На данном этапе, чтобы избежать возникновения температурных деформаций печатной платы (PCB), крайне важно использовать предварительные нагреватели. Более детальную информацию о том, как выбрать такой предподогреватель, можно получить, ознакомившись с статьями: «Как выбрать преднагреватель плат: гайд от Суперайс», а также «Почему так важен предварительный нагрев печатных плат».
Как паять электронику
Соавтор(ы): Ральф Чайлдерс. Ральф Чайлдерс — это квалифицированный электрик, работающий в Портленде, штат Орегон. Он занимается электрическими работами и обучением более 30 лет. Ральф получил степень бакалавра по электроинженерии в Луизианском университете в Лафайете и имеет лицензию младшего электрика в штате Орегон, а также электрика в штатах Луизиана и Техас.
Количество просмотров этой статьи: 20 605.
Умение правильно паять компоненты с сквозными отверстиями — это чрезвычайно важный навык как для любителей, так и для профессионалов в сфере электроники. В данной статье мы уделим внимание оборудованию и навыкам, которые потребуются для качественной пайки электронных компонентов.
Необходимое оборудование
- Для работы с мелкими компонентами желательно использовать паяльник с фиксированной мощностью, например, 25 ватт, тогда как для более крупных деталей и толстых проводов подойдет 100-ваттный паяльник.
- Если есть возможность, выбирайте паяльники с регулировкой температуры; это обеспечит максимально безопасную обработку плат, позволяя корректировать температурный режим в соответствии с размером компонентов.
- В последние годы на рынке появились различные бессвинцовые припои, которые имеют более высокую температуру плавления и хуже смачивают обрабатываемые поверхности по сравнению с традиционными свинцовыми сплавами. Хотя такие припои и более безопасны, с ними немного сложнее работать. Наиболее распространенным является припой, содержащий 96,5 % олова и 3,5 % серебра; его использование обеспечивает соединения с более низким электрическим сопротивлением, чем у свинцовых сплавов. Однако основной причиной выбора этого припоя является именно его безопасность на фоне возможного вреда свинца.
- Как свинцовые, так и бессвинцовые припои можно купить как в специализированных магазинах, так и через интернет.
- При пайке электрических и электронных компонентов часто используются различные виды флюса, такие как RMA, RA и водорастворимые флюсы, причем последующие становятся все более популярными. Чем активнее флюс, тем важнее тщательно удалить его остатки после завершения пайки, чтобы избежать длительного химического воздействия, которое может навредить электрическим и электронным устройствам. В частности, необходимо активно удалять водорастворимые флюсы.
- После использования канифоль оставляет коричневый липкий остаток, который в идеале не должен вызывать коррозию и не должен проводить электрический ток. Удалить этот остаток можно с помощью специального средства для удаления канифоли или изопропилового спирта.
- Некоторые флюсы не требуют смывки и оставляют осадок, который не коррозийный и не проводит электричества, что позволяет оставлять их на паяных соединениях и соседних поверхностях.
- Водорастворимые флюсы обычно имеют высокий уровень активности, поэтому перед началом пайки их следует тщательно смывать водой. Если этого не сделать, остатки водорастворимого флюса могут вызвать коррозию и уменьшить функциональность платы или компонентов.
- Хотя разные электрические элементы, такие как провода и соединения, могут требовать различных методов пайки, основные принципы работы с припоем и паяльником остаются одинаковыми. Важно отметить, что соединения и компоненты должны быть прочно закреплены перед началом пайки, так как паяное соединение предполагает лишь электрический контакт с крайне низким сопротивлением и не гарантирует механическую прочность или устойчивость к вибрации.
Особенности пайки
В настоящее время развитие электроники приводит к более компактному расположению компонентов на печатной плате. Хотя это имеет очевидные преимущества, такая миниатюризация создает трудности с ремонтом из-за ограничений по размерам. Это значительно усложняет работу с паяльником, поэтому для монтажа планарных деталей, микросхем и SMD-конденсаторов обычно применяется техника пайки с помощью специального паяльного фена.
Термофен — это специализированный элемент паяльной станции. Он создает узкий поток воздуха, который нагревается до температуры от 400 до 500 градусов и направляется с заданной скоростью.
При работе с термофеном следует учитывать несколько особенностей.
- Температура нагрева должна регулироваться в зависимости от выполняемой задачи, размеров компонентов и типа припоя.
- Скорость потока воздуха должна быть минимальной, так как при высоких скоростях термофен может случайно сдуть находящиеся близко мелкие детали. Тем не менее скорость также влияет на скорость прогрева, поэтому ее необходимо настраивать в зависимости от конкретной ситуации.
- Фен, как правило, комплектуется несколькими насадками, которые могут помочь регулировать мощность воздушного потока. Простое правило — для мелких деталей лучше всего использовать узкую насадку.
- При нагреве возможно размягчение припоя, который фиксирует соседние компоненты, что приведет к их смещению. Это может нарушить контакт между ними, и в результате плата может работать неправильно. Чтобы избежать этого, их рекомендуется экранировать фольгой или термоскотчем, чтобы они не подвергались нагреву.
- Фен следует держать строго перпендикулярно поверхности платы для равномерного нагрева.
Учитывая вышеперечисленные рекомендации, важно подойти к процессу пайки с максимальной ответственностью.
Инструменты и материалы
Для пайки печатных плат нам понадобятся следующие инструменты и материалы:
- Специальная паяльная станция с термофеном и набором насадок;
- Флюс (например, Interflux IF8001) — этот компонент играет важную роль, обеспечивая качественный контакт между элементами при сборке и в дальнейшем работа изделия;
- Паяльная паста;
- Трафарет, который поможет корректно нанести паяльную пасту на микросхему;
- Легкоплавкие припои (например, сплав Вуда или сплав Розе), которые удобны при выпаивании компонентов с платы;
- Средство для удаления избыточного припоя, это может быть как шприц для отсоса, так и медная оплетка (косичка из тонкой проволоки);
- Пинцет или плоская отвертка;
- Технический спирт для очистки соединений.
Этот набор инструментов и материалов может быть индивидуально подобран для каждого мастера. Также важны качественное освещение и линза для детального осмотра паяных швов.
И не забывайте о такой важной составляющей, как предельная внимательность и терпение.
Пайка для начинающих: видеоуроки
Необходимый и достаточный комплект оборудования и расходных материалов для оперативного выполнения самостоятельных ремонтов материнских плат, а также других портативных устройств, таких как телефоны и планшеты.
Паяльник
Термовоздушная паяльная станция
Лабораторный блок питания
Силиконовый жаростойкий коврик
Флюс для пайки Martin (Германия), который не требует смывки
Оплетка для удаления припоя диаметром 1,5 и 2,0 мм
Итог
Пайка, особенно для начинающего мастера, представляет собой увлекательный и интересный процесс. Освоение этого навыка требует не только значительных материальных затрат, но и времени и усилий. Очевидно, что опыт приходит с практикой, и чем больше практики, тем более квалифицированным становится мастер по пайке.
Однако важно отметить, что лучше всего начинать изучение пайки под руководством опытных специалистов, которые имеют широкий опыт и готовы делиться своими знаниями и умениями.
Техника безопасности
Личная безопасность
Все работы следует выполнять в хорошо вентилируемом помещении, поскольку во время пайки образуются пары, которые могут негативно повлиять на здоровье.
На некоторых этапах могут быть использованы химические вещества (например, для очистки плат и компонентов), которые также выделяют пары. В связи с этим необходимо применять средства личной защиты: защитные очки, респираторы и перчатки.
Безопасность компонентов
Статический заряд представляет собой особую опасность для электроники, поскольку он способен повредить электронные компоненты. Чтобы уберечь устройства от воздействия статического электричества, крайне важно использовать антистатические инструменты и принадлежности. Более подробно о статическом электричестве вы можете ознакомиться в нашей статье: «Что такое электростатический разряд».
Также стоит помнить, что электронные компоненты могут пострадать от высокого уровня влажности, резких перепадов температур и механических повреждений. Поскольку условия хранения компонентов так же важны, соблюдение приемлемого климата в помещениях и мастерских имеет критическое значение. Рабочее место самого мастера должно быть комфортным и обеспечено всем необходимым оборудованием и инструментами для работы.
Первый этап: демонтажные работы
Разбираем устройство
Первым шагом является извлечение печатной платы с микрочипом, расположенной в устройстве. При этом корпус устройства следует разбирать осторожно, чтобы не повредить его, поскольку ремонт может потребоваться для самых различных устройств: телефонов, ноутбуков, планшетов или телевизоров. Для таких операций потребуется специальный инструментарий. Неэффективно и ненадежно каждый раз подбирать средства для открытия корпуса из подручных материалов. Поэтому универсальный набор инструментов станет отличным решением, позволяющим аккуратно вскрыть корпус любого современного устройства.
Убираем компаунд
Часто, особенно в мобильных устройствах, можно встретить чипы, залитые специальным компаундом. Этот материал выполняет роль герметика для элементов, защищая их от влаги и случайных повреждений. Он предотвращает попадание воды и конденсата под чипы, а также обеспечивает надежное удержание микросхемы, защищая контактные соединения от разрушения при вибрации и ударах. Однако, несмотря на все преимущества, удаление компонентов, зафиксированных компаундом, может представлять определенные сложности.
Как демонтировать микросхему BGA с компаунда? Для этого необходимо соблюдать определенную последовательность действий. Сначала укрепите печатную плату (PCB) на столе-преднагревателе с температурой в пределах 120–150 градусов Цельсия. Нагревание сделает компаунд мягким, после чего его можно будет аккуратно удалить, используя деревянный шпатель или зубочистку.
Удалите компаунд по периметру микросхемы и в прилегающих областях, а затем можно переходить к нагреву микрочипа и его демонтажу.
Извлекаем микросхему
Процесс ремонта начинается с удаления электронного компонента с печатной платы. Для удобства стоит зафиксировать ремонтируемую PCB. Для этой цели можно использовать специальный держатель, который будет полезен не только в данном процессе, но и при обычных работах с электроникой. Ознакомиться с различными типами держателей можно в нашей статьей: «Обзор держателей для печатных плат ‘третья рука'».
Для удаления микросхемы нужно нагреть припой, соединяющий ее с PCB, до температуры плавления. Здесь могут пригодиться как термовоздушная паяльная станция (ТВ ПС), так и инфракрасная паяльная станция (ИК ПС).
Термовоздушные станции удобны для большинства операций, связанных с пайкой BGA и SMD. Эти устройства обычно компактны, и их легко использовать и обслуживать. Подробнее о выборе термовоздушной паяльной станции можно узнать из статьи: «Как выбрать термовоздушную паяльную станцию?».
Инфракрасные паяльные станции обладают большим функционалом и предназначены для более сложных ремонтных работ, таких как пайка процессоров, видеочипов, реболл графического процессора и микрочипов памяти, а также других компонентов.
Ключевые особенности ИК станций:
- Наличие как верхнего, так и нижнего нагревательного элемента;
- Точный контроль температуры нагрева благодаря использованию термоконтроллера или программируемого логического контроллера (ПЛК);
- Дополнительное оборудование, например, вакуумный пинцет и система позиционирования для точной пайки.
Пайка различных типов микросхем
Чтобы выпаять и обратно впаять микросхему, потребуется следующий инструментарий:
- Паяльник или паяльная станция;
- Пинцет для захвата и удерживания микросхемы;
- Гель-флюс и 1 мм припой, поскольку использование толстого припоя для пайки микросхем создает неудобства;
- Медная оплетка или игла, которая поможет выпаять микросхемы;
- Алюминиевая фольга или каптоновый скотч для защиты окружающих компонентов от высоких температур.
Также необходимо использовать средство для удаления остатков флюса после пайки микросхем, чтобы избежать короткого замыкания.
После того как старая микросхема была демонтирована, наступает этап установки новой. Для этого необходимо предварительно подготовить место: удалить лишний припой с использованием паяльника и медной оплетки.
Как впаять микросхему
Далее переходим к процессу залуживания контактных поверхностей, после чего можно приступить к впаиванию новой микросхемы:
DIP микросхему следует установить так, чтобы правильно сопоставить её ножки с отверстиями на плате (на основании ключа). Затем аккуратно прикладываем паяльник, который расплавит припой и припаять выводы микросхемы.
Впаять SMD микросхему немного сложнее, однако это тоже вполне выполнимо. Для этого нужно точно совместить контактные выводы микросхемы с соответствующими выводами на плате. Также важно следить за правильной ориентацией согласно ключу.
После этого нужно нанести флюс-гель по всему контуру контактов, затем включить фен на температуре 350 градусов и расплавить припой горячим воздухом. Припоя, уже находящегося на плате, будет достаточно для качественной пайки новой микросхемы.
Для пайки BGA микросхем требуется использовать шарики припоя, которые наносатся на все посадочные места с применением специального трафарета для пайки. Как только все ключи будут совместимы и микросхема будет установлена должным образом, активируется фен с температурой до 360 градусов.
Таким образом, можно уверенно утверждать, что припаять микросхему — это вполне доступная задача. Однако для повышения удобства и эффективности процесса рекомендуется рассмотреть возможность приобретения паяльной станции, так как работать лишь с паяльником может быть затруднительно.
