Для чего нужна пайка

Сущность и применение пайки металлов

Процесс соединения заготовок, в результате которого их материал не расплавляется, называется пайкой. То есть, материал не изменяет своих технических характеристик и качеств.

Пайка металлов происходит за счет смачивания поверхностей заготовок жидким припоем, которым заполняется зазор между двумя металлическими изделиями. При этом припой – это металл или сплав нескольких металлов, обычно олова и свинца.

Соединение с помощью пайки, без расплавления, дает возможность в будущем разъединить детали (распаять или перепаять заново), не нарушая их свойств. Качество пайки зависит от типов соединяемых металлов, от припоя и флюса, нагрева и вида соединения.

Преимущества и недостатки

К преимуществам процесса пайки можно отнести:

  • возможность соединять сталь с цветными металлами;
  • высокая технологичность процесса;
  • возможность проводить паяльные операции в труднодоступных и неудобных местах;
  • возможность соединять сложные по конструкции узлы и детали;
  • процесс можно проводить не точно по контуру соединения, а по всей плоскости;
  • нагрев при пайке обеспечивает термическую обработку металлических заготовок.

Что касается недостатков пайки, основной – это невысокая прочность паяного соединения на отрыв и сдвиг за счет мягкости припойного металла. Сложно проводить операции, которые касаются высокотемпературной технологии.

Где применяется

После сварки пайка находится на втором месте по применению в категории стыковки металлов. А в некоторых областях производства она занимает главенствующую позицию.

К примеру, в производстве компьютеров, сотовых телефонов и другой IT-ной техники. Ведь мельчайшие детали этой техники требуют компактного контакта между собой.

Кроме этого пайка применяется для соединения медных трубок в производстве холодильников, теплообменников, при соединении твердосплавных деталей между собой, к примеру, режущие пластины к резцам.

При проведении кузовных работах проводится соединение деталей к тонким металлическим листам. Лужение тоже является частью процесса пайки, а эту операцию применяют для защиты различных конструкций от коррозии металлов.

В общем, можно сказать, что если в каких-то ситуациях нельзя соединить две металлические заготовки между собой сваркой, болтовым соединением, шпильками, клепками, клеем или другими способами, то на помощь приходит именно пайка металла.

Разновидности

Классификация пайки металлов достаточно сложна, потому что в каждой категории приходится учитывать большое количество различных параметров. Имеет значения тип припоя, способ нагрева, присутствует ли в зазоре давление или нет, как кристаллизуется паяный шов.

Но чаще всего разделение проводится по температуре расплавленного припоя. Это низкотемпературный процесс (до 450 ℃) и высокотемпературный (свыше 450 ℃).

Низкотемпературную пайку чаще всего используют именно в электронике, потому что сама технология достаточно проста и экономична. При этом появляется возможность паять мелкие детали, что актуально для этой промышленности. К тому же этим способом можно проводить соединение разнородных металлов и материалов.

Что касается высокотемпературной технологии, то она обозначается высокими прочностными характеристиками места стыка, такое соединение может выдержать даже ударные нагрузки и высокое давление.

В мелкосерийном производстве высокую температуру обеспечивают газовыми горелками или токами индукционного типа средней или высокой частоты.

В классификации процесса пайки есть еще одно разделение, в основе которого лежит тип припоя. Самый распространенный способ – использовать готовый припой.

Кстати, это не обязательно стержни из сплавов, это может быть специальная паста. Припой просто расплавляется и затекает в зазор между деталями. Здесь проявляется капиллярное явление. Силы поверхностного натяжения заставляют расплавленный металл проникать во все поры и трещины деталей.

Вторая позиция в этом разделении – реакционно-флюсовая операция, для чего используется цинкосодержащий флюс. По сути, между нагретыми кромками заготовок из металла и флюсовым материалом происходит химическая реакция, конечный результат которой и есть припой.

Способы нагревания

Паяльные материалы можно нагревать разными способами. Если говорить о домашнем применении процесса пайки металлов, то самый распространенный вариант – паяльник или горелка.

Первый инструмент используется, если необходимо провести низкотемпературный процесс, второй – если высокотемпературный. Разнообразие современных паяльников велико. Среди них есть устройства с автоматической регулировкой температуры и другими полезными функциями.

В производстве используются в основном другие технологии: печная пайка, с помощью индукционных нагревателей, с погружением в специальные ванны с металлом или солями.

Применяется нагрев электросопротивлением, когда припой и соединяемые заготовки нагреваются за счет протекания по ним электрического тока, и прочие.

Припои

В реализации пайки элементов важны припои. Изготавливают их из чистых металлов или их сплавов. При выборе обращают внимание на две основные их характеристики: смачиваемость и температура плавления. Первое свойство – это сцепление припоя с заготовками, где прочность соединения между ними становится выше, чем между молекулами самого припойного материала.

Что касается температуры, то тут есть одно требование – температура плавления припойного металла должна быть ниже, чем тот же показатель у заготовок. Поэтому припойный материал делится на две категории: легкоплавкие и тугоплавкие.

Первые – материалы на основе олова и свинца в чистом виде или с добавлением различных компонентов. Вторые – материалы на основе серебра или меди. Это медно-цинковые припои, которыми можно паять медные, бронзовые и стальные заготовки.

Серебряные марки считаются лучшими, у них высокие прочностные характеристики, поэтому их применяют для стыка деталей, работающих под вибрацией или ударами.

Кроме основных видов в промышленности используются и другие разновидности. К примеру, никелевые применяют для деталей, работающих при высоких температурах.

Золотые – для соединения золотых украшений или пайки трубок, работающих под вакуумом. Магниевые – для стыковки магниевых заготовок или деталей из сплавов этого металла.

Сам припой может быть изготовлен в виде стержней, пасты, порошка, таблеток, тонкой фольги, гранул различного размера.

Флюсы

Основное требование к качеству соединения – это физический контакт припоя с металлом двух деталей. Поэтому очень важно, чтобы на кромках заготовок не образовалась оксидная пленка.

Именно для этого в процессе пайки и применяют флюсы. Их основная задача – удалить старую пленку и не дать возможности образоваться новой.

Классификация флюсов основана на ряде различий по составу и свойствам. Они бывают:

  • активные и нейтральные;
  • с низкой температурой нагрева и высокой;
  • твердые, пастообразные, жидкие, в виде гелей;
  • на основе воды и безводные.

Из всех разновидностей, что сегодня используются для пайки металлов, самыми распространенными являются борная кислота и ее натриевая соль (бура), хлористый цинк, канифоль и ортофосфорная кислота.

Особенности паяния

Так как в промышленности реализуются разные проекты, то в процессе пайки могут участвовать разные металлы. Поэтому технологии пайки могут отличаться, а некоторых случаях ее применение крайне затруднено.

Сталь

Сразу надо оговориться, что стальные заготовки можно паять только припоями на основе олова. Цинкосодержащие материалы для этой операции не подходят за счет низкого смачивания. Вот технологическая карта проводимых этапов.

Кромки заготовок из металла очищают от грязи. Затем обрабатывают их наждачной бумагой или железной щеткой, удаляя тем самым оксидную пленку.

Проводится процесс обезжиривания с помощью любого растворителя. Заготовки стыкуются с зазором 2-3 мм. Производится нагрев паяльной лампой или другим нагревательным инструментом.

В зону нагрева добавляется флюс, а затем и припой. Обратите внимание, что последний должен нагреваться больше не от пламени огня, а от разогретых кромок заготовок. После окончания процесса с участка стыка удаляются остатки флюса и припоя.

Чугун

Соединять пайкой можно только серый чугун или ковкий, белый паять нельзя. Правила пайки чугуна основаны на решении двух проблем. Первая – плохая смачиваемость металла за счет большого в нем содержания графита.

Решается проблема просто. Надо перед пайкой обработать поверхности соединения борной кислотой. Вторая проблема – в процессе нагрева в металле происходят изменения его структуры, поэтому пайку чугуна рекомендуют проводить при температуре не выше +750 ℃.

Титан

Пайка титана одна из самых сложных. На поверхности этого металла расположен альфированный слой, который насыщен атмосферными газами. Его и придется удалить или с помощью травления, или пескоструйкой. И даже после этого на поверхности останется оксидная пленка.

Чтобы соединение стало качественным, пайку проводят или в вакууме, или аргоном, или специальными флюсами. Последний вариант не гарантирует высокое качество конечного результата. При этом необходимо строго соблюдать температурный режим, который варьируется для данного металла в диапазоне 800-900 ℃.

Что касается припоев, то здесь используют или серебряные, или алюминиевые. Оловянные и свинцовые припои применяют редко, потому что с самим титаном они соединяются плохо. Хотя если нанести оловянный слой или свинцовый на поверхность титановой заготовки, то можно гарантировать неплохое качество пайки.

Нихром

Пайка нихрома – самый простой процесс, потому что сам сплав (а это симбиоз хрома и никеля) является жаростойким и пластичным.

Температура его плавления в зависимости от добавок варьируется в пределах 1100-1400 ℃. То есть, для пайки можно использовать даже тугоплавкий припойный материал.

Пайка деталей из нихрома проводится при низкотемпературном режиме. Соединение сплава со сталью требует наличия высокотемпературного паяния. Многие мастера дома делают припои своими руками, смешивая вазелин (100 г), глицерин (5 г) и хлористый порошковый цинк (7 г).

Область применения пайки дает возможность соединять между собой детали из разных цветных металлов. Конечно, к выбору методов пайки надо подходить с позиции соответствия и технологии соединения, и правильного выбора расходных материалов.

Но, как показывает практика, в основе процесса лежит тип самих соединяемых заготовок, то есть, насколько высока их температура плавления.

Отталкиваясь от этого, и выбирается сам вид паяной операции. Ведь температура плавления припоя должна быть ниже, чем у металла соединяемых деталей. И нарушать этот закон нельзя ни в коем случае. Нарушили – получили некачественное соединение или, вообще, не получили спайки.

Как правильно паять паяльником с припоем и канифолью

Если в советское время существовала игра для школьников, сутью которой было спаять «на коленке» радиоэлектронную микросхему самому, что они успешно делали, то сейчас многих вопрос о том, как правильно пользоваться паяльником, ставит в затруднительное положение. Хотя научиться паять паяльником не так уж сложно и, освоив основы для «чайников», можно будет самостоятельно проводить несложные работы, не обращаясь к специалистам.

Пайка паяльником

Для того чтобы начать пайку, необходимо подготовить рабочее место и необходимый инструмент. Независимо от вида предполагаемых работ, к рабочему месту предъявляются следующие требования:

  • Наличие хорошего освещения позволит не только с комфортом работать, но и заметить небольшие огрехи в спаянных деталях, что затруднительно при недостатке света;
  • Отсутствие легковоспламеняющихся предметов;
  • Свободное рабочее пространство, на котором можно легко разместить спаиваемую деталь;
  • Наличие вентиляции сделает работу не только комфортнее, но и безопаснее, вдыхание расплавленной канифоли отрицательно сказывается на дыхательной системе;
  • Увеличительное стекло дает возможность работать даже с маленькими деталями и тонкими проводами;
  • Простая подставка решает проблему с размещением нагретого паяльника.

Следующим этапом подготовки будет выбор инструмента, и перед новичком всегда встает вопрос, что нужно для пайки паяльником.

Выбор паяльника

Основой качественной пайки является прогревание металлических деталей до температуры спаивания, соответственно, для каждого вида работ рекомендуется использовать паяльники разных мощностей:

  • Для пайки радиодеталей и микросхем лучше всего использовать паяльник мощностью не более 60 Ватт, в противном случае можно перегреть деталь или просто расплавить ее;
  • Детали толщиной до 1 мм будут лучше прогреваться при использовании инструмента мощностью 80−100 Ватт;
  • Детали со стенкой до 2 мм требуют больших мощностей и определенного опыта в работе, поэтому в данной статье пайка таких деталей рассматриваться не будет.

После выбора мощности паяльника следует подготовить его к работе, точнее, подготовить наконечник. Есть паяльники со сменными жалами, которые подходит для разных видов работ. Выпускаются также модели с медным жалом, которое можно заточить или с помощью молотка придать любую нужную форму. Серьезным минусом таких наконечников является необходимость постоянно их лудить, чтобы на поверхности не появлялась пленка окиси, мешающая приставать припою. Также производители выпускают более дорогостоящий вариант с никелированным покрытием, но оно боится перегрева и требует бережного обращения.

Что еще нужно для пайки

Помимо самого паяльника для пайки необходимо следующее:

  • припой;
  • канифоль;
  • паяльные кислоты или флюсы.

Припой является связующим материалом между спаиваемыми деталями, и работать без него не получится никак. Сейчас в магазинах продаются специально подготовленные припои в виде скрученных в спираль проволочек различного диаметра, от которых удобно «отщипывать» нагретым жалом необходимый кусочек, но можно и по старинке использовать в качестве припоя кусочек олова, но работать будет не так удобно.

Канифоль используется для подготовки поверхности к нанесению припоя. Припой с канифолью распределяется равномерно, при отсутствии последней скатывается в капли, а к некоторым поверхностям вообще не пристает.

Паяльная кислота, или флюс необходима для подготовки контактов к спаиванию. Новичку следует знать, что флюс для каждого спаиваемого материала отличается, и нельзя применять кислоту для пайки алюминия на медном проводе, иначе припой просто не ляжет.

Технология пайки

Основой любой пайки является качественное прогревание спаиваемых деталей с последующим закреплением их с помощью припоя. Технологически можно выделить два вида пайки: с использованием флюса или с канифолью.

Пайка с канифолью

Научиться паять паяльником с канифолью сложнее, но, овладев этим умением, возможно будет выполнить 90 процентов работ.

Рассмотрим на примере пайки провода к плате. Сначала необходимо прогреть провод, для этого жало нагретого паяльника прикладываем плоскостью (лучше, если это будет жало в форме отвертки), максимально прижимая. Через несколько секунд провод с прижатым к нему жалом опускается в канифоль, которая, закипая, равномерно распределится по всем жилам провода. Так провод подготовлен к нанесению припоя. Жалом паяльника берем небольшую часть припоя и тонким слоем наносим его на провод. При этом не должно получиться никаких капель или незатронутых участков, в идеале получается тот же провод, но в олове.

Очищаем жало паяльника с помощью металлической губки или тряпочки и, коснувшись жалом канифоли, проводим пальником по плате, при этом остается тончайший слой канифоли на поверхности. Поверхности подготовлены. Обеспечивая максимальный контакт провода и платы, прижимаем к проводу жало с тонким слоем припоя и несколько раз «поглаживаем» место спайки паяльником для лучшего прогрева. После этого даем остыть и проверяем контакт на прочность.

Если пайка проведена правильно, то поверхность блестит, и соединение имеет максимальную прочность. Если же поверхность будет выглядеть матовой и рыхлой, значит, правила пайки паяльником были нарушены и соединение не такое прочное. Но в некоторых случаях и такой результат устраивает.

Пайка с флюсом

Для пайки с флюсом нужно всего лишь взять флюс, окунуть в него кисточку и нанести на спаиваемую поверхность. После этого можно наносить припой или сразу паять. Несмотря на кажущуюся простоту, работа с кислотой имеет много нюансов:

  1. Для каждого материала существует свой флюс и они не взаимозаменяемы, а в некоторых случаях даже дают противоположный эффект;
  2. Нельзя использовать слишком активные флюсы на микросхемах, поскольку они могут прожечь металл дорожки;
  3. Если после работы не удалить флюс с поверхности или сделать это неправильным реагентом, он будет продолжать разрушать металл;
  4. Медное жало паяльника, особенно если оно остро заточено, разрушается под воздействием кислоты, и приходится постоянно его подтачивать.

Помимо знаний, работа с паяльником требует аккуратности и точности, а, научившись паять простые детали, нетрудно будет переходить к пайке более тонких плат микросхем, или, наоборот, толстых проводов, различных элементов, страз, а впоследствии даже припаять между собой пластины.

Originally posted 2018-04-06 09:12:27.

Пайка

Пайка — технологическая операция, применяемая для получения неразъёмного соединения деталей из различных материалов путём введения между этими деталями расплавленного материала (припоя), имеющего более низкую температуру плавления, чем материал (материалы) соединяемых деталей.

Спаиваемые элементы деталей, а также припой и флюс вводятся в соприкосновение и подвергаются нагреву с температурой выше температуры плавления припоя, но ниже температуры плавления спаиваемых деталей. В результате, припой переходит в жидкое состояние и смачивает поверхности деталей. После этого нагрев прекращается, и припой переходит в твёрдую фазу, образуя соединение.

Прочность соединения во многом зависит от зазора между соединяемыми деталями (от 0,03 до 2 мм), чистоты поверхности и равномерности нагрева элементов. Для удаления оксидной плёнки и защиты от влияния атмосферы применяют флюсы.

Содержание

Разновидности

Пайка бывает низкотемпературная (до 450 °C) и высокотемпературная. Соответственно припои бывают легкоплавкие и тугоплавкие. Для низкотемпературной пайки используют в основном электрический нагрев, для высокотемпературной — в основном нагрев горелкой. В качестве припоя используют сплавы оловянно-свинцовые (Sn 90 % Pb 10 % c t° пл. 220 °C), оловянно-серебряные (Ag 72 % с t° пл. 779 °C), медно-цинковые (Cu 48 % Zn остальное с t° пл. 865 °C), галлиевые (t° пл.

50°С), висмутовые (сплав Вуда с t° пл. 70 °C, сплав Розе с t° пл. 96 °C) и т. д.

Пайка является высокопроизводительным процессом, обеспечивает надёжное электрическое соединение, позволяет соединять разнородные материалы (в различной комбинации металлы и неметаллы), отсутствие значительных температурных короблений (по сравнению со сваркой). Паяные соединения допускают многократное разъединение и соединение соединяемых деталей (в отличие от сварки). К недостаткам можно отнести относительно невысокую механическую прочность.

Исходя из физико-химической природы процесса, пайку можно определить следующим образом. Процесс соединения металлов в твёрдом состоянии путём введения в зазор припоя, взаимодействующего с основным металлом и образующего жидкую металлическую прослойку, кристаллизация которой приводит к образованию паяного шва. Пайка подразделяется на капиллярную, диффузионную, контактно-реакционную, реакционно-флюсовую и пайку-сварку. В свою очередь, капиллярная подразделяется на горизонтальную и вертикальную. Диффузионная — на атомно-диффузионную и реакционно-диффузионную. Контактно-реакционная — с образованием эвтектики и с образованием твёрдого раствора. Реакционно-флюсовая — без припоя и с припоем. Пайка-сварка — без оплавления и с оплавлением. Анализируя сущность физико-химических процессов, протекающих на границе основной металл — расплав припоя (при формировании соединения в существующих видах пайки), можно видеть, что различия между капиллярной пайкой, диффузионной пайкой и пайкой-сваркой не носят принципиального характера. Капиллярность является общим признаком пайки. Отличительным признаком диффузионной пайки является длительная выдержка при температуре пайки и изотермическая кристаллизация металла шва в процессе пайки. Других характерных признаков этот метод не имеет, основное назначение его — повысить температуру распая шва и прочность паяного соединения. Диффузионная пайка может быть развитием любого вида пайки, в том числе капиллярной, реакционно-флюсовой или контактно-реакционной. В последнем случае диффузионная пайка возможна, если второй металл взаимодействующей пары вводится в виде прослойки между соединяемыми металлами. При реакционно-флюсовой пайке происходит совмещение процессов вытеснение из флюса металла, служащего припоем, и его взаимодействия с основным металлом. Наконец, пайка-сварка отличается от других методов пайки количеством вводимого припоя и характером формирования шва, делающим этот метод пайки похожим на сварку плавлением. При соединении разнородных металлов при пайке-сварке возможно оплавление кромки одной из деталей, изготовленной из более легкоплавкого металла.

Бессвинцовые технологии

27 января 2003 года введена в действие директива 2002/96/ЕС Европейского парламента и Совета по отходам электрического и электронного оборудования (WEEE). Современная радиоэлектронная промышленность встала перед фактом организации сбора и удаления отходов, имеющих в своем составе тяжелые металлы и огнезащитные составы. Для успешного решения этой проблемы одним из необходимых условий является переход на бессвинцовые технологии изготовления электронного оборудования – технологии с применением материалов, не содержащих свинец.

Стандарты

  • ГОСТ 17325-79 — Пайка и лужение. Основные термины и определения.

Технология пайки оловянно-свинцовым припоем

Для соединения металлических деталей пайкой их необходимо облудить, соединить и нагреть, возможно, вводя в место пайки ещё припоя. Следующие простые рекомендации помогут достичь высокого качества пайки.

  • Хорошо поддаются пайке оловянно-свинцовыми припоями следующие металлы (в порядке ухудшения):
    • Драгоценные металлы (золото, серебро, палладий и т. д., а также их сплавы)
    • Медь
    • Никель, латунь, бронза
  • Плохо поддаются пайке оловянно-свинцовыми припоями следующие металлы (в порядке ухудшения):
    • Железо, сталь
    • Чугун
    • Алюминий
  • Детали, подлежащие пайке, следует зачистить до металла (удалить защитные покрытия, грязь, окислы). Драгоценные металлы не покрываются окислами (кроме серебра, которое может со временем чернеть).
  • Для пайки электронных компонентов следует использовать выпускаемый промышленностью оловянно-свинцовый припой с содержанием олова около 61 %, если не указано иное в технологической карте. Припой с таким содержанием олова обладает наименьшей температурой плавления(190°), наименьшей прочностью.
  • Для пайки электронных компонентов следует использовать флюсы, не вызывающие коррозию и не обладающие электропроводностью. Такие флюсы имеют надпись коррозионно-пассивен и/или не требует отмывки. Хорошо себя зарекомендовали флюсы в виде геля на канифольной основе.
  • Активные флюсы (с содержанием кислот и других вызывающих коррозию веществ), например хлористый цинк, используются для пайки электронных компонентов только при условии последующей промывки растворителями для полного удаления остатков флюса. В бытовых условиях такой вариант практически нереализуем.
  • На зачищенное место пайки наносится тонкий слой флюса. Затем место пайки приводится в соприкосновение с расплавленным припоем (например, касанием облуженного горячего паяльника или погружением в расплавленный припой). Если все сделано правильно, то деталь в месте контакта с припоем смачивается им. После охлаждения слой застывшего припоя должен быть блестящим, ровным, без не смоченных островков.
  • Залуженные детали фиксируются в необходимом положении и прогреваются паяльником. При необходимости в место нагрева вводится дополнительное количество припоя (капля на паяльнике или касание нагретых деталей припойной проволокой). В изделиях высокой надёжности, как правило, залуженные провода перед пайкой ещё и скручиваются («должно держаться без припоя»).
  • Спаиваемые поверхности должны быть неподвижны до полного отвердения припоя. Даже небольшое движение деталей друг относительно друга в момент кристаллизации припоя может очень существенно снизить прочность соединения.
  • При необходимости флюс удаляется растворителем.

Что такое пайка? Безопасность при пайке

Одним из самых полезных навыков любого человека, профессионально связанного с обслуживанием и ремонтом различных электротехнических и электронных устройств и приборов является умение паять. В этой статье мы рассмотрим базовые понятия и правила, которые обязательно нужно знать прежде чем приступать к самой пайке. Основной упор в статье сделан на рассмотрение правил безопасности при пайке.

Для начала, немного теории что такое пайка

Пайка представляет собой способ соединения металлов с помощью другого, более легкоплавкого металла. Процесс пайки представляет собой проникновение одного вещества (металла) в другой при высокой температуре, что обеспечивает после затвердения припоя механическую прочность и высокую электропроводность соединения. Пайка обычно происходит при высоких температурах спаиваемых поверхностей и расплавленного олова (от 180 до 250 °С). В этом процессе одним из металлов являются свариваемые проводники, вторым — припой.

Итак, пайка — процесс, применяемый для получения неразъемного соединения металлических деталей из различных материалов путем введения между этими деталями расплавленного материала (припоя), имеющего более низкую температуру плавления.

А вот что про сварку сказано в энциклопедическом словаре: «Это технологическая операция, применяемая для получения неразъемного механического и электрического соединения деталей из различных материалов. Спаиваемые элементы деталей, а также припой и флюс вводятся в соприкосновение и подвергаются нагреву с температурой выше температуры плавления припоя, но ниже температуры плавления соединяемых деталей. В результате, припой переходит в жидкое состояние и смачивает поверхности деталей. После этого нагрев прекращается, и припой переходит в твердую фазу, образуя соединение. Нагрев деталей и припоя производиться специальным инструментом, который называется паяльником”.

В зависимости от типа деталей, которые подвергаются соединению, требуемой прочности соединения, применяют различные типы паяльников и различные типы припоев и флюса. О том как правильно выбрать паяльник, припой и флюс для разных видов пайки будет рассказано в следующих статьях про пайку.

Из определения выше видно, что пайка основана на явлении диффузии, т. е. на взаимном проникновении частиц расплавленного припоя и основного металла друг в друга. Это проникновение и обеспечивает после затвердения припоя механическую прочность и высокую электропроводность соединения.

Следует отметить, что поверхность металла на воздухе обычно покрывается слоем оксида, поэтому ее перед пайкой требуется зачистить. Но зачищенная поверхность вновь может быстро окислиться. Во избежание этого на обработанные места наносят химические вещества — флюсы. Подробно мы их рассмотрим далее.

Флюсы повышают текучесть расплавленного припоя. Благодаря этому пайка получается прочнее. При радиотехнических монтажных работах применяются обычно бескислотные флюсы, например, канифоль.

В результате пайки образуется механический и электрический контакт между металлическими поверхностями, способный выдерживать значительные механические нагрузки.

Несколько полезных советов

Для качественной пайки недостаточно нагреть одну поверхность с оловом и прислонить к ней другую: обязательное условие образования надежного контакта — равные температуры спаиваемых поверхностей. Естественно, что добиться этого можно только при помощи верно подобранного инструмента.

Для качества пайки очень большое значение имеет соотношение температуры жала паяльника и температуры плавления прибоя:

– низкая температура жала паяльника приведет к размягчению припоя, но не к его расплавлению. Результат — холодная пайка (узнать можно по зернистой структуре контакта).

– высокая температура жала паяльника — чрезмерное выпаривание припоя. И тот, и другой дефект приводит к рассыпанию и расслоению контакта через некоторое время эксплуатации.

Правила электробезопасности при пайке

Вобще-то, с правил электробезопасности стоило бы начинать эту статью. Но лучше поздно, чем никогда. Итак при пайке обязательно соблюдайте правила электробезопасности! Помните, что паяльник — инструмент повышенной опасности, поэтому обращаться с ним необходимо очень осторожно!

Выполняя работу, не разговаривайте и не отвлекайтесь посторонними делами!

Работа с электрическим паяльником не безопасна — можно обжечься, так как медный стержень и кожух паяльника нагреваются до высокой температуры. Поэтому необходимо держать нагретый паяльник только за ручку и не касаться его нагретых частей. Кроме того, надо следить, чтобы нагретые части паяльника не касались изоляции питающего провода или шнура, так как горячий кожух или стержень могут вызвать разрушение изоляции, короткое замыкание и пожар.

При пайке электронных устройств провода питания от них должны быть отсоединены, или выключатель должен быть двухполюсной (разъединяющий оба провода). Очень опасно паять электронную схему, выключенную, но соединенную с заземлением, в то время, как изоляция паяльника слабая или корпус паяльника не заземлен! В Интернете описаны случаи, когда некто забывал или игнорировал это правило, и при касании паяльником схемы возникала мощная дуга на несколько киловатт.

То же правило относится к информационным проводам. Допустим, вы выключили питание или выдернули шнур 220 В, а устройство соединено по информационному кабелю с другими устройствами, находящимися под напряжением или заземленными. Даже небольшой потенциал может погубить электронную схему при касании паяльником. Поэтому нужно уравнять потенциал, соединяя провод между корпусом паяльника с общей шиной устройства перед пайкой.

А вредна ли пайка?

Во время пайки могут выделяться вредные для здоровья пары олова и свинца. Ни в коем случае нельзя наклоняться над местом пайки и вдыхать испарения. Летом старайтесь паять возле открытого окна, зимой чаще проветривайте помещение во время работы. Закончив пайку, обязательно вымойте руки теплой водой с мылом.

В бессвинцовом припое используются металлы, которые более ядовиты, чем свинец. Если паяльник не перегретый, и не стоваттный «для пайки ведер» — то все будет нормально.

Паять домашних условиях можно при соблюдении таких соображений:

– при пайке не забывайте работать в хорошо проветриваемом помещении,

– если есть вентилятор, используйте,

– если есть профессиональная или самодельная система вентиляции — замечательно,

– парами канифоли желательно не дышать,

– не паяйте на кухне, ведь пары припоя и канифоли запросто оседают на столовых приборах и пище,

– лучше всего пользоваться рабочим халатом с длинными рукавами, который не забываем стирать хоть иногда,

– после пайки тщательно вытирайте за собой стол и т. д. — то есть предметы быта,

– после пайки тщательно (!) с мылом (!) мойте руки и лицо!

Не пренебрегайте простейшими правилами безопасности в угоду лени! От вас не убудет, зато претензий от родных поубавится.

Для тех, кто занимается пайкой, для вывода из организма тяжелых металлов, ежедневно нужно выпивать стакан сливового сока, а примерно через час пару стаканов кисломолочного продукта, например, кефир. Молоко необходимо пить тем, кто связан с химией. Это правила по технике безопасности, разработанные еще в период СССР.

Полезный совет как защититься от брызг при пайке

Флюса наносите минимальное количество. При избытке — может брызнуть, при касании паяльником. Припоя паяльником берем столько, сколько нужно на 1-2 пайки, излишек может капнуть и обжечь.

Брызнуть в глаз расплавленным припоем не просто, а ОЧЕНЬ ПРОСТО. Для этого берем в руку проводок или деталь с тонкими пружинящими выводами. Надавливаем паяльником от себя на кончик провода с каплей припоя, и вдруг. Неизменно превосходный результат — припой летит прямо в глаз.

Поэтому надевайте специальные очки. Кстати на рынке очень часто продают дешевую подделку под защитные очки. Внешне их не отличишь. Только по цене. Но они сильно давят на кожу острым краем, то есть пластик там чуть жестче. В общем, не обтекает кожу. В таких очках долго не посидишь, поэтому, покупайте дорогие очки.

Пайка для начинающих

Мои отношения с радио- и микроэлектроникой можно описать прекрасным анекдотом про Льва Толстого, который любил играть на балалайке, но не умел. Порой пишет очередную главу Войны и Мира, а сам думает «тренди-бренди тренди-бренди. ». После курсов электротехники и микроэлектроники в любимом МАИ, плюс бесконечные объяснения брата, которые я забываю практически сразу, в принципе, удается собирать несложные схемы и даже придумывать свои, благо сейчас, если неохота возиться с аналоговыми сигналами, усилениями, наводками и т.д. можно подыскать готовую микро-сборку и остаться в более-менее понятном мире цифровой микроэлектроники.

К делу. Сегодня речь пойдет о пайке. Знаю, что многих новичков, желающих поиграться с микроконтроллерами, это отпугивает. Но, во-первых, можно воспользоваться макетными платами, где просто втыкаешь детали в панель, без даже намека на пайку, как в конструкторе.

Так можно собрать весьма кучерявое устройство.

Но иногда хочется таки сделать законченное устройство. Опять-таки, не обязательно «травить» плату. Если деталей немного, то можно использовать монтажную плату без дорожек (я использовал такую для загрузчика GMC-4).

Но вот паять таки придется. Вопрос как? Особенно, если вы этого никогда раньше не делали. Я, возможно, открою Америку, но буквально несколько дней назад я сам для себя открыл волшебный мир пайки без особого геморроя.

До сего времени мое понимание сути процесса ручной пайки было следующим. Берется паяльник (желательно с жалом не в форме шила, а с небольшим уплощением, типа лопаточки), припой и канифоль. Для запайки пятачка, ты берешь капельку припоя на паяльник, макаешь паяльник в канифоль, происходит «пшшшшш», и пока он идет, ты быстро-быстро касаешься паяльником места пайки (деталь, конечно, должна быть уже вставлена), и после нескольких мгновений разогрева припой должен каким-то волшебным образом переходить на место пайки.

Увы, у меня такой метод работал очень плохо, практически не работал. Детали нагревались, но припой никуда с паяльника не переходил. Очевидно, что проблема была в катализаторе, то есть канифоли. Того «пшшшшш», что я делал, опуская конец паяльник в канифоль, явно не хватало, чтобы «запустить» процесс пайки. Пока ты тащишь паяльник к месту пайки, вся почти канифоль успевает сгореть. Именно поэтому, кстати, мне была совершенно непонятна природа припоя, внутри которого уже содержится флюс (какой-то вид катализатора, типа канифоли). Все равно, в момент набирания припоя на паяльник весь флюс успевает сгореть.

Экспериментальным путем я нашел несколько путей улучшить процесс:

  • Лудить места пайки заранее. Реально, при пайке деликатных вещей, типа
    микросхем это крайне непрактично. Тем более, обычно, их ножки уже
    луженые.
  • Крошить канифоль прямо на место пайки. Аккуратно кладешь кристаллик канифоли прямо на место пайки, и тогда «пшшшшш» происходит прямо там, что позволяет припою нормально переходить с паяльника. Увы, после такой пайки плата вся обгажена черными заплесами горелой канифоли. Хотя она и изолятор, но порой не видно дефектов пайки.Поэтому плату надо мыть, а это отдельный геморрой. Да и само выкрашивание делает пайку крайне медленной. Так я паял Maximite.
  • Использовать жидкой флюс. По аналогии с выкрашиваем канифоли, можно аккуратно палочкой класть капельку жидкого флюса (обычно, он гораздо «сильнее» канифоли), и тогда будет активный «пшшшшш», и пайка произойдет. Увы, тут тоже есть проблемы. Не все жидкие флюсы являются изоляторами, и плату тоже надо мыть, например, ацетоном. А те, что являются изоляторами все равно остаются на плате, растекаются и могут мешать последующей внешней «прозвонке». Выход — мыть.

Итак, мы почти уже у цели. Я так подробно все пишу, так как, честно, для меня это было прорыв. Как я случайно открыл, все, что нужно для пайки несложных компонент — это паяльник, самый обычный с жалом в виде шила:

и припой c флюсом внутри:

Все дело в процессе. Делать надо так:

  • Деталь вставляется в плату и должна быть закреплена (у вас не будет второй руки, чтобы держать).
  • В одну руку берется паяльник, в другую — проволочка припоя (удобно, если он в специальном диспенсере, как на картинке).
  • Припой на паяльник брать НЕ НАДО.
  • Касаетесь кончиком паяльника места пайки и греете его. Обычно, это секунды 3-4.
  • Затем, не убирая паяльника, второй рукой касаетесь кончиком проволочки припоя с флюсом места пайки. В реальности, в этом месте соприкасаются сразу все три части: элемент пайки и его отверстие на плате, паяльник и припой. Через секунду происходит «пшшшшш», кончик проволочки припоя плавится (и из него вытекает немного флюса) и необходимое его количество переходит на место пайки. После секунды можно убирать паяльник с припоем и подуть.

Ключевой момент тут, как вы уже поняли, это подача припоя и флюса прямо на место пайки. А «встроенный» в припой флюс дает его необходимое минимальное количество, сводя засирание платы к минимуму.

Ясное дело, что время ожидания на каждой фазе требует хотя бы минимальной практики, но не более того. Уверен, что любой новичок по такой методике сам запаяет Maximite за час.

Напомню основные признаки хорошей пайки:

  • Много припоя еще не значит качественного контакта. Капелька припоя на месте контакта должна закрывать его со всех сторон, не имея рытвин, но не быть чрезмерно огромной бульбой.
  • По цвету пайка должна быть ближе к блестящей, а не к матовой.
  • Если плата двухсторонняя, и отверстия неметаллизированные, надо пропаять по указанной технологии с обоих сторон.

Стоит заметить, что все выше сказанное относится к пайке элементов, которые вставляются в отверстия на плате. Для пайки планарных деталей процесс немного более сложен, но реален. Планарные элементы занимают меньше места, но требуют более точного расположения «пятачков» для них.

Планарные элементы (конечно, не самые маленькие) даже проще для пайки в некотором роде, хотя для самодельных устройств уже придется травить плату, так как на макетной плате особого удобства от использования планарных элементов не будет.

Итак, небольшой, почти теоретический бонус про пайку планарных элементов. Это могут быть микросхемы, транзисторы, резисторы, емкости и т.д. Повторюсь, в домашних условиях есть объективные ограничения на размер элементов, которых можно запаять обычным паяльником. Ниже я приведу список того, что лично я паял обычным паяльником-шилом на 220В.

Для пайки планарного элемента уже не получится использовать припой на ходу, так как его может «сойти» слишком много, «залив» сразу несколько ножек. Поэтому надо предварительно в некотором роде залудить пятачки, куда планируется поставить компонент. Тут, увы, уже не обойтись без жидкого флюса (по крайне мене у меня не получилось).

Капаете немного жидкого флюса на пятачек (или пятачки), берете на паяльник совсем немного припоя (можно без флюса). Для планарных элементов припоя вообще надо очень мало. Затем легонько касаетесь концом паяльника каждого пятачка. На него должно сойти немного припоя. Больше чем надо, каждый пятачек «не возьмет».

Берете элемент пинцетом. Во-первых, так удобнее, во-вторых пинцет будет отводить тепло, что очень важно для планарных элементов. Пристраиваете элемент на место пайки, держа его пинцетом. Если это микросхема, то надо держать за ту ножку, которую паяете. Для микросхем теплоотвод особенно важен, поэтому можно использовать два пинцета. Одним держишь деталь, а второй прикрепляешь к паяемой ножке (есть такие пинцеты с зажимом, которые не надо держать руками). Второй рукой снова наносишь каплю жидкого флюса на место пайки (возможно немного попадет на микросхему), этой же рукой берешь паяльник и на секунду касаешься места пайки. Так как припой и флюс там уже есть, то паяемая ножка «погрузится» в припой, нанесенный на стадии лужения. Далее процедура повторяется для всех ног. Если надо, можно подкапывать жидкого флюса.

Когда будете покупать жидкий флюс, купите и жидкость для мытья плат. Увы, при жидком флюсе лучше плату помыть после пайки.

Сразу скажу, я ни разу не профессионал, и даже не продвинутый любитель в пайке. Все это я проделывал обычным паяльником. Профи имеют свои методы и оборудование.

Конечно, пайка планарного элемента требует куда большей сноровки. Но все равно вполне реально в домашних условиях. А если не паять микросхемы, а только простейшие элементы, то все еще упрощается. Микросхемы можно покупать уже впаянные в колодки или в виде готовых сборок.

Вот картинки того, что я лично успешно паял после небольшой тренировки.

Это самый простой вид корпусов. Такие можно ставить в колодки, которые по сложности пайки такие же. Эти элементарно паяются по первой инструкции.

Следующие два уже сложнее. Тут уже надо паять по второй инструкции с аккуратным теплоотводом и жидким флюсом.

Элементарные планарные компоненты, типа резисторов ниже, весьма просто паяются:

Но есть, конечно, предел. Вот это добро уже за пределами моих способностей.



Под занавес, пару дешевых, но очень полезных вещей, которые стоит купить в дополнение к паяльнику, припою, пинцету и кусачкам:

    Отсос. Изобретателю этого устройства стоит поставить памятник. Налепили много припоя или запаяли не туда? Сам припой, увы, обратно на паяльник не запрыгнет. А вот отсосом убирается элементарно. Одной рукой разогреваете паяльником место «отпайки». Второй держите рядом взведенный отсос. Как «оттает», нажимаете на кнопку, и припой прекрасным образом спрыгивает в отсос.


Очки. Когда имеешь дело с ножками и проводами, может случиться, что разогретая ножка отпружинит, и припой с нее куда-то полетит, возможно, в глаз. С этим лучше не шутить.

Успехов в пайке! Запах канифоли — это круто!

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий