их помощью можно только при отсутствии альтернативы.
Флюс
Паяют обязательно под – вспомогательным компонентом, обеспечивающим:
- растворение окисных пленок на поверхности соединяемых деталей;
- хорошее сцепления с ними паяльного сплава;
- улучшение условий растекания сплава по поверхности тончайшим слоем.
Обычно в этом качестве используют канифоль, а также составы на основе ее смеси со спиртом, глицерином и цинком. Канифоль имеет температуру размягчения чуть выше 50°С, при 200°С кипит. Химически канифоль довольно агрессивна по отношению к металлам и гигроскопична, при насыщении влагой быстро увеличивает проводимость. В зависимости от добавок и их концентрации демонстрирует свойства нейтральных или активных флюсов.
Канифольный флюс продается в виде порошка, кусками или раствора канифоли.
Серебро, нержавеющую сталь и некоторые другие металлы можно паять только с помощью специальных флюсов (известны как кислотные флюсы или паяльные кислоты).
Некоторые монтажники, которые паяют провода, для улучшения качества облуживания выполняют предварительный нагрев на таблетке аспирина, пары которого выполняют функции флюса.
Паяльные пасты
Паяльная паста это композиция из припоя и флюса. Ею паяют в труднодоступных местах, а также при установке безвыводных электронных элементов. Состав наносят на компонент, который затем просто прогревают жалом.
Пасту можно изготовить самостоятельно. Для этого оловянные опилки смешивают с жидким флюсом до гелеобразной консистенции. Хранят пасту в герметичной упаковке, срок годности из-за окисления олова не превышает шести месяцев.
Подставка для паяльника
Паяют жалом, нагретым до высокой температуры, поэтому в перерыве инструмент оставляют на подставке. Для мощных паяльников ее выполняют с двумя опорами: задняя для рукоятки, передняя – для корпуса. Опоры монтируют на фанерном основании, которое используют служит для:
- установки коробки с канифолью;
- хранения проволоки припоя (пример приведен на рисунке 3);
- чистки жала.
Рисунок 3 показывает, что подставка не требует дефицитных материалов, может быть изготовлена своими руками.
Рисунок 3. Самодельная подставка для мощного паяльника
Для устройств малой мощности часто применяют конусообразный держатель (обычный или спиральный, что показано также на рисунке 3), в которую инструмент вставляют жалом.
Старшие модели подставок снабжают регулятором рабочей температуры, ЖК дисплеем для индикации температуры жала, рисунок 4. Подобный паяльный инструмент часто называют паяльной станцией.
Рис. 4. Пример паяльной станции с индикатором
Оплетка для удаления припоя
С оплеткой паяют в тех случаях, когда необходимо удаление припоя с печатной платы при демонтаже деталей. Представляет собой плотную сетку из покрытых флюсом тонких медных проволок.
Принцип действия основан на поверхностном эффекте: сетка «впитывает» припой, расплавленный на печатной плате, за счет капиллярных сил.
Обычно ширина оплетки составляет около 5 мм, поставка рулонная в корпусе диаметром примерно 5 см.
Функции удаления припоя может выполнять внешняя оплетка старого гибкого коаксиального кабеля.
Меры безопасности
Соблюдение техники безопасности:
- способствует защите от термических ожогов;
- предотвращает возникновение пожара;
- защищает от поражения электрическим током.
Прежде чем начинать паять, следует убедиться в исправности кабеля питания. Жало не должно касаться поводов, а также прочих предметов. Паяльник необходимо всегда класть на подставку. Запрещается касаться его корпуса, брать инструмент можно только за ручку.
Подготовка
Рабочего места
Паяют всегда при нормальном общем освещении (не хуже 500 люкс), при необходимости создания более комфортных условий применяют источник местного освещения.
Следует позаботиться о хорошей вентиляции. Наилучшие результаты дает вытяжка, при ее отсутствии паяют с перерывами для проветривания помещение от паров канифоли (каждый час при интенсивной работе).
Выбор паяльника по мощности
Паяют паяльниками различной мощности. Обычно исходят из того, что:
- маломощные паяльники (20 – 50 Вт) удобны для работы с электроникой, позволяют паять тонкие провода;
- 100-ваттным инструментом толщиной не свыше 1 мм;
- 200 Вт и более позволяет паять такие массивные детали, которые изначально требуют применения мощных паяльников.
О мощности прибора легко судить визуально: 50-ваттный паяльник оказывается чуть крупнее авторучки, тогда как 200-ваттный – имеет общую длину примерно 35-40 см.
Паяльника к работе
Перед первым включением следует удалить с корпуса остатки заводской смазки. Их выгорание приводит к появлению дыма и неприятного запаха. Поэтому паяльник включают через удлинитель, выставляя его на улицу через форточку на четверть часа.
Затем молотком проковывают жало паяльника: уплотнение меди увеличивает срок службы. Кончику жала придают форму:
- под углом или на срез – для точечной работы (пример показан на рисунке 5);
- ножевидную – таким жалом одновременно паяют нескольких контактов (характерно для микросхем);
- специальную – ими паяют некоторые разновидности радиодеталей.
Рисунок 5. Пример универсальной заточки жала паяльника и правильного облуживания его рабочей области
Перед тем как начать паять, следует очистить жало от оксидной пленки. Эту процедуру выполняют мелкозернистой наждачной бумагой или бархатным напильником, а также химическим способом: погружением в канифоль. Очищенное жало облуживают припоем.
При необходимости паять в точке можно мощным паяльником. Для этого на его жало накручивают медную проволоку диаметром 0,5 – 1 мм, используя ее свободный конец для нагрева припоя.
Деталей к пайке
Паяют всегда в несколько этапов. Сначала готовят поверхность металлического проводника:
- удалением окисной пленки с последующим обезжириванием;
- облуживанием (нанесение слоя олова на входящие в контакт поверхности).
Затем можно соединять детали.
Обязательно зачищают провода, бывшие в употреблении.
Окисную пленку снимают напильником, наждачной бумагой, лезвием ножа. В случае гибких проводов обрабатывают каждую проволоку.
Изоляцию эмалированного провода удаляют протаскиванием по поверхности ПВХ-трубки, к которой его прижимают нагретым жалом.
Признак готовности – равномерно блестящая поверхность без остатков оксидной пленки.
Паяют всегда с обезжириванием, т.е. протирают поверхность безворсовой тканью или салфеткой, смоченной ацетоном или уайт-спиритом.
У новых проводов окисная пленка отсутствует. Их облуживают сразу после удаления изоляции.
Залудить медный проводник необходимо под флюсом, после прогрева припой должен покрыть поверхность металла тонким слоем. При наличии наплывов паять не рекомендуется, провод располагают вертикально, проводя паяльником сверху вниз. Излишек расплавленного припая при этом перетекает на жало.
Если же необходимо , то процедуру зачистки и облуживания совмещают. Для этого помещают провод, покрытый канифолью, в наждачную бумагу, греют его с одновременным вращением.
Качество флюса некоторых видов падает при длительном хранении, а также под воздействием влаги воздуха. Поэтому такими флюсами паяют с дополнительным контролем срока годности.
Пошаговая техника пайки проводов
Пайку проводов выполняют в такой последовательности:
- Снимают изоляцию на длине 3-5 см (на проводах большего диаметра длина удаляемого участка больше).
- При необходимости зачищают и обезжиривают соединяемые жилы.
- Формируют плотную скрутку проводов.
- Обрабатывают полученный сросток флюсом.
- Набирают на жало припой и паяют скрутку, прогрев продолжают до полного растекания; при необходимости повторяют несколько раз. Припой должен заполнить все полости сростка так, как это показано на рисунке 6.
- Полученный сросток изолируют.
Рисунок 6. Спаянные однопроволочные провода
Пайка алюминиевых проводов друг с другом, а также с медными не имеет принципиальных отличий за исключением более сложной процедуры облуживания.
Пошаговая методика пайки радиодеталей на плату
Обычно радиодетали и заводские печатные платы имеют выводы и токоведущие дорожки, которые покрыты оловом. Их можно паять без предварительного облуживания. Платы лудят только при их самостоятельном изготовлении.
Процедура пайки включает такие шаги как:
- Пинцетом отгибают выводы под требуемым углом, затем их вставляют в отверстия платы.
- Фиксируют деталь пинцетом.
- Набирают припой на жало, погружают его в канифоль, приставляют к точке соединения вывода с платой так, как это показано на рисунке 7. После нагрева поверхностей припой перетекает на дорожки платы, вывод элемента, контакты микросхем, равномерно распределяясь по ним под действием сил поверхностного натяжения.
- Деталь удерживают в нужном положении пинцетом до застывания припоя.
- После завершения пайки следует обязательно промыть плату спиртом и/или ацетоном.
- Дополнительно контролируют отсутствие короткого замыкания компонентов платы, вызываемых каплями припоя.
Рисунок 7. Пайка выводов радиодеталей на печатной плате
Губки пинцета для лучшей фиксации целесообразно заточить или использовать специальный инструмент по типу показанного на рисунке 8.
Избыток выводов удаляют бокорезами.
Рис. 8. Вариант исполнения паечного пинцета
На повторно используемых платах установочные отверстия очищают от остатков припоя деревянной зубочисткой.
При работе целесообразно соблюдать следующие правила:
- жало ориентируют параллельно плоскости платы;
- из-за опасности перегрева радиодеталей, а также отслаивания токоведущих дорожек из-за перегрева платы паяют не более 2 секунд;
- перед набором припоя жало следует очистить от окислов.
Возможные проблемы при пайке
При наличии определенного быстро нарабатываемого навыка пайка обеспечивает хороший контакт. Немногочисленные проблемы легко выявляют визуально. К таковым относятся:
- слабый прогрев соединяемых компонентов или т.н. холодная пайка – припой приобретает характерный тусклый цвет, механическая прочность контакта падает, он быстро разрушается;
- перегрев компонентов – припой вообще не покрывает поверхности, т.е. соединение фактически отсутствует;
- перемещение соединяемых компонентов до полного затвердевания припоя – видимый резкий разрыв в пленке затвердевшего припоя, соединение отсутствует.
Устранение этих дефектов осуществляют повторной пайкой.
Заключение
Соединение пайкой обеспечивает высокое качество в сочетании с технологичностью. Процедура проста в реализации (научиться паять можно за пару часов), но необходимо аккуратно выполнять нескольких последовательных операций, тщательно соблюдая технологию работы.
Правильно паять можно только при наличии исправного инструмента.
Возможные проблемы при пайке Паяют всегда со строгим соблюдением правил техники безопасности.
Видео уроки, как паять
Допустим, требуется запаять алюминий. Не всем известно, что канифоль берет исключительно медь и её сплавы. Прочее паять нужно при помощи специальных флюсов, кислот, припоев. Даже сталь поддаётся этой науке, если подойти с умом. Рассмотрим, как правильно паять паяльником.
Характеристики процесса
Внутри паяльника стоит ТЭН определённой мощности, помещённый в изолирующую рубаху из керамики либо иного жаростойкого материала. Это нужно, чтобы все тепло шло внутрь, где расположено жало. Основное отличие паяльников в мощности и форме. В зависимости от этого мастер и решает, что конкретно требуется использовать.
Часто работают инструментом в электронике. В рассматриваемом случае важно не превысить мощность рассеивания сравнительно хрупких резисторов, микросхем, конденсаторов. Если это произойдёт, работу переделывают заново. С той разницей, что придётся испорченный элемент докупить в магазине. Поэтому важно научиться паять правильно.
Сложно сказать, какая мощность потребуется в конкретном случае. Радиолюбители ориентируются на размеры.
Мощность паяльника
Вначале оценивается мощность паяльника. Понятно, что агрегатом на 100 Вт лезть в материнскую плату попросту опасно. Разумнее приобрести паяльник на 20 или 50 Вт. Обратите внимание, что не все паяльники питаются от сети 220 В. Известно множество примеров несоблюдения правила. Производитель руководствуется простой логикой: для маломощного паяльника требуется витая спираль, вносящая большие потери на частоте 50 Гц. Логичнее перейти на постоянный ток. В подобном случае индуктивность уже не играет большой роли. Если включить маломощный паяльник для постоянного тока (крайний справа на фото) в сеть переменного тока 220 В, изделие сгорит. Но китайцы выпускают малого размера паяльники (второй слева). Представленный на фото показывает мощность 40 Вт и питается от стандартной розетки. Наконец, по умолчанию, в СССР выпускали паяльники на 100 Вт (крайний слева). Как определить мощность и напряжение питания? Это основная трудность: зачастую паяльник не несёт различимых обозначений. Если брать китайский, на нем приклеен красно-белый стикер (см. фото) с информацией, а у прибора с деревянной ручкой мощность указана на вилке. Защитный кожух 100-ваттного паяльника промаркирован соответствующим образом. Там указывается ГОСТ, информацию возможно почерпнуть из документации. Мощный паяльник на 100 Вт позволяет работать с грубыми и большими деталями, незаменим для твёрдых припоев.
Сечение жала
Часто роль играют размеры жала (металлического стержня для пайки). К примеру, 100-ваттный паяльник имеет солидной толщины медную палку. Если нужно паять нечто более тонкое, жало меняют. У рассматриваемого паяльника оно просто вытаскивается, а где купить запасное – уже второй вопрос. К примеру, жала продаются в специальных магазинах для радиолюбителей и могут стоить приличной суммы. Китайский паяльник на 40 Вт с отличным острием обошёлся в 40 рублей (FixPrice), а жало подобного рода может стоить отдельно и 300 рублей. Система крепления разная. К примеру, у паяльника постоянного тока оно выкручивается, а у китайского держится на винтах (как и у прибора с деревянной ручкой). Материал возможен разный. Громоздкие жала 100-ваттных паяльников обычно медные, а скромные и миниатюрные изготавливаются из сплава цветных и черных металлов. Но оба варианта позволяют работать со всеми припоями, поддающимися плавлению.
Перед работой жало паяльника зачищается от отработанных материалов и оксидной плёнки напильником либо надфилем. Понятно, что это не единственный способ. К примеру, для подобных целей разрешено применять разнородные флюсы. Пора читателям узнать, как деталь готовится к пайке.
Как готовятся поверхности детали и жала к процессу пайки при помощи флюсов
Поверхность любого металла (за редким исключением) покрывается оксидной плёнкой. В результате припой просто не ложится. Группа веществ, чье предназначение заключается в удалении оксидной плёнки с поверхности, называется флюсами. Они бывают твёрдыми и жидкими, а также продаются в смеси с припоем в виде паст. К первой категории относят канифоль и ряд прочих веществ. Жидкие флюсы часто бывают кислотами, растворами солей. Основой становится спирт и прочие жидкости.
Важно понять – для различных случаев применяется специальный состав. Отличие лишь в цене, на которой нужно стараться экономить. При действии высоких температур и канифоли с поверхности медной проволоки удаляется оксидный слой и растворяется лаковая изоляция, если имеется (это характерно для обмоток трансформаторов). Одновременно флюс улучшает смачиваемость поверхности. За счёт этого припой без труда растекается, а потом пристаёт и застывает. Образуется эластичный, упругий и прочный контакт. Поэтому пайку применяют не только радиолюбители, но и представители прочих профессий. В том числе для ремонта автомобилей.
Для различных типов поверхности продаётся конкретный флюс. К примеру, сталь травят соляной кислотой, часто используется хлорид цинка. Следует понимать, что после процесса пайки поверхность зачищается, в противном случае продолжится её разрушение. Избавляются от остатков флюсов щётками, наждаком, часто промывают слабым раствором (5%) соды место воздействия кислот, а затем – горячей и холодной водой.
Обратите внимание на смачиваемость: чтобы паять алюминий, недостаточно счистить верхний слой надфилем. Это почти не даёт результата, так как припой не растекается по поверхности. Смачиваемость плохая. После обработки кислотой расстановка сил кардинально меняется. Что касается стали, то и для неё созданы специальные кислоты (см. фото). Паяют и чугун, разделывая кромки под припой. Вначале обрабатывается флюсом поверхность, потом облуживается. Дальше постепенно весь объем заполняется вровень с окружающей поверхностью.
Часто путают раствор нашатырного спирта с нашатырём. Первое есть гидроксид аммония (10-% раствор), а второе – хлорид. Тем и другим запаять провода в чистом виде нельзя, но применяют для изготовления различных флюсов. К примеру, разведение нашатыря водой позволяет получить соляную кислоту. Здесь уже любители изобретают собственные рецепты, многие из них возможно прочитать в открытом доступе. А ещё паять алюминий паяльником советуют при помощи таблетки аспирина.
Что такое припой, разновидности припоев
Припой является смесью металлов. Главная задача: получение максимальной прочности и электропроводность при минимальных затратах. Чаще приходится работать с оловянно-свинцовыми припоями, но для пайки алюминия применяются и цинковые. Показатель температуры плавления последних выше, и это один из критериев, по которому принято вести различие:
- Особолегкоплавкие – показатель температуры плавления ниже 145 градусов Цельсия.
- Легкоплавкие – показатель температуры плавления выше 145 градусов Цельсия, но ниже 450.
- Среднеплавкие – показатель температуры плавления выше 450 градусов Цельсия, но ниже 1100.
- Высокоплавкие – показатель температуры плавления выше 1100 градусов Цельсия, но ниже 1850.
- У тугоплавких припоев показатель температуры плавления выше 1850 градусов Цельсия.
Применять горелку приходится уже в верхней части третьей группы: показатель температуры плавления высок, чтобы её взял паяльник. Добавим, что удельная электропроводность олова выше, нежели у свинца, по этой причине составы с большим содержанием металла для солдатиков дороже. Но это не единственная причина. При лужении кастрюль важно выдержать условия безвредности для человека. Понятно, что о свинце в рассматриваемом случае речи идти не может.
Процент содержания более дорогих металлов обычно фигурирует в названии марки. К примеру, в ПОС (припой оловянно-свинцовый) это возможно 10, 60 либо 90%. В состав часто входит сурьма. Её процент обычно стоит после тире, к примеру, ПОССу 40-0,5. Сурьму добавляют, как и многие прочие примеси, для улучшения качеств припоя. В частности, она уменьшает окисление расплава, что приводит к качественному внешнему виду, и нет надобности защищать лаком стык. Сурьма увеличивает теплостойкость соединения до температуры выше 100 градусов Цельсия.
В Европе сейчас вводится запрет на свинцовосодержащие припои. Их заменяют на серебряные, хотя повышается показатель температуры плавления. И возрастает стоимость, конечно же. Но не нужно думать, что высокая цена означает непременное качество. Олово дорогое, но экспедиция Скотта к Южному полюсу погибла из-за оловянной чумы в 1912 г. Уже при температуре четыре градуса Цельсия возможны негативные изменения, но с понижением процесс усугубляется. Представьте, что творится с чистым оловом на морозе.
Процесс чумы досконально никто объяснить не может. Считается, что олово нужно заразить, и тогда швы припоя осыпаются. Экспедиция Скотта взяла бочки горючего, паянные чистейшим металлом. Были проведены исследования, и установлено, что добавление небольшого процента свинца блокирует развитие чумы. Даже ПОС 90 не боится морозов, но стоит дорого, а в технике часто используется ПОС 40 и ниже, несмотря на его относительно низкую электропроводность.
Кроме перечисленных, местами применяются медные припои. Их показатель температуры плавления сравнительно высок, приходится применять горелку. В подобном случае на поверхность обычно насыпают (реже пользуются жидким) флюс для зачистки. Потом все зависит от характера задачи. К примеру, для пайки наконечника кабеля первый зажимается в тиски колбой вверх, а внутрь насыпается крошка из припоя. Все это греется горелкой. Потом кабель вставляется внутрь, а наружная изоляция оплавляется. Место рекомендуется охлаждать принудительно, к примеру, обдувом.
Процесс пайки
Перед началом работы подготавливаем паяльник. Вначале жало зачищается. Плотный нагар убирается скалыванием острым инструментом. На фото показан паяльник, часть жала зачищена надфилем. Видно, что от долгого применения поверхность стала неровной, бугристой. Это мешает в процессе пайки.
Слабый нагар снимается после разогрева. Для этого применяются те же кислоты и канифоль. Задача – обнажить жало. Часто под действием флюсов отваливается и толстая корка, с трудом стачиваемая.
Изоляция электропроводов зачищается на нужное расстояние. Потом жила обрабатывается расплавом канифоли либо кислотой. Это делается паяльником, и во многих случаях потребуется хорошая вытяжка. К примеру, в промышленности часто применяют пары муравьиной кислоты, но для человека это вещество представляет большую опасность. Прежде чем использовать химикат, чтобы спаять медные электропровода, внимательно поищите в интернете, что говорится по поводу безопасности подобных действий. От характера влияния муравьиной кислоты становится жутко.
Если правильно паять электропровода, то уже в процессе снятия оксидной плёнки видно, как по поверхности ползёт припой. Особенно чётко это можем лицезреть на оборотной стороне печатных плат. Дорожки полагается покрывать тонким слоем припоя. Напрасно волнуются те, кто думает, что это долго делать. Буквально махом нужно обойти монтаж дымящейся канифолью, а потом набрать припоя, и он сам растечётся по поверхности. На типичный блок питания времени уходят считанные минуты. Травить плату в медном купоросе дольше.
Полагаем, что читатели уже осознали, что паять алюминий оловом возможно исключительно после снятия оксидной плёнки.