Практически каждый человек знаком с паяльниками, и знает какое они имеют техническое предназначение, однако не каждый знает, как пользоваться паяльниками правильно. Процесс осуществления пайки не является сложной технической операцией. Главное, что требуется знать для правильного проведения пайки — как правильно работать паяльником.
Электрический паяльник, это ручной инструмент предназначенный для расплавления припоя и разогрева до нужной температуры соединяемых деталей.
Технология осуществления процесса пайки
Процесс пайки представляет собой скрепление металлических элементов при помощи расплава металла или сплава, который имеет низкую температуру плавления. Такой легкоплавкий металл или сплав металлов получил название припоя. Для осуществления процесса пайки требуется нагреть стык между металлическими заготовками в месте соединения до температуры плавления припоя. При плавлении припой заполняет зазор между соединяемыми металлическими изделиями. В результате дальнейшего застывания между заготовками возникает очень прочная металлическая связь.
Для проведения пайки наиболее популярным является припой, представляющий собой сплав олова со свинцом. Содержание олова в этом типе припоя может колебаться, в зависимости от его технической марки от 20 до 90%. Очень хорошие технические характеристики имеются у припоя типа ПОС-40 и ПОС-60. В маркировке припоя цифровое обозначение указывает на концентрацию в сплаве олова в процентах. Эти типы припоев плавятся при температуре 230 и 180 градусов соответственно. В некоторых случаях применяется припой с добавлением висмута. Такой состав сплава имеет маркировку ПОСВ-33, а его температура плавления составляет 130 градусов Цельсия.
При проведении пайки алюминиевых деталей применяются специальные припои, в состав которых входит алюминий. Эти припои имеют высокую температуру плавления. Припои, используемые для осуществления пайки, реализуются в форме стержней или проволоки с диаметром от 0,5 до 2 мм.
Чаще всего осуществить процесс невозможно без предварительной очистки поверхности металла от оксидной пленки, образующейся на поверхности металлической заготовки. Для того чтобы разрушить оксидную поверхностную пленку применяются спецсоставы называемые флюсами. При осуществлении технических операций с медными проводами в качестве флюса применяется канифоль. При нагреве участка пайки флюс предупреждает негативное воздействие на медь воздушной атмосферы. Применение проволочного припоя не требует дополнительного использования флюса, так как он является уже введенным в состав проволочного припоя. Для очистки спаиваемых металлических поверхностей применяется паяльная кислота.
Вернуться к оглавлению
Осуществление пайки разнообразных металлических заготовок
Наличие подставки для паяльника — требование техники безопасности.
Медные заготовки и детали, изготовленные из медных сплавов, не вызывают проблем при осуществлении спаивания. Эти элементы легко спаиваются при использовании припоев на основе олова и канифоли. Изделия из серебра или посеребренные, легко поддаются спаиванию по той же технологии, что и медные, но для повышения качества соединения можно применять оловянно-свинцовый спецприпой с добавкой серебра в состав.
Стальные изделия и металлические изделия, имеющие цинковое покрытие плохо поддаются спаиванию с применением канифоли. Улучшить положение позволяет применение в процессе работы паяльной кислоты, которая дает возможность легко разрушить оксидную пленку.
Сплавы, используемые в составе нагревательных приборов, подвергаются спаиванию при помощи использования специальных флюсов. Очень часто при осуществлении такой работы в домашних условиях можно применять обычный аспирин. Изделия из алюминия и сплавов, в основе которых лежит алюминий, а также нержавеющие стали подвергнуть спаиванию при помощи канифоли невозможно. Для проведения процесса применяются спецсредства и спецсплавы в качества припоев. Особо эффективно проявляет себя в процессе проведения спаивания таких изделий концентрированная ортофосфорная кислота.
Вернуться к оглавлению
Особенности выбора инструмента и подготовительные работы
Выбор рабочего инструмента зависит от его мощности: чем выше этот показатель у нагревателя, тем выше температура нагрева жала паяльника. Паяльники, применяемые в быту, изготавливаются производителями с нагревательными элементами, имеющими мощность от 20 до 125 Вт. Наиболее популярными считаются модели имеющие мощность от 25 до 40 Вт. Использование таких устройств рекомендуется для людей делающих первые шаги в области проведения пайки.
Жало практически всех моделей бытовых паяльников изготавливаются из меди, что обусловлено ее высокой теплопроводностью. Большое влияние на процесс выполнения работ оказывает диаметр используемого жала. Чаще всего встречается два вида жал:
- рабочие элементы с диаметром 4-5 мм;
- рабочие элементы с диаметром 2-3 мм.
В случае проведения работ с небольшими электросхемами рекомендуется применять паяльники с небольшой мощностью и тонкими жалами.
Для того, чтобы правильно пользоваться паяльником требуется подготовиться к процессу проведения пайки.
Сначала необходимо подготовить место. Работа с инструментом предполагает проведение технологических операций с использованием высоких температур и бытового электрического напряжения. По этой причине рабочее место должно располагаться в пределах досягаемости к электророзетке, которую планируется использовать. Паяльник требуется расположить на удобной подставке, которая позволяет быструю и легкую установку и снятие инструмента. При установке прибора на подставку он не должен соприкасаться с поверхностью стола разогретым рабочим элементом.
В наличии должны быть достаточно инструментов, для выполнения любых видов пайки.
Для удобства осуществления работ требуется подготовить небольшие емкости для канифоли и припоя. Емкости лучше всего закрепить для предотвращения их перемещения в процессе работы.
Перед работой следует подготовить жало инструмента. Проводится осмотр поверхности и, при выявлении изъянов, они устраняются при помощи напильника. При выявлении изменений в наконечнике жала требуется восстановить угол скоса при помощи напильника. Скос должен быть равен 45 градусам. После восстановления геометрии жала проводится его облужение при помощи припоя.
После проведения облужения наконечника следует подготовить металлические заготовки, предназначенные для спаивания, особенно, если заготовки имеют большой размер. Для очистки поверхности заготовки можно использовать наждачную бумагу или надфиль.
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.
Как правильно паять?
Прежде чем начать рассматривать вопрос: ”Как правильно паять?” Нужно обозначить одно но…
Пайка бывает разная . Нужно понимать, что существует большая разница в методике пайки здоровенного резистора мощностью 2 Ватта на обычную печатную плату и, например, микросхемы BGA на многослойную плату сотового телефона.
Если в первом случае можно обойтись простейшим электрическим паяльником мощностью 40 Ватт, твёрдой канифолью и припоем, то во втором случае потребуется применение таких приборов, как термовоздушная станция, безотмывочный флюс, паяльная паста, трафареты и, возможно, станция нижнего подогрева плат.
Как видим, разница существенная.
В каждом конкретном случае нужно выбирать тот метод пайки, который является наиболее подходящим для конкретного вида монтажа . Так для пайки микросхем в планарном корпусе лучше применять термовоздушную пайку, а для монтажа обычных выводных резисторов, крупногабаритных электролитических конденсаторов стоит применять контактную пайку электрическим паяльником.
Рассмотрим простейшие правила обычной контактной пайки.
Для начала начинающему радиолюбителю вполне достаточно освоить обычную контактную пайку простейшим и самым дешёвым электрическим паяльником с медным жалом.
Сперва необходимо приготовить минимальный наборчик для пайки и паяльный инструмент. О том, как подготовить электрический паяльник к работе уже рассказывалось в статье о подготовке и уходе за паяльником .
Многие считают, что для пайки лучше использовать паяльник с невыгораемым жалом. В отличие от медного, невыгораемое жало не требует периодического затачивания и лужения, так как на его поверхности не образуются углублений – раковин.
Выгоревшее жало паяльника
(для наглядности медное жало предварительно обработано напильником).
На фото видно, что край медного жала неровный, а образовавшиеся углубления заполнены застывшим припоем.
Невыгораемое жало у широко распространённых паяльников, как правило, имеет конусообразную форму. Такое жало не смачивается расплавленным припоем, то есть с его помощью на жало нельзя брать припой. При работе таким паяльником припой к месту пайки доставляется с помощью тонкого проволочного припоя.
Понятно, что использовать припой в кусочках или стержнях при пайке паяльником с невыгораемым жалом затруднительно и неудобно. Поэтому тем, кто хочет научиться паять, лучше начинать свою практику с обычного электрического паяльника с медным жалом. Недостатки его использования легко компенсируются такими удобствами, как лёгкость использования припоев в любом исполнении (проволочном, стержневом, кусковом и т.п), возможность изменения формы медного жала.
Электрический паяльник с медным жалом удобен тем, что с его помощью можно легко дозировать количество припоя, которое необходимо донести к месту пайки.
Чистота спаиваемых поверхностей.
Первое правило качественной пайки – это чистота спаиваемых поверхностей. Даже у новых радиодеталей, купленных в магазине, выводы покрываются окислами и загрязнениями. Но с этими незначительными загрязнениями, как правило, справляется флюс, который применяют в процессе пайки. Если же видно, что выводы радиодеталей или медные проводники сильно загрязнены или покрыты окислом (зеленоватого или тёмно-серого цвета), то перед пайкой их нужно очистить либо перочинным ножом, либо наждачной бумагой.
Особенно это актуально, если при сборке электронного устройства применяются радиодетали, бывшие в употреблении. На их выводах обычно образуется тёмный налёт. Это окисел, который будет препятствовать пайке.
Лужение.
Перед пайкой поверхность выводов необходимо залудить – покрыть тонким и ровным слоем припоя. Если обратить внимание на выводы новых радиодеталей, то в большинстве случаев можно заметить, что их выводы и контакты залужены. Пайка лужёных выводов происходит быстрее и качественнее, так как отпадает необходимость в предварительной подготовке выводов к пайке.
Чтобы залудить медный проводник для начала удаляют с его поверхности изоляцию и очищают от загрязнений, если таковые имеются. Затем нужно обработать поверхность пайки флюсом. Если в качестве флюса применяется кусковая канифоль, то медный провод можно положить на кусок канифоли и коснуться провода хорошо прогретым жалом паяльника. Предварительно на жало паяльника необходимо взять немного припоя.
Далее движением вдоль провода распределяем расплавленный припой по поверхности проводника, стараясь как можно лучше и равномернее прогреть сам проводник. При этом кусковая канифоль плавиться и начинает испаряться под действием температуры. На поверхности проводника должно образоваться ровное покрытие оловянно-свинцовым припоем без комочков и катышков.
Расплавившаяся канифоль способствует уменьшению поверхностного натяжения расплавленного припоя и улучшает смачиваемость спаиваемых поверхностей. Благодаря флюсу (в данном случае – канифоли) обеспечивается равномерное покрытие проводника тонким слоем припоя. Также флюс способствует удалению загрязнений и предотвращает окисление поверхности проводников во время прогрева их паяльником.
Прогрев жала паяльника до рабочей температуры.
Перед началом пайки необходимо включить электрический паяльник и подождать, пока его жало хорошо прогреется и температура его достигнет значения 180 – 240 0 C.
Так как у обычного паяльника нет индикации температуры жала, то судить о достаточном нагреве жала можно по вскипанию канифоли.
Для проверки нужно кратковременно коснуться кусочка канифоли нагретым жалом. Если канифоль плохо плавиться и медленно растекается по жалу паяльника, то он ещё недогрет. Если же происходит вскипание канифоли и обильное выделение пара, то паяльник готов к работе.
В случае пайки недогретым паяльником, припой будет иметь вид кашицы, будет быстро застывать, а поверхность паяного контакта будет иметь шероховатый вид с тёмно – серым оттенком. Такая пайка является некачественной и быстро разрушается.
Качественный паяный контакт имеет характерный металлический глянец, а его поверхность ровная и блестит на солнце.
Также при пайке различных радиодеталей стоит обращать внимание на площади спаиваемых поверхностей. Чем больше площадь проводника, например, медной дорожки на печатной плате, тем мощнее должен быть паяльник. При пайке происходит теплопередача и кроме самого места пайки происходит и побочный прогрев радиодетали или печатной платы .
Если от места пайки происходит существенный теплоотвод, то маломощным паяльником невозможно хорошо прогреть место пайки и припой очень быстро остывает, превращаясь в рыхлую субстанцию. В таком случае нужно либо дольше нагревать спаиваемые поверхности (что не всегда возможно или не приводит к желаемому результату), либо применять более мощный паяльник.
Для пайки малогабаритных радиоэлементов и печатных плат с плотным монтажом лучше использовать паяльник мощностью не более 25 Ватт. Обычно в радиолюбительской практике используются паяльники мощностью 25 – 40 Ватт с питанием от сети переменного тока 220 вольт. При эксплуатации электрического паяльника стоит регулярно проверять целостность изоляции сетевого шнура , так как в процессе работы нередки случаи её повреждения и случайного оплавления разогретыми частями паяльника.
При запаивании либо выпаивании радиодетали с печатной платы желательно следить за временем пайки и ни в коем случае не перегревать печатную плату и медные дорожки на её поверхности свыше 280 0 C.
Если произойдёт перегрев платы, то она может деформироваться в месте нагрева, произойдёт расслоение или вздутие, отслоятся печатные дорожки в месте нагрева.
Температура свыше 240-280 0 C является критической для большинства радиоэлементов. Перегрев радиодеталей во время пайки может вызвать их порчу.
При спайке деталей очень важно жёстко их зафиксировать. Если этого не сделать, то любая вибрация или смещение нарушит качество пайки, так как припою требуется несколько секунд для того чтобы затвердеть.
Для того чтобы качественно производить пайку деталей “на весу” и избежать смещения или вибрации во время остывания паяного контакта можно использовать приспособление, которое в быту радиолюбителей называется “третья рука ”.
"Третья рука"
Такое нехитрое устройство позволит не только легко и без особых усилий производить пайку деталей, но и избавит от ожогов, которые можно получить, если придерживать детали во время пайки рукой.
"Третья рука" в работе
Меры безопасности при пайке.
В процессе пайки довольно легко получить пусть и небольшой, но ожог. Чаще всего ожогам подвергаются пальцы и кисти рук. Причиной ожогов, как правило, является спешка и плохая организация рабочего места.
Нужно помнить, что в процессе пайки не стоит прикладывать больших усилий к паяльнику. Нет смысла давить им на печатную плату в надежде быстрого расплавления паяного контакта. Нужно дождаться, когда температура в месте пайки достигнет необходимой . В противном случае возможно соскальзывание жала паяльника с платы и случайное касание раскалённым металлом пальцев рук или ладони. Поверьте, ожоговые раны очень долго заживают !
Также стоит держать глаза подальше от места пайки. Нередки случаи, что при перегреве печатная дорожка на плате отслаивается с характерным вспучиванием, что ведёт к разбрызгиванию мельчайших капелек расплавленного припоя. Если есть защитные очки, то стоит применить их. Как только будет получен достаточный опыт пайки, то от защитных очков можно отказаться.
Производить пайку желательно в хорошо проветриваемом помещении. Пары свинца и канифоли вредны для здоровья. Если нет возможности проветривать помещение, то стоит делать перерывы между работой.
Эта статья была написана в помощь тем, кто совсем не умеет паять, кто ни разу не брал в руки паяльник, словом для тех, кому нужно научится правильно паять.
Предлагаю сразу начать с практики. Кроме желания, терпения и прямых рук, нам понадобится следующее:
Сам паяльник. Паяльники бывают разные, прежде всего обратим внимание на его мощность. 3-10Вт предназначены для распайки супер-пупер мелких микросхем, 20-40Вт считаются бытовыми и радиолюбительскими, 60-100Втные сабжи покупают сотрудники автосервиса, для распайки толстых проводов, ну а 100-250 используют для запайки кастрюль, радиаторов и и прочего крупногабаритного хлама.
Что нужно паять моддерам? Тонкие проводки, резисторы, светодиоды и прочую мелочь, поэтому приобретаем 25 ваттный паяльник. Спросите, почему не больше? Всё просто, все радиодетали не любят перегрева, и выходят от него из строя. Вот так, не переусердствуйте.
Подставка для паяльника. Включенный паяльник нагревается до 300 градусов. Его надо куда-то класть, позаботьтесь словом. Включенный паяльник кладём на подставку, справа от себя, на краю стола. Соблюдаем правила безопасности, контролируем его сетевые провода и предупреждаем окружающих.
Припой. Припой это сплав олова, свинца, кадмия и других легкоплавких металлов. Существует много видов припоев. Есть совсем легкоплавкие, 65-70 градусов Цельсия, есть наоборот, тугоплавкие – им и 1000 не страшно. Радиолюбители используют марку ПОС-61, её и покупаем. Рекомендую приобретать в виде проволочки, толщиной со спичку - удобнее паять.
Флюс. Флюс это некое связующее, обезжиривающее и защищающее от окисления вещество, которое помогает припою прилипать к месту пайки, без него нельзя. Их тоже много видов. Для разных металлов, разных припоев и разных технологий. Радиолюбители пользуются маркой ЛТИ-120 или спиртовым раствором канифоли, обычной канифолью, на худой конец. Сделать флюс самому очень просто. Заполняем пузырёк наполовину спиртом, насыпаем толчёной канифоли, взбалтываем до полного растворения.
Также, рекомендую купить какой либо активный флюс. Он часто бывает полезен, например, для пайки хромированных выводов некоторых выключателей и разъёмов. На крайний случай, упрямый контакт можно припаять при помощи таблетки обычного аспирина. Воняет противно – но паяет.
Ещё нам понадобится небольшой кусок тонкой фанеры, оргалита или плекса, чтобы не испортить стол.
Инструменты. Маленькие кусачки - для проводов, выводов деталей и снятия изоляции, напильник - для зачистки жала паяльника, пинцет - чтобы пальцы не обжигать и медицинский скальпель.
Приборы. Настоятельно рекомендую купить цифровой тестер. Всегда полезная вещь в хозяйстве. И напряжение померить, и сопротивление…, да и стоит копейки.
Итак, начнём.
Если паяльник новый, его надо сначала заточить и облудить. Это просто. Включаем в сеть, ждём. После первого включения, нередко, бывает выгорание смазки, небольшое выделение гари, не бойтесь, это не страшно.
После прогрева сабжа, в течении 15-20 минут зачищаем рабочую поверхность напильником, и быстро, пока медное жало не окислилась, мокаем в канифоль, потом сразу в припой.
Круговыми движениями руки помогаем процессу. Всё. Есть паяльники с жалом из металлокерамики, их не зачищают напильником, их протирают специальной мокрой губкой.
По мере выгорания медного стержня, такую процедуру придётся выполнять регулярно.
Очень важно, чтобы спаиваемые поверхности были чистыми, без краски, лака или окислений. Если это не так – исправляем, при помощи надфиля, скальпеля или мелкой наждачки. Наносим кисточкой немного флюса на спаиваемое место, берём жалом паяльника немного припоя, пропаиваем. Всё просто, но требуется навык. С первого раза красиво и качественно не получится.
К паяемым деталям прикладываем жало паяльника всей лопаточкой, для эффективной теплопередачи. Пайка должна быть быстрой и качественной. Не забываем про перегрев деталей. Не получилось с первого раза, даём радиодеталям остыть. Время прогрева подбираем экспериментальным путём - если слишком быстро, то деталь не прогреется и пайка получится плохая.
Флюс наносим непосредственно перед пайкой, когда все приготовления деталей закончены, чтобы он не испарялся.
Хорошую пайку видно сразу, припой ложится тонким и ровным слоем, блестит. Нет наплывов, трещин и серых мест. Дополнительную крепость соединения придаёт предварительная скрутка проводов.
Для получения хороших результатов рекомендую потренироваться на отслужившем магнитофоне.
Чтобы пропаянные детали не замкнулись между собой, или ещё куда либо, надеваем кусочек изолирующей трубочки подходящего размера. Или обматываем изолентой.
Меры предосторожности.
Ох, сколько раз я обжигался об паяльник, сколько раз ронял его себе на ногу, задев шнур... Однажды, на горячий паяльник умудрился сесть мой волнистый попугай, вот крику было Словом отнеситесь серьёзно, помните, что Ваша подруга или бабушка может не знать о "коварной" сущности этого девайса.
Флюса наносим минимальное количество. При избытке – может брызнуть, при касании паяльником.
Припоя паяльником берём столько, сколько нужно на 1-2 пайки, излишек может капнуть и обжечь.
Паяние печатных плат.
Печатная плата сильно облегчает процесс изготовления радиосхемы. Все электрические соединения выполнены дорожками из медной фольги. Детали надёжно закреплены и не боятся вибраций. В соответствующей статье мы уже рассказывали, как можно самому сделать печатную плату.
Вставляем деталь в нужное место платы и подбираем нужную глубину посадки. Наносим флюс маленькой кисточкой.
Берем паяльником немного припоя и подносим к месту пайкитаким образом, чтобы плоскость жала была обращена к детали, а сам паяльник находился под углом 45 градусов.
При хорошем флюсе, нормальном припое и нормально нагретом паяльнике пайка одной контактной площадки занимает около секунды. Правильно выполненная пайка не должна иметь каких либо наплывов, трещин и должна блестеть.
Торчащие ножки ликвидируем кусачками. После окончания монтажа и выполнения пуско-наладчных работ, протираем плату спиртом. Применение ацетона не рекомендую, некоторые детали и провода могут пострадать. Ну а элементы содержащие механику, такие как реле, тумблеры и подстроечные резисторы, вообще нельзя мыть ничем, их впаивают после промывки.
Подбираем оптимальное расположение деталей. Отпиливаем кусочек платы нужного размера, впаиваем компоненты. Соединения делаем тонким проводом. Не забываем про перегрев. Работаем аккуратно и внимательно, чтобы случайно не замкнуть соседние контакты. Иногда полезно проверить замыкание дорожек тестером, иногда на свет видно. Учимся и тренируемся.
А сколько приятных минут(часов, дней) Вы проведёте в поисках неправильного соединения!
Ещё одна хитрость на последок. Сейчас расскажу, как выпаять радиодеталь из платы, или устранить досадное замыкание контактных площадок микросхемы.
Для этого понадобится кусочек медной оплётки от экранированного провода. Прикладываем оплётку в нужное место, капаем флюса, прижимаем паяльник, и – вуаля! Припой впитался в неё.
Остаётся покачать все ножки пинцетом и извлечь детальку. Для этой цели есть и специальные оловоотсосы, но мне удобнее по-старинке.
