Как паять и выпаивать соединения

Перед началом пайки обратите внимание на следующие меры предосторожности:

Никогда не паяйте на устройствах, которые включены или подключены к источнику питания. Перед пайкой отключите питание, выключите устройство и снимите источники питания.

Не паяйте непосредственно к литий-ионным батареям в жёстком корпусе (например, элементы 18650). Тепло от паяльника повредит внутренности аккумулятора. Используйте точечную сварку для батарей.

Будьте крайне осторожны при пайке/выпаивании проводов литий-полимерного аккумулятора! Вы легко можете замкнуть аккумулятор при помощи припоя или инструментов, что приведет к повреждению батареи и пожароопасной ситуации. Соблюдайте следующие меры предосторожности:

Разрядите аккумулятор ниже 25%. Это уменьшит вероятность возгорания аккумулятора при коротком замыкании.

Работайте с одним проводом за раз, чтобы избежать коротких замыканий. Используйте пинцет и удерживайте каждый провод, чтобы контролировать его движение и исключить замыкание. Если вы выпаиваете батарею с платы, используйте бокорезы, чтобы перерезать каждый провод по одному и изолировать аккумулятор перед выпаиванием проводов.

Возможности создавайте косвенные соединения, припаивая разъемы к аккумулятору и к плате. Это снижает риск непреднамеренного короткого замыкания.

Пайка через отверстие подразумевает пропускание выводов компонентов через отверстия на печатной плате с последующим их фиксированием расплавленным припоем. Пайка через отверстие широко используется в любительских проектах и современной электронике для закрепления крупных компонентов (таких как конденсаторы и разъемы).

Типичные сквозные компоненты включают модули джойстиков, разъемы, конденсаторы, микроконтроллеры, аккумуляторы и провода.

Следующие 10 шагов покажут, как припаять сквозные компоненты на плату. Кроме паяльника, вам понадобятся:

Тиски, зажим или инструмент «помогающие руки». Если вы соединяете два провода, наш фиксатор для пайки — отличный инструмент.

Пара защитных очков (обычные очки защитят глаза, но брызги припоя могут повредить очки).

Припой с канифолью (содержит свинец или безсвинцовый)

Инструмент для очистки жала (влажная губка или латунная щетка)

Извлекатель дымов (если вы работаете в помещении)

Изопропиловый спирт высокой концентрации (>90%) и мягкая щетка с ворсом (например, зубная щетка)

Лопатка, пинцет и бокорезы

Разместите инструменты в хорошо освещенном месте, подальше от легковоспламеняющихся предметов.

Зафиксируйте плату в тисках или в инструменте «помогающие руки». Угол установите так, чтобы обеспечить легкий доступ к контактным площадкам для пайки.

Разместите извлекатель дымов близко к месту работы, чтобы он захватывал пары припоя.

Наденьте защитные очки.

Пропустите выводы компонента через отверстия платы. Большинство компонентов должно лежать плоско, близко к плате.

Вдвойне проверьте ориентацию, если компонент имеет электрическую полярность (например, диоды, светодиоды и электролитические конденсаторы).

На диодах обычно есть метка в виде полосы, обозначающая катод (-). У светодиодов короткий вывод соответствует катоду (-), а на корпусов есть плоская площадка.

Немного разогните выводы, чтобы компонент держался на месте. В качестве альтернативы можно закрепить компонент малярной лентой.

Включите паяльник. Если у паяльника есть регулировка температуры:

Установите 300 °C (~570 °F), если вы используете припой со свинцом

Установите 375 °C (~700 °F), если вы используете безсвинцовый припой

Очистите жало паяльника. Если вы используете губку, смочите её и быстро протрите жало. Если вы используете латунную щетку, несколько раз войдите жалом в неё.

Расплавьте небольшую каплю припоя на жале паяльника. Это называется залуживанием жала и помогает улучшить теплопередачу.

Вы, вероятно, увидите лёгкий дым при расплавлении припоя. Это в основном канифольный флюс, встроенный в припой. Флюс помогает расплавленному припою растекаться, но со временем испаряется. В таком случае нужно либо расплавить больше припоя для обновления флюса, либо применить флюс извне.

Если вы впервые используете паяльник, несколько раз повторите процедуру очистки и залуживания, чтобы почувствовать, как ведёт себя расплавленный припой и какое количество припоя держит жало.

Вы собираетесь нагреть паяльную площадку и вывод компонента очень сильно в течение 2–3 секунд. Площадка и вывод должны легко расплавить припой.

Прижмите жало к паяльной площадке печатной платы и выводу компонента примерно на 1 секунду, чтобы нагреть оба. Угол наклона жала подберите так, чтобы обеспечить максимальный контакт с площадкой и выводом.

Если вы используете узкое паяльное жало или работаете с большой паяльной площадкой, вы можете не суметь передать достаточное количество тепла в область. Попробуйте увеличить температуру на 50 °C или переключитесь на более крупное жало для более эффективной передачи тепла.

Если вы нагреваете печатную плату непрерывно более 10 секунд, избыточное тепло может повредить паяльную площадку или компонент. Кроме того, это может начать ослаблять соседние компоненты.

Подведите припой к нагретой области, пока вокруг вывода не образуется вогнутая лужица припоя.

Это должно произойти в течение нескольких секунд. Если припой не прилипает к площадке, нанесите флюс на площадку или увеличьте температуру.

Не подавайте припой прямо на жало, так как он не будет правильно стекать в площадку и на вывод, что приведёт к слабому соединению.

Уберите проволоку с припоем, затем уберите паяльник с паяльной площадки.

Поздравляем — вы создали паяное соединение! Осмотрите шов, чтобы убедиться, что он сформирован правильно:

Паяные соединения с оловянно-свинцовым припоем должны выглядеть как блестящая вогнутая «палатка», окружающая весь вывод.

Если шов не блестит, возможно, он сформирован неправильно. Нагрейте шов кратковременно и дайте ему остыть.

Бессвинцовые паяные соединения должны выглядеть как вогнутая «палатка», окружающая весь вывод. Они могут быть блестящими или матовыми.

Если паяный шов не окружает весь вывод, подогрейте шов и добавьте больше припоя.

Если припой сформировал круглую каплю вместо вогнутой «палатки», он не связался с выводом компонента. Нагрейте шов и постарайтесь нагреть вывод достаточно, чтобы припой к нему прирос.

Проверьте, не замкнул ли припой непреднамеренно с соседним швом. В таком случае нанесите флюс и подогрейте один из швов, чтобы аккуратно разорвать мостик. Если мостик не хочет расходиться, выполните этот шаг и используйте оплётку для удаления лишнего припоя.

Как и любая навык, практика делает мастера. Если ваш первый паяный шов не выглядит идеально, это нормально! Требуется несколько попыток, чтобы освоить движение и тайминг.

После того как вы припаяли все выводы, используйте кусачки вровень, чтобы обрезать выводы прямо над паяным швом.

Оставьте каплю припоя на жале (напойте жало) перед выключением паяльника. Если вы используете канифольный припой, дождитесь, пока жало перестанет дымить. Капля припоя защищает жало от загрязнения и окисления, продлевая его срок службы.

Нанесите немного изопропилового спирта на паяные швы и почистите область мягкой щёткой с ворсом, чтобы удалить остатки флюса.

Протрите паяный шов безворсовой тканью, чтобы впитать остатки флюса и спирта.

Если вы припаиваете компонент с несколькими выводами в отверстиях (например, модуль джойстика, микроконтроллер или разъём), припаяйте два противоположных вывода, чтобы зафиксировать положение компонента на плате. Проверьте выравнивание, затем припаяйте оставшиеся швы.

В качестве альтернативы вы можете загнуть два противоположных вывода, чтобы зафиксировать компонент на плате во время пайки.

Если расплавленный припой не течёт или с ним трудно обращаться, нанесите больше флюса на шов.

Следующие 8 шагов покажут, как распаивать сквозные компоненты с помощью оплётки и отсосника припоя.

Если вы новичок в пайке, обязательно прочитайте приведённые выше шаги по пайке, так как они являются основой для этих действий.

В дополнение к паяльному оборудованию вам понадобятся:

Оплётка для удаления припоя и/или отсосник припоя.

Флюс

Лопатка, пинцет и/или плоскогубцы (для помощи при ослаблении застрявших компонентов)

Зафиксируйте плату в тисках или в инструменте «помогающие руки». Разместите плату под углом так, чтобы вы могли легко получить доступ к паяльным площадкам. Наденьте защитные очки.

По возможности используйте жало с наибольшей площадью поверхности, которое всё ещё помещается между паяными швами.

Включите паяльник. Если у вашего паяльника есть регулировка температуры:

Установите 350 °C (~650 °F), если вы используете оловянно-свинцовый припой

Установите 375 °C (~700 °F), если вы используете бессвинцовый припой

Очистите жало паяльника. Если вы используете губку, смочите её и быстро протрите жало по ней. Если вы используете латунную проволоку, воткните жало в проволоку несколько раз.

Расплавьте небольшую каплю припоя на жале. Это поможет улучшить теплопередачу.

Если вы распаиваете с помощью оплётки, переходите к следующему шагу.

Если вы распаиваете с помощью отсосника припоя, перейдите к этому шагу.

Вы собираетесь расплавить паяное соединение через оплетку, позволяя оплетке впитать расплавленный припой.

Нанесите каплю флюса на паяное соединение.

Разместите чистый участок оплетки поверх паяного соединения.

Прижмите жало паяльника плотно к оплетке на 2–3 секунды. Ваша задача — нагреть оплетку настолько, чтобы она расплавила припой под ней.

Если вы нагреваете плату непрерывно более 10 секунд, чрезмерное тепло может повредить паяльную площадку.

Если оплетка не впитывает припой, возможно, нужно повысить температуру. Оплетка также может быть окислена из‑за старения — нанесите больше флюса или попробуйте новую катушку оплетки.

По мере насыщения оплетки припоем сдвигайте её, чтобы новая часть касалась соединения. Вы поймёте, что оплетка насыщена, когда её цвет изменится с медного на серебристый.

Когда большая часть припоя впитается в оплетку, поднимите оплетку и жало вместе, отводя их от соединения.

Используйте пинцет, чтобы захватить компонент и извлечь его.

Если выводы застряли, но на них осталось немного припоя, нагрейте паяльную площадку непосредственно и используйте пинцет или лопатку, чтобы осторожно удалить компонент.

Если на площадке осталось много припоя, нанесите больше флюса и попробуйте снова использовать оплетку.

Отрежьте использованную оплетку кусачками с ровной кромкой.

Когда вы закончите с удалением припоя, обратитесь к этому шагу, чтобы почистить плату.

Для удаления припоя с помощью всасывающего насоса вы нагреваете паяное соединение и используете насос, чтобы всосать расплавленный припой.

Если вы используете всасывающий насос впервые, ознакомьтесь с этим руководством.

Нажмите поршень всасывающего насоса до фиксации в замкнутом положении.

Прижмите жало паяльника к паяному соединению.

Когда припой расплавится, расположите насадку насоса как можно ближе к расплавленному припою, не касаясь жала.

Насадка сделана из термостойкого пластика, поэтому не волнуйтесь, если она иногда касается жала.

Нажмите боковую кнопку, чтобы активировать насос и всосать расплавленный припой.

Используйте пинцет, чтобы захватить компонент и извлечь его.

Если выводы застряли, но на них осталось немного припоя, нагрейте паяльную площадку непосредственно и используйте пинцет или лопатку, чтобы осторожно удалить компонент.

Если на площадке всё ещё много припоя, нагрейте площадку и повторите процедуру всасывания припоя, чтобы удалить оставшийся припой.

Если ваш всасывающий насос не удаляет весь припой и вам трудно нагреть соединение, нанесите немного припоя и попробуйте снова.

Если вам всё ещё трудно расплавить припой, нанесите припой с пониженной температурой плавления, чтобы он дольше оставался жидким.

Очистите жало паяльника перед использованием, чтобы избежать хрупких соединений из‑за смешения припоя с пониженной температурой и стандартного припоя.

Много распаиваете выводов? Или часто распаиваете? Посвящённая станция для выпаивания или паяльный пистолет — полезное вложение.

Монтаж на поверхность — это процесс, при котором компоненты припаиваются к поверхности платы. Большинство производителей электроники используют технологию монтажa на поверхность (SMT), потому что её можно автоматизировать и она экономически выгоднее.

В промышленном производстве машина использует трафарет для нанесения пасты для пайки на плату. Роботизированные манипуляторы точно подбирают и размещают каждый компонент на плате. Плата проходит через печь, где паста для пайки плавится и припаивает компоненты к плате.

Компоненты поверхностного монтажа значительно меньше сквозных компонентов, что затрудняет их пайку вручную. Но с терпением, практикой и хорошей лупой вы сможете освоить пайку поверхностного монтажа!

Следующие 6 шагов покажут, как припаивать компоненты поверхностного монтажа к плате. Вам понадобится паяльник с тонким жалом в дополнение к следующему:

Проволока припоя (содержит свинец или безсвинцовая) или паста для пайки

Флюс

Пинцеты и крючки для манипуляции крошечными компонентами

Инструмент для очистки жала (влажная губка или латунная щётка)

Лупа или увеличительная линза

Поглотитель дымов (если вы работаете в помещении)

Изопропиловый спирт высокой концентрации (>90%) и мягкая щётка с щетиной (например, зубная щётка)

Разложите инструменты в хорошо освещённом месте, вдали от легко воспламеняющихся предметов.

Поместите плату на ровную, негорючую, термостойкую поверхность или зафиксируйте её с помощью держателей или тисков для плат.

Разместите поглотитель дымов рядом с работой, чтобы он улавливал пары припоя.

Наденьте защитные очки.

Нанесите небольшую каплю флюса на каждую паяльную площадку.

Если вы используете пасту для пайки, нанесите небольшое количество пасты вместо этого. Большинство паст для пайки содержат флюс.

Используйте пинцеты и крючки, чтобы аккуратно разместить компонент так, чтобы он располагался между паяльными площадками.

Это может быть очень сложно в зависимости от размера компонента! Действуйте спокойно и не давите на компонент слишком сильно, иначе вы можете выбить его из положения.

Дважды проверьте ориентацию компонента, если он имеет электрическую полярность (например, светодиоды и диоды). Такие компоненты обычно имеют грунт, указывающий катодный (-) вывод.

Включите паяльник. Если у паяльника есть регулировка температуры:

Установите 350 °C (~650 °F), если вы используете свинцовый припой

Установите 400 °C (~750 °F), если вы используете безсвинцовый припой

Очистите жалом паяльника. Если вы используете губку, смочите её и быстро протрите по ней жало. Если вы используете латунную проволоку, несколько раз введите жало в проволоку.

Если вы не используете паяльную пасту, расплавьте небольшое количество припоя на жале. Вы перенесёте этот припой на контакт.

Аккуратно прижмите пинцетом или концом лопатки компонент сверху, чтобы зафиксировать его на месте.

Паяльник рассеивает много тепла вокруг точки контакта, что может легко ослабить соседние компоненты. Будьте осторожны, чтобы не задеть окружающие детали инструментами.

Дотроньтесь жалом паяльника до контактной площадки и компонента. Как только площадка прогреется, она втянет расплавленный припой на себя.

Это должно случиться в течение нескольких секунд. Если припой не пристаёт к площадке, нанесите больше флюса на площадку или увеличьте температуру.

Не нагревайте непрерывно более 10 секунд, иначе тепло может повредить компонент и контактную площадку. Дайте плате остыть, затем попробуйте снова.

Уберите жало от паяного соединения.

Повторите этот процесс для остальных выводов компонента.

Очищайте мелкие компоненты аккуратно, они легко отрываются от платы.

Нанесите изопропиловый спирт на паяные соединения и очистите область мягкой щеткой, чтобы удалить остатки флюса.

Протрите паяное соединение безворсовой тканью, чтобы убрать остатки флюса и спирта.

Многие поверхностно-монтируемые компоненты (особенно интегральные схемы) имеют несколько выводов, которые необходимо запаять. Их может быть трудно совместить и зафиксировать на плате:

Удерживайте компонент на месте и припаяйте угловые выводы, чтобы зафиксировать его.

В качестве альтернативы можно закрепить компонент на плате полиимидной лентой, а затем припаять угловые выводы.