Хорошая пайка хотя и не так важна, как правильно размещение радиоэлементов, но она тоже играет немалую роль. Поэтому мы рассмотрим SMD монтаж - что для него нужно и как его следует проводить в домашних условиях.
Запасаемся необходимым и проводим подготовку
Для качественной работы нам нужно иметь:
- Припой.
- Пинцет или плоскогубцы.
- Паяльник.
- Небольшую губку.
- Бокорезы.
Для начала необходимо включить паяльник в розетку. Затем смочите водой губку. Когда паяльник нагреется до такой степени, чтобы он мог плавить припой, то необходимо покрыть им (припоем) жало. Затем протрите его влажной губкой. При этом следует избегать слишком длительного контакта, поскольку он чреват переохлаждением. Для удаления остатков старого припоя можно протирать жало об губку (а также чтобы поддерживать его в чистоте). Подготовка проводится и по отношению к радиодетали. Делается все с помощью пинцета или плоскогубцев. Для этого необходимо согнуть выводы радиодетали так, чтобы они без проблем могли войти в отверстия платы. Теперь давайте поговорим о том, как проводится монтаж SMD компонентов.
Начало работы с деталями
Первоначально необходимо компоненты вставить в отверстия на плате, которые предназначаются для них. При этом внимательно следите за тем, чтобы была соблюдена полярность. Особенно это важно для таких элементов, как электролитические конденсаторы и диоды. Затем следует немного развести выводы, чтобы деталь не выпадала из установленного места (но не перестарайтесь). Непосредственно перед тем как начинать пайку, не забудьте протереть жало губкой ещё раз. Теперь давайте рассмотрим, как происходит монтаж SMD в домашних условиях на этапе паяния.
Закрепление деталей
Необходимо расположить жало паяльника между платой и выводом, чтобы разогреть место, где будет проводиться пайка. Чтобы не вывести деталь из строя, это время не должно превышать 1-2 секунды. Затем можно подносить припой к месту пайки. Учитывайте, что на этом этапе на человека может брызнуть флюс, поэтому будьте внимательны. После того момента, когда требуемое количество припоя успеет расплавиться, необходимо отвести проволоку от места, где паяется деталь. Для его равномерного распределения необходимо жало паяльника подержать на протяжении секунды. Потом, не сдвигая деталь, необходимо убрать прибор. Пройдёт несколько мгновений, и место пайки остынет. Всё это время необходимо следить за тем, чтобы деталь не меняла свое местоположение. Излишки можно отрезать, используя бокорезы. Но смотрите за тем, чтобы не было повреждено место пайки.
Проверка качества работы
Посмотрите на получившийся поверхностный монтаж SMD:
- В идеале должна быть соединена контактная площадь и вывод детали. При этом сама пайка должна обладать гладкой и блестящей поверхностью.
- В случае получения сферической формы или наличия связи с соседними контактными площадками необходимо разогреть припой и удалить его излишки. Учитывайте, что после работы с ним на жале паяльника всегда есть его определённое количество.
- При наличии матовой поверхности и царапин расплавьте припой ещё раз и, не сдвигая детали, дайте ему остыть. В случае необходимости можно добавить его ещё в небольшом количестве.
Для удаления остатков флюса с платы можно воспользоваться подходящим растворителем. Но эта операция не является обязательной, ведь его наличие не мешает и не сказывается на функционировании схемы. А теперь давайте уделим внимание теории пайки. Потом мы пройдёмся по особенностям каждого отдельного варианта.
Теория
Под пайкой понимают соединение определённых металлов с использованием других, более легкоплавких. В электронике для этого используют припой, в котором 40% свинца и 60% олова. Данный сплав становится жидким уже при 180 градусах. Современные припои выпускают как тонкие трубочки, которые уже заполнены специальной смолой, выполняющей функцию флюса. Нагретый припой может создавать внутреннее соединение, если выполнены такие условия:
- Необходимо, чтобы были зачищены поверхности деталей, которые будут паяться. Для этого важно удалить все пленки оксидов, которые образовываются со временем.
- Деталь должна в месте пайки нагреваться до температуры, которой достаточно, чтобы плавить припой. Определённые трудности здесь возникают, когда есть большая площадь с хорошей теплопроводностью. Ведь элементарно может не хватить мощности паяльника для нагрева места.
- Необходимо позаботиться о защите от действия кислорода. Эту задачу может выполнить колофоний, который образует защитную пленку.
Наиболее частые ошибки
Сейчас рассмотрим три самые частые ошибки, а также то, как их исправить:
- Места пайки касаются кончиком жала паяльника. При этом подводится слишком мало тепла. Необходимо жало прикладывать таким образом, чтобы между жалом и местом пайки создавалась наибольшая площадь контакта. Тогда SMD монтаж получится качественным.
- Используется слишком мало припоя и выдерживаются значительные временные промежутки. Когда начинается сам процесс, уже успевает испариться часть флюса. Припой не получает защитный слой, как результат - оксидная пленка. А как правильно совершать монтаж SMD в домашних условиях? Для этого профессионалы места пайки качаются одновременно и паяльником, и припоем.
- Слишком ранний отвод жала от места пайки. Нагревать следует интенсивно и быстро.
Можно взять конденсатор для SMD монтажа и набить на нём руку.
Пайка свободных проводов
Сейчас мы будем проходить практику. Допустим, у нас есть светодиод и резистор. К ним нужно припаять кабель. При этом не используются монтажные платы, штифты и иные вспомогательные элементы. Для выполнения поставленной цели нужно выполнить такие операции:
- Снимаем изоляцию с концов провода. Они должны быть чистыми, поскольку были защищены от влажности и кислорода.
- Скручиваем отдельные проводки жилы. Этим предотвращается их последующее разлохмачивание.
- Залуживаем концы проводов. Во время этого процесса необходимо разогретое жало подвести к проводу вместе с припоем (который должен равномерно распределиться по поверхности).
- Укорачиваем выводы резистора и светодиода. Потом необходимо их залудить (независимо от того, старые или новые детали используются).
- Удерживаем выводы параллельно и наносим небольшое количество припоя. Как только им будут равномерно заполнены промежутки, необходимо быстро отвести паяльник. Пока припой не затвердеет полностью, деталь трогать не нужно. Если это всё же произошло, то возникают микротрещины, которые негативно сказываются на механических и электрических свойствах соединения.
Пайка печатных плат
В данном случае необходимо прикладывать меньше усилий, нежели в предыдущем, поскольку здесь отверстия платы хорошо играют роль фиксатора для деталей. Но и здесь важен опыт. Часто результатом работы новичков является то, что схема начинает выглядеть как один большой и сплошной проводник. Но дело это несложное, поэтому после небольшой тренировки результат будет на достойном уровне.
Теперь давайте разберёмся, как происходит SMD монтаж в данном случае. Первоначально жало паяльника и припой одновременно подводят к месту пайки. Причем нагреваться должны и обрабатываемые выводы, и плата. Необходимо держать жало, пока припой равномерно не покроет всё место контакта. Затем его можно обвести по полукругу вокруг обрабатываемого места. При этом припой должен перемещаться во встречном направлении. Наблюдаем, чтобы он равномерно распределился на всей контактной площади. После этого убираем припой. И последний шаг - это быстрый отвод жала от места пайки. Ждём, пока припой приобретёт свою окончательную форму и застынет. Вот так в данном случае проводится монтаж SMD. при первых попытках будет выглядеть не ахти, а вот со временем можно научиться делать на таком уровне, что не отличишь и от заводского варианта.
Установка и пайка SMD элементов в домашних условия — в наше время все большую популярность приобретает сборка электронных устройств именно на компонентах SMD, предназначенных для установки на поверхность платы. Такая технология монтажа обусловлена максимально плотной компоновкой деталей, да и в плане экономики является технологически дешевым производством. В интернете можно найти множество статей посвященных методам монтажа таких электронных компонентов, но у каждого радиолюбителя есть свои способы работы с СМД-деталями, так и я в своей статье хочу поделится своими навыками в проведении поверхностного монтажа электронных деталей как с начинающими радиолюбителями, так и с теми куму еще не доводилось работать с SMD.
Внимание! Все картинки кликабельны.
Необходимые инструменты и материалы
Немного об инструментах и материалах, которые потребуются в процессе работы. Обязательно должен быть хороший пинцет, иголка (можно от шприца), для нанесения флюса потребуется шприц с толстой иглой, кусачки, легкоплавкий припой, а так как сами детали миниатюрные и не вооруженным глазом с ними затруднительно работать, поэтому потребуется еще увеличительное стекло. А в идеале не плохо бы иметь у себя прибор такой как налобная лупа, например вот такой марки: MG81001-3LED — это увеличительное стекло с набором трехмерных линз и встроенной светодиодной подсветкой. И еще обязательным материалом должен быть у вас жидкий флюс, например F-3 или самостоятельно приготовленный из порошка чистой канифоли и спирта, но все же рекомендуется пользоваться флюсами промышленного производства, в продаже их выбор огромен.
В бытовых условиях паять SMD-детали предпочтительнее всего горячим воздухом, для этого существуют специальные паяльные станции, а вместо обычного паяльника установлен электрический фен. Такое оборудование сейчас в продаже присутствует то же в большом количестве, а если китайского производства, то и цены невысокие. Вот здесь на фото показан такой китайский прибор, название трудно произносится, но работает эта станция уже около трех лет и пока безотказно.
Естественно нужен будет не большой паяльник с тонким наконечником, куда без него? Преимущество здесь отдается набору паяльных жал «Микроволна», изготовленных по технологии немецкой фирмой Ersa c 80-летним стажем. В наборе имеются жало разнообразных форм и назначений, более распространенная конструкция это жало с внутренним углублением, в котором скапливается дозированное количество припоя и удобно при работе с деталями плотной компоновки, а так же уменьшается вероятность залипания между близко расположенными выводами микросхем. Обязательно приобретите такой набор сменных паяльных жал, который намного облегчит вам пайку. В случаи если вы пока не обзавелись такими наконечниками, то можно паять и обычным тонким конусным жалом.
На заводских конвейерах монтаж SMD деталей производится методом нанесение на плату специальной пасты, затем с помощь роботов размещаются компоненты на свои установочные места, тем самым прилипая к паяльной пасте и по конвейеру отправляются в термическую печь, В печи происходит нагрев плат до заданной температуры. В процессе нагрева, флюс из паяльной пасты испаряется, а припой расплавляясь образует надежное контактное соединение детали с печатной платой.
Отталкиваясь от заводских технологий можно попытаться воспроизвести эти работы в условиях домашней мастерской. Паяльную пасту сейчас приобрести думаю не составит труда, так как она имеется в магазинах электроники и на радио-рынках в широком ассортименте. Что бы наносить пасту на плату в дозированном количестве, нужно воспользоваться тонкой иголкой от шприца. Я думаю наиболее подходящим вариантом будет применение самого шприца, в который набирается паста, а потом выдавливается на контактные площадки платы. На фото показано как не надо делать, то есть выдавлено слишком большое количество пасты, особенно в левой части платы.
Тем не менее продолжаем работу по установке компонентов. На площадки с нанесенной пастой размещаем детали, на данный момент это конденсаторы и резисторы. На этой стадии компоновки без пинцета никак не обойтись, при чем пинцет должен быть желательно с загнутыми концами, мне например таким удобнее пользоваться.
Для одноразовой установки деталей можно конечно обойтись и без пинцета, скажем взять зубочистку, а ее кончик смазать каким то липким веществом, можно тем же флюсом, то вполне возможно установить компонент на площадку. Здесь просто кто как приспособиться.
После завершения компоновки деталей и установки их на предназначенные места, начинается процесс нагревания горячим воздухом. Легкоплавкий припой начинает плавится при температуре +178°С, а значение температуры горячего воздуха нужно устанавливать регулятором на паяльной станции в пределах +250°С, затем расположив наконечник фена на расстоянии примерно 100 мм, начинать осторожно греть плату при этом постепенно приближая сопло фена ближе к плате. Нужно быть внимательнее с давлением горячего воздушного потока, в случаи его сильного напора, велика вероятность сдувания всех деталей с платы. Так же как и в промышленном производстве, в нагревательной печи флюс испаряется при нагреве, а припой расплавляясь меняет свой цвет, и постепенно из темного превращается в светлый и блестящий. На снимке ниже показан именно момент его расплавление.
После завершения расплавления припоя, сопло фена нужно медленно отвести от поверхности печатной платы, тем самым дать возможность ей остыть. На фото показано, что в итоге вышло. Исследования показали: большие капли припоя в торцах деталей говорят о том, что пасты в этих местах избыточно, а где мало припоя — значит было мало пасты.
Может такое случиться, что в вашем регионе паяльная паста отсутствует или она для вас слишком дорогая, то есть вариант пайки без применения пасты. Этот способ будет показан на фото, а в качестве примера послужит микросхема. Вначале нужно на все площадки, куда будут устанавливаться компоненты, покрыть толстым слоем припоя, то есть применить лужение.
На снимках должно быть видно, контактные площадки покрыты припоем так, что они образуют некий бугорок. Здесь одним из важных условий является равномерное нанесение припоя на все площадки, то есть бугорки по высоте должны быть одинаковы.После того как вы произвели лужение, на места установки элементов капаем из шприца немного флюса и немного подождем пока он загустеет. В таком состоянии к флюсу легче будут прилипать SMD-детали. С особой аккуратностью с помощью пинцета устанавливаем микросхему на отведенное для нее место. Совместить выводы микросхемы с площадками на плате, это уже дело принципа.
Вблизи микросхемы я расположил некоторое количество пассивных элементов, керамические и полярные конденсаторы. Что бы избежать выпадания деталей с платы под воздействием горячей струи воздуха от фена, начинаем греть плату как уже писалось выше, с некоторым удалением сопла фена от поверхности деталей. Главное не торопитесь с прогревом, не аккуратное движение струей воздуха и мелкие детали все разлетятся.
Вот посмотрите, что вышло в результате этих действий. На снимке видно, что емкости припаяны, как и должно быть, а вот несколько ножек микросхемы, обозначенные красным цветом не припаялись. Это брак может быть вызван несколькими причинами, такие как недостаточно припоя на площадках или мало было нанесено флюса. Исправляется это обыкновенным паяльником с тонким конусным наконечником. Нужно опять добавить немного флюса на площадку и пропаять с добавлением припоя. Для предупреждения таких дефектов нужно всегда пользоваться лупой.
У тех радиолюбителей, у кого нет паяльной станции можно обходится, как было сказано выше, простым паяльником. Ниже, на картинках показаны примеры пайки резисторов и две микросхемы при помощи паяльника. В качестве первого примера будет резистор. На заранее подготовленные контактные площадки, то есть уже с нанесенным на них припоем и флюсом устанавливаем резистор. Чтобы избежать его сдвига во время пайки, его нужно прижать шилом или иглой.
Далее хватает кратковременного прикосновения жалом паяльника вывода детали на площадке и компонент тут же будет припаян. Старайтесь набирать припой жалом паяльника не очень много, иначе из-за излишек может произойти затекание припоя относительно соседних выводов или дорожек.
Вот здесь результат пайки резистора
Качество конечно оставляет желать лучшего, но зато надежно. Снижение качества пайки происходит из-за неудобства одновременно паять, прижимать резистор и делать фото, то есть проблема в отсутствии «третьей руки».
Остальные электронные компоненты припаиваются аналогичным способом. Что касается меня, то вначале я припаиваю к контактной площадке основание мощного транзистора, при этом припой не экономлю. Части припоя необходимо затечь под корпус полупроводника, что создаст дополнительный надежный электрический и тепловой контакт.
Что бы не было сомнений в надежности пайки, то когда начинаете паять деталь, пошевелите иглой корпус транзистора, он должен немного скользить, это доказывает что припой под корпусом полностью расплавился, а излишки выдавятся наружу, тем самым улучшая тепловой контакт. На снимке показана уже запаянная микросхема стабилизатора.
После припайки одной ножки, нужно еще раз проверить точность установки микросхемы и совпадения ее ножек с площадками, а затем уже паяем остальные выводы по краям.
Теперь микросхема надежно закреплена с четырех сторон. Соблюдая осторожность паяем остальные ножки, при этом следите за тем, чтобы не сделать перемычек припоем между выводами микросхемы.
Вот на этом этапе работы очень поможет наконечник для паяльника «микроволна», о нем говорилось в начале статьи. Используя это жало, можно без особого труда паять сборки микросхем с большим количеством выводов, достаточно легким способом, просто вести наконечником паяльника вдоль ножек микросхемы. Перемычки между выводами бывают очень редко, а время пайки чипа с более чем полсотни ножек на одной стороне занимает около минуты. Вот такое это удивительное жало. Ну, а если у вас его нет то делайте работу простым коническим наконечником, но очень аккуратно.
Если произошел такой неприятный момент как спаивание нескольких выводов микросхемы вместе, а только одним паяльником убрать эти перемычки всегда проблематично.
То тогда убрать их можно с помощью отрезка оплетки, взятого от экранированного провода. Оплетку необходимо поместить в емкость с флюсом, что бы она пропиталась, а потом приложить на проблемное место с наплывом припоя и паяльником через эту оплетку разогреть припой.
Весь лишний припой впитается в оплетку, а площадка и зазор между выводами микросхемы останутся чистыми и свободными от ненужного залипания.
В конце статьи остается надеяться, что этот пост хотя бы немного был полезен для вас. А качество фотоснимков не вызвало у вас раздражения, так как фото делались одновременно с пайкой. Удачи всем в делах электронных!
При работе с SMD-компонентами, радиолюбители обязательно сталкиваются с проблемой их пайки. Столкнувшись однажды с необходимостью пайки более тысячи компонент (что растянулось на три недели), я сел, почесал репу и придумал следующую технологию. Сразу хочу сказать - технология пригодна только для пайки плат, на которых SMD-компоненты расположены с одной стороны. Если такие компоненты есть с обоих сторон, вторую сторону придется паять руками.
1. Необходимо приобрести паяльную пасту. Мне в руки попалась вот такая. Возможно, в природе есть и другие сорта. Брал я ее . Паста представляет собой порошок припоя в смеси с хлористым цинком и какой-то вязкой дрянью на водной основе.
 |
2. Вначале на бумажке, на которой выведен рисунок печатной платы (лучше в натуральную величину и с указанием всех деталей) раскладываем по своим местам все SMD-компоненты, которые нужно будет припаять. Не нужно пропускать этот этап - когда будет выполнен следующий пункт, у Вас останется очень мало времени для установки компонент на плату, поэтому все должно быть заранее под рукой.
 |
3. Протравленную печатную плату зачищают шкуркой и покрывают с помощью кисточки паяльной пастой. Особо обратите внимание - отверстия в плате сверлить нельзя , их нужно будет высверлить только после пайки! Паста должна едва покрывать дорожки, чтобы они все «просвечивали» через слой пасты. Чтобы равномернее размазать пасту по плате, очень не помешает капнуть на плату одну каплю воды. Избыток воды крайне вреден - при ее выкипании (см далее) детали могут сдвинуться с мест. Большие пустые места на плате, естественно, мазать пастой не надо. Пасту лучше наковырять со дна емкости, поскольку припой оседает вниз, и в верхней части в основном располагается вязкая дрянь. Механических усилий при ковырянии нужно применять минимум, чтобы порошок припоя не слипся от давления (я обычно просто переворачиваю банку и даю пасте время стечь вниз). В инструкции по применению пасты рекомендуется работать в респираторе и в вентилируемых помещениях. На мой взгляд, этих рекомендаций очень даже стоит придерживаться.
 |
4. На подготовленную таким образом плату перекладываем с бумажки все компоненты по своим местам. Стремиться как-то особо точно устанавливать компоненты не нужно, главное, чтобы выводы компонентов попали на свои контактные площадки. Большие детали с плоской поверхностью (например, мощные ключи) нужно при установке слегка прижать, остальные детали каких-либо прижимов не требуют.
6. На поверхность утюга кладем четыре ненужных SMD-резистора, а на них - плату с разложенными деталями (резисторы нужны, чтобы исключить контакт платы с поверхностью утюга). Терпеливо ждем. Когда паста на поверхности начнет плавиться (момент чуда см. на картинке), ждем, чтобы она расплавилась по всей поверхности платы, затем аккуратно снимаем плату и даем ей остыть. Не вздумайте что-то при этом трогать или прижимать (особенно большие детали с плоской поверхностью) - припой немедленно из-под них вытечет и что-нибудь обязательно замкнет - проверено! Если пасты намазан минимум, никаких посторонних замыканий (в том числе и под корпусами SMD-микросхем) никогда не происходит, как это ни невероятно.
Cверлим отверстия. Устанавливаем обычные компоненты. Наслаждаемся.
Пайка получается очень аккуратная - почти как заводская. Скорость пайки возрастает не просто в разы - на порядки. Главная проблема - приноровиться с температурой утюга и с толщиной слоя пасты. Рискну также предположить, что таким способом не стоит паять входные каскады усилителей с высоким входным сопротивлением - остатки пасты наверняка вожгутся в поверхностный слой платы и все напортят. Конечно, вместо утюга намного лучше была бы паяльная станция с феном, но, увы...
PS. Более чем полуторагодовой опыт применения этой технологии выявил несколько проблем - и, естественно, несколько путей их решения. Коротко перечислю их:
- паять описанным способом односторонние платы нежелательно. Причина проста - коэффициент теплового расширения меди и стеклотекстолита несколько отличается друг от друга (хотя и немного). По этой причине при пайке изгиб платы может достигать 0.2..0.3 мм, из-за чего она нагревается неравномерно, и края ее слегка подгорают. К тому же у некоторых марок одностороннего стеклотекстолита при таком нагреве начинается внутреннее расслоение (образование пузырей). Выход простой - всегда использовать двухсторонний стеклотекстолит, а неиспользуемую сторону меди просто удалять. На двухстороннем стеклотекстолите описанные выше явления ни разу не наблюдались, да и пайка с ним получается намного более "ровная" (видимо, из-за того, что медь с нижней стороны платы обеспечивает равномерное распределение тепла по поверхности платы).
- при пайке могут возникать проблемы в высоковольтных цепях. Дело в том, что при пайке на поверхности платы неизбежно остается и флюс, и мельчайшие шарики олова. На напряжениях до 50..100 В диэлектрические свойства платы практически не ухудшаются, а вот при более высоких напряжениях на поверхности начинается "бенгальский огонь" с неизбежно печальными последствиями для конструкции. Для устранения этой неприятности следует придерживаться некоторых правил:
- ни в коем случае не зачищать плату перед пайкой. Шкурка неизбежно оставит следы на клеевой основе, которой была приклеена к стеклотекстолиту медь, и на этих бороздах обязательно осядут и олово, и флюс. Вместо зачистки платы шкуркой ее необходимо перед пайкой протереть раствором кислоты (уксусной, соляной), после чего сполоснуть. Азотную и серную кислоты использовать не следует, поскольку первая оставляет серьезные следы на меди, а вторая разрушает основу платы.
- повторю рекомендацию - минимум пасты. Ее практически не должно быть. Идеальный случай, когда после пайки все дорожки платы блестят, но ни на одной не заметно ни одной капли припоя.
- если плата будет работать в высоковольтных цепях, после мойки ее желательно минут пять прокипятить в воде (это не дурацкая шутка, а абсолютно серьезная рекомендация). В воду желательно добавить несколько капель уксуса. После кипячения плату следует промыть еще раз, а затем высушить в тепле.
- плату обязательно нужно покрыть цапон-лаком или лаком ISOTEMP.
Возможно, вы в ужасе от небольшого размера SMD компонентов, которые обычно используются в современной электронике. Но этого не стоит бояться! Вопреки расхожему мнению, пайка SMD компонентов намного проще, чем пайка THT элементов (англ. Through-hole Technology, THT — технология монтажа в отверстия).
У SMD компонентов, несомненно, есть много преимуществ:
- низкая цена;
- небольшие размеры — на одной поверхности можно разместить больше элементов;
- не нужно сверлить отверстия, а в крайних случаях вообще ничего не надо сверлить;
- вся пайка происходит на одной стороне, и нет необходимости постоянно ее переворачивать;
Итак, давайте посмотрим, что нам необходимо для пайки SMD компонентов:
- Паяльник – подойдет обычный, не дорогой паяльник.
- Пинцет — можно купить в аптеке.
- Тонкий припой — например, диаметром 0,5 мм.
- Флюс — канифоль растворенная в этиловом спирте или вы можете купить готовый флюс в шприце для пайки SMD деталей.
И что? Это все? Да! Для пайки большинства SMD компонентов не требуется никакого специального оборудования!
Пайка SMD в корпусе 1206, 0805, MELF, MINIMELF и т. д.
В этих корпусах производят резисторы, конденсаторы, диоды и светодиоды. Такие элементы поставляются в бумажных или пластиковых лентах, адаптированных к автоматической сборке. Такие ленты наматывают на барабаны и обычно содержат 5000 штук элементов, хотя, может быть, даже 20000 в одной катушке.
Такие катушки устанавливаются в сборочные машины, благодаря чему весь процесс производства может быть полностью автоматизирован. Роль человека в подобном производстве — это только установка новых катушек и контроль качества готовой продукции.
В названии корпуса закодированы размеры SMD компонента. Например, 1206 означает, что длина элемента составляет 120 mils, а ширина — 60 mils. Mils составляет 1/1000 дюйма или 0,0254 мм.
На практике чаще всего используются корпуса 1206, 0805, 0603, 0402, 0201, 01005. Для ручного монтажа идеально подходит корпус 1206, но даже 0402 можно паять вручную, хотя это довольно утомительно. Элементы MELF имеют цилиндрическую форму и чаще всего являются диодами или резисторами. Давайте теперь перейдем к делу!
Припаять диод в корпусе MELF
Прежде всего, мы должны облудить одну из контактных площадок. Мы обрабатываем площадку флюсом и прикасаемся к ней кончиком паяльника, и через некоторое время наносим припой. Припой должен немедленно расплавиться и равномерно покрыть всю площадку. Все, что вам нужно, это тонкий слой припоя — лучше, чтобы его было мало, чем слишком много.
Далее мы берем SMD компонент за боковые стороны и кладем его на место пайки. После этого следует разогреть ранее облуженную площадку и придавить в нее SMD компонент. Припой должен равномерно охватить вывод компонент.
Последний этап — пайка второго контакта. Здесь нет ничего сложного — мы прикасаемся к контакту и к площадке жалом паяльника, затем прикладываем к нему припой, который быстро плавиться, обволакивая место пайки ровным слоем.
На следующих рисунках показано, как припаивается конденсатор в корпусе 1206. Последовательность операций идентична приведенной выше.
Пайка SMD в корпусе SO8, SO14, SO28 и т. д.
В корпусах SO встречается большинство простых интегральных микросхем, такие как логические элементы, регистры, мультиплексоры, операционные усилители и компараторы. Они имеют относительно большой шаг выводов: 50mils. Вы можете легко припаять их без специального оборудования.
Первый шаг — лужение контактной площадки, расположенной в одном из углов. Мы касаемся площадки паяльником, нагреваем ее, а затем наносим немного припоя.
Далее берем микросхему с помощью пинцета и кладем ее на место пайки. Аналогично примеру с 1206, мы разогреваем облуженное поле, чтобы микросхема прилипала к плате. Если микросхема сдвинулась, то снова разогрейте контакт и отрегулируйте ее положение.
Если микросхема установлена правильно и держится надежно, то пропаиваем оставшиеся ножки. Прикладываем к ним жало паяльника, прогреваем, а затем прикасаемся к ним припоем, который, расплавляясь, обволакивает их. Чтобы сделать пайку качественнее следует применить флюс.
Пайка SMD в корпусе TQFP32, TQFP44, TQFP64 и т. д.
В принципе компоненты в корпусе TQFP тоже можно припаять без флюса, так же, как и SO, но мы хотим здесь наглядно показать, что дает активный флюс. Вы можете купить его в шприцах с надписью FLUX.
В следующем примере мы припаяем микросхему в корпус TQFP44.
Начнем с смазывания всех паяльных площадок флюсом. Флюс имеет густую консистенцию и очень липкий. Будьте осторожны, чтобы не испачкаться, потому что вы сможете отмыть его только растворителем.
Мы не будем предварительно облуживать, как писали ранее. Мы ставим микросхему сразу на ее место и устанавливаем в правильном положении.
До этого пайка осуществлялась острым жалом. Теперь продемонстрируем пайку жалом в форме ножа, которым одновременно можно припаять сразу несколько ножек.
Набираем немного припоя на кончике жала, а затем касаемся двух ножек в противоположных углах микросхемы. Таким образом, мы фиксируем микросхему, чтобы она не сдвигалась при пайке остальных ножек.
Теперь важно иметь на жале паяльника небольшое количество припоя. Если его много, протрите жало влажной губкой. Мы касаемся кончиком жала ножек, которые еще не пропаяны. Не следует опасаться замыкания ножек, поскольку благодаря использованию активного флюса этого можно избежать.
Если все-таки где-то произошло замыкание ножек припоем, то достаточно очистить жало паяльника, а затем распределить припой по соседним ножкам, или вовсе убрать его в сторону.
В заключение, нужно смыть активный флюс, так как через некоторое время он может окислить медь на плате. Для этого можно использовать этиловый или изопропиловый спирт.
Поверхностно-монтируемые компоненты в своем названии предусматривают установку на поверхность платы, а не в отверстия, как старые элементы. SMD (поверхностно-монтируемые элементы) легче, дешевле, меньше, и могут быть размещены ближе друг к другу. Эти факторы, а также другие, повлияли сегодня на широкое распространение компонентов без выводов.
Существует много относительно недорогих инструментов и простых методов для пайки и распайки SMD.
Инструменты для пайки SMD
- Регулируемый по температуре паяльник. Инструмент за 10 баксов без контроля температуры на самом деле не наилучший тренажер, чтобы научиться паять SMT. Вам не нужна дорогая паяльная станция, но у вас должна быть возможность контролировать температуру.
Относительно недорогой регулируемый паяльник за 50 долларов имеет ручку ступенчатого контроля температуры от 0 до 5. Поставляется с привычным жалом ST3 в форме клина, которое может быть слишком широким для чип компонентов, но оно всё же довольно часто используется для пайки. Многим людям будет более комфортно работать с конусными жалами ST7 или ST8. Насадка миниволна ST5 удобна для пайки деталей в корпусах QFP, QFN, PLCC, SOIC. Небольшое углубление в её срезанной поверхности позволяет удержать припой в количестве, достаточном для распределения по всему ряду выводов микросхемы.
- Припой. Для ручной пайки поверхностно-монтируемых элементов, нам нужен оловянно-свинцовый сплав 60/40 в виде проволоки диаметром в 0,015 дюйма (0,4 мм). Свинца в сплаве может быть больше и проволока понадобиться толще, если вам нужно закрепить на плате разъём.
- Распаечная тесьма. Это одна из вещей, которая просто незаменима для ручной пайки. Также известная как скребок припоя - помогает удалять припой. Она сплетена из тонких медных проволок в длинную косичку, и иногда имеет флюс внутри.
- Пинцет. Захваты с плоскими наконечниками необходимы для перемещения и удерживания миниатюрных чип компонентов. Очень удобны такие с загнутыми концами. Вы можете приобрести такие примерно за 5 долларов.
Некоторые люди используют вакуумный пинцет, чтобы забирать и ставить на место мелкие компоненты.
- Флюс. Его не всегда используют при ручной пайке плат с SMD, но некоторые люди не могут обойтись без него. Флюс можно применять даже с готовыми проволочными припоями, так как чем тоньше проволочка, тем меньше в ней этого растворителя. Во время пайки ножки элементов прогреваются больше чем один раз, поэтому важно добавлять немного флюса извне.
- Лупа с фонариком. Вам в любом случае понадобиться много света и увеличительное стекло при пайке миниатюрных элементов. Есть хорошие линзы на голову подобные OptiVisors, увеличивающие в 2,5 раза, в них встроены лампы освещения.
Чтобы проверить свою работу вам понадобится лупа с 10 кратным увеличением. Такие лупы тоже есть со встроенным фонариком.
Техника удаления припоя тесьмой
Чтобы сделать распайку, положите медную косичку на ножки элемента и проведите по ней горячим паяльником. Тепло и флюс перетянет олово на неё. Используйте другой конец косички, если кажется что ничего не получается (с катушки отрезается небольшой её кусочек).
В зависимости от обстоятельств косичку нужно поднимать выше, при этом тепло будет удаляться по ней вверх от области касания паяльника.
Чтоб очистить тесьму, вам нужно добавить флюса побольше.
Пайка двухконтактных элементов
Такие элементы, как резисторы и конденсаторы часто растрескиваются из-за неравномерного нагрева. Паяйте два их противоположных конца одновременно. Используйте пинцет, чтобы удерживать деталь на плате. Подайте немного припоя на одну сторону, чтобы образовалась аккуратная галтель между концом элемента и контактной площадкой. В идеале должна получиться именно плавная перемычка, а не огромный шарик олова на конце.
Если все не так, используйте медную тесьму, чтобы удалить лишний припой.
Пайка SOIC и других микросхем с множеством ножек
Используйте пинцет или вакуумную присоску для удерживания SOIC (малого контура интегральную микросхему) на плате. Припаяйте один из выводов микросхемы, желательно чтоб это была ножка питания. Затем прихватите другой вывод питания с противоположной стороны. Проследите, чтобы все остальные ножки выстроились над своими контактными площадками.
Подсоединяйте остальные ножки - начиная с крайних, не припаянных контактов, проведите волну припоя, подавая при необходимости оловянную проволоку к жалу паяльника. Сделайте эту операцию как можно быстрее, не допустив перегрева микросхемы.
Удаление наплывов
Когда вы закончите пайку, осмотрите ножки чип элементов. Маленькие мостики между ними могут быть легко удалены, быстрым прогревом их паяльником, смоченным во флюсе. Толстые перемычки удаляются знакомым нам способом - с помощью распаечной тесьмы.
Схема самодельного датчика протечки воды
