Пайка - процесс соединения материалов, незаменимых, в частности, в электронике, автоматике или гидравлике. Этот процесс используют как энтузиасты, так и профессионалы своими руками. Характерной особенностью процесса пайки, которая отличает его от процессов сварки и плавления, является соединение материалов в твердом состоянии. Необходимость постоянного соединения металлических элементов вынуждает пользователя готовить устройства, которые обеспечат хорошее качество припоя на отдельных элементах.
Работа с паяльником - обычное дело для электроники. У людей, ежедневно использующих технику пайки, нет ни малейших проблем с паяльником. Однако, если используете это устройство только изредка, результат может быть неудовлетворительным. Правильная пайка довольно проста, даже если нет опыта, ей легко научиться. Мы собрали интересную информацию о пайке и покажем, как правильно паять.
В чем разница между пайкой и сваркой?
Пайка и сварка - это соединения материалов, которые различаются по трем пунктам:
1. Рабочая температура
Припой для пайки становится жидким уже при температуре ниже 1000 ° C. При газовой сварке кислородно-ацетиленовое пламя имеет температуру почти 3000 ° C.
2. Тип соединения
Во время сварки соединяемые материалы разжижаются в области сварного шва. Поставляемая сварочная проволока используется для заполнения зазоров и может повлиять на свойства расплавленного металла.
При пайке материалы нагреваются только до точки, в которой они образуют соединение заподлицо с флюсом. Заготовки не плавятся, как при сварке.
3 Прочность соединения
В основном можно сказать, что: чем выше температура во время соединения, тем выше долговечность или прочность соединения. Следовательно, сварное соединение имеет большую прочность, чем паяное. Однако это намного сложнее и требует обширных средств защиты.
Кроме того, не все материалы и точки соединения устойчивы к высоким температурам, возникающим при сварке, например, из-за малой толщины материала, желоба паяют, а не приваривают. А пайка медных проводов - один из основных навыков пайщика.
В чем разница между мягкой и твердой пайкой?
Учитывая температуру плавления присадочного металла, можно выделить два типа пайки: мягкую и твердую, которые различаются по областям применения и методикам:
Мягкая пайка
Пайка
Что нужно для пайки?
Когда мы говорим о «пайке» в целом, в большинстве случаев мы имеем в виду мягкую пайку, поскольку пайка в основном выполняется квалифицированным персоналом.
1. Паяльное устройство
В большинстве случаев люди, не обладающие специальными знаниями, но все же любящие заниматься своими руками, обращаются к ручному паяльнику без контроля температуры.
Паяльники предлагают очень хорошее соотношение цены и качества, а это означает, что бюджет любителя не перегружен. Кроме того, они доступны в широком диапазоне классов производительности и размеров, что позволяет оптимально выполнять различные задачи по пайке.
Паяльники пистолетные
Специалисты по обслуживанию рады иметь паяльные пистолеты в своих ящиках для инструментов. Высокая температура в них достигается за счет протекания через провод, который также является наконечником, сильным током. Если причиной неисправности является плохое соединение, обрыв проводов или неплотное соединение, паяльный инструмент должен быть быстро готов к работе. Именно здесь паяльник имеет наибольшее преимущество. Они быстро нагреваются, но установить точную рабочую температуру невозможно.
Благодаря мощным нагревательным элементам он достигает температуры пайки всего за несколько секунд.
Паяльная станция
Люди, уже имеющие базовые знания, а также квалифицированные специалисты по достоинству оценят преимущества паяльной станции. Это сложные профессиональные паяльные устройства. В них встроены электронные системы, позволяющие точно и плавно регулировать и поддерживать температуру. На дисплее сразу отображается вся важная информация: текущая температура, мощность нагрева и запрограммированная температура. В случае сильного рассеивания тепла через большие поверхности, олово быстро нагревается до необходимой температуры. Это означает, что процесс пайки может быть выполнен за короткое время без чрезмерной термической нагрузки на компоненты.
Еще одно преимущество станции - наличие жало паяльника различной формы для соответствующих паяльников.
Газовый паяльник
Газовые паяльники не требуют сетевого питания. Делает их идеальными для мобильного использования вне дома и мастерской. Высокая температура наконечника достигается путем нагревания наконечника газовой горелкой, работающей на пропан-бутане. В зависимости от модели газовые паяльники подходят как для точной пайки, так и для типичных работ в мастерских, не требующих очень большой мощности. Они подходят для плавки, горячей резки, сварки пластмасс, усадки или окраски огнем (пирография).
При их выборе стоит обратить внимание на емкость бака, от которой будет зависеть время работы паяльника и регулирование температуры. У них небольшие размеры, поэтому они поместятся в любой сумке для инструментов.
Для заполнения пайки используется припой со сплавом различных металлов в жидкой форме. Поскольку олово (Sn) является основным компонентом припоя, название оловянный припой стало обычным явлением. Другие материалы, которые добавляют в припой в различных количествах, - это, например, свинец (Pb), медь (Cu), серебро (Ag), золото (Au) или висмут (Bi). В зависимости от добавки и соотношения компонентов смеси свойства припоя меняются. В результате его можно оптимально адаптировать к различным требованиям.
Основная задача припоя - заполнить пространство между спаянными элементами. Кроме того, он должен образовывать как механическое, так и электрически проводящее соединение. Температура плавления должна быть ниже температуры стыков.
Свинцовый припой
На протяжении десятилетий оловянно-свинцовый припой широко использовался для пайки мягким припоем. Припой, обозначенный как Sn60Pb40, состоял на 60% из олова и на 40% из свинца. При 183 ° C он переходит из твердого состояния в «мягкое», а при 191 ° C - в жидкое. Оловянный припой имеет очень хорошие эксплуатационные характеристики и создает паяные соединения с металлическим блеском. Соединения холодной пайки могут быстро образоваться, если компоненты будут встряхивать или перемещать во время фазы охлаждения.
Припой SN63Pb37 является эвтектическим, что означает, что при 183 ° C он быстро переходит из твердого состояния в жидкое. Если температура упадет, он так же быстро перейдет из жидкого состояния в твердое.
Бессвинцовый припой
Самая большая разница между оловянно-свинцовым припоем - повышенная температура плавления, которая составляет 218 - 230 ° C. Бессвинцовые припои в основном состоят из олова (Sn), к которому добавлены серебро (Ag), золото (Au) или медь (Cu).
К сожалению, текучесть и качество поверхности бессвинцового припоя намного хуже, чем у свинцового припоя. Наилучшие результаты достигаются, когда, помимо олова, оно содержит 3% серебра и 0,5% меди (Sn3.0Ag0.5Cu).
Флюс
Флюс требуется в процессе пайки для обеспечения необходимой смачиваемости и плавучести припоя на паяемом материале за счет уменьшения количества оксидов, присутствующих на паяемом материале и поверхностях пайки, и для предотвращения повторного окисления.
Кроме того, снижается поверхностное натяжение жидкого припоя, позволяет припою аккуратно прилегать к заготовке. На практике флюс подается в точку пайки вместе с припоем. Для этого оловянный припой имеет трубчатую форму, а внутрь находится флюс.
Обозначение типа F-SW-23 указывает, в соответствии со стандартом DIN 8511, для каких материалов подходит флюс и насколько высоко коррозионными являются его остатки.
F = обозначение флюса (Flux)
S = паяемый материал (S - тяжелый металл, L - легкий металл).
H = процесс пайки (H означает пайка, W означает мягкую пайку).
11 - 13 (сильная коррозия - необходимо удалить остатки флюса).
21 - 28 (слабокоррозийный - удалить остатки флюса).
31 - 34 (не вызывает коррозии - не нужно удалять остатки флюса).
Вспомогательные средства для пайки
Покупая паяльник, стоит обратить внимание на дополнительные элементы, которые нужны для пайки или облегчить ее.
При пайке может понадобиться более двух рук, потому что одна рука занята паяльником, а другая - пайкой. В ситуации, когда печатную плату, компоненты или провода необходимо удерживать в правильном положении, чтобы процесс пайки было легко выполнить, так называемый третья рука в виде небольшой подставки с зажимами-крокодилами.
Если дополнительно использовать увеличительное стекло, чтобы лучше наблюдать за рабочим процессом, даже самые мелкие элементы будут быстро спаяны.
Существует множество других практичных аксессуаров, таких как наборы выводов для печатных плат, очистители для паяльных наконечников и дозаторы для припоя, делая пайку проще.
Удаление дыма от пайки
Риск для здоровья от паров пайки должен быть как можно меньше. По этой причине даже люди, которые редко паяют, должны использовать соответствующую систему отвода дыма припоя, даже при работе только с бессвинцовым припоем.
Канифольные аэрозоли, возникающие при пайке, засасываются непосредственно на рабочем месте и связываются в фильтре с помощью активированного угля. Эффективно предотвращается прямой контакт с кожей, глазами и дыхательными путями.
Какая мощность должна быть у паяльника?
К сожалению, на этот вопрос нельзя ответить конкретными значениями. Мощность устройства следует подбирать по типу впаянных элементов. Чем лучше паяльник, тем быстрее он достигнет более высокой температуры.
Если спаять два тонких провода, рассеивание тепла будет минимальным. В этом случае нет необходимости быстро разогревать паяльное жало. Для небольших электронных деталей достаточно паяльника меньшей мощности. Мощный паяльник может разрушить.
Иная ситуация в случае экранирующих пластин или заземленных паяных соединений. Если материал с хорошей теплопроводностью значительно снижает температуру паяльного жала, его следует быстро нагреть, чтобы за короткое время достичь требуемой температуры пайки. В свою очередь, возможно только с мощными паяльниками, которые требуют более широкого наконечника в форме долота, чтобы тепло могло адекватно передаваться паяльному соединению. Это гарантирует, процесс пайки будет проведен в короткие сроки, без тепловой перегрузки компонентов.
Как правильно паять?
Прежде чем приступить к пайке, должны знать, как выглядит правильный процесс, состоящий из трех этапов. Для получения правильных результатов их необходимо правильно выполнять.
Фаза 1: Увлажнение
Место пайки нагрейте жалом паяльника, а затем добавляется припой. Убедитесь, что паяное соединение полностью покрыто.
Фаза 2: Течение
На этом этапе жидкий припой должен стекать в стыки паяного соединения и создавать соединение элементов на большой площади.
Этап 3: завязывание
В процессе соединения паяное соединение остывает и затвердевает. На этом этапе нельзя ни при каких обстоятельствах трясти заготовку, это приведет к образованию «холодного припоя.
Весь процесс пайки должен занять от 2 до 5 секунд, в зависимости от размера паяного соединения. Если через 5 секунд припой все еще не течет, прекратите пайку и используйте более сильный паяльник.
Какие ошибки часто допускаются при пайке?
Если выбрать паяльник со слишком малой мощностью, олово не перейдет в жидкую фазу, и паяное соединение будет иметь плохую проводимость или вообще не проводить. Кроме того, процесс пайки займет намного больше времени, что может привести к перегреву компонентов.
Жало паяльника отсоединяется слишком быстро
Если наконечник припоя преждевременно удален из паяного соединения, фаза течения не может возникнуть или возникнет только частично. Фаза настройки, которая начинается слишком рано, приводит к недостаточному или неисправному контакту.
Неправильная процедура пайки
Особенно те, у кого меньше опыта, обычно кладут олово на наконечник припоя, а затем пытаются как-то переместить пузырек жидкого припоя в точку пайки.
В этом случае из-за того, что паяное соединение холодное, пайка не сцепляется с поверхностью или компонентом.
Обильное использование припоя
Применение слишком большого количества припоя обычно приводит к образованию нежелательных перемычек. По этой причине при пайке точек близко друг к другу всегда будьте осторожны, чтобы избежать коротких замыканий из-за запаянных перемычек.
В случае точек пайки сквозных контактов излишки припоя могут стекать с нижней стороны печатной платы и вызывать короткое замыкание.
Движение компонентов во время фазы охлаждения
Если детали будут перемещены во время фазы охлаждения, припой сломается там, где он еще остается мягким.
Это приводит к трещинам в паяном соединении и плохому контакту или его отсутствию.
Перегрев паяного соединения
В случае кабелей результатом может быть плавление изоляции, а в случае печатных плат токопроводящие дорожки и паяльные наконечники могут отсоединиться. В крайних случаях это может вызвать появление невидимых микротрещин, что приведет к нарушению проводимости.
Чрезмерный нагрев также может повредить компоненты.
Как правильно распаять?
Не рекомендуется «ремонтировать» поврежденное паяное соединение путем его повторного нагрева. Гораздо лучшее решение - удалить припой и повторно припаять.
Когда компонент должен быть удален с печатной платы, олово должно быть удалено. Это можно сделать с помощью различных инструментов:
Насос для распайки
Отсасывающий насос для демонтажа на конце имеет трубку из термостойкого материала. Устройство подпружинено и может кратковременно создавать разрежение при нажатии кнопки.
Паяльник предназначен для разжижения олова в месте пайки. Часто бывает полезно добавить немного свежего припоя при нагревании паяного соединения. Добавленный таким образом флюс гарантирует, что весь припой в паяном соединении будет достаточно жидким.
Как только припой переходит в жидкую фазу, наконечник всасывающего насоса для припоя помещается на паяное соединение, и насос запускается. Это освобождает паяное соединение от жидкого припоя.
Оплетка для распайки
Тепло от паяльного жала проникает через распаянную оплетку и плавит припой в месте паяного соединения. Жидкий припой втягивается в оплетку за счет капиллярного действия. Если на стыке остаются отложения олова, следует отрезать «изношенную» длину тесьмы и повторить процесс.
Этот метод распайки намного более щадящий, чем вакуумный насос, поэтому плетеные шнуры идеально подходят для небольших точек пайки с тонкими проводящими дорожками.
Устройства для распайки
Устройства для распайки идеально подходят для сервисных мастерских и электронных лабораторий, где выполняется много работ по пайке и демонтажу. В некоторых случаях паяльные и демонтажные станции предлагаются как блоки, объединяющие обе функции в одном устройстве.
Устройства для распайки имеют полый нагретый наконечник, который полностью окружает точку пайки. Вакуумный насос обеспечивает вакуум, необходимый для отсасывания горячего припоя.
В зависимости от области применения (проводные компоненты или компоненты SMD) существуют разные версии демонтажных устройств.
