Чем лучше паять smd компоненты
Как паять SMD компоненты — краткая инструкция с фотографиями
в Справочник 0 10,720 Просмотров
Возможно, вы в ужасе от небольшого размера SMD компонентов, которые обычно используются в современной электронике. Но этого не стоит бояться! Вопреки расхожему мнению, пайка SMD компонентов намного проще, чем пайка THT элементов (англ. Through-hole Technology, THT — технология монтажа в отверстия).
У SMD компонентов, несомненно, есть много преимуществ:
Итак, давайте посмотрим, что нам необходимо для пайки SMD компонентов:
И что? Это все? Да! Для пайки большинства SMD компонентов не требуется никакого специального оборудования!
Пайка SMD в корпусе 1206, 0805, MELF, MINIMELF и т. д.
В этих корпусах производят резисторы, конденсаторы, диоды и светодиоды. Такие элементы поставляются в бумажных или пластиковых лентах, адаптированных к автоматической сборке. Такие ленты наматывают на барабаны и обычно содержат 5000 штук элементов, хотя, может быть, даже 20000 в одной катушке.
Такие катушки устанавливаются в сборочные машины, благодаря чему весь процесс производства может быть полностью автоматизирован. Роль человека в подобном производстве — это только установка новых катушек и контроль качества готовой продукции.
В названии корпуса закодированы размеры SMD компонента. Например, 1206 означает, что длина элемента составляет 120 mils, а ширина — 60 mils. Mils составляет 1/1000 дюйма или 0,0254 мм.
На практике чаще всего используются корпуса 1206, 0805, 0603, 0402, 0201, 01005. Для ручного монтажа идеально подходит корпус 1206, но даже 0402 можно паять вручную, хотя это довольно утомительно. Элементы MELF имеют цилиндрическую форму и чаще всего являются диодами или резисторами. Давайте теперь перейдем к делу!
Припаять диод в корпусе MELF
Прежде всего, мы должны облудить одну из контактных площадок. Мы обрабатываем площадку флюсом и прикасаемся к ней кончиком паяльника, и через некоторое время наносим припой. Припой должен немедленно расплавиться и равномерно покрыть всю площадку. Все, что вам нужно, это тонкий слой припоя — лучше, чтобы его было мало, чем слишком много.
Правильная пайка паяльником и феном с нуля для начинающих
В этой статье обзор методов пайки, анализ ошибок и на что следует обратить внимание начинающим.
Пайка состоит из трех основных компонентов:
Тонкости хорошей пайки
Чтобы припаять деталь к плате, нужно:
1) Нанести флюс на поверхность пайки;
2) Залудить их припоем;
3) Снова нанести флюс на контакты;
4) Запаять зазор между контактами.
Первое важное правило – избегать температуры выше 400 °C и более. Многие начинающие (и даже опытные) радиолюбители пренебрегают этим. Это критические значения для микросхем и плат.
Припой расплавляется примерно от 180 до 230 °C (свинец — содержащие припои) или от 180 до 250 °C (бессвинцовые). Это далеко не 400 °C. Почему тогда выставляют высокую температуру?
Что нужно для надежного контакта
Эти критерии взаимосвязаны друг с другом. И при плохом выборе комплектующих с материалами, будет такой же результат.
С чего начать
Для начала, необходимо определиться с какой целью нужна пайка. Для радиолюбительства это начальный уровень, для пайки проводки и простого уровня нужны более профессиональные инструменты. А для ремонта и пайки SMD, BGA микросхем придется выучить все азы пайки и приобрести специальные инструменты и расходники.
Правильный выбор набора для пайки
Припои бывают разных типов и диаметров. 
Большой диаметр припоя удобен по время пайки проводов, а мелкие для точечной пайки SMD компонентов, или разъемов. Так же припои бывают с канифолью или без. С канифолью припой очень удобен. Его проще всего брать на жало паяльника.
Набор для начинающих
Для радиолюбителей магазины продают сразу все в одной пачке. Такие наборы дешевле всего, так как по отдельности все будет стоить дороже. Например, есть наборы с паяльником и жалами, а также пинцетами.
Паяльник или станция
Для пайки радиоконструкторов и проводов достаточно самого простого паяльника с медным жалом. А вот для более продвинутой пайки уже понадобится станция. Паяльная станция состоит в основном как правило из фена и паяльника. С помощью фена можно паять SMD компоненты, и получится лучше прогревать плату.
Лучше всего начать с паяльника и выбрать тот, у которого доступна регулировка температуры и смена жал.
Жала паяльника
Существует арсенал жал для паяльников. Конус, плоское, топорик, волна и т.п. Они все могут быть различной площади и формы.
Выбор паяльного жала
Для начинающих отлично подойдет мини волна. Такое жало проще всего лудится, и способно на большой спектр задач.
Особенности применения
Для пайки проводов это массивные жала, а для планарных контактов это, как правило, конусные и изогнутые жала. Например, чтобы опаять шлейф от платы, лучше всех подойдет топорик. Этот тип обладает широкой рабочей поверхностью, которая позволяет массивно прогреть большую поверхность платы.
Вечные жала и правила их использования
Главное правило использование вечных жал — всегда на жале должен быть припой или флюс. Если игнорировать это правило, на жале начнут появляться черные точки, которые со временем перейдут на всю поверхность. 
Это слой нагара, который образуется при окислении воздуха на рабочей поверхности. Припой или флюс выполняют защитную функцию, и во время работы паяльника окисляются они, а не жало паяльника.
Почему паяльник начал плохо паять
Если паяльник плавит припой, однако не берет его на свою рабочую поверхность, то его нужно залудить. Он сильно окислен, но его не стоит выкидывать.
Подготовка к работе
После включения паяльника в сеть, нужно дождаться его нагрева. Вся подготовка сводится к чистке нагара с рабочей поверхности и нанесения припоя. При работе с жалами нельзя использовать режущие инструменты. Нельзя удалять нагар с паяльника лезвиями или другими острыми предметами.
Лужение паяльника
Лужение паяльника происходит поэтапно:
Черная поверхность жала удаляется с помощью долгого залуживания. Делается это с помощью комка припоя и флюса. Жало топится в припое до тех пор, пока оно не будет чистым. Периодически оно должно обмокать в припое. И затем снова чиститься с помощью губки. В этом случае лучше всего использовать медную стружку, она удаляет окислы и нагар намного лучше. Мокрая губка только удаляет припой, но не нагар. Если вышеперечисленные методы не помогают, то придется использовать активатор жал или паяльную кислоту.
Сопла фена
У паяльного фена тоже существую свои насадки. Они бывают разного диаметра, формы и крепления. Все зависит от того, какие работы проводятся.
Выбор паяльного флюса
Паяльные работы обладают большим спектром. И для разных задач нужны свои материалы. Например, для пайки проводов ни что не сравниться с обычной канифолью. Канифоль дешевая, практичная и удобная в работе. А для микросхем нужен иной подход. Пастообразный флюс и шприц для точечной дозировки флюса к SMD компонентам. 
Чем отмывается флюс после пайки
С помощью бензина «Калоша» или спирта. 
Инструментов и расходники для чистки:
Рабочее место и дополнительные инструменты
Для рабочего места подойдет деревянный стол. Если не хочется портить поверхность стола, то можно воспользоваться деревянной дощечкой. Дерево мало впитывает тепло и не действует как радиатор. А если нет такой дощечки, то можно приобрести силиконовый термостойкий коврик. В таком коврике есть удобная площадка для разборки электроники, различные карманы и места для инструментов. Коврик можно чистить обычным спиртом после работы, если остались какие-либо пятна или следы припоя.
Пинцеты и лопатки
С помощью пинцетов можно двигать детали при пайке, позиционировать и устанавливать детали. Они также изготавливаются из разных материалов, бывают угловыми, прямыми, с фиксацией и т.п.
Оптика и микроскопы
Лупы не очень удобны, поэтому намного удобнее и практичнее использовать микроскопы. Лучше всего начать с бюджетного варианта. Например, простой USB микроскоп позволит оценить результат пайки на экране компьютера.
Конечно, частота кадров не позволяет нормально работать под ним, но он позволяет без вреда для зрения рассматривать мелкие детали платы.
Вентиляция помещения и правила безопасности
Помещение должно быть с хорошей вентиляцией. При паяльных работах нужно держать дистанцию, и не приближаться близко, чтобы припой не попал на лицо. После паяльных работ обязательно проветрить помещение, и помыть руки и лицо с мылом. Нельзя употреблять пищу при пайке, ибо на слизистых поверхностях остаются осадки от дыма.
Простая пайка проводов
Первый пример это припаивание проводов. 
Что потребуется
Для пайки проводов подойдет жидкая канифоль, или ФКЭТ. 
Жидкая канифоль лучше всего обволакивает жилки проводов. Она дешевая, практичная и удобная.
Какое жало лучше выбрать
Для проводов нужно много припоя. Мини волна практичнее всего для пайки любых проводов, чем обычный конус или плоское жало. 
Пошаговый процесс
Стриппером снимаем изоляцию, скручиваем провода. 
Наносим флюс на спаиваемые провода, берем припой на жало. Температура жала не больше 300 °C. 
Несколькими движениями вперед и назад лудим скрученные провода. Если припой образовался в комочки, то добавляем ждем остывания место пайки, чтобы не повредить кисточку. Добавляем еще флюс и снова проводим по месту пайки паяльником. Припоя не должно быть много или мало.
Лучше всего залудить оба провода перед спаиванием вместе, однако не получится надежно их скрутить. Поэтому, легче сразу сделать скрутку и затем спаять их. 
Ремонт наушников
Основная проблема при ремонте наушников это стойкая изоляция проводов. 
Особенности залуживания проводов
Чтобы залудить такие провода, необходимо с помощью припоя и канифоли тщательно пройтись по месту пайки. 
Для пайки понадобится массивное жало, большая капля припоя и жидкая канифоль. Так же наносится флюс, но пайка немного другая. Теперь главная задача это сжечь изоляцию. Это можно сделать при помощи большой капли припоя. Продольными движениями вперед и назад проводим припой по месту пайки. Изоляция сжигается медленно. Не нужно повышать температуру выше 300 °C и использовать кислоту. Если не получается залудить, то пробуем снова, но уже вместо канифоли используем ЛТИ-120. Этот флюс поможет залудить провода не хуже паяльной кислоты. 
Лужение эмалированной проволоки
Эмалированная медная проволока теплоемкая и трудно поддается лужению. 
Но ее можно легко залудить с помощью обычной канифоли. Достаточно наждачной бумаги. 
Удаляем эмалированное покрытие с помощью наждачки, наносим канифоль и проволока успешно задужена и готовка к пайке. 
Пайка светодиодной ленты
Светодиодная лента так же теплоемкая, как и толстый провод. Она имеет в своем составе медную подложку, которая забирает тепло при нагреве. 
Залуживаем контакты с помощью канифоли. Используем мини волну и совсем немного припоя. На месте пайки должно быть немного припоя. 
Далее, берем паяльник от себя ручкой, прислоняем провод к контакту и сверху жалом паяльника. Пайка должна длиться не дольше секунды, пока есть флюс. Это связано с тем, что медная подложка быстро забирает тепло, а сгорающий флюс уже не в состоянии собрать припой в единое целое. Поэтому, если паяльные работы будут длиться больше секунды, то на ленте будут комочки припоя с признаками холодного контакта. Если такое произошло, снова наносим флюс и одним касанием исправляем плохую пайку. 
Канифоль (флюс) чиститься с ленты при помощи спирта (или бензина) и ватного диска. 
Лужение самодельной платы
Радиолюбители часто сталкиваются с тем, что изготовленная плата с помощью ЛУТ плохо поддается лужению. Для хорошего лужения платы достаточно удалить окислы на медных дорожках при помощи наждачной бумаги. Важно использовать только самую мягкую и бархатную бумагу, чтобы не повредить дорожки. После этого дорожки хорошо паяются обычной канифолью.
Как выпаять микросхему
Следующий уровень мастерства — это пайка микросхем. Разбор примера пайки феном.
Ликбез для начинающих
Для выпаивания детали из платы, нужно сделать так, чтобы контакты разогрелись до плавления припоя (примерно 230 °C). Основная ошибка начинающих — место паяльных работ сразу прогревают на 300 — 350 °C.
Например, нужно выпаять микросхему из платы паяльной станцией Lukey 702. 
Многие радиолюбители и электронщики выставляют параметры нагрева выше 300 °C.
В первый момент, на деталь действует около 200 °C. На контактах и окружающем месте паяльных работ комнатная температура. 
Нагрев детали достигает 300 °C, а контакты еще не дошли до 200 °C. 
На микросхему поступает критическая температура 350 °C. Тем временем, окружающее место пайки неравномерно прогревается, даже если происходят равномерные движения феном по месту пайки. На контактах детали появляется заметная разница температур. 
400 °C и микросхема начинает зажариваться. 
Еще чуть-чуть, и она отпаяется из-за того, что и контакты практически нагрелись до плавления припоя. Но это происходит потому, что плата прогрелась. И в данном случае, это произошло неравномерно. Высокие значения температур приводят к тепловому пробою микросхемы, она выходит из строя. Плата сгибается, чернеет, появляются пузыри из-за вскипевшего текстолита и его составляющих.
Такой метод пайки очень опасен и не эффективен.
Как все-таки без ущерба паять детали?
Нужно проанализировать место пайки и оборудование:
Как правильно паять феном
Нужно закрыть все мелкие и уязвимые к перегреву компоненты защитой. 
В данном случае используется алюминиевый скотч. Он хорошо защищает компоненты от температуры, плотно держит компоненты платы. Однако, прибавляет теплоёмкость к месту пайки. Термоскотч также хорошо защищает, только хуже держится на плате.
Плату размещается на таком материале, который наименее теплоёмкий и медленно отдает температуру в окружающую среду. Можно использовать, например, деревянную дощечку. И при этом, место пайки не должно находиться под наклоном.
Лучше всего нанести на контакты флюс. Он хорошо распространяет тепло, по сравнению с нагреваемым воздухом, однако не следует его добавлять слишком много. Он может вскипеть, зашипеть или помешать пайке.
Первым делом прогревается место пайки. Фен выставляется около 100 °C и максимальным потоком воздуха. 
Нужно прогреть как саму деталь, так и окружающее место пайки с контактами круговыми движениями.
Далее, спустя около минуты следует плавно повысить нагрев. 
Разница с контактами будет небольшая. Таким образом, в течение нескольких минут, повышаем до 300 °C. 
Шаг около 20 — 30 °C на каждые десятки секунд. 
Как понять, что деталь уже выпаивается
На контактах появляется блик. С помощью пинцета следует аккуратно подтолкнуть микросхему. Если она двигается легко и плавно из стороны в сторону, то ее уже можно снимать, если нет – греем дальше.
Эту технику необходимо индивидуально подстраивать под каждую пайку и паяльную станцию. Например иногда придется дольше греть плату, а в порой и около 240 °C хватит. Метод паяльных работ зависит от случая.
Сплав Розе
Чтобы уменьшить риск перегрева, можно использовать сплав Розе. Он поможет снизить нагрев до 120 °C. Таким способом можно выпаять деталь из опасных и чувствительных участков.
Достаточно добавить пару гранул припоя и немного флюса.
После лужения контактов, деталь легко выпаивается. Нужно аккуратно выпаивать контакты, они могут легко повредиться из-за резкого движения. 
Получившийся припой в обязательном порядке удаляется с платы. Он очень хрупкий и не подходит для использования.
Комбинированный метод
Еще одна очень эффективная техника. Если во время пайки деталь плохо паяется или не выпаивается – это следствие низкокачественного припоя, флюса или недостаточного прогрева платы.
Для этого во время работы паяльником, необходимо сверху помогать паяльным феном. Фен следует ставить до 200°C. Так нагрев будет происходить быстрее, и температура на контактах стабилизируется, окружающий воздух будет меньше забирать тепло.
В каких случаях паять феном не получится
Паяльный фен как правило достигает мощности не боле 500 Вт. Чем меньше мощность, тем меньше можно прогреть площадь платы.
Для массивной платы необходим нижний подогрев. Чаще всего это плита, которая нагревается до 100 – 200 °C. Печатную плату получится равномерно прогреть. А с помощью фена довести до плавления припоя.
Так же можно использовать строительный фен. Он имеет большее сопло, и его мощность может быть до 3000 Вт. Однако, строительный фен тоже не выход. Из-за того, что греется только деталь и небольшое окружающее пространство вокруг, после пайки плата деформирмируется от высокой разницы нагрева, тем самым отрываются выводы от площадок (особенно это кается больших BGA деталей).
Перепайка разъемов
В целом техника аналогична пайке микросхем, но есть небольшие отличия. 
Читать дальше
Выпаивание деталей из плат одним паяльником
Малогабаритные по площади SMD детали можно выпаять с помощью конусного жала. Нагреваются оба контакта детали и она быстро отходит с платы. Также конусное жало удобно во время впаивания SMD детали, так как можно точно дозировать количество припоя на контакты. 
Пайка оплеткой
Оплетка представляет собой жилки тонких медных проводов.
Можно использовать в качестве оплетки экранирующую изоляцию от антенны. С помощью оплетки можно легко и быстро убрать припой с контакта. Нужно нанести флюс на оплетку и контакт. Далее, с помощью паяльника место пайки медленно прогревается и олово переходит на оплетку. Такой метод пайки хорош для мелких деталей и не больших DIP контактов. Если нужно выпаять PCI разъем, то оплетка быстро потратиться в пустую.
Вакуумный шприц и иглы
Вакуумный шприц быстро удаляет массивные распаленные части припоя. А с помощью игл DIP контакты легко отпаиваются от платы. Игла надевается на контакт, и с помощью паяльника прогревается. Иглу нужно успеть продеть через контакт платы на корпус микросхемы, пока припой будет в расплавленном состоянии. Или наоборот, когда контакт уже разогрет, и в эту же секунду вставляется игла.
Такие методы пайки устарели. Современные платы производятся для машинной сборки, поэтому зазор между контактами и выводами деталей минимален. Игла уже слабо проходит, а вакуумный шприц не успевает забрать точенные капли припоя. Обычный электролитический конденсатор выпаять с помощью шприца уже не получится. В таком случае поможет метод жидкого жала.
Жидкое жало и его плюсы
Жидкое жало представляет собой каплю припоя, которая позволяет не пользоваться дополнительными инструментами (оплетку, фен, иглы или шприц). Техника такая же, как и со сплавом Розе. Основное отличие в температурах. 
Жало типа топорик обладает массивной продольной рабочей поверхностью. Оно позволяет захватить сразу несколько контактов одновременно.
Наносим припой на жало. 
На паяемую микросхему наносится пастообразный флюс с помощью шприца. 
Деталь и ее контакты прогреваются жалом до плавления олова и точно также нужно сделать с другой стороны. 
Такой техникой можно выпаять и DIP контакты. 
SMD детали:паяльник vs фен
Для массивной пайки SMD деталей фен незаменим. Например, нужно припаять 40 SMD деталей. С помощью паяльника это будет невыносимо долго, а вот с помощью фена это другое дело. Достаточно нанести паяльную пасту на контакты платы, разместить с помощью пинцета детали и феном нагреть плату. Поток воздуха минимальный. Паяльная паста расплавится, и детали с помощью поверхностного эффекта сами встанут на нужные места. Такой метод прост и не требует много времени.
Дополнительная тренировка
Для дополнительной тренировки можно попробовать паять различные ненужные платы от компьютеров и смартфонов. На материнских платах существует много SMD и DIP компонентов. Только долгие и упорные часы практики помогут развить навыки в пайке.
Сетка
В качестве упражнения можно попробовать спаять сетку из проводов. Качество пайки оценивается по нагрузке на эту спаянную сетку проводов. Если паяные соединения не рвутся под нагрузкой, то пайка отличная.
Конструкторы
Так же отлично помогают радиоконструкторы.
Они учат понимать электрические схемы и тонкости пайки. Следует начинать с простых конструкторов, например с мигалок или дверных замков. По мере повышения мастерства, можно повышать уровень сложности, доходя до сложных LED кубиков.
Пайка кислотой
Кислота используется только в крайнем случае, когда сильно окисленная поверхность не поддается лужению. Все детали, провода и разъемы могут отлично паяться без кислоты.
Подробнее о паяльной кислоте