Пошаговый курс пайки - руководство для начинающих

30.03.2018

Пайка, вопреки внешности, не так проста. Чтобы сделать правильное соединение со связующим, вам нужно много практики. Чтобы сделать правильное соединение, вам нужно понять, что такое пайка. В электронике мы имеем дело с так называемыми мягкая пайка (температура процесса ниже +450 ° C), а электронные компоненты припаиваются клеем (припой), широко известным как олово.

Просьба: читай до конца + ставьте пальчик вверх, слева от тебя!

Эта пайка отличается от сварки тем, что в процессе пайки расплавляется только связующее, а не соединенные элементы, температура плавления которых намного выше, чем связующее (олово). Поэтому ключом к получению правильной комбинации являются свойства этого связующего и соединяемых поверхностей, а также условия процесса.

Недостаточно расплавить олово.

Процесс правильной пайки

Прочность соединения связана не только с прилипанием припоя (олова) к поверхности меди. Ну, проще всего, расплавленный олово растворяет медь, а точнее, тонкий слой меди. Это растворение меди в жидком олове возможно благодаря специфическим свойствам олова и происходит при температуре, значительно меньшей температуры плавления меди (до + 1083 ° С).

В правильной комбинации на границе между медью и оловом образуется очень тонкий промежуточный слой меди, растворенный в олове. Правда о том, что олово растворяет медь, находит каждый владелец дешевого паяльника с простейшим медным наконечником.Речь идет о так называемом защемлении грота.

Во время использования ямы и полости появляются в хорошем меде, который со временем становится все глубже. Все потому, что медь постепенно растворяется в олове.
Следует особо подчеркнуть, что в процессе правильной пайки необходимо создать этот тонкий слой медно-оловянного сплава.

Затем формируется медно-стоп-припой-сплав-медная структура. Это возможно только в том случае, если жидкий припой (олово) хорошо увлажняет и растворяет поверхностный слой меди. На практике это означает, что условия пайки должны выбираться так, чтобы происходил процесс поверхностного растворения меди в олове. Однако важным препятствием является тот факт, что паяные элементы, медь или другие, часто покрыты слоем оксидов или примесей.Вот почему это необходимо ...

флюс

Флюс играет двойную роль:

  • при высокой температуре расплавленный припой помогает удалять вредные оксиды,
  • он не допускает попадания атмосферного воздуха в зону пайки и, таким образом, предотвращает образование новых оксидов.

Высокая температура и наличие флюса вызывают очистку поверхности меди от оксидов и других примесей. Благодаря наличию потока создается этот важный слой медно-оловянного сплава. Роль потока (флюс, немецкий флюсмиттель) часто встречает канифоль, полученную из натуральной сосновой смолы. Часто в канифоль добавляется так называемая канифоль. которые повышают эффективность потока.

Для ручной пайки классических электронных компонентов на пластинах поток, содержащийся внутри оловянной проволоки, вполне достаточен ». Для других работ, например, при отбеливании проводов и клемм, часто используется канифоль, обычно доступная в электронных магазинах.
Для пайки крошечных компонентов SMD используются мягкие флюсы в виде пасты или жидкости, такие как: RF800. В сборке SMD-компонентов также полезны флюсы в форме геля, также доступные в небольших шприцах.

Припойный сплав - "олово"

Для ручной пайки используйте «оловянный» провод диаметром 0,25 ... 3 мм, содержащий ранее обсуждаемую нить флюса. Сегодня ручная пайка классических элементов на печатных платах обычно использует проволоку диаметром 1 мм, а для крошечных элементов SMD - диаметр провода 0,5 ... 0,7 мм.

Олово, используемое для пайки, обычно является сплавом. До сих пор широко применялся оловянный сплав с свинцом. В таком классическом припое содержание олова (химический символ Sn) составляет 60% или 63%. Остальное - свинцовое (Pb).

Стоит знать, что температура плавления сплава припоя LC63 или LC60 составляет всего 183 ° C, т. Е. Значительно ниже температуры плавления чистого олова (231 ° C), и более того: свинец: 327 ° C.

Стоит знать, что сплав с 63% оловом и 37% свинцом представляет собой так называемый эвтектический сплав.

С другими пропорциями олова и свинца сплав также размягчается при 183 ° С, но не становится жидким при этой температуре, только размягчается и становится пластичным. Жидкость становится немного выше. Однако эвтектический сплав становится жидким при 183 ° С.

Присутствие свинца не только снижает температуру плавления, но также улучшает многочисленные параметры сплава (связующего). При содержании свинца около 40% содержание других свойств, таких как электропроводность, прочность, твердость и пластичность, также является наиболее выгодным.

Свинец, вредный для здоровья

К сожалению, свинец очень вреден для здоровья. Между прочим, он вмешивается в мозг (он классифицируется как нейротоксин), что может проявляться в снижении его эффективности и неблагоприятных изменениях личности. Он канцерогенный и вызывает анемию. Между тем, практически все электронные устройства рано или поздно оказываются на свалках и свинцах, содержащихся в них, в виде нитрата свинца, образованного под воздействием кислых дрожи, могут попасть в почву и грунтовые воды.

Не вдаваясь в подробности, можно напомнить, что Европейский парламент издал директиву о сокращении вредных веществ (RoHS - Сокращение опасных веществ). Он должен был вступить в силу 1 июля 2004 года, и он вступил в силу с 1 июля 2006 года. Короче говоря, новое электротехническое и электронное оборудование, которое в настоящее время размещено на рынке Европейского союза, не может содержать свинца. Ранее подобные запреты стали применяться в Японии. Несмотря на то, что правительство США не вводило аналогичные установленные законом ограничения, действующие в Японии и Европейском союзе правила вынуждают переходить на бессвинцовую технологию всех производителей из Америки и Азии, которые хотят экспортировать свою продукцию на европейский и японский рынки.

Неэтилированная пайка

Производители оборудования должны были отказаться от олова и свинцовых сплавов в течение десятилетий и пойти на бессвинцовую пайку. Следовательно, термины Pb-свободные и бессвинцовые. Это было не так просто и означало серьезные изменения в процессе производства электронного оборудования.

Были также включены дополнительные факторы, такие как: стоимость связующего вещества, который не должен быть значительно выше, чем сплав свинца, температура плавления - аналогичная популярному сплаву 63Sn37Pb, совместимость с существующими элементами и технологиями автоматической пайки, легкость ремонта (повторная пайка) и никаких вредных воздействий на окружающую среду сейчас и в будущем.

Хотя ученые уже много лет занимаются этой темой, они изучили и разработали новые паяльные сплавы, более 100 были запатентованы, а некоторые получили свои фирменные наименования. К сожалению, мы еще не нашли сплав, который продемонстрировал бы все преимущества «старых» свинцовых сплавов.

Прежде всего, популярные бессвинцовые сплавы имеют более высокую температуру плавления, выше 220 ° С. Чтобы не повредить тонкие компоненты SMD, необходимо очень тщательное тепловое управление процессом пайки.

Температура и время пайки не могут быть слишком низкими, так что связующее может полностью расплавиться, а наконечник элемента правильно подключен к точке пайки.Температура, время пайки и скорость изменения температуры не могут быть слишком высокими, чтобы не было повреждений или даже более низкой надежности элементов.

Также необходимо знать, что у новых неэтилированных связующих хуже так называемых смачиваемости (смачиваемость). Сплав свинца в присутствии флюса растворяется на пластине и кончике, создавая приятное, гладкое и блестящее соединение. Неэтилированные сплавы не растворяются и не связываются с медью только в том месте, где они были нанесены, и суставы обычно выглядят уродливыми.

Существуют и другие недостатки бессвинцовых сплавов. В любом случае, бессвинцовая пайка является необходимым злом, навязываемым правилами.

Как припаять классические элементы?

Пайка выполняется быстро, легко и без проблем, если классические элементы (с резьбовыми концами) являются новыми, имеют чистые, неразъемные наконечники и если они установлены на заводских пластинах, точки пайки которых побелены, то есть луженые.

При пайке концов сквозных отверстий необходимо нагреть наконечник элемента, а не поле припоя. Паяльное поле уже залушено, то есть смочено оловом.
Самое главное - хорошее нагревание кончика элемента, чтобы олово увлажняло его хорошо. После того, как концы элементов неудобны, положите их в отверстия плитки, положите пластину «вверх дном» и припаяйте концы.

Нагретый наконечник паяльника следует наносить на кончик элемента 1 ... 2 мм над пластиной. Только после нагревания наконечника элемента коснитесь конца припоя на этом наконечнике, а затем припой и поток расплавятся и быстро перетекают с наконечника в точку пайки.

Температура и количество припоя

Температура наконечника при пайке классических элементов должна составлять около 350 ° C. Более или менее такая температура обеспечивается популярными паяльными станками мощностью 25 ... 40 Вт. Все больше людей имеют паяльные станции с плавным регулированием температуры, а затем начинают настройку температуры в диапазоне 320 ... 350 ° C.

Некоторые понижают температуру до 200 ... 250 ° C, зная, что такие температуры происходят в процессе автоматической пайки и что классический припой Sn63Pb37 становится жидким при 183 ° C.

Другие опасаются, что температура более 300 ° C повредит припаянные детали.

К сожалению, такие рассуждения в корне неверны!

Прежде всего, в нем не учитывается тот факт, что классические, отработанные электронные компоненты построены таким образом, что они успешно проходят ручной процесс пайки при 350 ... 370 ° С. Во-вторых, гораздо важнее, чтобы температура 200 ... 250 ° С была слишком низкой для удаления оксидов за короткое время и растворения оловянного слоя меди в олове.

И это условие для постоянного припоя!

Оказывается, на самом деле большая опасность перегрева классического элемента находится под угрозой, когда температура наконечника слишком низкая, ниже 300 ° С. Затем, чтобы удалить оксиды, правильно смочите и соедините объединенные элементы, необходимо будет нагреть наконечник на несколько секунд - и тогда это грозит перегревом.Слишком короткая пайка при таких низких температурах не позволит хорошего смачивания меди оловом, а так называемый холодный февраль будет неустойчивым, очень ненадежным соединением.

В общем случае при установке типичных резьбовых элементов на одной или двухсторонней печатной плате, установленной на станции, температура около 320 ... 370 ° C и распределение одного соединения на одну секунду, максимум 2 секунды. При пайке проводов к клеммам транзисторов и силовых диодов температура может быть увеличена до 370 ... 400 ° С, учитывая, что более толстые выводы быстрее рассеивают тепло и понижают температуру в точке пайки. В случае пайки более примитивные элементы, например контакты и провода, особенно те толще, вы можете даже увеличить температуру даже до 400 ... 420 ° C.

Хорошо выполненное соединение можно легко распознать по форме припоя и цвету. При достаточно высокой температуре олово смачивает объединенные элементы и распространяется по поверхности наконечника и точки пайки, обеспечивая вогнутую, яркую, блестящую поверхность припоя.

Зимний припой

Условием для создания правильного соединения является чистота соединенных поверхностей, наличие потока и, соответственно, высокая температура, только это позволяет растворить медную пленку в олове. Если время пайки слишком короткое и температура пайки слишком низкая, то элементы не будут достаточно нагреваться, олово не будет смачивать соединенные поверхности и образует нестабильный, так называемый холодный припой. Такой холодный припой, даже если вначале он обеспечивает соединение, со временем «пустым»; и эффект будет тресками и шумами, а также прерываниями в работе устройства, и после некоторого времени дальнейшего окисления произойдет разрыв, и устройство полностью прекратит работу.

Чтобы не создавать холодный припой, вам необходимо согреть составные элементы до достаточно высокой температуры, но, к сожалению, это еще не все. Практика показывает, что не менее важна правильная подготовка комбинированных элементов.

Полезно знать, что роль эффективного средства удаления изоляции из намоточных проводов (DNE) идеально подходит ... таблетке аспирина, которая после нагревания выделяет сильный кусающий дым, который абсолютно не следует вдыхать. Поэтому, если вам нужно удалить изоляционный лак из концов кабеля, вместо того, чтобы очищать лак ножом. вы можете легко очистить и отбеливать этот наконечник паяльником в таблетке аспирина.

Спасибо за внимание и до новых встреч.