0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Что нужно для пайки микросхем?

Практические приемы пайки BGA элементов.

Зачем нужна пайка BGA.

В современной радиоэлектронной аппаратуре ,такой, как мобильные телефоны, компьютеры и пр. , широко применяются радиоэлементы в корпусе типа BGA (в дальнейшем BGA-элемент). Данный тип корпуса позволяет значительно экономить место на печатной плате за счет размещения выводов на нижней поверхности элемента и выполнения этих выводов в виде плоских контактов, с нанесенным припоем в виде полусферы . В корпусе такого типа выполняют полупроводниковые микросхемы, элементы ВЧ тракта (фильтры, селекторы, коммутаторы ). Пайка такого элемента осуществляется нагревом непосредственно корпуса элемента и зачастую подогрева печатной платы, при помощи горячего воздуха и инфракрасного излучения.

Оборудование для пайки BGA

Пайка BGA-элементов имеет определенные сложности и зачастую для нее применяется весьма сложное и дорогостоящее оборудования. Данная статья описывает пайку с применением минимума средств. Минимум, который необходим для пайки: фен, пинцет, микроскоп, флюс безотмывочный, жидкость для удаления флюса, вата х/б, шило монтажное (лучше стоматологический зубной зонд) для коррекции элемента на плате, фольга с клеевым слоем для теплозащиты.

Процесс пайки BGA

Случай, когда требуется заменить BGA элемент, является более общим, а потому его и рассмотрим. Первое, что нужно сделать- это оценить, не будут ли повреждены близко расположенные элементы потоком горячего воздуха. Микросхемы, залитые компаундом, элементы, имеющие пластиковые детали (микропереключатели, SIM-ридеры) необходимо закрыть фольгой для сведения к минимуму теплового воздействия. Если есть близкорасположенные микробатарейки, микроаккумуляторы, их лучше всего демонтировать, а затем поставить на место при помощи паяльника. Приняв необходимые меры предосторожности, располагаем плату на столе так, чтобы демонтируемый BGA- элемент легко было поднять пинцетом, когда припой расплавится. Имеется в виду, что для захвата пинцетом должно быть необходимое пространство и пинцет при захвате должен располагаться в руке удобно и естественно, иначе очень высока вероятность сдвинуть соседние элементы, так как припой, закрепляющий их, будет тоже расплавлен. Лучше всего плату надежно закрепить в горизонтальном положении и повернуть ее в горизонтальной плоскости под удобным углом. Затем начинаем греть элемент феном, который держим в левой руке, периодически пытаясь приподнять элемент пинцетом (примерно через каждые 30 секунд). Время нагрева сильно зависит от условий в помещении: температуры воздуха, наличия сквозняков, открытых форточек и т.д. Если элемент приподнялся с одного края, то насильно отдирать его нельзя, а нужно отпустить и еще погреть 15-30 секунд. Прикосновение холодным пинцетом сильно остужает элемент, это тоже нужно иметь в виду. Неплохо во время нагрева держать пинцет рядом со снимаемым элементом, для подогрева пинцета. После снятия элемента дальнейшие операции лучше проводить с еще горячей платой. (Если при прогреве элемент подпрыгнул, в буквальном смысле, то это свидетельствует о расслоении печатной платы в результате заводского дефекта. Такая плата ремонту не подлежит. ) Когда микросхема снята, необходимо удалить лишний припой с платы. Для этого наносим пастообразный флюс и собираем припой паяльником, периодически удаляя припой с жала. Необходимо учитывать, что большие «горки» припоя затруднят позиционирование нового элемента. А если пятаки(контакты на плате) будут не облужены, то получившийся контакт может быть не надежен. Следует обратить внимание на целостность пятаков. Если отвалились пустые пятаки, то ничего страшного, если отвалился пятак, имеющий контакт, то можно попробовать облудить металлизацию в отверстии и сформировать капельку припоя на месте пятака. Затем удаляем грязь и остатки флюса с платы. Глядя в микроскоп, необходимо проконтролировать результат и исправить недостатки. Недостатки могут быть следующего характера: плохо облуженные пятаки, на пятаках слишком много припоя, замыкания между пятаками, повреждения паяльной маски, поврежденные пятаки, отслоившиеся проводники. Если дефект устранить не удается, то изделие неремонтопригодно. Затем наносим пастообразный флюс. Флюс необходимо наносить на всю поверхность под элементом, даже если контакты расположены только по периметру. Иначе воздух из пустоты в середине при нагреве расширится и значительно сместит элемент. Важно количество флюса. Его должно быть достаточно для смачивания нижней поверхности элемента, но если элемент будет плавать в «луже», то его будет трудно позиционировать. Я предпочитаю флюс, нанесенный на плату, прогреть феном до жидкого состояния, перед помещением BGA-элемента на плату. Так как при пайке он все равно нагреется и элемент может значительно сместиться.

Рис.1 Расположение выводов по периметру.

Область выводов закрашена серым.

Извлекаем элемент из контейнера и ставим на плату, соблюдая ориентацию «ключа». Точное позиционирование выполняем под микроскопом по маркерам при помощи монтажного шила. При позиционировании следует учитывать шаг между контактами. Не обязательно добиваться идеального расположения, достаточно небольшого соприкосновения между «шарами» припоя на BGA-микросхеме и пятаками на плате. Оценивать точность позиционирования необходимо с учетом шага контактов и их размера.

Рис.2 Правильное позиционирование.

Необходимое выравнивание произойдет за счет эффекта смачивания при расплавлении припоя.

На Рис.1 приведен пример правильного позиционирования микросхемы на плате, на Рис.3 и Рис.4 приведены примеры неправильного позиционирования элемента на плате. На Рис.3 «шары» припоя одновременно соприкасаются с двумя пятаками, при этом при расплавлении припоя микросхема может встать неправильно, или могут возникнуть замыкания. На Рис.4 шары совсем не соприкасаются с пятаками, при этом сколько бы мы ни грели элемент, его пайка не произойдет. Обычно имеется взаимосвязь между линейными размерами маркера и шагом выводов на элементе. Если имеются сложности с позиционированием, то иногда имеет смысл прогреть примерно установленный элемент феном, для выпаривания флюса. После выпаривания флюс будет вязким и элемент можно установить более точно.

Рис.3 Неправильная установка. Неоднозначное соприкосновение «шаров» и пятаков.
Рис.4 Неправильная установка. Нет соприкосновения «шаров» и пятаков.

Для пайки необходимо отрегулировать расход воздуха под конкретную форсунку. Элемент не должно сдувать. Если элемент сдувает, то подачу воздуха нужно уменьшить. Температура на индикаторе паяльной станции зачастую не соответствует температуре воздуха, выходящего из форсунки. Нормально, если индикатор будет показывать 500-550 гр.С. Предварительно прогревают элемент, для этого нужно держать фен на расстоянии 2-3 см; через 30-60 секунд приближают фен на расстояние 5-10 мм от поверхности элемента для расплавления припоя. Плавными движениями прогревают поверхность элемента и пространство непосредственно рядом с ним. Примерно через 60-180 сек. элемент заметно осядет и выровняется по маркерам (оседание видно, если смотреть сбоку), что свидетельствует о расплавлении припоя. После оседания элемент следует погреть 10-15 секунд. Большая микросхема может оседать частями, сначала с одной стороны. В этом случае нужно продолжать греть всю поверхность, обращая особое внимание на непропаянную часть. После этого нужно дать остыть плате в течении 15-60 секунд, жидкостью для снятия флюса, снять избытки флюса и просушить плату. Качество пайки можно контролировать по следующим признакам: расположение элемента относительно маркеров; лучше сравнивать с такой же платой или запомнить расположение элемента, маркеры не всегда расположены идеально ровно и может возникать впечатление, что элемент не совсем правильно встал на место, глядя на элемент сбоку, можно оценить, на всех ли контактах образовалось качественное соединение; если рядом с BGA-элементом расположен крупногабаритный элемент, то с одной из сторон пайка может быть затруднена вследствии неудачного распределения воздушных потоков, и элемент с одной из сторон не пропаяется. Глядя при помощи микроскопа на форму капель припоя, можно оценить качество пайки. Обратите внимание. Если при прогреве элемент подпрыгнул, то это свидетельствует о расслоении печатной платы в результате заводского дефекта. Такое изделие ремонту не подлежит. Ничего страшного, если элемент с небольшим количеством выводов встал криво, не на место. Как правило, возможно его аккуратно поднять и припаять правильно без стандартной накатки шаров. При определенном навыке возможно снять и вновь поставить BGA-элемент и с очень большим количеством выводов и очень мелким шагом выводов, без накатки шаров. Некоторые жидкости для снятия флюса могут вызывать сбои при работе телефона. Поэтому плату после промывки необходимо хорошо просушивать в течении 3-4 часов. Примерный паяльный профиль для паяльной станции типа Martin: 240 гр.—80 сек. 320 гр. —110 сек. Повторная пайка снятого BGA-элемента возможна, но она в данной статье не рассматривается, так как применяется весьма редко. Паяльная маска- это изолирующий состав, которым покрывается печатная плата для предотвращения повреждений проводникв и коротких замыканий между проводниками. Маркеры – это метки на печатной плате, показывающие, как правильно должен стоять элемент; зачастую элемент может быть в корпусах разного размера и на одном посадочном месте , в этом случае на плате будет много маркеров. Если видны вспучивания платы под микроскопом, то это свидетельствует о заводском дефекте; такая плата ремонту не подлежит. Как правило, удается оценить подачу воздуха феном, направляя поток на руку, с расстояния 20-30 см, на время 0,5-1 секунду. Данный прием небезопасен и требует определенного опыта.

Что нужно для пайки микросхем?

В последнее время в современной электронике наблюдается тенденция к все большему уплотнению монтажа, что, в свою очередь, привело к появлению корпусов типа BGA. Размещение выводов под корпусом микросхемы позволило разместить много выводов в небольшом объеме. Во многих современных электронных устройствах применяются микросхемы в таких корпусах. Однако наличие этих микросхем несколько усложняет ремонт электронной аппаратуры — пайка требует большей аккуратности и знания технологии. Здесь я поделюсь собственным опытом работы с такими микросхемами.

Благодарю за помощь инструментами, материалами и, конечно же, за бесценные советы — Владимира Петренко (UA9MPT) и Дмитрия Монахова (RA9MJQ).
А так же за полезные дополнения после выпуска странички:
Матроскина из Великого Новгорода

Для работы потребуются:

  • Паяльная станция с термофеном (я использую китайскую SP852D+)
  • Паяльная паста
  • Шпатель для нанесения паяльной пасты (не обязателен)
  • Трафарет для нанесения паяльной пасты на микросхему
  • Флюс (например Interflux IF8001). Известны случаи когда с использованием флюса ЛТИ плата не подавала признаков жизни, а с нормальным флюсом — все работало нормально
  • Оплетка для снятия припоя
  • Пинцет
  • Изолента
  • Руки растущие из нужного места

Ну и собственно сам процесс.

Под всеми маленькими картинками — увеличенные.


    Пациент выглядит так:

Прежде, чем отпаивать микросхему, нужно сделать риски на плате по краю корпуса микросхемы (если на плате нет шелкографии, показывающей её положение), для облегчения последующей постановки чипа на плату. Температуру воздуха фена ставим 320-350°C в зависимости от размера чипа, скорость воздуха — минимальная, иначе посдувает мелочевку припаяную рядом. :-))) Фен держим перпендикулярно плате. Греем примерно минуту. Воздух направляем не по центру, а по краям, как бы по периметру. Иначе есть вероятность перегреть кристалл. Особенно чувствительна к перегреву память. После чего поддеваем микросхему за край и поднимаем над платой. Самое главное не прилагать усилий — если припой не полностью расплавился есть риск оторвать дорожки.

После отпайки плата и микросхема выглядят так:

Если теперь из любопытства нанести флюс и погреть, то припой собереться в неровные шарики:
Соответственно опять те же плата и микросхема:

Наносим спиртоканифоль (при пайке на плату пользоваться спиртоканифолью нельзя — низкое удельное сопротивление), греем и получаем:

После отмывки выглядит так:

Теперь то же самое проделаем с микросхемой и получиться так:

Очевидно, что просто припаять эту микросхему на старое место не получиться — выводы явно треуют замены.

Очищаем от старого припоя платы и микросхемы:
При использовании оплетки есть вероятность оторвать «пятаки» на плате. Хорошо очищается просто паяльником. Я очищаю оплеткой и феном. Весьма важно не повредить паяльную маску, иначе потом припой будет растекаться по дорожкам.

Теперь самое интересное — накатка новых шаров.

Можно применить готовые шары — они просто раскладываются на контактные площадки и плавятся, но представьте себе сколько времени займет раскладывание ну например 250 шаров? «Трафаретная» технология позволяет получать шары намного более быстро и так же качественно.

Очень важно иметь качественную паяльную пасту. На фото виден результат нагрева небольшого количества пасты. Качественная сразу же превращается в блестящий гладкий шарик, некачественная распадется на множество мелких шариков.

Некачественной пасте не помогло даже смешивание с флюсом и нагрев до 400 градусов:

Микросхема закрепляется в трафарете:

Затем шпателем или просто пальцем наносится паяльная паста:

После чего, придерживая пинцетом трафарет (он при нагреве будет изгибаться), расплавляем пасту:
Температура фена — максимум 300°, фен держим перпендикулярно. Трафарет придерживаем до полного застывания припоя.

После остывания снимаем крепежную изоленту и феном с температурой 150° аккуратно нагреваем трафарет до плавления ФЛЮСА. После чего можно отделять микросхему от трафарета.
В результате получились вот такие ровные шары, микросхема готова к постановке на плату:

Собственно пайка микросхемы на плату

Если риски на плате (которые нужно было сделать перед отпайкой) не сделаны, то позиционирование делем так:
переворачиваем микросхему выводами кверху, прикладываем краешком к пятакам, чтобы совпадали с шарами, засекаем где должны быть края микросхемы (можно царапнуть тихонько иголочкой). Сначала одну сторону, потом перпендикулярную ей. Достаточно двух рисок. Потом ставим микросхему по рискам на плату и стараемся на ощупь шарами поймать пятаки по максимальной высоте. Т.е. надо встать как бы шарами на шары, вернее на остатки от прежних шаров на плате.
Можно установить просто «заглядывая» под корпус, либо по шелкографии на плате.
Затем прогреваем микросхему до расплавления припоя. Микросхема сама точно встанет на место под действием сил поверхностного натяжения расплавленного припоя. Момент расплавления припоя хорошо заметен — микросхема немного шевелится, «устраиваясь поудобнее». Флюса нужно наносить ОЧЕНЬ мало. Температура фена 320-350°, в зависимости от размера чипа.

  • Всё. Хотя, по хорошему, еще и помыть надо.
  • Что нужно для пайки?

    Технология пайки известна с давних времен, достаточно вспомнить знаменитую филигрань или самовары, при изготовлении которых она использовалась повсеместно. Сейчас области ее применения значительно шире: она необходима для соединения не только металлических, но и пластиковых изделий, например полипропиленовых труб. Однако иметь представление о том, как подобное происходит, – это одно, а вот знать, что нужно для пайки металлов, какие требуются припои, флюсы и инструмент, – совсем другое.

    • Общие сведения о пайке
    • Паяльник
    • Припой
    • Флюс
    • Вспомогательные аксессуары
    • Подготовка к работе

    Общие сведения о пайке

    Под ней понимается соединение двух металлов (неметаллов) с использованием дополнительного материала с температурой плавления меньшей, чем у основных. Выполняется оно для сборки отдельных элементов в единое целое либо для получения нового изделия. Сами детали не расплавляются, а общая конструкция образуется за счет диффузии припоя в структуру металла.

    Это возможно в том случае, если тепловое воздействие на припой будет на 50-100°С больше, чем температура его плавления. Для нагрева используются специальные печи, газовые горелки, электрические паяльники и прочее аналогичное оборудование. Но только повышения температуры до нужной величины недостаточно. Под воздействием атмосферного кислорода на поверхности металлов образуется слой окисла, препятствующий образованию качественного соединения.

    Для удаления окисной пленки и защиты места будущего шва от воздействия кислорода применяются специальные флюсы. Суть процесса пайки заключается в следующем:

    • удаляется в месте контакта деталей окисная пленка (с помощью флюса);
    • нанесенный на поверхность припой расплавляется и растекается по ней, заполняя поры и капилляры, образуя затем при застывании прочное соединение.

    К числу наиболее часто и легко паяемых металлов относятся:

    • сталь и железо;
    • латунь;
    • медь;
    • бронза;
    • золото;
    • серебро.

    Можно паять и алюминий, но при этом требуется использовать специальные флюсы. То же самое относится и к нержавеющей стали.

    Таким образом, для выполнения подобного соединения как минимум необходимы:

    • паяльник или специальное оборудование аналогичного назначения;
    • припой;
    • флюс;
    • вспомогательные инструменты и приспособления.

    к содержанию ↑

    Паяльник

    По мере развития технологии изменялись как она сама, так и используемое оборудование. Первыми были жаровые паяльники, т.е. разогреваемые на внешнем огне, примеры которых показаны на фото ниже. Чаще всего они применялись для выполнения разнообразных лудильных работ.

    Сейчас самыми распространенными являются электрические паяльники, отличающиеся размером и мощностью.

    Хотя в таком же качестве достаточно широко используются и газовые горелки.

    А для ручной пайки миниатюрных радиоэлементов и микросхем лучше всего подходят специальные станции.

    Причем этим не исчерпывается перечень возможного оборудования, предназначенного для соединения металлов. Такое многообразие паяльников вызвано отличающимися условиями проведения работ. Основным параметром при выборе изделия, подходящего для конкретных целей, будет его мощность, именно она определяет то количество тепла, которое поступает от оборудования. Для пайки обычных радиоэлементов достаточно прибора в 40 Вт, а вот для соединения трубок с толщиной стенок до миллиметра необходима большая мощность – около 100 Вт. То же происходит и по мере увеличения размеров деталей, более массивные требуют для пайки больше тепла.

    Дополнительным фактором, влияющим на выбор инструмента, является теплопроводность соединяемого материала: чем она выше, тем больший нагрев должен обеспечить паяльник. Подводимое тепло станет отводиться в сторону от места прогрева, что приведет к значительному ухудшению качества соединения.

    Припой

    Он соединяет в единое целое несколько элементов и, соответственно, должен обладать:

    • высокой механической прочностью;
    • хорошей электро- и теплопроводностью;
    • достаточной текучестью при температуре пайки, обеспечивая попадание припоя в нужное место;
    • высокой смачиваемостью и адгезией к паяемому металлу;
    • стойкостью против воздействия коррозии.

    Для выполнения пайки используют разные типы припоев. Они изготавливаются на основе различных металлов и в зависимости от своего состава разделяются на мягкие и твердые. Кроме того, свое влияние на эту классификацию оказывает температура плавления припоя.

    Мягкие припои

    Их отличительный признак – плавление при температуре ниже 400°С. Прочность паяного соединения с их использованием составляет до 10 кг/кв. мм. По своему составу и характеристикам мягкие припои бывают:

    1. ПОС (припои оловянно-свинцовые) различных видов. Изготавливаются на основе комбинации олова и свинца в разном процентном соотношении, плавятся при 183-265°.
    2. Малооловянистые, свинцово-оловянистые (температура плавления 327°) и свинцово-серебряные (304°).
    3. Легкоплавкие, с температурой плавления 60-145° на базе сплавов свинца, висмута и кадмия. Основное их назначение – пайка деталей, критичных к перегреву. Механическая прочность подобного соединения незначительна.
    4. Специальные. Используются в тех случаях, когда невозможно добиться качественного соединения обычными припоями, чаще всего при пайке алюминия. Их основу составляет олово.

    Изготавливаются подобные припои в виде прутков, лент, трубок, заполненных канифольным флюсом. Основная область их применения – электромонтажные работы.

    Твердые припои

    Температура их плавления превышает 400°, прочность паяного шва составляет до 50 кг/ кв. мм. Бывают:

    • медные (1083°);
    • медно-цинковые (845-900°);
    • медно-фосфористые (700-830°);
    • серебряные (635-870°).

    Обычно подобные припои имеют достаточно узкую область применения, причем в некоторых случаях их использование требует специального оборудования.

    Принято считать, что именно флюс определяет качество пайки. Если он подобран правильно и выбран нужный температурный режим, то результат всегда будет положительным. Для обеспечения паяемости различных металлов существует большое число разнообразных флюсов. Тем не менее все их виды должны отвечать следующим требованиям:

    • плавиться при меньших температурах, чем припой;
    • обладать хорошей текучестью при плавлении;
    • растворять окислы соединяемого металла;
    • не вступать в реакции с припоем и паяемыми металлами;
    • покрывать место пайки, не допуская его окисления;
    • легко удаляться при промывке после окончания пайки.

    Наиболее широко применяются такие флюсы:

    1. Кислотные. Обычно это раствор хлористого цинка в воде или флюс-паста на его основе с соответствующими наполнителями. Такие флюсы нельзя использовать для пайки электрорадиоизделий. После окончания работ они обязательно должны быть смыты, поскольку вызывают коррозию металлов.
    2. Антикоррозионные. Их основу составляет фосфорная кислота с различными органическими растворителями.
    3. ВТС – смесь вазелина с салициловой кислотой и этиловым спиртом.
    4. Бескислотные. Наиболее востребованы среди радиолюбителей. Их основу составляет канифоль. Она является смесью смоляных кислот и в расплавленном состоянии способна растворять окислы. Канифоль химически малоактивна, и применять ее можно только в том случае, когда детали перед пайкой прошли соответствующую подготовку – защищены и залужены.В качестве флюса наиболее часто используется натуральная канифоль и ее раствор в спирте.
    5. Активированные. При их изготовлении применяется канифоль с добавлением специальных веществ – активаторов. Одним из лучших в этой группе является флюс с анилином.

    Это не полный перечень компонентов, используемых для пайки. Большинство из них применяется в условиях производства, в том числе и с твердыми припоями. В бытовых условиях, в радиолюбительской практике в ходу спиртоканифольные флюсы и припои типа ПОС. Для пайки некоторых сортов металлов, алюминия, нержавеющей стали используют специальные флюсы.

    Однако перечисленным выше не ограничивается перечень инструментов, необходимых для пайки металлов. Есть целый класс предметов, значительно упрощающих выполнение работ.

    Вспомогательные аксессуары

    Среди них стоит отметить подставку под паяльник, например, такую, что показана на фото.

    Конечно, они могут быть любыми, но гораздо удобней работать, если там есть салфетка, о которую можно вытереть жало паяльника. Для комфортной работы может потребоваться еще множество вещей.

    Но для того, чтобы соединить несколько деталей или запаять оборванный провод, из приведенного набора вполне будет достаточно пинцета и ножа.

    Подготовка к работе

    Перед работой надо будет в обязательном порядке выполнить залуживание паяльника, особенно если он новый и для пайки будет использоваться в первый раз. Жало необходимо предварительно обработать напильником, потом паяльник разогревается, опускается в канифоль и затем в припой.

    Для обеспечения его нормальной адгезии следует жалом несколько раз провести по деревянной дощечке из стороны в сторону. Операцию (кроме обработки напильником) требуется повторить несколько раз. Как примерно выглядит залуженное жало паяльника, показано на фото.

    Вот теперь можно считать, что все нужное для пайки сделано.

    Пайка относится к одному из старинных и широко распространенных способов соединения металлических и иных деталей. Она широко применяется в приборостроении, электротехнической промышленности и других областях. Существующие разнообразные паяльники и горелки, припои и флюсы позволяют решать самые разные задачи в любых сферах деятельности.

    Как правильно паять?

    Советы и рекомендации по правильной пайке

    Прежде чем начать рассматривать вопрос: ”Как правильно паять?” Нужно обозначить одно но…

    Пайка бывает разная. Нужно понимать, что существует большая разница в методике пайки здоровенного резистора мощностью 2 Ватта на обычную печатную плату и, например, микросхемы BGA на многослойную плату сотового телефона.

    Если в первом случае можно обойтись простейшим электрическим паяльником мощностью 40 Ватт, твёрдой канифолью и припоем, то во втором случае потребуется применение таких приборов, как термовоздушная станция, безотмывочный флюс, паяльная паста, трафареты и, возможно, станция нижнего подогрева плат.

    Как видим, разница существенная.

    В каждом конкретном случае нужно выбирать тот метод пайки, который является наиболее подходящим для конкретного вида монтажа. Так для пайки микросхем в планарном корпусе лучше применять термовоздушную пайку, а для монтажа обычных выводных резисторов, крупногабаритных электролитических конденсаторов стоит применять контактную пайку электрическим паяльником.

    Рассмотрим простейшие правила обычной контактной пайки.

    Для начала начинающему радиолюбителю вполне достаточно освоить обычную контактную пайку простейшим и самым дешёвым электрическим паяльником с медным жалом.

    Сперва необходимо приготовить минимальный наборчик для пайки и паяльный инструмент. О том, как подготовить электрический паяльник к работе уже рассказывалось в статье о подготовке и уходе за паяльником.

    Многие считают, что для пайки лучше использовать паяльник с невыгораемым жалом. В отличие от медного, невыгораемое жало не требует периодического затачивания и лужения, так как на его поверхности не образуются углублений – раковин.


    Выгоревшее жало паяльника
    (для наглядности медное жало предварительно обработано напильником).

    На фото видно, что край медного жала неровный, а образовавшиеся углубления заполнены застывшим припоем.

    Невыгораемое жало у широко распространённых паяльников, как правило, имеет конусообразную форму. Такое жало не смачивается расплавленным припоем, то есть с его помощью на жало нельзя брать припой. При работе таким паяльником припой к месту пайки доставляется с помощью тонкого проволочного припоя.

    Понятно, что использовать припой в кусочках или стержнях при пайке паяльником с невыгораемым жалом затруднительно и неудобно. Поэтому тем, кто хочет научиться паять, лучше начинать свою практику с обычного электрического паяльника с медным жалом. Недостатки его использования легко компенсируются такими удобствами, как лёгкость использования припоев в любом исполнении (проволочном, стержневом, кусковом и т.п), возможность изменения формы медного жала.

    Электрический паяльник с медным жалом удобен тем, что с его помощью можно легко дозировать количество припоя, которое необходимо донести к месту пайки.

    Чистота спаиваемых поверхностей.

    Первое правило качественной пайки – это чистота спаиваемых поверхностей. Даже у новых радиодеталей, купленных в магазине, выводы покрываются окислами и загрязнениями. Но с этими незначительными загрязнениями, как правило, справляется флюс, который применяют в процессе пайки. Если же видно, что выводы радиодеталей или медные проводники сильно загрязнены или покрыты окислом (зеленоватого или тёмно-серого цвета), то перед пайкой их нужно очистить либо перочинным ножом, либо наждачной бумагой.

    Особенно это актуально, если при сборке электронного устройства применяются радиодетали, бывшие в употреблении. На их выводах обычно образуется тёмный налёт. Это окисел, который будет препятствовать пайке.

    Лужение.

    Перед пайкой поверхность выводов необходимо залудить – покрыть тонким и ровным слоем припоя. Если обратить внимание на выводы новых радиодеталей, то в большинстве случаев можно заметить, что их выводы и контакты залужены. Пайка лужёных выводов происходит быстрее и качественнее, так как отпадает необходимость в предварительной подготовке выводов к пайке.

    Лужение провода и выводов радиоэлементов легко проводить обычным электрическим паяльником с медным жалом. Как известно, при подготовке паяльника к работе также производят лужение медного жала.

    Чтобы залудить медный проводник для начала удаляют с его поверхности изоляцию и очищают от загрязнений, если таковые имеются. Затем нужно обработать поверхность пайки флюсом. Если в качестве флюса применяется кусковая канифоль, то медный провод можно положить на кусок канифоли и коснуться провода хорошо прогретым жалом паяльника. Предварительно на жало паяльника необходимо взять немного припоя.

    Далее движением вдоль провода распределяем расплавленный припой по поверхности проводника, стараясь как можно лучше и равномернее прогреть сам проводник. При этом кусковая канифоль плавиться и начинает испаряться под действием температуры. На поверхности проводника должно образоваться ровное покрытие оловянно-свинцовым припоем без комочков и катышков.


    Лужение медного провода

    Расплавившаяся канифоль способствует уменьшению поверхностного натяжения расплавленного припоя и улучшает смачиваемость спаиваемых поверхностей. Благодаря флюсу (в данном случае – канифоли) обеспечивается равномерное покрытие проводника тонким слоем припоя. Также флюс способствует удалению загрязнений и предотвращает окисление поверхности проводников во время прогрева их паяльником.

    Прогрев жала паяльника до рабочей температуры.

    Перед началом пайки необходимо включить электрический паяльник и подождать, пока его жало хорошо прогреется и температура его достигнет значения 180 – 240 0 C.

    Так как у обычного паяльника нет индикации температуры жала, то судить о достаточном нагреве жала можно по вскипанию канифоли.

    Для проверки нужно кратковременно коснуться кусочка канифоли нагретым жалом. Если канифоль плохо плавиться и медленно растекается по жалу паяльника, то он ещё недогрет. Если же происходит вскипание канифоли и обильное выделение пара, то паяльник готов к работе.

    В случае пайки недогретым паяльником, припой будет иметь вид кашицы, будет быстро застывать, а поверхность паяного контакта будет иметь шероховатый вид с тёмно – серым оттенком. Такая пайка является некачественной и быстро разрушается.

    Качественный паяный контакт имеет характерный металлический глянец, а его поверхность ровная и блестит на солнце.

    Также при пайке различных радиодеталей стоит обращать внимание на площади спаиваемых поверхностей. Чем больше площадь проводника, например, медной дорожки на печатной плате, тем мощнее должен быть паяльник. При пайке происходит теплопередача и кроме самого места пайки происходит и побочный прогрев радиодетали или печатной платы.

    Если от места пайки происходит существенный теплоотвод, то маломощным паяльником невозможно хорошо прогреть место пайки и припой очень быстро остывает, превращаясь в рыхлую субстанцию. В таком случае нужно либо дольше нагревать спаиваемые поверхности (что не всегда возможно или не приводит к желаемому результату), либо применять более мощный паяльник.

    Для пайки малогабаритных радиоэлементов и печатных плат с плотным монтажом лучше использовать паяльник мощностью не более 25 Ватт. Обычно в радиолюбительской практике используются паяльники мощностью 25 – 40 Ватт с питанием от сети переменного тока 220 вольт. При эксплуатации электрического паяльника стоит регулярно проверять целостность изоляции сетевого шнура, так как в процессе работы нередки случаи её повреждения и случайного оплавления разогретыми частями паяльника.

    При запаивании либо выпаивании радиодетали с печатной платы желательно следить за временем пайки и ни в коем случае не перегревать печатную плату и медные дорожки на её поверхности свыше 280 0 C.

    Если произойдёт перегрев платы, то она может деформироваться в месте нагрева, произойдёт расслоение или вздутие, отслоятся печатные дорожки в месте нагрева.

    Температура свыше 240-280 0 C является критической для большинства радиоэлементов. Перегрев радиодеталей во время пайки может вызвать их порчу.

    При спайке деталей очень важно жёстко их зафиксировать. Если этого не сделать, то любая вибрация или смещение нарушит качество пайки, так как припою требуется несколько секунд для того чтобы затвердеть.

    Для того чтобы качественно производить пайку деталей “на весу” и избежать смещения или вибрации во время остывания паяного контакта можно использовать приспособление, которое в быту радиолюбителей называется “третья рука”.

    Такое нехитрое устройство позволит не только легко и без особых усилий производить пайку деталей, но и избавит от ожогов, которые можно получить, если придерживать детали во время пайки рукой.

    «Третья рука» в работе

    Меры безопасности при пайке.

    В процессе пайки довольно легко получить пусть и небольшой, но ожог. Чаще всего ожогам подвергаются пальцы и кисти рук. Причиной ожогов, как правило, является спешка и плохая организация рабочего места.

    Нужно помнить, что в процессе пайки не стоит прикладывать больших усилий к паяльнику. Нет смысла давить им на печатную плату в надежде быстрого расплавления паяного контакта. Нужно дождаться, когда температура в месте пайки достигнет необходимой. В противном случае возможно соскальзывание жала паяльника с платы и случайное касание раскалённым металлом пальцев рук или ладони. Поверьте, ожоговые раны очень долго заживают !

    Также стоит держать глаза подальше от места пайки. Нередки случаи, что при перегреве печатная дорожка на плате отслаивается с характерным вспучиванием, что ведёт к разбрызгиванию мельчайших капелек расплавленного припоя. Если есть защитные очки, то стоит применить их. Как только будет получен достаточный опыт пайки, то от защитных очков можно отказаться.

    Производить пайку желательно в хорошо проветриваемом помещении. Пары свинца и канифоли вредны для здоровья. Если нет возможности проветривать помещение, то стоит делать перерывы между работой.

    Как паять SMD микросхемы

    Каждый начинающий электронщик задавался вопросом: “А как паять микросхемы, ведь расстояние между их выводами бывает очень маленькое?” Про различные типы корпусов микросхем можно прочитать в этой статье. Ну а в этой статье я покажу, как паяю SMD микросхемы, выводы которых находятся по периметру микросхемы. У каждого электронщика свой секрет пайки таких микросхем. В этой статье я покажу свой способ.

    Как отпаять микросхему

    У каждой микросхемы имеется так называемый “ключ”. Я его выделил в красном кружочке.

    Это метка, с которой начинается нумерация выводов. В микросхемах выводы считаются против часовой стрелки. Иногда на самой печатной плате указано, как должна быть припаяна микросхема, а также показаны номера выводов. На фото мы видим, что краешек белого квадрата на самой печатной плате срезан, значит, микросхема должна стоять в эту сторону ключом. Но чаще все-таки не показывают. Поэтому, перед тем как отпаять микросхему, обязательно запомните как она стояла или сфотографируйте ее, благо мобильный телефон всегда под рукой.

    Для начала все дорожки обильно смазываем гелевым флюсом Flux Plus.

    Выставляем температуру фена на 330-350 градусов и начинаем “жарить” нашу микросхему спокойными круговыми движениями по периметру.

    Хочу похвастаться одной штучкой. У меня она шла в комплекте сразу с паяльной станцией. Я ее называю экстрактор микросхем.

    В настоящее время китайцы доработали этот инструмент, и сейчас он выглядит примерно вот так:

    Вот так выглядят для него насадки

    Как только видим, что припой начинает плавиться, беремся за край микросхемы и начинаем ее приподнимать.

    Усики экстрактора микросхемы обладают очень большим пружинящим эффектом. Если мы будем поднимать микросхему какой-нибудь железякой, например, пинцетом, то у нас есть все шансы вырвать вместе с микросхемой и контактные дорожки (пятачки). Благодаря пружинящим усикам, микросхема отпаяется от платы только в тот момент, когда припой будет полностью расплавлен.

    Вот и наступил этот момент.

    Как запаять микросхему

    С помощью паяльника и медной оплетки чистим пятачки от излишнего припоя. На мой взгляд самая лучшая медная оплетка – это Goot Wick .

    Вот что у нас получилось:

    Далее берем паяльник с припоем и начинаем лудить все пятачки, чтобы на них осел припой.

    Должно получиться вот так

    Здесь главное не жалеть флюса и припоя. Получились своего рода холмики, на которые мы и посадим нашу новую микросхему.

    Теперь нам нужно очистить все это дело от разного рода нагара и мусора. Для этого используем ватную палочку, смоченную в Flux-Оff, либо в спирте. Подробнее про химию здесь. У нас должны быть чистенькие и красивые контактные дорожки, приготовленные под микросхему.

    Напоследок все это чуточку смазываем флюсом

    Ставим новую микросхему по ключу и начинаем ее прожаривать, держа при этом фен как можно более вертикальнее, и круговыми движениями водим его по периметру.

    Напоследок чуток еще смазываем флюсом и по периметру “приглаживаем” контакты микросхемы к пятакам с помощью паяльника.

    Думаю, это самый простой способ запайки SMD микросхем. Если же микросхема новая, то надо будет залудить ее контакты флюсом ЛТИ-120 и припоем. Флюс ЛТИ-120 считается нейтральным флюсом, поэтому, он не будет причинять вред микросхеме.

    Думаю, теперь вы знаете, как паять микросхемы правильно.

    Как произвести пайку микросхем в домашних условиях

    В наши дни большинство электронных устройств работает на микросхемах. Поэтому рано или поздно каждый домашний мастер сталкивается с пайкой микросхем. На первый взгляд процесс не представляет собой какой-либо сложности: бери в руки паяльник и прикрепляй элементы к плате. Но здесь необходимо понимать, что существует огромная разница между пайкой большого резистора и микросхемы для сотового телефона.

    Термовоздушная паяльная станция имеет регулируемый диапазон нагрева, что сводит к минимуму риск пережечь спаиваемые компоненты.

    Каждый конкретный случай требует того метода, который будет наиболее эффективным. Если в первом случае подойдет обыкновенный электрический паяльник с мощностью не более 40 Вт, припоем и твердой канифолью, то для пайки микросхем BGA не обойтись без безотмывочного флюса, термовоздушной станции, паяльной пасты и трафаретов. Не лишней будет и станция подогрева плат.

    Минимальный набор инструментов для работы

    Прежде чем приступать к соединению сложных элементов, начинающий домашний мастер должен ознакомиться с основами обычной пайки. Как правило, она производится при помощи простейшего электрического паяльника с медным наконечником, называемым жалом.

    Кроме того, для любого припаивания необходим минимальный набор материалов:

    Инструменты и материалы для пайки.

    1. Припой. Сплав олова и свинца, отличающийся высокими легкоплавкими свойствами и используемый для крепления элементов к материнской плате или друг другу. В недавнем прошлом для припоя применяли чистое олово, но сегодня такой материал неоправданно дорог. Кроме того, прочностные характеристики сплава свинца с оловом ничем не уступают чистому металлу. В специализированных торговых центрах можно приобрести разные виды припоя, которые имеют стандартные либо улучшенные свойства.
    2. Флюс. Использование флюсов облегчает процесс пайки и предотвращает окисление металла спаиваемых элементов. Сегодня самым популярным материалом, который используется в роли флюса, является очищенная древесная смола – канифоль. В магазинах можно найти специальные составы, предназначенные для пайки конкретных металлов. Так, при спаивании никеля, нержавеющих сталей и алюминия может использоваться вещество, изготовленное из канифоли и кислоты.

    К работе можно приступать только тогда, когда все инструменты для пайки собраны.

    Основные правила контактной пайки

    Главное правило качественной пайки – обеспечить чистоту поверхностей. Даже новые элементы, приобретенные в магазине, могут быть покрыты различными загрязнениями и окислами. Таким образом, если на металле обнаружен окисел темно-серого или зеленого цвета, его необходимо удалить при помощи наждачной бумаги или перочинного ножа. Неочищенные загрязнения будут препятствовать пайке, а затем и качественной работе прибора.

    Второе правило заключается в необходимости проведения лужения. Лужение – это покрытие свариваемых поверхностей ровным и тонким слоем припоя. Обычно новые элементы для микросхем продаются в магазинах уже с лужеными контактами и выводами, но если это не так, данное действие необходимо выполнить самостоятельно.

    Для обеспечения качества соединения, контакты элементов перед пайкой необходимо залудить.

    В домашних условиях лужение контактов элементов и проводов производится при помощи электрического паяльника. В первую очередь необходимо очистить поверхность от окислов, затем нанести на нее канифоль. Алгоритм работы прост: контакт или вывод элемента прикладывается к куску канифоли и прогревается наконечником паяльника, на который нанесено немного припоя. Далее расплавленный припой аккуратно распределяется по всей обрабатываемой поверхности. Когда температура прогревания достигнет нужного уровня, канифоль начнет испаряться. На поверхности элемента образуется ровное и гладкое покрытие, не имеющие катышков или комочков.

    Третье правило предусматривает работу только хорошо прогретым паяльником. В рабочем состоянии наконечник паяльника должен иметь температуру не менее 180°С. Так как простейшие инструменты не имеют шкалы нагрева, судить об их готовности можно по вскипанию канифоли при касании ее жалом. Если же вещество не плавится, а медленно растекается, инструмент еще не готов. Работа недогретым инструментом приведет к появлению пайки, имеющей вид темной шероховатой кашицы.

    Для проведения качественности пайки необходимо запомнить четвертое правило: паяный контакт, изготовленный согласно всем правилам паяльных работ, должен иметь блестящую и ровную поверхность, обладающую характерным металлическим глянцем. Чтобы достичь этого, необходимо учитывать размеры обрабатываемых поверхностей. Так, чем больше площадь пайки, тем большей теплопередачи потребует работа, то есть мощность паяльника полностью зависит от площади пайки. Для печатных плат с плотным расположением элементов или малогабаритных радиоэлементов используются инструменты с мощностью от 25 до 40 Вт, в иных же случаях следует использовать более мощные приборы.

    Условия для проведения пайки

    Таблица основных типов бессвинцовых припоев.

    При спайке деталей материнской платы необходимо соблюдать несколько важных условий:

    • следить за временем работы и не перегревать плату и металлические дорожки выше 240-280°С (это критическая температура, превышение которой может привести к расслоению или деформации платы в месте нагрева);
    • производить жесткую фиксацию обрабатываемых элементов: любая незначительная вибрация или смещение нарушит качество спаивания;
    • осуществлять работы в хорошо проветриваемом помещении, так как пары канифоли и свинца неблагоприятно воздействуют на органы дыхания;
    • проводить работу аккуратно и неторопливо, максимально защищая глаза и руки от ожогов.

    При соблюдении всех вышеописанных правил паяльные работы не приведут к порче обрабатываемых поверхностей и не потребуют переделки.

    Алгоритм пайки микросхемы

    Сложность работы с микросхемами заключается в слишком близком расположении элементов, что делает процесс монтажа затруднительным.

    Если в наличии имеется специальное оборудование для пайки микросхем, это существенно упростит задачу, но при необходимости работу можно выполнить и простым паяльником с жалом в форме шила.

    Правильное расположение микросхемы: ключ (обведен красным) должен располагаться возле скошенного угла квадрата.

    Всю работу можно разделить на 2 фазы. Первая фаза предполагает лужение (нанесение канифоли и припоя на элементы), а вторая – установку элементов в нужные места платы. Для того чтобы работа была произведена качественно, необходимо кроме вышеуказанных инструментов и материалов подготовить 1 или 2 пинцета, лучше с зажимами.

    Когда паяльник достаточно разогрет, можно приступать к работе. В первую очередь рекомендуется произвести лужение пятачков на плате, куда будут устанавливаться нужные элементы. Работа производится следующим образом:

    • на пятачки платы, куда будут устанавливаться элементы, капается немного флюса;
    • затем на жало паяльника наносится припой;
    • легкими точными касаниями сплав переносится на пятачки.

    Затем производится установка элементов. Элемент необходимо взять пинцетом и пристроить на место пайки. При работе с микросхемами элемент следует держать за ту ножку, которая будет подвергаться обработке. Пока одна рука держит пинцет с деталью, второй рукой требуется нанести каплю канифоли на ножку элемента и место пайки. Затем следует жалом паяльника коснуться обрабатываемых поверхностей. Так как плата уже была предварительно обработана при помощи лужения, ножка элемента погрузится в расплавленный припой. Таким образом процедура повторяется для всех ножек элемента.

    Когда все элементы установлены на нужные места, желательно смазать флюсом и слегка пригладить разогретым паяльником контакты между ними, расположенные на поверхности материнской платы.

    Для удобства проведения работы можно использовать не кусковую канифоль, а специальный жидкий флюс, который продается в строительных магазинах. Также специалисты рекомендуют приобрести дополнительное оборудование, которое облегчит пайку микросхем:

    • жидкость для мытья плат (при использовании жидкого флюса высока вероятность попадания раствора на поверхность платы, что может негативно сказаться на ее эксплуатации);
    • отсос, который убирает излишки припоя (сплав разогревается паяльником и втягивается в прибор);
    • очки (позволяют избежать травмирования глаз при работе).

    Стоит произвести пайку микросхем один-два раза – и эта работа не будет вызывать никаких затруднений. Главное, не торопиться и выполнять все с максимальной долей аккуратности и внимательности.

    Читать еще:  Паста для пайки проводов без паяльника
    Ссылка на основную публикацию
    ВсеИнструменты
    Adblock
    detector
    ×
    ×