Приведенная ниже информация
является лишь моим мнением и не претендует на
истину в последней инстанции. Наверняка
существуют более технологичные методы
достижения высокого качества пайки, но я при
описании опирался на собственный опыт. Думаю,
приведенные советы смогут помочь людям, делающим
первые шаги в мир электроники. (мне в свое время
спросить было не у кого :)) Дополнения, отзывы,
критика категорически приветствуются.
Ни для кого не секрет, что без качественно
выполненной пайки, нормальная работа любой
радиоконструкции будет рано или поздно нарушена.
Делающие свои первые шаги в мире электроники
часто сталкиваются с проблемой пайки. На эту
операцию уходит очень много времени и сил, а
результаты не всегда соответствуют ожидаемым.
Огорченные неудачами, люди теряют интерес к
конструированию и "ставят на нем крест".
Давайте разберемся, какие факторы нужно
обязательно учитывать для того, чтобы добиться
прочного и эстетичного паянного соединения.
Выбор паяльника
Начнем пожалуй с самого главного. С самого
паяльника. От него в дальнейшем будет зависеть
успешный исход дела.
Какой паяльник выбрать? Промышленность сейчас
предлагает нам паяльники может и невысокого
качества, зато и стоимости соответствующей. У нас
в городе паяльник на 220В 25 Вт можно приобрести за
$3-$4.
Обратить внимание нужно на рабочее напряжение,
на которое расчитан паяльник.
Для монтажа МОП микросхем, полевых транзисторов
и прочих элементов, чувствительных к
статическому напряжению, желательно иметь
паяльник на 36-42В с заземлением. Чтобы уравнять
потенциал устройства и паяльника, целесообразно
соеденить уравнивающими проводниками
антистатический браслет (надетый на руку),
паяльник и корпус устройства. Кроме того,
низковольтный паяльник, гальванически
развязанный с осветительной сетью - гарантия
Вашей безопасности. Применение его всегда
оправдано. Но не всегда удобно из-за наличия
понижающего трансформатора. Использование
низковольтного паяльника через блок питания
(например через гасящий конденсатор),
гальванически связанный с сетью, сводит на нет
все его преимущества.
Для всех остальных случаев вполне пригоден
паяльник на напряжение питания 220В. Однако, нужно
обратить внимание на качество изоляции между
нагревательным элементом и жалом паяльника.
Часто, при длительной эксплуатации,
сопротивление изоляции уменьшается, что может
привести к порче радиоэлементов и выходу
паяльника из сторя. Заземление паяльника не
будет лишним и в этом случае. Если паяльник
зарубежного производства, то в нем скорее всего
заземление уже предусмотренно конструкцией
сетевой вилки.
Мощность паяльника выбирается, исходя из условий
применения. При монтаже и ремонте печатных плат
для нормального прогрева припоя и проводников
вполне хватит паяльника на 25 Вт.
Если нужно паять широкие заземляющие проводники,
шины питания, лудить большие поверхности
фольгированного материала или монтировать
массивные элементы, необходим паяльник на 40 - 75
Вт. Для пайки массивных конструкций из стали,
особенно из цветных металлов (очень большая
теплопроводность), полотен антенн, трубок,
элементов корпусов и т.д. потребуется паяльник на
100 Вт или более.
Идеальный вариат, когда имеется набор паяльников
с различной мощностью. Тогда Вы всегда сможете
выполнить любую работу с применением
соответствующего инструмента. При выборе
паяльника также следует обратить внимание на
предумотренную конструкцией возможность смены
жала. Обычно это стопорный винт сбоку корпуса
паяльника (у основания жала). В любом случае, при
работе с паяльником следует периодически
вынимать жало из корпуса, удаляя при этом медную
окалину с поверхности жала. Т.к. продукты
разрушения металла занимают избыточный объем в
зазоре корпус-жало, то через непродолжительное
время жало будет зажато ими и извлечь его для
замены будет невозможно. В запущенных случаях,
особенно если паяльник работал с перегревом (активное
разрушение меди), увеличившийся объем жала
повреждает корпус паяльника (как правило это
свернутый трубкой лист тонкого металла) и
нагревательный элемент, приводя паяльник в
полную негодность.
Температура паяльника Еще один важный показатель паяльника -
его температура.
Как ни печально, но промышленные образцы
паяльников далеко не всегда оказываются с
нужными нам параметрами.
Если жало паяльника будет недостаточно прогрето,
то прочного паянного соединения не будет.
Место пайки будет недостаточно хорошо
прогреваться, припой не расплавится до такого
состояния, когда его поверхностное натяжение
ослабнет до такой степени, чтобы он обрел
текучесть и заполнил все предназначенные ему
зазоры, образовав с соеденяемыми деталями
монолитную конструкцию.
У ремонтников есть такой термин неисправности -
"холодная пайка". Когда пайка производилась
с недостаточной температурой и прочность
соединения между выводом элемента и припоем
оказалась недостаточной. При температурной
(многократные нагревания и охлаждения) и/или
механической вибрации контакт нарушается
(образуется трещина) и устройство отказывает.
Диагностировать подобные неисправности бывает
довольно сложно из-за непредсказуемого
поведения.
Другая крайность - перегрев жала.
Перегрев жала паяльника имеет множество
отрицательных последствий. Когда температура
чрезмерная, износ жала паяльника и
нагревательного элемента сильно ускоряется.
Жало "крошится" окалиной. Припой при этом
перегревается, из него испаряются (выгорают)
компоненты и его качество снижается. Проявляется
это в том, что припой становится как-бы с песком,
по текучести - тестообразный. Рабочая
поверхность также покрывается окалиной,
ускоряется процесс растворения меди в припое
(раковины). Сцепление припоя с жалом ухудшается.
Флюс выгорает. Дорожки печатных плат
отслаиваются.
Естественно, качественную работу произвести
паяльником с недостаточной или чрезмерной
температурой невозможно.
Если температура недостаточна, то единственный
способ ее поднять - применить автотрансформатор.
Иногда помогает уменьшение вылета жала,
дополнительная термоизоляция корпуса для
уменьшения потерь тепла.
Если высока - необходимо применение регулятора
температуры. (В любом случае желательно).
В литературе и Сети описано множество
конструкций регуляторов для паяльника. Есть они
и в разделе "конструкции
радиолюбителей".
Как правило, они работают с применением
тиристора в качестве регулирующего элемента.
Установленная температура должна
соответствовать применяемому припою и
суммарному теплоотводу спаиваемых деталей. Со
временем, при приобретении опыта, температуру
жала можно угадать "на глаз", по тому, как
плавится припой или канифоль.
Правильная
обработка жала и уход за ним Вылет жала установите таким образом,
чтобы удобно было работать. Учтите, что изменение
длины жала влияет на температуру.
(Для паяльника 25Вт - 20...25мм золотая середина).
Рабочую поверхность необходимо опилить
напильником, чтобы получить ровную плоскость
(плоскости).
Есть разные способы обработки жала, и каждый
хвалит свой. Я пользуюсь следующим:
Конец жала опиливается напильником и
отковывается молотком на массивной стальной
площадке-наковальне.
При этом медь уплотняется, что делает жало
долговечнее. Поверхность должна быть чистой и
гладкой. Ее желательно также отполировать на
мелкозернистой наждачной бумаге. Чем чище будет
поверхность металла, тем дольше на нем не будут
образовываться раковины. Дело в том, что для
образования очага разрушения нужна затравка, в
данном случае в виде неровности, либо инородного
включения в материал жала.
В процессе работы на рабочих поверхностях жала
скапливается грязь (выгоревший флюс, покрытия с
плат, пыль, окислы припоя и т.д.), которую
необходимо вовремя удалять. Легко это сделать о
поверность дерева, картона, некоторые применяют
даже кусочек поролона (и довольны им) или же
быстрым движением большого и указательного
пальцев руки (на мой взгляд наиболее эффективно и
производительно).
Теперь, когда мы имеем паяльник с правильно
обработанным жалом, его необходимо залудить.
Разогревать паяльник "всухую" с
необлуженной рабочей поверхностью нельзя, т.к.
она быстро окислится, что приведет к ухудшению, а
то и к невозможности дальнейшего залуживания.
Как только паяльник прогрелся до такой
температуры, что начал плавить канифоль, его
необходимо слегка погрузить в нее. Расплавленный
слой канифоли на поверхности меди защитит ее от
контакта с воздухом и окисления. После того, как
паяльник стал плавить припой, его необходимо
залудить. Лучше всего это сделать на деревянной
площадке, специально предназначенной для
паяльных нужд.
Применение металлических коробочек и т.д. -
частая ошибка начинающих. Работа с ними неудобна,
капелька припоя, попавшая на поверхность металла
прилипает. Невозможно точно дозировать материал,
стенки разогреваются, температура жала падает, в
итоге образуется олово-канифольное месиво, с
которым придется работать :(
Припой и
флюс
В большинстве случаев, для работы по монтажу
радиоэлементов Вам потребуется канифоль в
качестве флюса и один вид припоя, оптимальной
марки ПОС-61. Назначение флюса - очистить место
пайки от пленки окислов и защитить его на время
пайки от окисления кислородом воздуха. Кроме
этого флюс уменьшает силы поверхностного
натяжения припоя (он становится более текучим) и
улучшает геометрическую форму паянного
соединения. Канифоль может быть как еловая, так и
сосновая. На качество пайки это не повлияет. Но
порой встречается канифоль, с неполностью
отогнанным скипидаром. Она имеет повышенную
пластичность и "течет". Хотя своих
анитиокислительных свойств при этом не теряет.
Просто не так удобна в использовании.
Очень удобно пользоваться спиртовым раствором
канифоли. В принципе, при отсутствии спирта,
канифоль можно растворить в другом растворителе,
например в бензине, ацетоне, но эти вещества
имеют не только сильный запах и вредные пары, но в
случае с ацетоном - слишком большую летучесть
(Быстро высыхает). На место пайки
спиртоканифольный раствор наносится маленькой
кисточкой. Я использую для его хранения
флакончик от лака для ногтей. Он имеет
герметичную резьбовую пробку с вмонтированной
кисточкой.
Припой, применяемый для монтажа радиоэлементов
на печатные платы должен иметь температуру
плавления около 180...200 градусов. Припой ПОС-61
(Припой Оловянно-Свинцовый 61% олова) оптимален
для универсального применения. Если нужно
получить механически прочное соединение, то
применяетя припой ПОС-40. Температуру паяльника
при этом необходимо увеличить. Учтите, что при
ремонте изделий, контактирующих с пищевыми
продуктами, пользоваться следует припоем, не
содержащим вредного для здоровья свинца - чистым
оловом. Температура паяльника при этом должна
быть еще выше!
Промышленностью выпускается большое кол-во
готового к применению припоя с каналом канифоли.
Он очень удобен для монтажа радиоэлементов на
печатные платы. Конец проволочки припоя
подносится к жалу паяльника, прижатого к выводу и
контактной площадке. При этом он плавится,
затекая в зазоры. Благодаря малому диаметру
припоя он легко дозируется. Получаются
высококачественные пайки.
Выводы элементов должны быть чистыми. Если на них
образовался слой окислов, особенно на
серебрянных поверхностях, то его необходимо
удалить резиновым ластиком. Еще лучшие
результаты дает ластик красного цвета с
включениями мелкого абразива.
Если использовать кусковой припой, для
уменьшения теплоотвода, его часто режут на
маленькие куски. В этом случае со временем
приходит опыт и способность очень точно
дозировать нужное кол-во припоя, необходимое для
выполнения пайки. К кусочку припоя с краю
прижимают паяльник, берут на его жало маленькую
капельку. Кол-во припоя, которое может уместиться
на жале, ограничено. Если Вы возьмете большую
каплю, то донести ее до места пайки скорее всего
не получится. Она целиком упадет с паяльника. Да и
пайка с избытком припоя получается неряшливой.
Не говоря уже о непроизводительном расходе
драгоценного материала. Недостаточное кол-во
припоя ведет к ухудшению механических свойств
паяного соединения.
Взяв нужное кол-во припоя на жало, его следует
погрузить в кусковую канифоль, а затем перенести
на место пайки.
Количество канифоли здесь играет немаловажную
роль. Жалеть ее не надо :) (Есть и другие способы
нанесения флюса, например поднося кусочек
канифоли к месту пайки. Это зависит от
конкретного случая).
Спаиваемые детали должны находиться в
неподвижности до полного затвердевания припоя.
Искусственное охлаждение применять не следует.
Для спаивания стальных, либо нержавеющих деталей
нужно применять в качестве флюса "паяльную
кислоту". Она представляет из себя раствор
цинка в соляной кислоте. (Хлорный цинк ZnCl2). Его
легко приготовить самому. В небольшую емкость с
концентрированной соляной кислотой погружается
нарезанный на кусочки цинк. При этом идет бурная
реакция с выделением водорода. "Дым",
который поднимается при этом - это мельчайшие
частицы кислоты. Поэтому работу нужно
производить на открытом воздухе. Для уменьшения
потерь кислоты, емкость нужно накрыть
негерметичной крышкой. (На ней каплями будет
оседать конденсат).
Цинк нужно взять с избытком. Пусть лучше
останется непрореагировавший осадок. Это
гарантия, что в растворе не будет остатков
кислоты.
При работе с кислотами будьте осторожны!
После пайки с применением хлорного цинка, место
работы нужно тщательно промыть проточной водой,
чтобы удалить остатки флюса. Если это невозможно,
то пройтись по этому месту щеткой, смоченной в
ацетоне или спирте. На худой конец слабым
раствором любой щелочи.
Хорошие результаты при лужении дает применение
ацетилсалициловой кислоты, особенно для снятия
эмалевой изоляции с проводов. Провод кладется на
таблетку аспирина и прижимается горячим
паяльником. Протягиваясь между паяльником и
плавящейся таблеткой, провод не только очищается
от изоляции, но и залуживается. Для этого
необходимо иметь на жале небольшое кол-во припоя.
Газы, выделяющиеся при этом очень токсичны!
Осторожно, не вдыхать!
Гармоничная, красивая пайка возможна только с
приходом опыта работа. Поэтому расчитывайте
всегда на здравый смысл и интуицию. Мне они
всегда помогали ;) И не бойтесь паяльника - он
должен стать Вашим хорошим другом и помощником!
Выбор паяльника