Пайка SMD деталей в домашних условиях. Пайка паяльником в домашних условиях Хороший припой для пайки радиодеталей

Пайка радиодеталей позволяет собрать множество радиоэлементов в электронную схему определенного функционального назначения. Корректность по отношению к принципиальной схеме, аккуратность, последовательность в работе избавят Вас от необходимости еще раз переделывать то, что можно было сделать с первого раза.

При всей кажущейся новичку сложности - нет в процессе пайки радиодеталей ничего сложного, и при всей кажущейся самоуверенному новичку простоте – руку все-таки придется «набить».

А чтобы это было проще сделать немного теории и практических советов…

Что такое пайка

Пайка – это процесс соединения двух или более деталей посредством образования молекулярной связи между ними и более легкоплавким металлом – припоем.

Для соединения радиокомпонентов: диодов, конденсаторов, светодиодов используют обычно припой, состоящий из 61% олова и 39% свинца. Сплав свинца и олова в таком соотношении плавится при температуре 190 О С, а маркируется как ПОС-61 (Припой Оловянно-Свинцовый, 61% олова)

Процентное соотношение содержания свинца и олова определяют тугоплавкость припоя. Большее содержание свинца – более высокая температура плавления.

ПОС-61 еще называют «третник» из-за 1/3 доли свинца в нем.

Припой в «удобном» для пайки виде можно приобрести в виде мотка тонкой трубочки, внутри которой находится флюс, то есть канифоль.

Существует несколько видов различных металлов, но для монтажа радиодеталей обычно используется именно канифоль.

Предназначение флюса в освобождении поверхностей, которые будут спаиваться, от окислов, а также способствовать лучшему растеканию припоя по поверхности металла.

Пайка невозможна без паяльника. Они бывают разные, но нас сейчас интересует одно их отличие – мощность. Паяльник мощностью от 20 до 40 Вт оптимально подойдет для большинства радиотехнических работ.

Внимание! Большинство радиоэлементов очень чувствительны к чрезмерному перегреву. Поэтому время касания их паяльником необходимо свести к минимуму.

Подготовка деталей к пайке

Для качественной пайки деталей их выводы предварительно необходимо очистить и залудить. Луженый проводник или место спая – это гарантия получения качественного соединения.

Вариант 1. Проводник или вывод детали чистый без окислов

Берем на жало паяльника немного припоя, касаемся канифоли, легко проводим жалом по выводу, лежащему на деревянной дощечке (желательно). Результат – тонкий слой припоя на поверхности.

Вариант 2. Вывод детали или проводник окисленный

Кладем вывод на таблетку аспирина (она плавится) и прогреваем. Затем лудим обычным способом на дощечке.

Если на выводе или проводнике остались излишки припоя, его можно удалить. Располагаем вывод вертикально, нагреваем паяльником снизу, припой перетечет на жало паяльника.

Монтаж радиодеталей

Невозможно в рамках одной статьи осветить все нюансы монтажа или демонтажа радиодеталей. Поэтому мы рассмотрим несколько типичных примеров пайки радиоэлементов.

Пайка проводников

Например, при монтаже различных участков светодиодной ленты необходимо припаивать проводники к ней. Для RGB-ленты это четыре проводника, для светодиодной ленты монохромного свечения по два.

Технология действий при пайке светодиодной ленты такова:

• отрезаем участок светодиодной ленты;

Внимание! Лента режется секциями по 3 светодиода необходимой длины по контактным площадкам!

• лудим контактные площадки;

Внимание! Делайте это паяльником мощностью 25Вт с тонким жалом. Перегрев контактных площадок светодиодной ленты грозит выходом из строя «близ-сидящих» светодиодов: одного от перегрева, остальные 2 из секции «за компанию»!

• Отрезаем проводники необходимой длины;
• Зачищаем на 3-5 мм и лудим их на деревянной дощечке;
• Прикладываем поочередно к контактным площадкам светодиодной ленты и жалом паяльника прогреваем место пайки.

Навесной монтаж деталей с выводами

К деталям с выводами мы можем отнести обычные резисторы, диоды, конденсаторы и др.

При пайке радиодеталей навесным монтажом удобна такая технология:

• зачищаем выводы;
• лудим;
• прикладываем выводы друг к другу, по возможности фиксируем пинцетом или скручиваем;
• проглаживаем плоскостью жала паяльника с предварительно набранным припоем и флюсом;
• убираем жало паяльника, сохраняя неподвижность деталей,
• забираем пинцет после остывания места пайки.

Внимание! Процесс пайки должен быть быстротечным – детали боятся перегрева! В случае неудачной попытки (5-10 с) прогрева даем деталям возможность остыть. При пайке светодиодов, диодов желательно удерживать их пинцетом между местом пайки и корпусом. Пинцет в этом случае будет играть роль теплоотвода.

Монтаж элементов с выводами на печатную плату

• подгибаем пинцетом или тонкими плоскогубцами выводы, например, диодов до совпадения их с необходимыми отверстиями.

Внимание! Нельзя гнуть выводы диодов, конденсаторов, светодиодов непосредственно у их корпуса – необходимо отступать 2-5 мм.

• желательно залудить выводы диодов до вставки их на место пайки;
• вставляем деталь на свое место на плате;
• набрав на жало паяльника немного припоя и канифоли (жидкий флюс можно нанести кисточкой непосредственно на место пайки), прикасаемся плоскостью жала к выводу детали;
• в нормальной ситуации припой фактически мгновенно перетечет с жала на контактную площадку платы;
• забираем паяльник, место спая остывает чуть более секунды-двух;
• выступающие выводы диодов откусываем кусачками;
• после монтажа всех элементов (кроме реле, подстроечных резисторов, тумблеров, кнопок и прочей механики) протираем остатки флюса спиртом.

Интересно! Удаление остатков канифоли уменьшит риск нарушения электрического контакта места спая, так как входящая в состав канифоли абиетиновая кислота со временем приводит к окислению металла.

Монтаж smd компонентов без выводов

Примером монтажа SMD компонентов может служить размещение светодиодов на светодиодной ленте. Особенность подобных SMD элементов в том, что они не имеют выводов, а только контактные площадки на корпусе.

Осторожно! Перегрев таких элементов грозит их немедленным выходом из строя.

Пайка чипов, smd диодов, smd светодиодов и др. элементов происходит на подготовленные площадки на плате путем поочередного прогрева маломощным пальником каждой контактной площадки. Это несложно.

Сложнее безопасно демонтировать, например, SMD светодиод с платы. Он очень хрупкий, боится перегрева, контактные площадки SMD элемента легко отпадают, а припаян он на противоположных гранях. Задача – одновременно прогреть два контакта SMD светодиода.

Это может быть реализовано путем использования специально сделанного двойного жала паяльника (намотка из проволоки диаметром 1 мм на основное жало паяльника), для одновременного прогрева SMD светодиодов или диодов с двух сторон.

Демонтаж вздувшихся конденсаторов с материнской платы

Для демонтажа вздувшихся конденсаторов должна выполняться очень аккуратно – материнская плата многослойная, контактные дорожки очень тонкие. Паяльник ля выпаивания конденсаторов желательно использовать 40- ватный с заточенным до ширины 3 мм жалом.

Выводы конденсаторов выпаиваем поочередно:

прогреваем один, одновременно отгибая корпус конденсатора так, чтобы вывод немного сдвинулся;
прогреваем второй с аналогичными действиями;
вновь возвращаемся к первому и т.д.
Пайка исправных конденсаторов происходит в подготовленные посадочные отверстия. Для этого следует удалить из отверстий для ножек конденсаторов припой. Для этого контактную площадку нагреваем паяльником и вставляем в отверстие зубочистку. Затем вместо зубочистки вставляем швейную иглу (0,5 мм) и прогревая контактную площадку с другой стороны просовываем иголку, вращая ее, чтобы не прилипла.

Монтаж конденсаторов заканчивается установкой их на место с соблюдением полярности, прогревом контактов и откусыванием излишков.

Пусть эти несколько примеров монтажа радиоэлементов помогут Вам «стартануть» в занимательный мир радиоэлектроники.

Печать

Припои для пайки.

Припои для пайки

В различных областях применяют разные припои для пайки . Различают припои: мягкие, полутвёрдые и твердые. Мягкие и полутвёрдые припои для пайки имеют предел прочности до 50–70 МПа при растяжении и применяются для пайки токоведущих частей. Твёрдый припой для пайки, имеет предел прочности до 500 МПа и применяются при пайке токоведущих частей, допускающих высокий нагрев и деталей, несущих механическую нагрузку.

Какой же припой лучше использовать?

В радиолюбительской практике чаще всего применяются мягкие, легкоплавкие, низкотемпературные припои.

Различают следующие мягкие припои: оловянно-свинцовые, мало оловянистые, легкоплавкие и специальные.
Припои оловянно-свинцовые (ПОС), имеющие температуру плавления = 183 ? 265?С, представляют собой сплавы олова и свинца с добавкой 1,5-2,5% сурьмы и обозначаются (ГОСТ 1499-54) ПОС-18, ПОС-30, ПОС-40, ПОС-50, ПОС-61, ПОС-90 (цифра показывает процент содержания олова).
Малооловянистые и безоловянистые мягкие припои: свинцовые (tпл = 327° С), свинцово-серебряные (2,5% серебра, tпл = 304° С) и др.
Легкоплавкие припои (tпл = 60,5 ? 145° С) — сплавы олова, свинца, висмута и кадмия. Их применяют в случаях, когда требуется понижение температуры пайки из-за опасности перегрева деталей. Механическая прочность таких припоев незначительна.
Специальные припои используют для пайки материалов, не поддающихся качественной пайке стандартными припоями (например высокоуглеродистой стали).
Для пайки алюминия и его сплавов применяют специальные припои на оловянной основе, которые содержат цинк, кадмий и иногда алюминий. Лучшими являются оловянно-цинковые, оловянно-кадмиевые и кадмиево-цинковые сплавы (Т пл = 197 ? 310° С), так как цинк и кадмий (особенно цинк) хорошо диффундируют в алюминии.
Мягкие припои изготавливают в виде прутков, проволоки, ленты, а также трубок из оловянно-свинцового сплава, заполненных канифолевым флюсом, различных размеров и диаметра.

Какие же припои для пайки используются в радиолюбительстве? Основных припоев несколько, вот их краткая характеристика.

ПОС 61 — припой для пайки с температурой плавления — 190 градусов. Предназначен для пайки радиоэлементов и микросхем, монтажных проводов в полихлорвиниловой изоляции, а также пайка в тех случаях, когда требуется повышенная механическая прочность и электропроводность.

ПОС 50 припой с температурой плавления — 222 градуса. Те же самое, но когда допускается более высокая температура нагрева.

ПОС 40 припой с температурой плавления — 235 градусов. Пайка толстых проводов, наконечников, соединений проводов с лепестками, когда разрешен ешё более высокий нагрев, чем в случае ПОС 61 или ПОС 50.

Итак, делаем выводы.
Наиболее подходящим припоем для пайки является ПОС61 имеющий, низкую температуру плавления, повышенную механическую прочность и электропроводность. Применение трубчатых припоев различных диаметров значительно упрощает процесс пайки. Самые удобные на мой взгляд, припои с диаметром 0,6 мм, 0,8 мм, 2 мм, для различных ситуаций.

Для пайки паяльником применяется припой, а чтобы припой хорошо растекался по поверхности соединяемых пайкой деталей, используют вещество, которое называется флюс. В зависимости от металла деталей и их размеров, крепости и герметичности пайки необходимо выбирать определенную марку припоя и флюса. Информация в таблицах поможет Вам подобрать необходимый припой и флюс для пайки.

Марки мягких припоев для пайки паяльником

Основным компонентом при пайке электрическим паяльником является оловянно-свинцовый припой. Он выпускается в виде проволоки или трубки разных диаметров. Трубчатый припой внутри заполняется канифолью. Такой припой очень удобен при работе, так как не требует дополнительного брать на жало паяльника флюс.

Припой представляет собой сплав легкоплавких металлов. Как правило, в состав припоя входит олово. Можно паять и чистым оловом, но оно дорогое и поэтому в олово добавляют дешевый свинец. Олово является экологически чистым металлом и его можно применять в качестве припоя для пайки в чистом виде пищевой посуды и медицинских инструментов. Если согнуть или сжать трубочку из чистого олова, то она хрустит. Чем больше в составе припоя свинца, тем темнее поверхность припоя.

Припои маркируются буквами и цифрами. Например ПОС-61, что обозначает П – припой, О – оловянный, С – свинцовый, 61 – % содержания олова. ПОС-61 является самым распространенным, так как подходит для пайки в большинстве случаев. В народе ПОС-61 часто называют третник, так как в его составе третья часть свинца (Pb).

Припои бывают мягкие и твердые. Температура плавления мягких припоев ниже 450˚С. Твердые припои плавятся при нагреве свыше 450˚С и для пайки электрическим паяльником не используются.

Основные технические характеристики мягких припоев
для пайки электрическим паяльником

Марка припоя	Состав % от общей массы	Температура плавления ˚С	Прочность при растяжении кг/мм	Область применения
Сплав Вуда	Олово - 12,5 Свинец - 25 Висмут - 50 Кадмий - 12,5	68,5	–	Для пайки и лужения деталей, чувствительных к перегреву, для изготовления предохранителей, токсичен
Сплав д Арсе	Олово - 6,9 Свинец - 45,1 Висмут - 45,3	79	–	Для пайки и лужения деталей, чувствительных к перегреву, для изготовления предохранителей
ПОСВ-50 Сплав Розе	Олово - 25 Свинец - 25 Висмут - 50	94	–	Для пайки и лужения деталей, чувствительных к перегреву
ПОСВ-33	Олово - 33,4 Свинец - 33,3 Висмут - 33,3	130	–	Для пайки деталей из меди, латуни, константана с герметичным швом
ПОС-61 (третник)	Олово - 61 Свинец - 39	190	4,3	Для пайки и лужения токоведущих частей из меди, латуни и бронзы с герметичным швом
ПОС-61М	Олово - 61 Свинец - 37 Медь - 2	192	4,5	Для лужения и пайки тонких медных проводов и печатных проводников
ПОС-90	Олово - 90 Свинец - 10	220	4,9	Для лужения и пайки посуды для пищи и медицинских инструментов
ПОС-40	Олово - 40 Свинец - 60	238	3,8	Для лужения и пайки контактных поверхностей в радиоаппаратуре и деталей из оцинкованной стали
ПОС-30	Олово - 30 Свинец - 70	266	3,2	Для лужения и пайки деталей из меди, ее сплавов и стали
ПОС-10	Олово - 10 Свинец - 90	299	3,2	Для лужения и пайки контактных поверхностей в радиоаппаратуре
Авиа - 1	Олово - 55 Цинк - 25 Кадмий - 20	200	–
Авиа - 2	Олово - 40 Цинк - 25 Кадмий - 20 Алюминий - 15	250	–	Для пайки тонкостенных деталей из алюминия и его сплавов, токсичен

Удельное электрическое сопротивление оловянно-свинцового припоя (проводимость) составляет 0,1-0,2 Ом/метр, алюминия 0,0271, а меди 0,0175. Как видите, припой проводит ток в десять раз хуже, чем медь или алюминий.

Наиболее распространенным припоем является ПОС-61, его еще называют третник. Он отлично подходит для пайки и лужения токоведущих частей из меди, латуни и бронзы с герметичным швом и не дорогой. Подходит практически для всех случаев пайки в быту.

Флюс для пайки паяльником

Флюс это вспомогательное вещество, необходимое для освобождения поверхностей спаиваемых деталей от окислов и лучшему растеканию припоя по поверхности металла при пайке. Без применения флюса выполнить паяльником качественную пайку практически не возможно.

При приготовлении наиболее популярных флюсов для пайки электрическим паяльником, применяется канифоль. Ее получают из древесины деревьев хвойных пород, в основном сосны. При температуре около 50°С канифоль размягчается, а при 250°С начинает кипеть.

Канифоль не устойчива к воздействию атмосферной влаги – гидролизуется. Она состоит на 85-90% из абиетиновой кислоты. Если не удалить остатки канифоли после пайки то происходит окисление места пайки. Многие этого не знают и считают, что канифоль для металла безвредна. Кроме того, впитывая воду из атмосферы, канифоль увеличивает свою проводимость и может нарушать работу электронных устройств, особенно высоковольтных их цепей.

Популярные флюсы для пайки электрическим паяльником

Хлористый цинк - 4
Вазелин - 80
Хлористый цинк - 1
Спирт - 75

Наименование флюса	Состав % от общего объема	Область применения флюса	Способ приготовления флюса	Удаление остатков флюса
Канифольные не активные флюсы
Канифоль светлая	Канифоль светлая - 100	Пайка меди и ее сплавов легкоплавкими припоями	Готов к использованию	Спиртом или ацетоном, кистью
Спирто - канифольный	Спирт - 80	Пайка меди и ее сплавов легкоплавкими припоями в труднодоступных местах	Растворить в этиловом спирте порошок канифоли
Глицерино - канифольный	Глицерин -14 Спирт - 80	Герметичная пайка меди и ее сплавов легкоплавкими припоями в труднодоступных местах	Растворить в этиловом спирте порошок канифоли, затем добавить глицерин
Канифольные активные флюсы
Канифольный хлористо-цинковый	Хлористый цинк - 1 Спирт - 75			Ацетоном, кистью
Канифольный хлористо-цинковый (флюс паста)	Хлористый цинк - 4 Вазелин - 80	Пайка повышенной прочности цветных и драгоценных металлов, ответственных деталей из чёрных металлов
Кислотные активные флюсы.
Хлористо-цинковый	Хлористый цинк - 25 Соляная кислота - 1 Вода - 75	Пайка деталей из чёрных и цветных металлов	Кислоту медленно вливают в посуду до ¾ ее высоты с кусочками цинка, когда перестанут выделения пузырьки водорода, флюс готов	Промывка водой или раствором питьевой соды в воде, кистью
	Флюс паста. Пайка повышенной прочности цветных и драгоценных металлов, ответственных деталей из чёрных металлов	Смешать порошки канифоли и хлористого цинка с техническим вазелином
	Пайка цветных и драгоценных металлов, ответственных деталей из чёрных металлов	Растворить в этиловом спирте смешанные порошки канифоли и хлористого цинка
ФИМ	Ортофосфорная кислота (плотность 1,7) - 16 Спирит этиловый - 1,6 Вода - остальное	Пайка меди, серебра, константана, платины, нержавеющей стали, черных и других металлов	Кислоту медленно вливают в посуду и затем добавляют спирт	Промывка водой, кистью

Флюс на основе спирта и растворителей требуется хранить в герметичной таре, иначе жидкость быстро испарится. Очень удобна для этих целей бутылочка от маникюрного лака. Всегда и кисточка под рукой, которой удобно наносить флюс на место пайки. Такую бутылочку практически в любом доме можно найти. Еще ее достоинство, кисточка и закрутка не растворяются спиртом и растворителем. Перед наполнением флюсом обязательно нужно тщательно вымыть бутылочку и кисточку от лака. Если лак сильно застыл, то налить ацетона и оставить. Через время лак растворится.

В бутылочке я и приготавливаю спирто-канифольный флюс. Сначала через воронку из бумаги насыпаю порошок канифоли и затем заливаю спиртом. Легко налить спирт в узкое горлышко бутылочки, если прикоснуться горлышком бутылки со спиртом к кисточке, предварительно смоченной в спирте. Лить нужно очень медленно и ни одной капли не прольете. Со временем спирт испаряется и флюс становится густым. Тогда нужно его разбавить спиртом до требуемой консистенции.

В качестве флюса я часто использую не документированный флюс аспирин (ацетил салициловая кислота), который применяют в качестве лекарства. С помощью его, можно без предварительной подготовки, залудить медные и стальные поверхности. На основе аспирина легко готовится и жидкий флюс для пайки паяльником, достаточно таблетку растворить в небольшом количестве спирта, ацетона или воды.

Паяльные пасты (тиноль) для пайки

Паяльная паста (тиноль) представляет собой композицию из припоя и флюса. Паста не заменима при пайке паяльником в труднодоступных местах, и при монтаже бескорпусных радиодеталей. Паста наносится лопаткой в нужном количестве на место пайки и затем прогревается электрическим паяльником. Получается красивая и качественная пайка. Особенно удобно ее применение при отсутствии опыта работы с паяльником.

Пасту можно изготовить самостоятельно. Для этого нужно выбрать марку припоя, подходящего для пайки требуемого металла. Далее напильником с крупной насечкой напилить из прутка опилок. Затем в подобранный из таблицы жидкий флюс для пайки добавлять, перемешивая опилки до получения состава пастообразного состояния. Хранить пасту нужно в герметичной упаковке. Срок хранения пасты не более полгода, так как опилки припоя со временем окисляются.

В начале своей радиолюбительской деятельности многие начинающие радиолюбители редко задаются вопросом о том, какие бывают припои и каковы их свойства.

Для сборки простейших самодельных устройств достаточно самого распространённого ПОС-61 или ему подобного. Как говориться: "Было бы, чем паять…"

Припой можно даже не покупать. Достаточно взять старую печатную плату от какого-нибудь электронного прибора и собрать его разогретым жалом паяльника с паяных контактов.

Особенно такой метод "добычи" актуален для тех, кто живёт вдали от городов и крупных населённых пунктов, где нет возможности побывать в магазине радиотоваров.

Но всё же, припой припою рознь. В своей практике человек, имеющий дело с электроникой, должен разбираться в вопросе его выбора. Поэтому рассмотрим подробно, какие бывают припои, для чего они применяются, какой из них лучше использовать для монтажа электронных схем и ремонта бытовой радиоаппаратуры.

Какие бывают припои?

Припои делят на мягкие (легкоплавкие) и твёрдые. Для монтажа радиоаппаратуры применяются как раз легкоплавкие, т.е. такие, температура плавления которых лежит в пределах до 300 – 450 0 C. Мягкие припои по своей прочности уступают твёрдым, но для сборки электронных приборов применяются именно они.

Припой представляет собой сплав металлов. Для легкоплавких припоев это, как правило, сплав олова и свинца. Именно эти металлы составляют большую часть в сплаве. Также в нём могут присутствовать и легирующие металлы, но их количество в составе невелико. Примеси других металлов вводят в сплав для получения определённых характеристик (температуры плавления, пластичности, прочности, устойчивости к коррозии).

Наибольшее распространение получил припой марки ПОС (Припой Оловянно-Свинцовый). Далее за кратким обозначением его марки следует число, которое показывает процентное содержание в нём олова. Так в ПОС-40 содержится 40% олова, а в ПОС-60, соответственно, 60%.

Бывает, что в пользование попадает припой неизвестной марки. Приблизительно оценить его состав можно по косвенным признакам:

Припои оловянно-свинцовой группы имеют температуру плавления 183 – 265 0 C.

Если припой имеет яркий металлический блеск, то в нём достаточно большое содержание олова (ПОС-61, ПОС-90).

И, наоборот, если он тёмно-серого цвета, а поверхность матовая, то это указывает на большое содержание свинца. Именно свинец придаёт поверхности своеобразный сероватый оттенок.

Припои, в которых много свинца очень пластичны.

Так, например, пруток припоя диаметром 8 мм. с большим содержанием свинца (ПОС-30, ПОС-40) легко гнётся руками. Олово, в отличие от свинца, придаёт сплаву прочность и жёсткость. Если олова в сплаве много, то легко погнуть такой пруток уже не получится.

ПОС-40 (пруток)

Рассмотрим, в каких целях используются припои оловянно-свинцовой группы (ПОС).

ПОС-90 (Sn 90%, Pb 10%). Применяется при ремонте пищевой посуды и медицинского оборудования. Как видим, в нём небольшое содержание свинца (10%), который достаточно токсичен и его применение в вещах, соприкасающихся с пищей и водой недопустимо.

ПОС-40 (Sn 40%, Pb 60%). В основном служит для пайки электроаппаратуры и деталей из оцинкованного железа, применяется для ремонта радиаторов, латунных и медных трубопроводов.

ПОС-30 (Sn 30%, Pb 70%). Его применяют в кабельной промышленности, а также используют для лужения и пайки листового цинка.

И, наконец, ПОС-61 (Sn 61%, Pb 39%). Тоже, что и ПОС-60. Думаю, между ними особой разницы нет.

ПОС-61 используется для лужения и пайки печатных плат радиоаппаратуры. Именно он в основном служит материалом для сборки электроники. Температура его плавления начинается со 183 0 C, а полное расплавление достигается при температуре в 190 0 C.

Производить пайку таким припоем можно с помощью обычного паяльного инструмента не боясь перегрева радиоэлементов, поскольку полное его расплавление достигается уже при 190 0 C.

ПОС-30,ПОС-40,ПОС-90 полностью расплавляются при температурах в 220 – 265 0 C. Для многих радиоэлектронных компонентов такая температура является предкритической. Поэтому для сборки самодельных электронных устройств лучше использовать ПОС-61.

Зарубежным аналогом ПОС-61 можно вполне считать припой Sn63Pb37 (олова 63%, свинца 37%). Он также применяется для пайки радиоаппаратуры и для изготовления самодельной электроники. Радиолюбители выбирают именно его, как альтернативу отечественному ПОС-61.

Как правило, любой припой продаётся в катушках или тюбиках по 10 ~ 100 грамм. На упаковке указывается состав сплава, например, так: Alloy 60/40 ("Сплав 60/40" – он же ПОС-60). Имеет форму проволоки разного диаметра (от 0,25 до 3мм).

Также не редкость, что в его состав входит флюс (FLUX), которым заполнена сердцевина проволоки. Содержание флюса указывается в процентах (обычно от 1 до 3,5%). Такой форм-фактор очень удобен. При работе нет необходимости отдельно подавать флюс к месту пайки.

Одной из разновидностей припоев ПОС является припой марки ПОССу . Да, если произнести вслух, то звучит не очень то презентабельно . Но, несмотря на это, оловянно-свинцовый припой c сурьмой (именно так расшифровывается сокращённое обозначение) применяется в автомобилестроении, в холодильном оборудовании, для пайки обмоток электрических машин, элементов электроаппаратуры, моточных деталей и кабельных изделий. Хорошо подходит для пайки оцинкованных деталей. В таком сплаве кроме свинца и олова присутствует от 0,5% до 2% сурьмы.

Как видим из таблицы, припой ПОССу-61-0,5 наиболее подходит для замены ПОС-61, так как имеет температуру полного расплавления – 189 0 C.

Стоит отметить, что существует и полностью бессвинцовый оловянно-сурьмянистый припой ПОСу 95-5 (Sn 95%, Sb 5%). Температура его плавления 234 – 240 0 С.

Низкотемпературные припои.

Среди припоев существуют и такие, которые предназначены специально для пайки компонентов очень чувствительных к перегреву. Самым "высокотемпературным" среди низкотемпературных является ПОСК-50-18 . Он имеет температуру плавления 142–145 0 C. В своём составе ПОСК-50-18 имеет 50% олова и 18% кадмия. Остальные 32% приходится на свинец. Наличие в сплаве кадмия усиливает устойчивость к коррозии, но и придаёт ему токсичность.

Далее по убыванию температуры плавления идёт сплав РОЗЕ (Sn 25%, Pb 25%, Bi 50%). Маркируется как ПОСВ-50 . Температура его плавления ниже температуры кипения воды и составляет 90 – 94 0 C. Он предназначен для пайки меди и латуни. В составе сплава РОЗЕ олово занимает 25%, свинец – 25%, висмут – 50%. Процентное соотношение металлов в сплаве может немного отличаться. Обычно указывается в графе "Состав" на упаковке.

Этот сплав очень популярен у радиомехаников и вообще у всех электронщиков. Применяют его для демонтажа/монтажа чувствительных к перегреву элементов. Кроме всего прочего, данный сплав идеально подходит для лужения медных дорожек только что изготовленной печатной платы.

Находит применение в плавких защитных предохранителях, которые можно обнаружить в любой радиоаппаратуре.

Ещё более низкотемпературным является сплав ВУДА (Sn 10%, Pb 40%, Bi 40%, Cd 10%). Его температура плавления 65 – 72 0 C. Так как в сплаве ВУДА присутствует кадмий (10%), то он токсичен, в отличие от сплава РОЗЕ.

Стоит отметить, что сплавы РОЗЕ и ВУДА достаточно дороги.

Паяльная паста.

В конце и без того длинного повествования хотелось бы немного рассказать о паяльной пасте. Используется она в основном для пайки поверхностно монтируемых компонентов (SMD "шек) и безвыводных микросхем в корпусах BGA.

На вид представляет собой серого цвета кашицу и состоит из о-о-очень мелких шариков сплава Sn62Pb36Ag2 (состав: 62% олова, 36% свинца и 2% серебра), а также безотмывочного флюса. На упаковке указывается, что флюс безотмывочный двумя буквами в названии – NC (N o C lean – без очистки). Флюс, в котором содержаться шарики припоя на воздухе высыхает, поэтому пасту хранят в закрытой упаковке.

Паяльная паста Solder Plus

Применяется паяльная паста при сложном ремонте мобильных телефонов для пайки микросхем в корпусе BGA. Для её использования требуется дополнительное оборудование для ремонта сотовых телефонов , например, специальные трафареты. Стоимость такой пасты довольно высока. Да и не удивительно, ведь в её составе есть серебро.

В настоящее время в производстве электроники стали массово применяться

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.

Рисунок 1. 100-ваттный паяльник с пластиковой рукояткой и трехполюсной вилкой

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:

1. Снимают изоляцию на длине 3-5 см (на проводах большего диаметра длина удаляемого участка больше).
2. При необходимости зачищают и обезжиривают соединяемые жилы.
3. Формируют плотную скрутку проводов.
4. Обрабатывают полученный сросток флюсом.
5. 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.
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:

1. Пинцетом отгибают выводы под требуемым углом, затем их вставляют в отверстия платы.
2. Фиксируют деталь пинцетом.
3. 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.
4. Деталь удерживают в нужном положении пинцетом до застывания припоя.
5. После завершения пайки следует обязательно промыть плату спиртом и/или ацетоном.
6. 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