При сборке различных электротехнических и радиотехнических устройств популярна пайка. Она обеспечивает электропроводное соединение медных проводов и иных медных изделий друг с другом, с компонентами электрических схем и прочими металлическим деталями из чистой меди и медных сплавов, а также производить пайку алюминия. Пайка проста, очень гибка, позволяет получить низкое переходное сопротивление соединяемых компонентов.

Суть технологии пайки заключается в нагреве зоны контакта с последующей ее заливкой жидким металлическим легкоплавким припоем. После остывания расплав обеспечивает электрический контакт. Перед тем как припаять провода, обычно необходима дополнительная обработка соединяемых поверхностей (чаще всего т.н. лужение проводов), что гарантирует долговременную стабильность.

При отсутствии вибраций и ударных нагрузок для мелких деталей достигается неплохая прочность соединения. Во всех прочих случаях паяют с дополнительной фиксацией.

Что может понадобиться для пайки?

Для пайки требуется источник тепла. Можно паять с использованием открытого пламени, электрической спирали, а также луча лазера. Последний позволяет паять даже чистым металлом. Дома пользуются преимущественно электрическим паяльником. Он предназначен для:

• монтажа и ремонта различных электронных схем;
• конструирования и ремонта электротехнического оборудования;
• лужения слоем припоя различных металлических изделий.

Паяльник

Паяют ручным паяльником, который используют для:

• прогрева соединяемых компонентов;
• нагрева припоя до перехода его в жидкое состояние;
• нанесения жидкого припоя на соединяемые элементы.

Паяльник, который изображен на рисунке 1, содержит:

• изолированный слюдяной пленкой или стеклотканью спиральный нагреватель из нихромовой проволоки;
• медное жало, которое расположено внутри спирали;
• пластиковую или деревянную рукоятку;
• корпус для размещения жала паяльника и спирали.

Рисунок 1. 100-ваттный паяльник с пластиковой рукояткой и трехполюсной вилкой

Подключение к электрической сети производят кабелем длиной примерно 1 м, который через ограничитель радиуса изгиба выходит из задней части рукоятки.

Деревянная или пластиковая рукоятка имеет форму простой ручки. Электронные схемы паяют изделиями небольшой мощности, оборудованных пистолетными рукоятками с кнопкой-курком для быстрого разогрева жала. Один из вариантов такого инструмента показан на рисунке 2.

Рисунок 2. Радиомонтажный паяльник пистолетного типа

Бытовые паяльники предназначены для подключения к сети напряжением 12 и 220 В.

220 – вольтовые паяльники из соображений обеспечения электробезопасности должны комплектоваться 3-контактной вилкой, обеспечивающей надежное заземление. Для 12-вольтовой техники достаточно простой 2-контактной плоской вилки.

Припой

Паяют припоем – сплавом олова со свинцом, возможны добавки иных металлов. Припой имеет форму трубки или проволоки различного диаметра. Трубчатый припой заполнен внутри канифолью, паять с его помощью более удобно.

Свинец вводят в сплав для уменьшения стоимости. Его удельное содержание различно, что прямо отражается в марке. Например, ПОС-61 (очень популярный третник) означает:

• П – припой;
• ОС – оловянно-свинцовый;
• 61 – с 61-процентным содержанием олова.

В быту паяют сплавами с уменьшенным содержанием олова, лужение посуды целесообразно выполнять составом ПОС-90.

Кроме того, паяют мягкими и твердыми припоями. Мягкие составы имеют температуру плавления менее 450, остальные относят к твердым. Температура плавления припоя ПОС-61 составляет 190 – 192 °С. Из-за сложностей разогрева высокотемпературную пайку с привлечением твердых припоев электрическим инструментом не выполняют.

Составами с добавлением легкоплавких металлов: алюминия и кадмия – паяют алюминий. Из-за повышенной токсичности паять с их помощью можно только при отсутствии альтернативы.

Флюс

Паяют обязательно под – вспомогательным компонентом, обеспечивающим:

• растворение окисных пленок на поверхности соединяемых деталей;
• хорошее сцепления с ними паяльного сплава;
• улучшение условий растекания сплава по поверхности тончайшим слоем.

Обычно в этом качестве используют канифоль, а также составы на основе ее смеси со спиртом, глицерином и цинком. Канифоль имеет температуру размягчения чуть выше 50°С, при 200°С кипит. Химически канифоль довольно агрессивна по отношению к металлам и гигроскопична, при насыщении влагой быстро увеличивает проводимость. В зависимости от добавок и их концентрации демонстрирует свойства нейтральных или активных флюсов.

Канифольный флюс продается в виде порошка, кусками или раствора канифоли.

Серебро, нержавеющую сталь и некоторые другие металлы можно паять только с помощью специальных флюсов (известны как кислотные флюсы или паяльные кислоты).

Некоторые монтажники, которые паяют провода, для улучшения качества облуживания выполняют предварительный нагрев на таблетке аспирина, пары которого выполняют функции флюса.

Паяльные пасты

Паяльная паста это композиция из припоя и флюса. Ею паяют в труднодоступных местах, а также при установке безвыводных электронных элементов. Состав наносят на компонент, который затем просто прогревают жалом.

Пасту можно изготовить самостоятельно. Для этого оловянные опилки смешивают с жидким флюсом до гелеобразной консистенции. Хранят пасту в герметичной упаковке, срок годности из-за окисления олова не превышает шести месяцев.

Подставка для паяльника

Паяют жалом, нагретым до высокой температуры, поэтому в перерыве инструмент оставляют на подставке. Для мощных паяльников ее выполняют с двумя опорами: задняя для рукоятки, передняя – для корпуса. Опоры монтируют на фанерном основании, которое используют служит для:

• установки коробки с канифолью;
• хранения проволоки припоя (пример приведен на рисунке 3);
• чистки жала.

Рисунок 3 показывает, что подставка не требует дефицитных материалов, может быть изготовлена своими руками.

Рисунок 3. Самодельная подставка для мощного паяльника

Для устройств малой мощности часто применяют конусообразный держатель (обычный или спиральный, что показано также на рисунке 3), в которую инструмент вставляют жалом.

Старшие модели подставок снабжают регулятором рабочей температуры, ЖК дисплеем для индикации температуры жала, рисунок 4. Подобный паяльный инструмент часто называют паяльной станцией.

Рис. 4. Пример паяльной станции с индикатором

Оплетка для удаления припоя

С оплеткой паяют в тех случаях, когда необходимо удаление припоя с печатной платы при демонтаже деталей. Представляет собой плотную сетку из покрытых флюсом тонких медных проволок.

Принцип действия основан на поверхностном эффекте: сетка «впитывает» припой, расплавленный на печатной плате, за счет капиллярных сил.

Обычно ширина оплетки составляет около 5 мм, поставка рулонная в корпусе диаметром примерно 5 см.

Функции удаления припоя может выполнять внешняя оплетка старого гибкого коаксиального кабеля.

Меры безопасности

Соблюдение техники безопасности:

• способствует защите от термических ожогов;
• предотвращает возникновение пожара;
• защищает от поражения электрическим током.

Прежде чем начинать паять, следует убедиться в исправности кабеля питания. Жало не должно касаться поводов, а также прочих предметов. Паяльник необходимо всегда класть на подставку. Запрещается касаться его корпуса, брать инструмент можно только за ручку.

Подготовка

Рабочего места

Паяют всегда при нормальном общем освещении (не хуже 500 люкс), при необходимости создания более комфортных условий применяют источник местного освещения.

Следует позаботиться о хорошей вентиляции. Наилучшие результаты дает вытяжка, при ее отсутствии паяют с перерывами для проветривания помещение от паров канифоли (каждый час при интенсивной работе).

Выбор паяльника по мощности

Паяют паяльниками различной мощности. Обычно исходят из того, что:

• маломощные паяльники (20 – 50 Вт) удобны для работы с электроникой, позволяют паять тонкие провода;
• 100-ваттным инструментом толщиной не свыше 1 мм;
• 200 Вт и более позволяет паять такие массивные детали, которые изначально требуют применения мощных паяльников.

О мощности прибора легко судить визуально: 50-ваттный паяльник оказывается чуть крупнее авторучки, тогда как 200-ваттный – имеет общую длину примерно 35-40 см.

Паяльника к работе

Перед первым включением следует удалить с корпуса остатки заводской смазки. Их выгорание приводит к появлению дыма и неприятного запаха. Поэтому паяльник включают через удлинитель, выставляя его на улицу через форточку на четверть часа.

Затем молотком проковывают жало паяльника: уплотнение меди увеличивает срок службы. Кончику жала придают форму:

• под углом или на срез – для точечной работы (пример показан на рисунке 5);
• ножевидную – таким жалом одновременно паяют нескольких контактов (характерно для микросхем);
• специальную – ими паяют некоторые разновидности радиодеталей.

Рисунок 5. Пример универсальной заточки жала паяльника и правильного облуживания его рабочей области

Перед тем как начать паять, следует очистить жало от оксидной пленки. Эту процедуру выполняют мелкозернистой наждачной бумагой или бархатным напильником, а также химическим способом: погружением в канифоль. Очищенное жало облуживают припоем.

При необходимости паять в точке можно мощным паяльником. Для этого на его жало накручивают медную проволоку диаметром 0,5 – 1 мм, используя ее свободный конец для нагрева припоя.

Деталей к пайке

Паяют всегда в несколько этапов. Сначала готовят поверхность металлического проводника:

• удалением окисной пленки с последующим обезжириванием;
• облуживанием (нанесение слоя олова на входящие в контакт поверхности).

Затем можно соединять детали.

Обязательно зачищают провода, бывшие в употреблении.

Окисную пленку снимают напильником, наждачной бумагой, лезвием ножа. В случае гибких проводов обрабатывают каждую проволоку.

Изоляцию эмалированного провода удаляют протаскиванием по поверхности ПВХ-трубки, к которой его прижимают нагретым жалом.

Признак готовности – равномерно блестящая поверхность без остатков оксидной пленки.

Паяют всегда с обезжириванием, т.е. протирают поверхность безворсовой тканью или салфеткой, смоченной ацетоном или уайт-спиритом.

У новых проводов окисная пленка отсутствует. Их облуживают сразу после удаления изоляции.

Залудить медный проводник необходимо под флюсом, после прогрева припой должен покрыть поверхность металла тонким слоем. При наличии наплывов паять не рекомендуется, провод располагают вертикально, проводя паяльником сверху вниз. Излишек расплавленного припая при этом перетекает на жало.

Если же необходимо , то процедуру зачистки и облуживания совмещают. Для этого помещают провод, покрытый канифолью, в наждачную бумагу, греют его с одновременным вращением.

Качество флюса некоторых видов падает при длительном хранении, а также под воздействием влаги воздуха. Поэтому такими флюсами паяют с дополнительным контролем срока годности.

Пошаговая техника пайки проводов

Пайку проводов выполняют в такой последовательности:

1. Снимают изоляцию на длине 3-5 см (на проводах большего диаметра длина удаляемого участка больше).
2. При необходимости зачищают и обезжиривают соединяемые жилы.
3. Формируют плотную скрутку проводов.
4. Обрабатывают полученный сросток флюсом.
5. Набирают на жало припой и паяют скрутку, прогрев продолжают до полного растекания; при необходимости повторяют несколько раз. Припой должен заполнить все полости сростка так, как это показано на рисунке 6.
6. Полученный сросток изолируют.

Рисунок 6. Спаянные однопроволочные провода

Пайка алюминиевых проводов друг с другом, а также с медными не имеет принципиальных отличий за исключением более сложной процедуры облуживания.

Пошаговая методика пайки радиодеталей на плату

Обычно радиодетали и заводские печатные платы имеют выводы и токоведущие дорожки, которые покрыты оловом. Их можно паять без предварительного облуживания. Платы лудят только при их самостоятельном изготовлении.

Процедура пайки включает такие шаги как:

1. Пинцетом отгибают выводы под требуемым углом, затем их вставляют в отверстия платы.
2. Фиксируют деталь пинцетом.
3. Набирают припой на жало, погружают его в канифоль, приставляют к точке соединения вывода с платой так, как это показано на рисунке 7. После нагрева поверхностей припой перетекает на дорожки платы, вывод элемента, контакты микросхем, равномерно распределяясь по ним под действием сил поверхностного натяжения.
4. Деталь удерживают в нужном положении пинцетом до застывания припоя.
5. После завершения пайки следует обязательно промыть плату спиртом и/или ацетоном.
6. Дополнительно контролируют отсутствие короткого замыкания компонентов платы, вызываемых каплями припоя.

Рисунок 7. Пайка выводов радиодеталей на печатной плате

Губки пинцета для лучшей фиксации целесообразно заточить или использовать специальный инструмент по типу показанного на рисунке 8.

Избыток выводов удаляют бокорезами.

Рис. 8. Вариант исполнения паечного пинцета

На повторно используемых платах установочные отверстия очищают от остатков припоя деревянной зубочисткой.

При работе целесообразно соблюдать следующие правила:

• жало ориентируют параллельно плоскости платы;
• из-за опасности перегрева радиодеталей, а также отслаивания токоведущих дорожек из-за перегрева платы паяют не более 2 секунд;
• перед набором припоя жало следует очистить от окислов.

Возможные проблемы при пайке

При наличии определенного быстро нарабатываемого навыка пайка обеспечивает хороший контакт. Немногочисленные проблемы легко выявляют визуально. К таковым относятся:

• слабый прогрев соединяемых компонентов или т.н. холодная пайка – припой приобретает характерный тусклый цвет, механическая прочность контакта падает, он быстро разрушается;
• перегрев компонентов – припой вообще не покрывает поверхности, т.е. соединение фактически отсутствует;
• перемещение соединяемых компонентов до полного затвердевания припоя – видимый резкий разрыв в пленке затвердевшего припоя, соединение отсутствует.

Устранение этих дефектов осуществляют повторной пайкой.

Заключение

Соединение пайкой обеспечивает высокое качество в сочетании с технологичностью. Процедура проста в реализации (научиться паять можно за пару часов), но необходимо аккуратно выполнять нескольких последовательных операций, тщательно соблюдая технологию работы.

Правильно паять можно только при наличии исправного инструмента.

Возможные проблемы при пайке Паяют всегда со строгим соблюдением правил техники безопасности.

Видео уроки, как паять

Небольшую губку, припой, плоскогубцы или пинцет, бокорезы.

Включите паяльник в розетку и смочите губку водой. Когда паяльник нагреется и начнет плавить припой, покройте жало паяльника припоем, а затем протрите его о влажную губку. При этом не держите жало слишком долго в контакте с губкой, чтобы не переохладить его.

Протирая жало о губку, вы удаляете с него остатки старого припоя. И в процессе работы для поддержания жала паяльника в чистоте время от времени протирайте его о губку.

Перед пайкой спаиваемые места нужно залудить или использовать уже залуженные детали. Ручной пайке уже, наверное, сотни или тысячи и с тех пор почти ничего не изменилось в технологии, смола (канифоль) она была и тогда смола, а олово и свинец также не изменились.

Методика обучения пайке

Если вы никогда не паяли, предлагаем воспользоваться одной из двух методик, в основе которых, как в и любой другой методике, лежит практика.

Методика 1. Возьмите 300 мм голого провода диаметром 23 мм (или изолированного, с которого надо снять изоляцию) и разрежьте его на 12 одинаковых кусков длиной 25 мм, чтобы из них сделать куб, закрепив точки соединения посредством пайки. Допускается использовать только плоскогубцы с длинными губками, паяльник, припой, флюс. И никакого другого инструмента и приспособлений. Это должно научить вас держать конструкцию неподвижной во время ее охлаждения. После того как куб будет готов, дать ему остыть, а затем положить его на ладонь и сжать руку в кулак. Если хотя бы одно из соединений нарушится, надо проделать все еще раз, взяв новые куски проводов.

Методика 2. Нарезать куски медной проволоки длиной 30—50 мм и толщиной 2—3 мм. Обмотать освобожденный от изоляции монтажный провод вокруг этой проволоки (2 - 3 витка) и соединить его путем пайки. Инструмент тот же, что и выше. Это упражнение надо повторять до тех пор, пока не будут получаться аккуратные, блестящие, прочные соединения.

Основные правила пайки

При пайке надо соблюдать несколько правил, тогда и пайка будет получаться надежной и аккуратной. Лучше всего пользоваться припоями ПОС-61, ПОС-50, ПОС-40 и спирто-канифольными флюсами, необходимо прогреть место соединения до такой температуры, чтобы приложенный к нему припой мог расплавиться.

Припой должен расплавиться благодаря теплу, отдаваемому местом соединения, место соединения следует тщательно зачистить, место соединения должно быть неподвижным до тех пор, пока расплавленный припой не затвердеет, не перегревать места соединения, припоя не должно быть слишком мало, припоя не должно быть слишком много.

Частая ошибка заключается в том, что припой расплавляют паяльником в надежде на то, что он стечет с паяльника и прилипнет к месту соединения. Это грубая ошибка! Опыт многих практиков показывает, что качество пайки во многом определяется мастерством монтажника. У опытного монтажника: ниже давление паяльника на печатную плату при пайке, меньше перепаек элементов, меньше время пайки при заданной температуре паяльного наконечника (внутренние дефекты на печатных платах практически не появляются, если время пайки меньше 3 с). К паяемым деталям прикладываем жало паяльника всей лопаточкой, для эффективной теплопередачи. Пайка должна быть быстрой и качественной.

Не забываем про перегрев деталей. Не получилось с первого раза, даем радиодеталям остыть. Время прогрева подбираем экспериментальным путем — если слишком быстро, то деталь не прогреется и пайка получится плохая. Флюс наносим непосредственно перед пайкой, когда все приготовления деталей закончены, чтобы он не испарялся.

Хорошую пайку видно сразу, припой ложится тонким и ровным слоем, блестит. Нет наплывов, трещин и серых мест. Дополнительную крепость соединения придает предварительная .

Полезные советы и наблюдения

Пайка — это не наляпывание припоя, как смолы или цемента, на соединяемые детали. Это процесс всасывания припоя в микрозазоры за счет капиллярных явлений и адгезии (прилипания) припоя за счет поверхностных явлений. Все это электростатические силы, хотя это не привычная для вас электростатика, это силы межмолекулярного взаимодействия на близких расстояниях. И здесь нужно четко помнить, как работают явления смачивания и капиллярности.

Во-первых, если конец жала стряхнут от излишка припоя или вытерт о тряпку, то эта блестящая поверхность обладает сильным притяжением расплавленного припоя. Она может высосать его откуда. Это нужно, например, при отпайке элементов или исправлении пайки. Для удаления большего количества припоя применяется кусок экранирующей оплетки от кабеля. Существует паяльник с ложбинкой на конце, которая как ложка заполняется припоем при касании старой пайки, хотя сейчас принято применять вакуумный отсос.

Во-вторых, если вы возьмете на кончик жала мало припоя, то нечему будет всасываться в зазор между спаиваемыми деталями, и нечему будет окружать этот зазор по периметру.

В-третьих, если припоя много, то пайка будет в виде слишком большой капли и может замкнуть соседние контакты.

В-четвертых, если канифоли или флюса недостаточно на жале паяльника, а так же при недостаточной температуре, то пайка получается не блестящей, рыхлой и непрочной. То же получается при слишком высокой температуе, когда флюс исчезает раньше, чем сделает доброе дело.

В-пятых, если канифоли или флюса много в зазоре, то он там кипит и выплескивает припой в виде брызг на соседние контакты.

В-шестых, при нужном количестве припоя и нужной температуре паяльника (и не слишком большой массе спаиваемых деталей) припой аккуратно самостоятельно обтекает спаиваемые контакты и самостоятельно всасывается в микрозазоры между ними. То есть, форма и прочность пайки формируются сами, как нужно.

Помните, что две зачищенные хоть до зеркального блеска медные детали никогда не соединятся вместе (разве что вы их склепаете или сварите). При пайке они соединяются тонким слоем припоя, который всасывается между ними, только если они уже хорошо залужены (покрыты предварительно тонким слоем припоя).

В первый раз нужно выяснить, через какое время паяльник перегревается. Если через пять-десять минут после включения им уже невозможно паять (припой слетает, а кончик окисляется, — чернеет), то нужен электронный терморегулятор или хотя бы трансформатор с переключателем или плавной регулировкой.

Можно паять и перегревающимся паяльником без регулятора, но тогда его периодически нужно выключать. Но паяльник быстро остывает. В общем, не так просто поддерживать нужную температуру, поэтому этот метод применяется редко, не для качественных паек, а по необходимости.

Канифоль расходуют немного, а не суют в нее паяльник и не задымляют всю комнату. Пары канифоли не особо полезны, поэтому не паяют в комнатах без окон. Должна быть тяга, но не охлаждающая паяльник. Например, открытая форточка здорово задувает паяльник, поэтому не так просто обустроить себе удобное и безопасное рабочее место. Нужно проветривать после пайки или при долгой пайке.

Практически на 1 каплю припоя достаточно чуть коснуться канифоли, то есть она расходуется в 10 раз меньше, чем припой. Она нужна только для тонкой смазки поверхности двух контактов.

Некоторые зачищают провода паяльником или специальной электрической обжигалкой или зажигалкой. Фторопластовая изоляция не плавится паяльником, а при горении испускает белый дым с высоким содержанием фтора и фтористых соединений. Попадание этого дыма в глаза приведет к их химическому ожогу. Когда счищаете изоляцию кусачками, то провод зажимаете пинцетом одной рукой, а другой легко сжимаете кусачками (НЕ ДОСТАВАЯ ДО ЖИЛОК) и тянете изоляцию. Если кусачки острые, то изоляция легко слезает.

Нужно держать кусачки плоской частью, направленной от провода, чтобы срезаемая изоляция упиралась в эту плоскую часть, а не зажималась стороной, заточенной на угол. Нельзя сильно сжимать при этом кусачки, то есть они не должны ни в коем случае оставлять надрезы и вмятины на медных жилах.

Если при зачистке у вас оторвалось несколько жилок вместе с изоляцией или вы заметили вмятины от кусачек, то обрежьте провод и снова зачищайте конец. Особенно трудно пинцетом держать фторопластовый провод, так как последний всегда мылкий на ощупь. Пинцет с гладкими губками может не удержать провод. Пинцет с зубчатыми губками может повредить изоляцию или жилки. В данном случае желательно не использовать пинцет с тонкими кончиками, так как площадь зажима будет мала, и придется нажимать сильнее и может быть и это не поможет.

Если провод выскальзывает, то лучше накрутить его на кончик пинцета, чтобы увеличить площадь трения. В любом случае пинцет с широкими губками предпочтителен, как меньше травмирующий провод.

Дополнение.

От качества пайки зависит, будет ли работать конструкция, а если будет, то как? Ведь достаточно всего одной непропайки, чтобы замолчал целый приемник или усилитель. Прежде, чем приступать к сборке или ремонту печатных плат следует потренироваться «на кошках». В данном случае это будут старые печатные платы или отдельные проводники.

Паяльник ни в коем случае нельзя перегревать. Если нет паяльника с задатчиком температуры, то степень нагрева можно определить, коснувшись им кусочка канифоли: должен появиться легкий вьющийся дымок приятного соснового запаха. Припой должен плавиться достаточно легко, а на месте пайки растекаться, образуя блестящую контурную пайку.

Спаиваемые детали нужно удерживать плотно прижатыми друг к другу до полной кристаллизации припоя. Ни в коем случае, даже если очень спешите, не надо охлаждать пайку, обдувая ее воздухом изо рта или касаясь мокрым (слюнявым) пальцем. Пайка в этом случае получится рыхлой, ноздрястой как тесто.

Спаиваемые детали надо предварительно зачистить до металлического блеска и облудить, то есть нанести тонкий слой припоя. Особенно аккуратно и осторожно следует производить лужение печатных плат.

Зачищенную наждачной бумагой плату сначала надо промыть спиртом или ацетоном, а затем покрыть с помощью кисточки спирто-канифольным флюсом. После этого плату можно облудить паяльником, при этом припоя надо набирать не слишком много. Хорошие результаты можно получить, используя оплетку экранированного провода: пропитав ее припоем и флюсом сверху прижать паяльником и обойти все дорожки.

Перегрев паяльника можно определить опять же при касании куска канифоли. Канифоль в этом случае кипит с брызгами и извергает потоки дыма, который не вьется тонкой струйкой, а валит клубами. Перегретый паяльник быстро выгорает, жало становится черным, припой не плавится и растекается, а скатывается в шарики на поверхности платы. Дорожки платы, особенно тонкие, неминуемо отстают и выгорают, плата становится безнадежно испорченной.

Поэтому лучше всего пользоваться паяльником с регулятором температуры, и чем точнее будет поддерживаться заданная температура, тем лучше качество пайки. Простейшие регуляторы мощности на тиристоре, конечно, позволяют регулировать степень нагрева жала, но поддерживать ее не будут. Представьте себе, что припаиваете тонкий проводник к массивной детали. Например, к «земляному» проводу на печатной плате.

Паяльник, который только что паял прекрасно, сразу остывает и начинает размазывать припой по поверхности. Если же пользоваться терморегулятором, то остывший паяльник быстро разогреется до установленной температуры, причем тем быстрее, чем больше его мощность.

Один из наиболее надежных способов соединения проводов и деталей — пайка. Как правильно паять паяльником, как подготовить паяльник к работе, как получить надежное соединение — обо всем этом дальше.

В быту используются «обычные» электрические паяльники. Есть, работающие от 220 В, есть — от 380 В, есть — от 12 В. Последние отличаются небольшой мощностью. Используются, в основном, на предприятиях в помещениях с повышенной опасностью. Можно их применять и в бытовых целях, но нагрев их происходит медленно, да и мощность маловата…

Выбрать надо тот, Который удобно «лежит» в руке

Выбор мощности

Мощность паяльника выбирается в зависимости от характера работы:

В домашнем хозяйстве достаточно иметь два паяльника — один маломощный — 40-60 Вт, и один «средний» — около 100 Вт. С их помощью можно будет покрыть около 85-95% потребностей. А пайку толстостенных деталей все равно лучше доверить профессионалу — тут нужен специфический опыт.

Подготовка к работе

Когда паяльник включается в сеть первый раз, часто он начинает дымить. Это выгорают смазочные материалы, которые были использованы в процессе производства. Когда дым перестает выделяться, паяльник выключают, ждут пока он остынет. Дальше надо заточить жало.

Заточка жала

Далее надо подготовить к работе жало. Это цилиндрический стержень, сделанный из медного сплава. Фиксируется при помощи прижимного винта, который находится в самом конце термокамеры. В более дорогих моделях жало может быть слегка заточено, но, в основном, заточки нет.

Изменять будем самый кончик жала. Использовать можно молоток (сплющивать медь как вам нужно), напильник или наждак (просто стачивать ненужное). Форму жала выбирают в зависимости от предполагаемого типа работ. Его можно:

• Сплющить в виде лопатки (как у отвертки) или сделать плоской с одной стороны (угловая заточка). Этот тип заточки нужен, если паяться будут массивные детали. Такая заточка увеличивает плоскость соприкосновения, улучшает передачу тепла.
• Сточить край жала в острый конус (пирамидку) можно, если предполагается работа с мелкими деталями (тонкие провода, электродетали). Так проще контролировать степень нагрева.
• Тот же конус, но не такой острый подойдет для работы с проводниками большего диаметра.

Более универсальным считается заточка «лопаткой». Если ее сформировать при помощи молотка, медь уплотняется, корректировать наконечник надо будет реже. Ширину «лопатки» можно делать больше или меньше, подрабатывая ее по сторонам напильником или наждаком. С этим типом заточки работать можно с тонкими и средними паяемыми деталями (поворачивать жало в нужное положение).

Лужение паяльника

Если жало паяльника не имеет защитного покрытия, его необходимо залудить — покрыть тонким слоем олова. Это защитит его от коррозии и быстрого износа. Делают это при первом же включении инструмента, когда дым перестал выделяться.

Первый способ лужения жала паяльника:

• довести до рабоче температуры;
• прикоснуться к канифоли;
• расплавить припой и растереть его вдоль всего жала (можно деревянной щепкой).

Второй способ. Смочить тряпку раствором хлористого цинка, нагретое жало потереть о тряпку. Расплавить припой и куском поваренной каменной соли растереть его по всей поверхности жала. В любом случае медь должна покрыться тонким слоем олова.

Технология пайки паяльником

Практически все сейчас пользуются электрическими паяльниками. Те, у кого работа связна с пайкой, предпочитают иметь паяльную станцию, «любители» предпочитают обходиться обходиться обычными паяльниками без регуляторов. Иметь несколько паяльников разной мощности достаточно для работ разного типа.

Чтобы разобраться как правильно паять паяльником, надо хорошо представлять себе процесс в общем, затем углубляться в нюансы. Потому начнем с краткого описания последовательности действий.

Пайка подразумевает последовательность повторяющихся действий. Говорить будем о пайке проводов или радиотехнических деталей. Именно с ними приходится встречаться в хозяйстве чаще. Действия такие:

На этом пайка закончена. Надо остудить припой и проверить качество соединения. Если все сделано правильно, место пайки имеет яркий блеск. Если припой выглядит тусклым и пористым — это признак недостаточной температуры во время пайки. Сама пайка называется «холодной» и не дает требуемого электрического контакта. Она легко разрушается — достаточно потянуть провода в разные стороны или даже подковырнуть чем-то. Еще место пайки может быть обугленным — это признак обратной ошибки — слишком высокой температуры. В случае с проводами она часто сопровождается оплавлением изоляции. Тем не менее, электрические параметры бывают нормальными. Но, если паяются проводники при устройстве проводки, лучше переделать.

Подготовка к пайке

Сначала поговорим о том, как правильно паять паяльником провода. Для начала надо удалить изоляцию. Длина оголяемого участка может быть разной — если паять собираетесь проводку — силовые провода, оголяют 10-15 см. Если припаять надо малоточные проводники (те же наушники, например), длина оголяемого участка небольшая — 7-10 мм.

После снятия изоляции необходимо провода осмотреть. Если есть на них лак или оксидная пленка, ее надо удалить. У свежезачищенных проводов оксидной пленки обычно не бывает, а лак иногда присутствует (медь имеет не рыжий цвет, а коричневатый). Оксидную пленку и лак можно удалить несколькими способами:

• Механически. Использовать наждачную бумагу с мелким зерном. Ею обрабатывают оголенную часть провода. Так можно сделать с одножильными проводами довольно большого диаметра. Обрабатывать наждачной бумагой тонкие проводки неудобно. Многожильные так вообще можно оборвать.
• Химический способ. Оксиды хорошо растворяются спиртом, растворителями. Лаковое защитное покрытие снимается при помощи ацетилсалициловой кислоты (обычный аптечный аспирин). Провод кладут на таблетку, прогревают паяльником. Кислота разъедает лак.

В случае с лакированными (эмалированными) проводами можно обойтись без зачистки — нужно использовать специальный флюс, который так и называется «Флюс для пайки эмалированных проводов». Он сам разрушает защитное покрытие во время пайки. Только чтобы впоследствии он не начал разрушать проводники, его после окончания пайки его надо удалить (влажной тряпкой, губкой).

Если припаять надо провод к какой-то металлической поверхности (например, провод заземления к контуру), процесс подготовки мало чем меняется. Площадку, к которой будет припаиваться провод, надо зачистить до чистого металла. Сначала механически удаляются все загрязнения (включая краску, ржавчину и т.д.), после чего при помощи спирта или растворителя поверхность обезжиривается. Далее можно паять.

Обработка флюсом или лужение

При пайке главное — обеспечить хороший контакт спаиваемых деталей. Для этого перед началом пайки соединяемые детали надо залудить или обработать флюсом. Эти оба процесса взаимозаменяемы. Их основное назначение — улучшить качество соединения, облегчить сам процесс.

Лужение

Для обработки проводов потребуется хорошо разогретый паяльник, кусок канифоли, небольшое количество припоя.

Берем зачищенный провод, укладываем его на канифоль, прогреваем паяльником. Прогревая, поворачиваем проводник. Когда провод окажется весь в расплавленной канифоли, на жало паяльника набираем немного припоя (просто прикасаемся жалом). Затем вынимаем провод из канифоли и кончиком жала проводим по оголенному проводнику.

Лужение проводов — обязательный этап при пайке

При этом припой тончайшей пленкой покрывает металл. Если это медь, из желтой, она становится серебристой. Провод тоже надо немного поворачивать, а жало двигать вверх/вниз. Если проводник хорошо подготовлен, он полностью становится серебристым, без пропусков и желтых дорожек.

Обработка флюсом

Тут все и проще, и сложнее. Проще в том смысле, что нужен только состав и кисточка. Кисточку обмакиваем в флюс, наносим тонким слоем состав на место пайки. Все. В этом простота.

Сложность в выборе флюса. Есть много разновидностей этого состава и под каждый вид работы надо подбирать свой. Так как сейчас говорим о том, как правильно паять паяльником провода или электронные компоненты (платы), то приведем несколько примеров хороших флюсов для этого типа работ:

Для пайки электронных компонентов (печатных плат) не используйте активные (кислотные) флюсы. Лучше — на водной или спиртовой основе. Кислотные же имеют хорошую электропроводность, что может нарушить работу устройства. Также они очень химически активны и могут вызвать разрушение изоляции,коррозию металлов. Благодаря своей активности они очень хорошо подготавливают к пайке металлы, потому их используют, если надо припаять провод к металлу (обрабатывают саму площадку). Наиболее распространенный представитель — «Паяльная кислота».

Разогрев и выбор температуры

Если хотите знать, как правильно паять паяльником, надо научиться определять достаточно ли разогрето место пайки. Если пользуетесь обычным паяльником, ориентироваться можно по поведению канифоли или флюса. При достаточном уровне нагрева они активно кипят, выделяют пар, но не горят. Если поднять жало, капли кипящей канифоли остаются на кончике жала.

При использовании паяльной станции исходят из таких правил:

То есть, на станции выставляем на 60-120°С выше, чем температура плавления припоя. Зазор температур, как видите большой. Как выбрать? Зависит от теплопроводности спаиваемых металлов. Чем лучше он отводит тепло, тем более высокой должна быть температура.

Внесение припоя

Когда место пайки достаточно разогрето, можно добавлять припой. Его вносят двумя способами — расплавленное, в виде капли на жале паяльника или в твердом виде (проволоку припоя) непосредственно в зону пайки. Первый метод используется если область пайки небольшая, второй — при значительных площадях.

В случае, если надо внести небольшое количество припоя, его касаются жалом паяльника. Припоя достаточно, если жало стало белым, а не желтым. Если повисла капля — это перебор, ее надо удалить. Можно стукнуть пару раз по краю подставки. Потом сразу возвращаются в зону пайки, проводя жалом вдоль места пайки.

Во втором случае проволоку припоя вводим непосредственно в зону пайки. Нагревшись, он начинает плавиться, растекаясь и заполняя пустоты между проводами, занимая место испаряющегося флюса или канифоли. В этом случае надо вовремя убрать припой — его переизбыток тоже не очень хорошо влияет на качество пайки. В случае с пайкой проводов это не так критично, а вот при пайке электронных элементов на платах очень важно.

Чтобы пайка была качественной, необходимо все делать тщательно: зачищать провода, прогреть место пайки. Но перегрев тоже нежелателен, как и слишком большое количество припоя. Вот тут нужна мера и опыт, а набраться его можно повторяя все действия некоторое количество раз.

Приспособление для более удобной пайки — третья рука

Как научиться паять паяльником

Для начала возьмите несколько кусков одножильного провода небольшого диаметра (можно — монтажные провода, те, которые используются в связи и т.п.) — с ними работать проще. Нарежьте их на небольшие кусочки и на них тренируйтесь. Сначала старайтесь спаять два провода. Кстати, после лужения или обработки флюсом их лучше скрутить между собой. Так увеличиться площадь контакта и проще будет удерживать провода на месте.

Когда пайка несколько раз получится надежной, можно увеличить количество проводков. Их тоже надо будет скручивать, но уже применять придется пассатижи (две проволоки можно скручивать руками).

Нормальная пайка означает:

После того, как освоена пайка нескольких проводов (трех…пяти), можно попробовать многожильные провода. Сложность состоит в зачистке и лужении. Зачищать получится только химическим методом, а лудить, предварительно скрутив провода. Затем залуженные проводники можно попытаться скрутить, но это довольно сложно. Придется их удерживать при помощи пинцета.

Когда и это освоено, можно тренироваться на проводах большего сечения — 1,5 мм или 2,5 мм. Это те провода, которые применяют при прокладке проводки в квартире или доме. Вот на них и можно тренироваться. Все тоже, но работать с ними сложнее.

После завершения пайки

Если обрабатывали провода кислотными флюсами, после остывания припоя, его остатки надо смыть. Для этого используют влажную тряпку или губку. Их смачивают в растворе моющего средства или мыла, после — удаляют влагу, просушивают.

О том, как правильно паять паяльником вы знаете, теперь надо приобретать практические навыки.

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
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:

Успехов в пайке! Запах канифоли - это круто!

Пайка – это процесс при котором создается соединение металлических частей, за счет химической реакции, которая происходит между металлом и расплавленным припоем. При этом не происходит механического повреждения кристаллической структуры материала соединяемых частей.

Что к чему можно паять?

Не получится паять алюминий или ржавый металл, хромированные объекты, так как на поверхности элементов формируется оксидная пленка, которая будет препятствовать процессу соединения. Выполнять пайку подготовленных поверхностей можно из:

• железа и нержавеющей стали;
• меди, олова и латуни;
• цинка и никеля;
• серебра.

Как производится пайка стали?

Процесс любой пайки производится в три этапа: очистка соединяемых поверхностей от оксидных пленок, нагрев до температуры плавления припоя, нанесение припоя (пайка).

Так как к стали припаять олово? Что бы выполнить пайку стали необходимо выполнить следующие шаги:

• С поверхности соединяемых частей убрать посторонние материалы, стружку. Для этого можно использовать металлическую щетку или наждачную бумагу.
• В зоне соединения, на поверхности частей, необходимо нанести флюс (например, BS-35, при пайке обыкновенной стали, и BS-45, при пайке нержавеющей стали).
• Нагреть детали до требуемой температуры, соединить и нанести припой.
• С помощью воды или специального химического очистителя удалить остатки флюса. Если этого не сделать, то на месте пайки появится ржавчина, так как в состав флюса входит хлорид.

Типы нагревателей

Выбор типа нагревателя зависит от размеров и толщины запаиваемых стальных элементов. Если необходимо выполнить пайку стальной проволоки или тонких листов, то можно воспользоваться паяльником с хромоникелевым или керамическим нагревателем, подобрав соответствующую мощность, или же паяльником без нагревателя, который можно разогреть горелкой или на обычной газовой плите. Если необходимо выполнить пайку толстых листов стали, то для нагрева придется воспользоваться газовой или бензиновой горелкой. Во время работы паяльника, на жале будет образовываться окисление, которое будет снижать температуру паяльника.

Для очистки можно воспользоваться либо простой наждачной бумагой, либо специальным очистителем, например, ST-40. Если наконечник паяльника покрыть припоем, то это обеспечит более широкий диапазон теплопередачи и повысит эффективность пайки.

Выбор припоя

Припой – это сплав олова и свинца в определенном соотношении. Соотношение пропорций сплава определяет температуру плавления и вязкость получаемого сплава. Припой подбирается согласно требуемым характеристикам соединения и видам соединяемых материалов. При пайке стали следует использовать без флюсовые припои, а флюс наносить отдельно.