Умение паять — полезный навык. Можно самостоятельно отремонтировать электрические устройства, при желании — создавать собственные. Научиться этому не так уж и сложно. В этом материале мы расскажем обо всех тонкостях пайки.
Пайка
Паять чаще всего приходится при работе с проводами и электрическими устройствами. Собственно, на это мы и сделаем основной акцент. Однако навык пайки пригодится и в других областях. Например, при изготовлении поделок из жести, проволоки и других материалов. Главное — понять и освоить основные принципы.
При пайке металлических изделий между ними вводится расплавленный припой. После остывания он создает прочное соединение. В отличие от сварки, при пайке плавится только соединяющий металлы припой.
Начнем с алгоритма — а затем подробно разберем каждый шаг.
- Разогрев паяльника до рабочей температуры
- Разогрев спаиваемых металлов (паяльником или на специальных подставках)
- Нанесение флюса на спаиваемые поверхности металла
- Нанесение припоя на жало паяльника
- Лужение спаиваемых поверхностей
- Нанесение припоя на жало паяльника
- Пайка — перенос припоя с жала паяльника на спаиваемые поверхности.
- Остывание спаянных поверхностей
- Смывка остатков флюса со спаянных поверхностей (по необходимости)
Если спаиваемые поверхности весят немного, можно совместить по времени шаги 2 и 5.
Припой
Припой — это специальный металлический сплав. Он в жидком виде проникает между поверхностями спаиваемых металлов. После остывания припой создает прочные соединения — механическое и электрическое.
Обычно это сплав олова и свинца. Разное их соотношение влияет на температуру плавления припоя. Выпускаются как низкотемпературные, так и высокотемпературные припои.
В электротехнике наибольшей популярностью пользуется припой ПОС 60 — припой оловянно-свинцовый с содержанием 60% олова. Для удобства он выпускается в виде трубочки, заполненной флюсом.
Диаметр припоя напрямую связан с размерами используемого жала паяльника — чем больше жало, тем более толстая нужна трубка с припоем.
Расплавленный припой обладает важными физическими свойствами — поверхностным натяжением и текучестью. Поверхностное натяжение помогает припою прилипнуть к жалу паяльника, а текучесть — стечь на место пайки. Наблюдается и обратная картина: припой с места пайки может перетечь на жало паяльника, если на нем гораздо меньше припоя. Происходит равномерное распределение расплавленного припоя между ними.
Именно поэтому на поднесенное сверху жало паяльника прилипает капелька припоя — казалось бы, вопреки закону притяжения. Она уверенно держится на жале паяльника и стекает к месту пайки только при прямом прикосновении с ним.
Главное, чтобы жало паяльника и место пайки были очищены флюсом от окислов. А также — залужены тонким слоем припоя.
Флюс
Основное назначение флюса — удаление оксидной пленки с поверхности спаиваемых металлов. Флюс также снижает поверхностное натяжение жидкого припоя, улучшая растекание по спаиваемым поверхностям. Это повышает прочность соединения.
Наиболее распространенный флюс — канифоль.
Канифоль отлично растворяется в спирте. Продается и в жидком состоянии.
Смесь канифоли со стеарином или техническим вазелином по консистенции напоминает густую мазь. Отсюда ее название — паяльный жир.
Существуют флюсы на основе синтетических смол, а также органические флюсы на основе органических кислот и растворителей.
Флюсы подразделяются на:
- нейтральные;
- активные;
- высокоактивные.
Хотя канифоль на 75-95% состоит из смоляных кислот, она относится к нейтральным флюсам. Ее кислоты удаляют оксидную пленку только при повышении температуры. При остывании остатки неиспользованной канифоли возвращаются в первоначальное аморфное состояние. Они безвредны для паяного соединения. Поэтому остатки нейтральных флюсов на канифольной основе можно не смывать.
Добавки сильных активаторов превращают нейтральные флюсы в активные и высокоактивные. Они быстро удаляют застаревшую оксидную пленку на металле. Но после при работе с ними важно удалять остатки флюса — со временем они могут разрушить паяное соединение.
Лужение
Лужение — это удаление оксидной пленки с поверхности спаиваемых металлов и покрытие их тонким слоем расплавленного припоя. Под воздействием флюса оксидная пленка на поверхности металла замещается молекулами расплавленного припоя.
Возникает прочная связь припоя и металла на молекулярном уровне. Она препятствует образованию новой оксидной пленки. При пайке же молекулы наносимого припоя надежно соединяются со своими «родными» молекулами на луженой поверхности.
Вот пример лужения провода с застаревшей оксидной пленкой различными флюсами.
Для лужения провода с нейтральным флюсом необходимо тщательно очистить провод. При использовании активного флюса такая очистка уже не требуется. Зачищенный провод горячим паяльником окунаем в канифоль, на неочищенный — наносим активный паяльный жир.
Результат лужения практически одинаков.
Инструменты для пайки
Основной инструмент при пайке — паяльник. Он нужен для нагрева спаиваемых металлов и переноса на них расплавленного припоя. Большая часть паяльников — электрическая.
Для работы с микросхемами подойдет паяльник мощностью 10-20 Вт. Для пайки более крупных радиодеталей и тонких проводов достаточно мощности паяльника в 30-40 Вт. Для пайки толстых проводов и крупных деталей нужен паяльник мощностью от 60 Вт. Более подробный гайд по выбору можно найти здесь.
Чем больше припоя на жале паяльника, тем больше его стечет на место пайки. Количество припоя, захватываемое жалом паяльника, зависит от площади его кончика. Отсюда такое разнообразие форм и размеров жала паяльника. Для пайки толстых проводов отлично подходит широкое жало, а для небольших контактов на печатной плате — жало с тонким заостренным кончиком.
Существуют и газовые паяльники. Нагреваются они за счет сгорания газа, а заправляются от бытового газового баллончика. Такие модели компактны и универсальны. С конусной насадкой — это обычный паяльник, без наконечника — небольшой паяльный фен с температурой пламени до 400 °C.
Подставка под паяльник сохранит рабочий стол от капель расплавленного припоя.
В случае серьезного увлечения радиотехникой стоит приобрести паяльную станцию. Зачем она может пригодиться, можно узнать из нашего видео.
Держатель для плат надежно фиксирует плату при пайке мелких деталей. С ним также удобно паять провода.
Подставки под паяльники часто комплектуются губкой для очистки жала паяльника от нагара.
Стрипперы, ножи монтерские и ножи канцелярские понадобятся для зачистки проводов от изоляции.
Для разрезания проводов и удаления с печатных плат излишне длинных ножек радиодеталей обычно применяются бокорезы.
Профессиональные монтажники для очистки проводов от изоляции используют стрипперы. В домашних условиях их вполне заменят монтерские и канцелярские ножи.
Выпаивание деталей, удаление припоя
При ремонте техники часто приходится удалять негодный компонент. Затем надо зачистить контактную площадку для пайки новой детали.
С этой задачей справляется оловоотсос. Этот инструмент используют при демонтаже деталей с печатных плат. Чтобы привести его в рабочее положение, надо нажать на шток поршня.
Вот так, например, с помощью оловоотсоса можно выпаять аккумулятор из платы электробритвы.
Многим нравится лента для удаления припоя — она сплетена из тонкой медной проволоки и пропитана флюсом. Лента прикладывается к очищаемому от припоя месту и прогревается паяльником. Оплетка работает как насос, вбирая текучий припой и очищая контактную площадку.
Где используют пайку
Пайка проводов
Возьмем самую банальную ситуацию — необходимо соединить оборванный провод.
Перед пайкой концы проводов очищаем от изоляции и наносим на них флюс. Тут все зависит от выбранного флюса: наносим его кисточкой, заостренной палочкой или окунанием в расплавленную канифоль.
Наносим на жало паяльника немного припоя. Движением жала по подготовленным концам провода переносим на них припой с паяльника — залуживаем их.
Применяют два варианта пайки: внахлест и скруткой концов провода.
В первом варианте провода надо приложить друг к другу с небольшим перекрытием по длине. Затем переносим на них припой с жала паяльника. Движением жала вдоль проводов равномерно распределяем нанесенный припой.
Во втором варианте концы проводов предварительно скручиваются. После этого надо нанести на них припой.
В большинстве случаев применяется первый вариант пайки. Но если место спайки будет подвергаться механическим нагрузкам, лучше использовать скрутку.
Места паек изолируем: тут нужна изолента или предварительно надетая на провода термоусадочная трубка.
Удлинение монтажных выводов
С паяльником можно без труда удлинить «родные» монтажные выводы импульсного преобразователя напряжения. Существует два способа это сделать:
- пайка удлинительных проводов к старым монтажным выводам;
- пайка удлинительных проводов непосредственно на плату.
Зачищаем от изоляции концы удлинительного провода, залуживаем их — покрываем флюсом и наносим тонкий слой припоя.
Первый способ: к монтажным проводам внахлест припаиваем удлинительные провода. Предварительно надетыми термоусадочными трубками надежно изолируем места паек.
Второй способ: паяльником расплавляем припой на контактных площадках. Удаляем монтажные провода. На их место припаиваем удлинительные провода.
Ремонтируем аудиоколонку
Если в колонках периодически пропадает звук, возможно, произошел обрыв проводника в месте кабельного входа. Это случается при частых перемещениях колонки без гибкого кабельного входа.
Для начала нужно определить дефект. Проверяем наличие напряжения непосредственно на плате прибора. Вскрываем корпус колонки, сдвигаем динамик в сторону, извлекаем печатную плату.
Находим площадки платы, к которым припаяны жилы кабеля. Проверяем наличие на них постоянного напряжения 5В, подаваемого от порта USB компьютера.
Если его нет, смело отпаиваем кабель от платы — жалом паяльника последовательно нагреваем припой в местах контакта. После его расплавления отсоединяем проводники от платы.
Далее через кабельный ввод удаляем неисправный кабель, заводим в корпус колонки новый. Площадки контактов на плате остались залуженными. К ним мы припаиваем предварительно залуженные жилы кабеля — соблюдая полярность.
Но что делать, если нового кабеля в наличии нет — а ждать доставки вы уже не можете? Проблему тоже можно решить.
Обрезаем кабель в предполагаемом месте обрыва.
Далее освобождаем жилы от изоляции и «прозваниваем» их мультиметром. Убедившись в исправности обрезанного кабеля, залуживаем его жилы. Затем — припаиваем их к плате.
Стяжкой предохраняем кабель от отрыва его жил с монтажной платы.
Устанавливаем плату и динамик на свои штатные места. Работоспособность колонок восстановлена!
Замена разъема RCA («тюльпан»)
При нарушении контактов в кабеле RCA его разъемы можно заменить на новые, сохранив работоспособность кабеля.
Процесс пайки стандартный — оплетка и центральная жила зачищаются от защитной оболочки, залуживаются и припаиваются к выводам «тюльпана».
Центральная жила провода припаивается к выводу оконечника (SIGNAL), оплетка — к корпусу (GROUND) разъема.
Пайка радиодеталей
Спиртовым раствором канифоли обрабатываем контактные площадки
На установленной детали немного разводим в стороны проволочные ножки для фиксации на плате. Наносим на жало паяльника припой с канифолью, затем по очереди припаиваем ножки радиодетали.
После пайки откусываем длинные проволочные ножки.
Пайка проводов к батарейкам
При необходимости к батарейкам можно припаять провода с применением активного флюса — с ним быстрее залуживаются металлические выводы. При работе с нейтральным флюсом батарейки можно перегреть и разрушить.
При ремонте проводки, удлинителей, различных плат и микросхем применяется метод пайки. Он обеспечивает качественное электропроводное соединение, получая при этом низкое переходное сопротивление. 50% качественной пайки зависит от правильного выбора паяльника, флюса и припоя. Остальные50 % от правильности выполнения всех манипуляций. Мы объясним, что необходимо взять для пайки и на примере покажем, как паять провода.
Суть пайки
Собственно, что такое пайка? Это соединение проводников (например, проводов или провода и дорожки на плате) с помощью легкоплавкого припоя. Звучит просто, на самом деле принципиально важно обеспечить два момента:
- надежное соединение, чтобы хороший контакт был постоянно,
- достаточную площадь соединения, чтобы место пайки не перегревалось (актуально для силовых цепей).
Однако стоит отметить, что сам припой имеет высокое удельное сопротивление. Поэтому необходимо, чтобы толщина покрываемого слоя была небольшой, а площадь покрытия наоборот больше. Также отметим, что чем толще проводник (например, провод), тем большую площадь нужно покрывать.
Какой инструмент нужен для пайки?
Паяльник
Существуют маломощные небольшие модели с тонким жалом, позволяющие паять мелкие детали, такие как SMD-компоненты. Для проводов они не подойдут, а вот для электроники самое оно. Например, Rexant 12-0180 на 8 Вт вообще может подключаться к Power Bank и свободно работать с деталями и платами.
Флюс
Также есть сухие флюсы, например, канифоль, которую мы будем использовать. Канифоль менее эффективна при пайке стальных изделий, но отлично подходит для меди и основанных на ней сплавов. Для того, чтобы покрыть канифолью деталь, необходимо предварительно растопить ее паяльником. Если вы новичок в пайке, то рекомендуем сразу учиться на канифоли.
Припой
Рекомендуем брать мягкий припой в виде проволоки толщиной 1 мм — он быстрее плавится и легко наносится на поверхность деталей. Обычно он продается в виде небольших бухт, однако в характеристиках указывается не длина всей проволоки, а ее вес. В среднем 1 гр припоя стоит 5 рублей. Но чем больше бухта, тем дешевле можно купить расходник. Если только начинаете паять, то возьмите катушку на 25 гр — ее хватит надолго.
Существуют также безсвинцовые припои. Однако в них свинец заменен на цинк или индий. Их преимущество в том, что они не токсичны и дают лучшую устойчивость к коррозии. Но у них более высокая температура плавления, поэтому для мелких радиотехнических деталей не подойдут.
Как правильно спаять два провода?
Чаще всего в быту паять приходится провода — это самый надежный способ соединения. Но казалось бы простую операцию не все способны провести грамотно. Например, некоторые умудряются спаять провода крест-накрест. Рассказываем, как это делать правильно.
Для пайки медных проводов мы используем свинцово-оловянный припой, обычную канифоль и паяльник с широким жалом. Пайка выполняется следующим образом:
- Сначала нам нужно облудить провода. Для этого кладем конец зачищенного провода в канифоль (1) и нагреваем паяльником — тем самым «купаем» провод в канифоли. Затем набираем паяльником немного припоя и водим вдоль провода (2).
- Затем придавливаем один провод (например, плоскогубцами), чтобы он был неподвижным, а второй прикладываем максимально близко к нему.
- Расплавляем припой паяльником (он хорошо ложится на жало), а затем наносим на провода. Стараемся растягивать олово, чтобы оно не ложилось сгустками. Переворачиваем провод и пропаиваем с другой стороны (тонкие провода можно пропаять с первого раза с одной стороны).
Паяное соединение получается прочным и хорошо проводящим ток. Если вы уже умеете паять, то поделитесь в комментариях своим первым опытом пайки металлических изделий!
Как еще можно соединять провода:
- Соединяем медный и алюминиевый провода: как правильно?
Припаивание провода и шлейфа к плате
Пайка считается очень удобным и хорошо проверенным способом соединения проводников и радиодеталей. С её помощью также можно припаять провод к плате с расположенными на ней электрическими контактами.
Качеством пайки, в конечном счёте, определяется надёжность образовавшегося соединения, так что перед началом работ рекомендуется ознакомиться с особенностями этой не совсем простой процедуры.
Содержание
- Общие правила
- Подготовка проводов
- Установка теплоотвода
- Пайка шлейфа
- Можно ли обойтись без паяльника
Общие правила
Для того чтобы присоединить проводник к плате в первую очередь потребуется паяльник с мощностью, зависящей от толщины самого провода.
Обычно для этих целей используются паяльные устройства с рабочей мощностью в пределах от 25-ти до 40 Ватт.
Помимо этого, необходимо будет запастись комплектом расходного материала, заметно облегчающего условия пайки (припой, канифоль и флюс). Желательно также подготовить инструмент для отвода тепла, посредством которого можно защитить саму плату от сильного перегрева.
Подготовка проводов
Для получения качественного соединения крайне важно правильно подготовить провод к пайке, для чего необходимо проделать следующие обязательные операции:
- Сначала рабочий конец провода очищается от поливинилхлоридной изоляции на длину чуть большую размера будущего контакта.
- Затем из обнажившегося многожильного конца вручную или с помощью пассатижей формируется тугая скрутка, которая затем лудится в канифоли с припоем.
- По завершении этой операции переходят к плате, контактный пятак которой также следует тщательно залудить.
На этом подготовка провода может считаться законченной. Но перед тем как паять его к плате необходимо будет учесть ещё один важный момент.
Установка теплоотвода
Для того чтобы не перегреть и не повредить расположенный на плате контакт рекомендуется к месту пайки прикладывать какой-нибудь металлический предмет, который в данном случае выполняет функцию теплоотвода.
В качестве такого вспомогательного приспособления традиционно используется пинцет, но, в крайнем случае, его может заменить мощная металлическая клипса или отвёртка.
Для обеспечения надёжного застывания расплавленного припоя необходимо на некоторое время зафиксировать проводник в зоне пайки (обездвижить его). В противном случае паяльную процедуру придётся повторить.
По завершении соединения отдельных проводников временное приспособление для отвода тепла удаляется из рабочей зоны.
Таким образом, зная процедуру пайки, можно отремонтировать многие электроприборы, в частности елочную гирлянду, плеер, светодиодную лампу.
Пайка шлейфа
Гибкие шлейфы из тонких проводников уже давно применяются в современной бытовой аппаратуре. Их можно встретить в обычном мобильном телефоне, а также в любом образце компьютерной техники, в которой имеются многожильные соединения.
Как правило, в шлейфе дорожки проводников очень тонкие и располагаются вплотную одна от другой, что накладывает на паяльные работы следующие ограничения:
- для припаивания шлейфа к плате потребуется паяльник, мощность которого не должна превышать 24-х Ватт;
- при пайке желательно использовать специальную увеличительную линзу, закреплённую на рабочей подставке-кронштейне;
- для обеспечения хорошего отвода тепла от рабочей зоны потребуется массивный пинцет.
Нередко приходится соединять два тонких провода между собой (для устранения их обрыва в шлейфе, образованном из нескольких проводников). В этом случае сначала необходимо зачистить оборванные концы, а затем туго скрутить их между собой.
С целью изоляции места соединения на один из них перед этим натягивается подходящая по диаметру пластиковая трубочка (кембрик).
По завершении пайки места скрутки изолирующая трубка с небольшим натягом перемещается в зону соединения.
Можно ли обойтись без паяльника
Припаять без паяльника провода к плате – вполне выполнимая задача. Для этого следует взять небольшую по размерам металлическую ёмкость (типа плошки) и заполнить её мелко нарубленным мягким припоем, смешанным с тщательно растолчённой канифолью. Для этих целей удобнее всего использовать металлическую крышку от стандартной банки кофе.
Затем ёмкость с твёрдой паяльной смесью разогревается любым доступным способом до момента перехода последней в жидкую фазу. Все последующие операции должны выполняться очень быстро, чтобы не допустить остывания готового состава.
Нужно окунуть в расплавленный припой конец подпаиваемого проводника, а затем осторожно капнуть жидким составом на контакт платы. Быстро прижать конец провода к ещё не застывшей капле расплавленного припоя, и дождаться остывания зоны соединения.
В заключение обзора отметим, что в современных электронных устройствах обрыв проводника в контактной точке платы – это самая распространённая неисправность.
Так что после освоения технического приёма их соединения без паяльника можно будет легко восстановить любое повреждённое электронное изделие (такое, например, как клавиатура персонального компьютера).
Соединение элементов методом горячей пайки давно стало основным способом монтажа в электронике и широко распространено в электротехнике. Кроме того, этот способ применяется для создания небольших легких металлоконструкций и т.п. Умение правильно паять электрическим паяльником совершенно необходимо всем, кто в качестве применения своих сил выбрал эти сферы деятельности.
Содержание
- Необходимые инструменты и материалы
- Паяльник
- Припой
- Флюс
- Слесарные инструменты
- Подготовка перед пайкой
- Подготовка паяльника
- Подготовка спаиваемых поверхностей
- Основы пайки
- Работа с паяльником
- Нанесение флюса или пасты
- Нанесение припоя
- Соединения элементов
- Пример пайки проводов
- Между собой
- К контакту платы
- Пример пайки радиодеталей микросхемы
- Послепайковые операции
- Распространенные ошибки и техника безопасности
Необходимые инструменты и материалы
Для выполнения пайки потребуется определенный набор инструментов и расходников. Его состав в определенной степени зависит от того, что предстоит паять.
Паяльник
Начать надо с подбора паяльника. В настоящее время применяют только электрические паяльники (а в определенных случаях лучше пользоваться фенами, которые входят в состав паяльной станции). Прибор выбирают в первую очередь по мощности:
- Для пайки мелких деталей (микросхем, маломощных полупроводниковых приборов и небольших пассивных элементов) достаточно паяльника примерно до 25 ватт, и неплохо, если он будет питаться от понижающего блока питания.
- Если предстоит паять более мощные и массивные компоненты, а также провода увеличенного сечения, мощности в 25 ватт может не хватить, здесь пригодится электроприбор 40..60 ватт.
- Для пайки толстых проводов, силовых элементов, толстых шин и элементов металлических корпусов, а также работ вне помещения потребуется паяльник мощностью 80..100 или более ватт.
Если применить прибор недостаточной мощности, он не сможет хорошо прогреть место пайки, соединение получится ненадежным и некрасивым. Если мощность будет излишней, то есть риск перегреть спаиваемые элементы, контактные площадки или дорожки печатной платы (это приведет к их отслаиванию). Кроме того, большим жалом мелкие детали паять просто неудобно.
Очень не помешает регулятор мощности для паяльника. Он входит в состав паяльных станций, но его можно приобрести и отдельно (или собрать самостоятельно).
Припой
Практически всегда для пайки применяется припой на основе олова. Чистым оловом паять труднее, качество и долговечность пайки получается хуже, да и получается дороговато. Поэтому стопроцентные оловянные припои применяют только для пайки предметов, контактирующих с пищей. В остальных случаях применяют оловянно-свинцовые сплавы (иногда с дополнительными присадками). Для стандартных целей используют припои с содержанием олова от 30% до 60%.
Удобно использовать припой в виде трубочки, внутри которой находится флюс. Но стоит такая «проволока» заметно дороже.
Флюс
Тем, кто только начал постигать секреты пайки, применение флюса не совсем понятно и иногда кажется не обязательным. На самом деле, это совершенно необходимое вещество. Оно увеличивает адгезию припоя к металлической поверхности (без него металлический расплав не смочит места пайки, не «прилипнет» к ней). Кроме того, флюсы частично растворяют загрязнения, оставшиеся после очистки рабочей поверхности, чем улучшают качество пайки.
Для большинства пользователей, флюс – это жидкая или пастообразная субстанция. На самом деле, флюс – это общее название веществ, применяемых при пайке, поэтому флюсом можно назвать и канифоль, и кислоту, и даже аспирин в таблетках.
Тип флюса зависит от того, что предстоит паять. Для пайки радиоэлементов на печатную плату удобно использовать флюсы в виде жидкостей или паст, хотя можно применить классическую канифоль.
Мнение эксперта
Становой Алексей
Инженер-электроник. Работаю в мастерской по ремонту бытовых приборов. Увлекаюсь схемотехникой.
Задать вопрос
Радиодетали можно паять только нейтральными флюсами. Применение активных флюсов на основе кислот для этих целей категорически запрещено. Капли кислоты при пайке будут неизбежно разбрызгиваться, со временем это приведет к коррозии на локальных участках и разъеданию дорожек на печатных платах, обмоточных проводов и т.п.
Кислотные флюсы можно применять для работы с черными металлами, плохо поддающимися лужению с помощью канифоли. По окончании процесса, место пайки надо тщательно промыть жидкостью с щелочной реакцией (подойдет мыльный раствор). Промежуточным вариантом может служить обычный аптечный аспирин. С одной стороны, он не разъедает тонкие проводники. С другой – он позволяет облуживать материалы, тяжело поддающиеся пайке, а также лудить тонкие провода в лаковой изоляции без зачистки.
С помощью аспирина можно паять только в хорошо проветриваемом помещении – при нагреве выделяется едкий дым. Это относится ко всем кислотным флюсам, но вытяжка будет полезной и при использовании нейтральных веществ.
Слесарные инструменты
Кроме того, в процессе пайки может понадобиться мелкие (или даже покрупнее) слесарные инструменты:
- пинцет для фиксации мелких деталей и проводов;
- пассатижи или даже струбцина для фиксации предметов побольше;
- острый предмет (скальпель и т.п.) или абразивная бумага для очистки рабочей зоны от твердых загрязнений;
- круглогубцы для изгибания выводов.
Во время работы могут возникнуть различные ситуации, в которых понадобятся и другие инструменты.
Не будет лишним растворитель для снятия загрязнений или удаления остатков флюса. Лучше применять этиловый спирт, несколько хуже – ацетон.
Подготовка перед пайкой
Перед началом пайки надо провести подготовительные работы. Только тогда пайка будет успешной.
Подготовка паяльника
Первое, на что надо обратить внимание – состояние жала паяльника. Оно должно быть хорошо облужено, не иметь раковин, нагара и т.п. Если это не так, рабочую поверхность надо подготовить. Нагар счищается с помощью напильника, им же спиливается верхний слой меди до исчезновения раковин. Поверхности жала придается удобная для работы форма.
Перед включением паяльника в сеть, желательно покрыть рабочую поверхность слоем флюса, чтобы избежать преждевременного (пока не достигнута температура плавления припоя) окисления меди. Как только жало прогреется, надо натереть его кусочком припоя до получения равномерного покрытия.
Если предстоит впервые облуживать новое медное жало, полезно его извлечь и отковать молотком на твердой поверхности. Это продлит срок его службы.
Сейчас часто применяются паяльники со стальными жалами, рабочая поверхность которых имеет гальваническое покрытие. Такие жала зачищать напильником нельзя. Если счистить слой покрытия, облудить поверхность не удастся, и жало придется утилизировать. К такому же исходу может привести работа с кислотными флюсами. Кислота «съест» тонкий слой покрытия, и жало станет непригодным для дальнейшего применения.
Подготовка спаиваемых поверхностей
Спаиваемые поверхности (контактные площадки, провода, выводы электронных компонентов, разъемов и т.п.) перед соединением надо осмотреть на наличие окислений и загрязнений. Если они присутствуют, рабочие участки надо очистить. Непрочные загрязнения смываются растворителем. Окислы и стойкую грязь снимают механическим путем. В зависимости от прочности мешающей субстанции можно применить (в порядке возрастания):
- жесткий («чернильный») ластик;
- абразивную бумагу различной зернистости;
- скальпель или другой острый инструмент;
- напильники с различным размером насечки.
С проводов надо снять изоляцию на необходимую длину.
Окисленные (слева), зачищенные (в центре) и облуженные, готовые для пайки (справа) выводы конденсатора.
Основы пайки
Некоторые моменты должны быть отработаны на практике, для них требуется определенный опыт. Но он наработается быстрее, если изначально все делать правильно.
Работа с паяльником
В первую очередь, паяльник должен быть хорошо прогрет. Он должен плавить припой до состояния жидкости. Если припой превращается в кашу, значит температура жала недостаточна. Надо увеличить уставку на регуляторе температуры или подождать, когда паяльник еще прогреется. Перегревать паяльник тоже не следует – возникает риск перегрева спаиваемых предметов, да и жало обгорает быстрее.
Держать паяльник надо, как карандаш. Во время пауз его надо класть на подставку так, чтобы жало не касалось посторонних предметов и сетевого провода.
Нанесение флюса или пасты
Флюса должно быть достаточно, чтобы полностью покрыть облуживаемую или спаиваемую поверхность. Излишки флюса тоже ни к чему, но на начальном этапе освоения навыков пайки лучше нанести лишнее количество вещества – в крайнем случае, лишнее можно потом смыть. А недостаток флюса приведет к ухудшению качества. С опытом придет понимание, сколько же вещества потребуется оптимально.
Нанесение припоя
После нанесения флюса поверхность надо облудить. Для этого надо набрать на жало паяльника капельку припоя и перенести ее на подготовленное место пайки. Нужное количество припоя тоже придет с опытом – его недостаток не позволит выполнить надежное соединение, а при излишке место пайки приобретет неряшливый вид.
Соединения элементов
Пайка медных проводов несложна. Они прекрасно облуживаются пассивными канифольными флюсами (если очистить поверхность от темного слоя окислов). Одножильные провода надо предварительно облудить, после этого скрутить.
Пайка необлуженных проводов может не дать нормального качества соединения.
После этого надо захватить жалом паяльника небольшое количество припоя, нанести его на место пайки и равномерно его прогреть. Припой должен обтечь место соединения покрыв провода ровным, красивым слоем. До окончания застывания расплавленного металла двигать провода относительно друг друга нельзя. Для этого их надо зафиксировать свободной рукой или захватив пинцетом. В некоторых случаях для фиксации потребуется струбцина.
Иногда возникают вопросы о способах пайки гибких многожильных проводников. При одном из подходов, жилы на зачищенном участке надо скрутить, чтобы они не торчали, пропитать флюсом, затем облудить (при этом расплавленный припой тоже впитывается, покрывая жилы внутри пучка). После этого провода спаиваются, как одножильные.
Если надо припаять многожильный провод к разъему, этот способ является единственным.
При втором пути рекомендуется провода сначала скрутить, затем пропитывать флюсом и уже потом паять. Аргументы за и против есть и у того, и у другого способа. Но второй метод выглядит менее надежным, так как нет гарантии, что место контакта внутри скрутки покроется припоем, а открытые участки меди склонны к окислению.
Иногда возникает вопрос соединения медных и алюминиевых проводов. Как известно, прямого контакта меди и алюминия в цепях, где протекает электрический ток, допускать нельзя. Но если оба провода тщательно облудить, то контакт будет происходить через промежуточный оловянно-свинцовый слой. Этого достаточно, чтобы заметная контактная разность потенциалов не возникала, поэтому пайкой выполнять такое соединение вполне возможно. Кроме того, под слоем припоя ни медь, ни алюминий окисляться не будут.
Мнение эксперта
Становой Алексей
Инженер-электроник. Работаю в мастерской по ремонту бытовых приборов. Увлекаюсь схемотехникой.
Задать вопрос
При этом возникает вопрос надежного облуживания алюминия. Способов для этого существует много, включая применение специальных флюсов. Но это говорит лишь о том, что окончательного надежного решения так и не придумано.
Пример пайки проводов
Пошагово процесс пайки разобран на нескольких примерах.
Между собой
Чтобы спаять между собой два провода (например, медных одножильных), надо снять с них изоляцию на необходимую длину.
Сначала надо покрыть поверхность слоем флюса (в данном случае используется жидкий флюс ЛТИ-120).
Затем хорошо прогретым паяльником покрыть каждый провод слоем припоя.
Эти операции надо провести с двумя проводами.
Подготовленные провода надо слегка скрутить.
Теперь можно набрать немного припоя на жало паяльника и спаять провода.
Процесс прошел успешно. Можно промыть участок пайки и изолировать место контакта изоляционной лентой или термоусадочной трубкой.
К контакту платы
Например, требуется припаять к контакту платы выводы резистора (после замены и т.п.). В первую очередь, потребуется подготовить отверстие платы и контактную дорожку. Если старый элемент был выпаян, надо очистить отверстие от остатков припоя с помощью паяльника и зубочистки (остро заточенной спички). Далее надо подготовить выводы нового резистора – облудить и подогнуть так, чтобы его выводы точно попадали в отверстие платы.
Далее надо обрезать выводы так, чтобы каждый вывод выступал примерно на 1,5-2 миллиметра. После этого можно паять резистор, затем отмыть место пайки от остатков флюса.
Пример пайки радиодеталей микросхемы
Выводы микросхем, как правило, предварительно облужены на производстве, поэтому дополнительной подготовки не требуется. Контакты платы заводского изготовления тоже, как правило, уже облужены. А вот для самодельных плат поверхность придется подготовить, очистив ее от окислов и покрыв тонким слоем припоя.
Микросхема для монтажа through hole вставляется в отверстия платы, микросхема для планарного монтажа располагается на контактных площадках так, чтобы каждый вывод лежал на своей площадке. Паяльником набирается небольшое количество припоя (для планарного монтажа – совсем небольшое) и микросхема припаивается на место. Паять надо быстро и аккуратно, чтобы не перегреть дорожки платы, иначе они могут отслоиться. Вопреки мифам, перегреть микросхему или любой другой полупроводниковый прибор так, чтобы они вышли из строя или, хотя бы, изменили характеристики, вряд ли получится.
Микросхемы в миниатюрных корпусах с планарным расположением выводов лучше паять специальным оборудованием, включающим фен с регулируемой температурой.
Читайте также
Как своими руками сделать точечную сварку для 18650
Послепайковые операции
После завершения пайки надо смыть остатки флюса (лучше этиловым спиртом). Далее надо осмотреть место соединения. Участок пайки должен быть равномерно покрыт припоем в виде аккуратной капельки. Спаянные провода надо покачать. Если они держатся надежно, значит, все выполнено правильно.
Рекомендуем: Как правильно спаять аккумуляторы для шуруповерта
Распространенные ошибки и техника безопасности
Использование электронагревательного прибора связано с определенным риском получения травмы. Чтобы этого избежать, надо соблюдать определенные правила:
- Держать паяльник только за ручку, подальше от нагретых металлических частей.
- Провод и вилка не должны иметь повреждений.
- В процессе надо следить, чтобы жало не касалось изоляции сетевого провода или других проводов. которые могут быть под напряжением.
- Подставка должна быть из негорючего материала.
- Помещение должно быть проветриваемым.
- Очень желательно работать в защитных очках, чтобы дым, брызги металла и флюса не попали в глаза.
Кроме перечисленного, надо соблюдать и другие разумные и очевидные правила безопасности.
Для наглядности смотрите видео.
Научиться паять несложно. Но этот процесс требует аккуратности, усидчивости, а навыки приобретаются в процессе тренировок.
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.
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 флюсом — 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.
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.
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 паяют слои меди 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.
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 паять алюминий, 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.
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.
Губки пинцета для лучшей фиксации целесообразно заточить или использовать специальный инструмент по типу показанного на рисунке 8.
Избыток выводов удаляют бокорезами.
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.