Волновой метод
В процессе серийного производства электронных приборов, крепление компонентов на печатных платах осуществляется на конвейерных линиях заводов. При этом применяется пайка волной припоя.
Суть этой технологии, появившейся в 50–х годах прошлого века, заключается в следующем.
Печатные платы с установленными на них электронными компонентами движутся по специальному конвейеру. В процессе движения, места пайки покрываются флюсом, плата предварительно прогревается, после чего проходит над ванной с расплавленным припоем.
Ванна оборудована специальными соплами, создающими волну, возвышающуюся над поверхностью припоя в ванне.
Плата расположена таким образом, что места пайки контактируют с поверхностью волны при перемещении платы вдоль ванны. В этот момент происходит смачивание припоем контактных площадок на плате и выводов припаиваемых деталей.
Сила поверхностного натяжения жидкого припоя не даёт ему стечь полностью с поверхности платы, что обеспечивает спаивание деталей с контактными площадками.
Настройка технологических параметров
Для получения качественных паяных соединений, необходима настройка технологических параметров паяльной линии. Во-первых, формой и ориентацией сопла формируется гребень волны оптимального профиля, во-вторых, движущаяся над ванной плата располагается под некоторым углом к поверхности расплава.
Правильно выбранные параметры процесса позволяют избежать брака в виде перемычек между токоведущими дорожками и наплывов (сосулек) на выводах деталей.
Для этой же цели может использоваться технология пайки двойной волной. В этом случае, первая волна припоя имеет турбулентный характер, что позволяет лучше смачивать паяемую поверхность и проникать припою в монтажные отверстия платы.
Вторая волна, имеющая более плавное ламинарное течение, смывает огрехи в виде лишних капель и наплывов припоя, формируя при этом окончательную геометрию гантелей.
Пайка волной не всегда автоматизирована. Например, на многих сборочных конвейерах Китая и других стран Азии, установка деталей на плату, последующая обработка флюсом и обмакивание платы в ванну с припоем выполняют люди.
При этом плата берётся руками посредством специального захвата и обмакивается в ванну жидкого припоя.
Крепление smd компонентов
Способ пайки волной чаще применяется для плат, компоненты которых монтируются с одной стороны платы, а контактные площадки и токоведущие дорожки – с другой.
Штыревые выводы элементов вставляются при этом в сквозные отверстия платы и припаиваются с обратной её стороны. Однако большинство современных электронных схем конструируется под использование так называемых smd-компонентов, закрепляемых поверхностной пайкой. Такие детали припаиваются к плате с той же стороны, на которой они установлены.
Применение волновой технологии пайки для таких элементов имеет ряд особенностей:
- при пайке волной smd-компонентов плата должна быть ориентирована вниз предварительно приклеенными к ней деталями;
- волна расплавленного припоя омывает при этом корпуса деталей.
Таким образом, smd-компоненты перед пайкой должны быть приклеены к плате специальным клеем. При этом иногда имеют место случаи отклеивания деталей во время их контакта с волной расплава, что приводит к появлению брака.
Кроме этого, не все электронные компоненты способны выдержать температурный режим, возникающий в процессе «купания» в жидком припое. Эти обстоятельства ограничивают применение волновой технологии.
Следует добавить ещё одну отрицательную черту, присущую этой технологии пайки. Большое количество расплавленного припоя в ванне, постоянно контактирующее с открытым воздухом, приводит к активному образованию окисла.
Применение паяльной пасты
Для крепления smd-компонентов на плате обычно применяются другие технологии пайки. Как правило, все они основаны на использовании паяльной пасты. В этот состав входит порошкообразный припой, флюс и наполнитель.
Паяльная паста наносится на контактные площадки платы и выводы установленных на них деталей.
После этого плата направляется в специальную печь, где производится нагрев соединений одним из способов:
- парогазовой смесью;
- источниками инфракрасного излучения;
- способом конвекции.
В процессе нагрева происходит плавление паяльной пасты и спайка контактов.
Автоматизированные технологии
В ситуациях, когда электронные компоненты имеют выводы с очень малым шагом, при пайке разъёмов, имеющих большое количество выводов, и в других случаях, требующих использования очень тонких технологий, обычно применяется паяльный робот.
Робот-манипулятор для пайки плат представляет собой прецизионное устройство, содержащее координатный стол, на который устанавливается плата с размещёнными на ней деталями и паяльной головки, перемещающейся по трём координатным осям.
Головка оборудована механизмом подачи припоя и устройством для вакуумного отсоса его излишков.
Роботизированная автоматическая пайка плат существенно уступает волновому способу по скорости, поэтому используется только в тех случаях, когда последний применить невозможно.
Кроме собственно пайки, роботы часто используются для установки деталей на плате непосредственно перед их спайкой. Отдельные элементы, установка которых в силу их сложной нестандартной формы (трансформаторы, дроссели, некоторые виды микросхем) плохо поддаются автоматизации, устанавливаются вручную.
Поэтому, даже на крупных сборочных конвейерах известных фирм, выпускающих электронное оборудование, присутствуют участки, на которых сборку осуществляют люди.
Кроме этого, контроль качества продукции также часто выполняется людьми. Платы с дефектами, которые могут быть устранены, направляются на доработку, выполняемую паяльником вручную.
Работа в домашних условиях
При сборке самодельных электронных устройств, радиолюбители самостоятельно изготавливают печатные платы. При наличии желания и элементарной подготовки, этому не сложно научиться.
Изготовить печатную плату можно, используя имеющиеся рисунки дорожек на плате, более подготовленные могут самостоятельно сделать эскиз платы, имея принципиальную электрическую схему устройства. Для изготовления печатной платы берётся лист фольгированного изоляционного материала.
Это может быть гетинакс или стеклотекстолит, покрытый тонким слоем меди с одной или двух сторон, в зависимости от того, какая требуется плата – односторонняя или двухсторонняя.
На бумаге чертится эскиз рисунка токопроводящих дорожек, затем он переносится на поверхность медного слоя, в нужных местах просверливаются сквозные отверстия для установки деталей, а рисунок покрывается слоем краски или лака.
После высыхания покрытия выполняется травление платы, то есть, погружение её на некоторое время в один из составов, разъедающий слой меди, не покрытый краской. Обычно для этих целей используется либо хлорное железо, либо раствор кислоты, либо смесь медного купороса с поваренной солью.
После вытравливания меди, лак или краска смывается растворителем, полученный рисунок лудится обычным паяльником, после чего можно приступать к установке деталей и припаиванию их к плате.
Перед лужением, дорожки следует тщательно обезжирить и зачистить мелкой наждачной бумагой. Выводы деталей перед установкой также нужно зачистить, можно также залудить, это облегчит последующий процесс пайки.
Пайка производится хорошо разогретым паяльником, на жале которого должна оставаться капля припоя. Если расплавленный паяльником припой не удерживается на жале, скорее всего, паяльник перегрет.
Для контроля его температуры лучше пользоваться регулятором напряжения или паяльной станцией. Контакт паяльника с деталью должен быть коротким. После смачивания припоем вывода детали и площадки на плате, паяльник сразу убирается.
Это исключит возможность выхода детали из строя в результате перегрева и обеспечит ровное и красивое растекание капли припоя.
Для пайки плат и электронных компонентов следует выбирать мягкие сорта припоев на основе олова. Требуемую прочность пайки в этом случае обеспечит самый мягкий припой, при этом, его применение облегчит работу и уменьшит тепловую нагрузку на детали.
Поскольку выводы электронных компонентов обычно уже залужены, а дорожки платы выполнены из меди, в качестве флюса можно использовать только канифоль, или её спиртовой раствор.
Умение паять платы может пригодиться также при выполнении самостоятельного ремонта вышедшей из строя электроники.
Подготовка к паянию
Требования к оборудованию для пайки таковы:
Последовательность обслуживания выводов деталей.
- Лучший вариант — паяльная станция. В ее состав входит все необходимое (при стоимости от 800 рублей).
- Мощность обычного паяльника не должна превышать 40 Вт.
- Напряжение питания может быть 12 В, 18 В, 24 В, 220 В. Также бывают газовые инструменты.
- Желательно иметь в комплекте несколько жал разных форм и размеров.
- Очень удобно термостойкое жало.
- Правильный флюс, продающийся в шприцах, обеспечит хорошее качество пайки.
- Припой чаще всего используют в виде проволоки диаметром в 1-5 мм. Наиболее распространен диаметр в 1,5-2 мм.
- Понадобятся в работе нож, небольшие кусачки, пинцет.
Подготовка паяльника
Совершенно новый паяльник нужно подготовить к работе. При включении обычно сгорают маслянистые вещества с выделением достаточного количества дыма. После выгорания паяльник выключают и остужают. Жало паяльника нужно зачистить напильником. Затем снова его включают в сеть, зачищенное жало опускают в канифоль и прикасаются к припою. Рабочая поверхность должна покрыться ровным серебристым слоем припоя.
Паяльник для работы с платами может иметь мощность от 15 до 30 Вт. Более мощный инструмент применяют для припаивания толстых проводов и крупных радиодеталей. Часто используется паяльник, который называют паяльным карандашом.
Отсос для припоя.
В последние годы в магазинах можно приобрести паяльную станцию. Специалисты отмечают, что работать с таким прибором гораздо проще, чем с обычным паяльником. Такая установка обладает рядом преимуществ:
- Можно с точностью до градуса контролировать рабочую температуру во время проведения пайки.
- С помощью станции можно паять детали из меди, стали, алюминия, полипропилена, пластика и других материалов.
- Станция обладает долговечностью.
Но есть у нее и недостатки, к которым следует отнести довольно высокую стоимость и большие затраты электроэнергии.
Паять платы значительно легче, чем работать с обычными проводами. Детали отлично фиксируются в калиброванных отверстиях. Нет необходимости поддерживать их с помощью тисков, плоскогубцев и других приспособлений.
Инструкция по пайке деталей на плату
Монтаж микросхем и других подобных деталей происходит в несколько приемов:
- Деталь вставляется в приготовленное для нее место.
- Жало разогретого паяльника вместе с припоем подносятся к месту пайки.
- Припой наносится на выводы детали и контакты платы тонким ровным слоем.
- Жало паяльника быстро отводится от места пайки.
Паяльник на 12 Вольт.
Разогретый паяльник жалом должен соприкасаться с самой платой и с контактами детали одновременно. Его нельзя отводить до тех пор, пока место пайки не покроется ровным слоем припоя. На это требуется не более секунды. Навык приходит очень быстро.
Излишки припоя удаляются из зоны пайки очень просто. Нужно взять кусок медной оплетки многожильного провода, поднести конец к месту пайки. Весь припой уйдет в нее. На плате останется только ровный слой, достаточный для удержания детали на месте и для обеспечения электрического контакта.
Припаивание к плате SMD деталей
Компоненты SMD являются безвыводными. У них нет традиционных выводов в виде проволочек. С платой эти детали соединяются с помощью контактных площадок, расположенных на корпусе детали. Паяются они с помощью паяльника мощностью в 10-12 Вт, паяльной станцией. Жало обычного паяльника желательно доработать, сделав его раздвоенным или растроенным.
На жало мощного паяльника можно навить медный провод диаметром в 1 мм, сделав из концов провода рабочие жала. Такой инструмент используется для работы со светодиодами и с другими радиоэлементами. Расстояние между жалами можно регулировать. В любой момент такую насадку легко снять и отложить до лучших времен.
Приспособление к паяльнику для пайки мелких деталей.
На платах электронных устройств часто встречаются микросхемы, имеющие корпус SOIC. Их паять и выпаивать лучше всего горячим воздухом с помощью паяльной станции. Но она есть не у всех. Можно воспользоваться паяльником мощностью в 10 Вт. Места, подлежащие пайке, нужно смазать спирто-канифольным жидким флюсом, ножки — прогреть паяльником. Жало должно быть очень тонким. Если расстояние между ножками микросхемы равно 1,25 мм, ширина жала не может быть больше 1 мм.
Транзисторы могут быть в корпусе DPAK. Паять их рекомендуется паяльником мощностью в 40 Вт. Радиодеталь устанавливают на место, пропаивают выводы. Затем прижимают сам транзистор к плате и одновременно прогревают его паяльником. Как только он слегка просядет, пайка закончена.
Советы профессионалов
Чтобы паять, нужно знать особенности работы с инструментом:
- Недостаточно прогретый паяльник не позволит произвести качественную пайку. Внешний признак недостаточного прогрева — матовый оттенок припоя. Механическая прочность такого соединения очень низка.
- Перегретый инструмент также не позволяет получить качественный шов: перегретый припой не будет растекаться.
- Для периодической очистки жала паяльника нужно чистить его влажной губкой.
- Провода перед работой нужно залудить. В качестве флюса в этом случае можно использовать таблетку аспирина.
- Залитые припоем отверстия в плате можно прочистить так: расплавить припой, в отверстие ввести деревянную зубочистку и вращать ее несколько секунд до застывания припоя. После этого зубочистка извлекается из платы.
- Некоторые паяльники оснащены жалом, выполненным из металлокерамики. Их нельзя зачищать напильником, можно только протирать влажной губкой.
- Некоторые платы управления на заводе паяют припоем, не содержащим свинца, флюс используют агрессивный. Токопроводящие элементы после такой операции разрушаются, плата выходит из строя. Рекомендуется хорошенько залудить все токопроводящие дорожки обычным припоем и флюсом.
Паять платы может научиться каждый. Для этого нужно иметь паяльник, а лучше паяльную станцию. Рекомендуется потренироваться на проводах, старых платах.
Навык работы нарабатывается быстро.
Главное — научиться чувствовать температуру жала паяльника. Ее можно контролировать по цвету и блеску припоя. Нужны качественные расходные материалы: припой и флюс. Все остальное — в ваших руках.
Приветствую всех мозгочинов! В этой статье предлагаю вам обзор нескольких способов демонтажа электродеталей с плат, ознакомится с которыми будет полезно, особенно если вы занимаетесь ремонтом электроники или собираете электрокомпоненты для своих самоделок.
В данном мозговидео показываются 4 способа выпайки деталей.
Шаг 1: Демонтаж на «паяльной ванне» и другие «грубые» способы
Первый способ самый «разрушительный» и его можно применять лишь когда вы не планируете сохранить плату в целостности. Я им пользуюсь для одновременной выпайки большего количества деталей. У меня есть специальный ящик со старыми печатными платами и который время от времени пополняется,однажды я распаяю их все. Данное мозгозанятие по демонтажу всех деталек с плат я считаю весьма терапевтическим и расслабляющим.
Чтобы немного ускорить процесс нижнюю сторону платы можно покрыть флюсом, но это не обязательно, а далее, удерживая плату пинцетом над паяльной ванной, плоскогубцами вынимаем все необходимые радиодетали.
Действенной альтернативой этому способу является использование небольшой бутановой или пропановой горелки для нагрева нижней стороны платы перед тем как вынуть их плоскогубцами. И вообще отлично если вы обладатель бунзеновской горелки с ситом на штативе.
Если вы выпаиваете детали для поделок, то не бойтесь использовать для обрезки платы такие инструменты как ножовка по металлу или большие ножницы.
Есть еще один «грубый» способ: нагреть припой на радиодеталях и стукнуть плату о край контейнера. Детальки при этом, как правило, выпадают, если нет, то побольше разогрейте припой. Во время этого способа обязательно надевайте защитные очки, чтобы расплавленный припой не попал в глаза.
ВНИМАНИЕ! Все описанные в этом мозгоруководстве способы выпаивания радиодеталей необходимо осуществлять в хорошо проветриваемом помещении, а при использовании горелок, то еще и в респираторе.
Шаг 2: Ручной «оловоотсасыватель»
Для демонтажа электродеталей можно использовать и такую вещицу как «ручной оловоотсасыватель», который хорошо себя ведет для выборочного удаления припоя через отверстия в печатной плате. Маленькие и дешевые варианты такого мозгоприбора менее функциональные, и хотя они преподносятся как «компактные», но из-за ограниченной длины и небольших цилиндров работают не качественно.
Шаг 3: Фитиль, впитывающий припой
Впитывающий фитиль это по-существу медная оплетка, которая при нагреве впитывает припой. Качественный впитывающий фитиль должен хорошо удерживать припой. Пользоваться им просто — накройте им то место, с которого вы хотите удалить припой, и проведите по нему разогретым паяльником. Припой при этом должен довольно быстро впитаться, если же нет, то вероятней всего ваш фитиль плохого качества, и исправить это можно с помощью небольшого количества флюса — нанесите флюс на фитиль и приложите этим местом к контакту, с которого нужно удалить припой. Также можно перед «впитыванием» подпаять еще припоя к контакту, если на нем слишком мало этого припоя и он не впитывается.
Шаг 4: Аппарат для удаления припоя
Если вы ремонтируете большое количество плат, то вам определенно нужен такой агрегат как этот. Он представляет собой паяльник с отверстием по центру жала, которое соединено с вакуумным насосом. Для демонтажа просто прикладываем кончик к припою на контакте и наблюдаем как он всасывается. Но сказать, что только этого мозгоаппарата достаточно, я не могу.
Шаг 5: Паяльная станция
Для одновременной выпайки большого количество деталей поверхностного монтажа лучшим вариантом является паяльная станция с феном и опцией регулируемого нагрева. Если вся плата заполнена деталями поверхностного монтажа, то можно просто «счистить» все компоненты как только плата разогреется, при этом для каждой детали используется насадка подходящей формы.
Можно конечно использовать обычный термопистолет, но при этом будьте осторожны, так как можно повредить другие радиодетали и саму плату.
Шаг 6: Демонтажный пинцет
Великолепная вещь для выборочного удаления деталей поверхностного монтажа это пинцет с подогревом. После того как он достаточно нагрет, компоненты просто «вырываются» им с мозгоплаты.
Шаг 7: Термостол
Для нагревания плат до нужной паяльной температуры можно использовать высоко мощный электрический термостол. Если у вас нет такого мозгоаппарата, то я видел как некоторые заменяют его обычной сковородой на кухонной плите, чтобы демонтировать электродетали.
Шаг 8: Сжатый воздух
Перед тем как удалять припой с плат данным способом, необходимо обязательно надеть защитные очки. После этого можно паяльником разогреть контакт и с помощью потока воздуха из баллончика «сдуть» припой.
Способ довольно грязноватый, и я рекомендую применять его для плат, из которых вам нужны лишь детали, потому что по окончании припой у вас будет повсюду. Повторяюсь, немного грубовато, но это работает.
Шаг 9: «Тяжелый» способ
Если имеются лишь паяльник и немного припоя, то и в этом случае можно удалить припой с контактов, но это будет намного сложнее, чем вышеописанные способы. Суть в том, чтобы подпаять еще припоя к контакту, и это реально помогает при выпайке деталей с несколькими выводами. В таких случает очень трудно быстро и одновременно нагреть все выводы, но если добавить флюса и приличное количество припоя, то это ускорит процесс. Существует даже специальный низкотемпературный провод-припой который как раз и используется для выпайки электрокомпонентов. Вместо провод-припоя для ускорения процесса удаления мозгоприпоя можно использовать низкотемпературную паяльную пасту, удобно использовать ту, которая поставляется в тюбике-шприце.
Еще один способ выпайки компонентов поверхностного монтажа, но знайте что это не очень хорошо, — очень аккуратно срезать припой с помощью тонкого ножа или лезвия. Нагрейте дополнительный припой и с помощью впитывающего фитиля расчистите участок платы, а затем «подрежьте» припой на контактах как можно ближе к телу компонента. Не используйте для этого ножницы, так как ими вы скорее всего повредите подложку платы.
Шаг 10: Спасибо!
Благодарю за то, что нашли время на чтение этого мозгоруководства! Надеюсь вы узнали из него что-то новое для себя!
( Специально для МозгоЧинов #9-Different-Desoldering-Techniques
