Как паять электронику

Умение паять компоненты со сквозными отверстиями — очень важный навык для любого любителя или специалиста по электронике. Узнайте, какое оборудование и навыки вам понадобятся, чтобы правильно паять электронные компоненты.

Часть 1

Часть 1 из 3:

Необходимое оборудование

Загрузить PDF

1
Используйте паяльник с подходящим контролем температуры. Для пайки электронных компонентов на печатных платах лучше всего пользоваться достаточно мощными паяльниками с защитой от электростатического разряда (ESD) и регулировкой температуры. Такие паяльники могут непрерывно работать в течение нескольких часов, они хорошо подходят для выполнения сложных работ с электроникой. Для простых работ можно использовать обычный недорогой паяльник.
- Используйте паяльник с фиксированной мощностью: 25-ваттный для работы с мелкими компонентами и 100-ваттный для пайки более крупных деталей и толстых проводов.
- По возможности используйте паяльники с регулировкой температуры, так как они обеспечивают наиболее безопасную обработку плат. При этом вы сможете регулировать температуру жала паяльника в зависимости от размеров компонентов.
2
Используйте проволочный припой из подходящего сплава. Наиболее распространенным припоем в электронике является сплав из 60 % олова и 40 % свинца (иногда его обозначают как 60/40), хотя на самом деле самую низкую температуру плавления имеет сплав 63/37. Этот припой рекомендуется использовать новичкам, хотя он немного небезопасен из-за того, что содержит свинец. Необходимо работать в месте с хорошей вентиляцией (или в подходящем респираторе), либо использовать паяльник с вакуумным отсосом.
- В последнее время появились различные бессвинцовые припои. Они имеют более высокую температуру плавления и хуже смачивают обрабатываемую поверхность по сравнению со сплавами олова и свинца. Хотя такие припои и безопаснее, с ними сложнее работать. Наиболее распространен припой из 96,5 % олова и 3,5 % серебра, он позволяет получить соединения с более низким электрическим сопротивлением, чем сплавы олова со свинцом. Однако этот припой используют не из-за низкого сопротивления — основной причиной является его безопасность.
- Как свинцовые, так и бессвинцовые припои можно приобрести в магазине хозяйственных товаров или заказать через интернет.
3
Используйте для пайки электроники порошковую проволоку с флюсом. Проверьте, чтобы выбранный флюс был совместим с паяемыми компонентами. Вам наверняка не подойдет сантехнический флюс. Флюс — это материал (канифоль и ее разновидности), который используют для того, чтобы подготовить поверхности к пайке. Перед пайкой необходимо очистить поверхности от грязи, жира и тому подобного, то есть от всего того, что может отрицательно повлиять на паяное соединение. Лучше всего подойдет паяльная проволока с флюсом, так как в этом случае он будет попадать на поверхности в процессе пайки, хотя для работы с очень мелкими деталями, поверхностного монтажа или автоматической пайки можно использовать другие варианты.
- Для пайки электрических и электронных компонентов используют несколько распространенных видов флюса. Это RMA, RA и водорастворимые флюсы (в порядке убывания популярности). Чем активнее флюс, тем важнее не оставить его после пайки, чтобы не допустить продолжительного химического воздействия или повреждения работы электрического и электронного оборудования. В частности, следует удалять водорастворимые флюсы.
- После пайки канифоль оставляет коричневый липкий налет, который в идеале не должен вызывать коррозию и проводить электрический ток. Этот налет можно снять с помощью специального средства для удаления канифоли или изопропилового спирта.
- Не требующий отмывки флюс оставляет после пайки осадок, который не вызывает коррозии и не проводит электрический ток. Этот флюс рассчитан на то, что его можно оставлять на паяном соединении и прилегающих к нему поверхностях.
- Как правило, водорастворимые флюсы обладают большей активностью, и перед пайкой их следует смывать водой. Если не очистить поверхности, остатки водорастворимого флюса могут вызвать коррозию и повредить плату или компоненты.
4
Возьмите необходимую плату и компоненты. Как правило, при электронной пайке используются «сквозные» компоненты, выводы которых вставляются в отверстия на печатных платах и припаиваются к металлическому покрытию (дорожкам) вокруг отверстий. На одних платах внутренняя поверхность отверстия покрыта металлом, на других нет — в последнем случае вставленный провод соединяет дорожки на верхней и нижней стороне печатной платы, и при этом, как правило, требуется пайка контактов с обеих сторон.
- Хотя при пайке других электрических элементов, например проводов или соединений, применяются несколько иные методы, общие принципы работы с припоем и паяльником одинаковы. Тем не менее учтите, что соединения и другие подвижные точки необходимо прочно закрепить перед пайкой. Паяное соединение НЕ обеспечивает механическую прочность или устойчивость к вибрации, оно представляет собой лишь электрический контакт с очень низким сопротивлением.
5
Зафиксируйте паяемые компоненты с помощью зажима. Обычно электронные компоненты довольно малы, и вам понадобятся щипцы, остроносые плоскогубцы или пинцет, чтобы удерживать их на месте, пока вы управляетесь с паяльником и припоем. Иногда это довольно тонкая работа.
- Выберите подходящие зажимы или подставки для того, чтобы удерживать плату на месте во время пайки.
Реклама

Часть 2

Часть 2 из 3:

Пайка компонентов

Загрузить PDF

Будьте внимательны и выберите подходящие по типу и характеристикам компоненты. Если вам нужны резисторы, проверьте их цифровые ключи. При необходимости согните отводы — будьте осторожны, чтобы не сломать их (не сгибайте провода слишком сильно), — и прижмите их к плате.
2
Будьте предельно осторожны и паяйте в подходящем месте. Всегда паяйте в хорошо проветриваемом помещении и защищайте органы дыхания и глаза. Позаботьтесь о безопасном месте, на которое вы сможете положить паяльник (используйте огнеупорную подставку или держатель), когда он включен. Горячий паяльник легко может привести к пожару, если положить его на поверхность стола, бумагу или пластик.
- Следите, чтобы расстояние между электронными компонентами и вашим лицом составляло не менее 20–30 сантиметров, иначе капли припоя или горячий флюс могут попасть вам в глаза. Старайтесь использовать защитные очки. Расплавленный припой может неожиданно брызгать.
3
«Залудите» жало паяльника. Расплавьте кончиком паяльника маленький шарик припоя. Эта операция называется лужением, она позволяет увеличить тепловой поток от паяльника к проводу и подложке и предохранить плату от продолжительного нагрева.
- Осторожно поместите жало паяльника вместе с каплей на поверхность контакта провода и подложки. Кончик паяльника с каплей должен касаться как провода, так и подложки.
- Жало паяльника не должно касаться неметаллической части печатной платы, будь то часто используемое стекловолокно или какой-либо другой материал. Высокие температуры могут повредить неметаллическую часть.
4
Подайте на контакт между проводом и подложкой проволоку припоя. Флюс из паяльной проволоки активен в течение краткого времени после того, как расплавится и попадет на поверхность пайки. Он медленно выгорает (именно поэтому от места пайки поднимается дым) и теряет свою эффективность. Провод компонента и подложка должны быть достаточно нагреты, чтобы припой плавился в месте их соединения. Расплавленный припой должен соединить подложку и провод за счет поверхностного натяжения. Обычно это называют смачиванием.
- Если припой не расплавляется в нужном месте, скорее всего, он недостаточно разогрелся, или вы плохо очистили поверхность от жира и грязи. Возможно, необходимо еще раз обработать поверхность флюсом. Перед пайкой может потребоваться тщательная очистка поверхностей.
- Будьте осторожны — обычно наждачная бумага слишком жестка, а после обработки более мягкой проволочной мочалкой остаются крошечные кусочки проводящего металла, что может привести к непредвиденным коротким замыканиям и неправильной работе платы.
5
Прекратите подачу припоя после того, как смочите им нужные поверхности. Перестаньте подавать припой, когда он заполнит зазоры и увлажнит нужные поверхности. Для большинства соединений требуется не более одной-двух капель припоя, хотя его количество может немного различаться для разных компонентов. Руководствуйтесь следующими правилами:
- если у вас плата с гальваническим покрытием, перестаньте подавать припой, когда вокруг соединения образуется сплошная вогнутая кромка;
- на не покрытой металлом печатной плате прекратите подачу припоя после того, как он образует плоское пятно;
- если вы используете слишком много припоя, у вас получится выпуклое каплеобразное соединение, в то время как при недостатке припоя образуется вогнутый контакт неправильной формы — в обоих случаях паяное соединение будет некачественным.
Реклама

Часть 3

Часть 3 из 3:

Качественная пайка

Загрузить PDF

1
Действуйте быстро. К сожалению, электронные компоненты и платы легко повреждаются из-за перегрева. Тем не менее этого можно избежать, если действовать достаточно быстро. Можно прижать к плате рядом с местом пайки палец, чтобы вовремя заметить перегрев.
- Попробуйте подстраховаться и используйте паяльник меньшей мощности, чем та, которая, по вашему мнению, может потребоваться. Обычно для работы с электроникой достаточно 30-ваттного паяльника. Очень полезно также потренироваться паять, прежде чем приступать к ответственной работе.
- При работе с двухсторонней платой осмотрите паяные соединения с обеих сторон. Нормальные паяные контакты блестят и имеют форму конуса. Если контакт имеет «заиндевевший» и тусклый вид, то, скорее всего, он долго не продержится.
Подумайте о том, чтобы при пайке чувствительных компонентов использовать радиаторы. Некоторые компоненты (диоды, транзисторы и так далее) довольно чувствительны к тепловым повреждениям, и при их пайке требуется маленький алюминиевый радиатор, который следует прикрепить к выводам этих компонентов на противоположной стороне печатной платы. Такие алюминиевые радиаторы можно приобрести в магазине электроники. Можно также использовать небольшие зажимы.
3
Научитесь определять, достаточно ли припоя. При правильном нанесении припой будет блестящим, а не тусклым. Качество паяного соединения лучше всего определяется визуально. Припой должен плавиться на поверхности электронных компонентов или дорожках печатной платы, а не на жале паяльника. В этом случае он как следует пристанет к поверхности металла после охлаждения.
- Паяное соединение должно равномерно покрывать поверхность компонентов, припоя должно быть не слишком много, чтобы он не образовывал шарик, но и не слишком мало, так чтобы он полностью покрывал место контакта.
4
Держите паяльник в чистоте. Пригоревший флюс, канифоль из сердечника припоя и пластиковые оболочки проводов могут загрязнить жало паяльника, что помешает как следует спаять электронные компоненты. В результате паяное соединение будет иметь высокое электрическое сопротивление и низкую прочность. Жало паяльника должно блестеть и быть свободным от нагара.
- Очищайте паяльник каждый раз после пайки очередного компонента. Как следует чистите жало паяльника мокрой губкой или мочалкой из бронзовой или латунной проволоки.
5
Подождите, пока припой полностью остынет, прежде чем перемещать компоненты. В течение некоторого времени припой остается мягким, и это сложно определить визуально. В случае мелких электронных деталей для охлаждения припоя может потребоваться лишь несколько секунд, однако крупные компоненты имеют бо́льшую массу, они дольше разогреваются в процессе пайки и гораздо медленнее остывают вместе с припоем.
- Если компоненты слишком горячи на ощупь, используйте остроносые плоскогубцы или инструмент из двух зажимов типа «крокодил», прикрепленных к небольшой шарнирной подставке. Если внимательно следить за припоем, то можно заметить, как он оседает по мере охлаждения.
6
Потренируйтесь на ненужных компонентах. Прежде чем приступить к пайке чего-либо важного, следует потренироваться на ненужных деталях. Такие детали можно достать из старого радиоприемника или других приборов.
- Никто не совершенен, даже профессионалы. Ничего страшного, если вам придется перепаять что-либо. Таким образом вы предотвратите неполадки в будущем.
Реклама

Советы

Если паяльник часто использовать, со временем его жало пристанет к втулке из-за скопившихся между ними оксидов. Этой проблемы обычно лишены жала с защитным покрытием. Если иногда вам не удается снять медный наконечник, со временем он окончательно застрянет во втулке, а затем разрушится. Чтобы избежать этого, через каждые 20–50 часов работы вынимайте наконечник из холодного паяльника и двигайте его вперед-назад и вращайте, чтобы вытряхнуть оксидные чешуйки, а затем вновь зажимайте. В результате паяльник прослужит долгие годы!
Большинство паяльников имеют сменные наконечники (жала). У жал ограниченный срок службы, они имеют различную форму и размеры и подходят для разных задач.
Держите под рукой резиновую грушу или другой отсасывающий инструмент (чтобы отсосать расплавленный припой), либо моток оплетки для удаления припоя (тонкой медной сетки, которая впитывает расплавленный припой) на случай, если вы допустите оплошность и нужно будет что-то отсоединить или удалить лишний припой.
Если у вас есть проволочная мочалка (лучше всего из латуни), очистите ею остывший паяльник от налета и оксидной пленки. Делайте это через каждые 60–75 часов работы.

Предупреждения

Припои, особенно на основе свинца, содержат вредные материалы. Мойте руки после пайки и помните, что для содержащих припой предметов могут потребоваться особые меры по утилизации.
Паяльники разогреваются до высоких температур. Не прикасайтесь к жалу горячего паяльника. Обязательно используйте подходящую подставку или держатель, чтобы жало паяльника не прикасалось к рабочей поверхности.