Способы пайки плат

Способы

Работу можно значительно облегчить, если воспользоваться некоторыми методами профессионалов.

• Для облегчения съема старого компонента можно применить подогрев платы снизу. Для этого закрепите ее зажимом, переверните и прогрейте феном в течение 5 минут. После этого работайте как обычно. Процесс пойдет быстрее.
• Чтобы выпаять старый компонент без риска перегрева, можно использовать легкоплавкие припои (сплав Вуда, сплав Розе). Для этого покройте шов флюсом и нанесите этот сплав. Температура его плавления меньше, чем у олова. Когда вы начнете греть, он расплавится и смешается с оловом на плате, тогда деталь выпаяется быстрее и без перегрева.
• При пайке нежелательно использовать спирто-канифольный флюс, поскольку у него низкое удельное сопротивление.

При работе всегда соблюдайте технику безопасности, особенно с нагретым оборудованием. Работайте в хорошо проветриваемом помещении с достаточным количеством света.

О пайке микросхем феном смотрите далее.

Фен из паяльника

Схема паяльного фена.

Перед тем как сделать паяльный фен своими руками следует:

• продумать устройство для подачи воздуха;
• собрать специальный нагревательный элемент;
• оснастить аппаратуру термопарами;
• продумать систему осуществления контроля за текущей температурой оборудования.

Обдумывая как сделать паяльный фен из обычного паяльника следует учесть все тонкие моменты, дабы не подвергать себя чрезмерному риску.

Главные критерии, которым должно соответствовать термоустройство на основе паяльника представлены:

• регулировкой температуры;
• нормальной мощностью нагревателя;
• безопасным компрессором.

Что понадобится для создания фена из паяльника?

При создании фена для пайки своими руками следует подготовить:

• обычный старый паяльник, работающий от сети переменного тока;
• кварцевую трубку для создания камеры нагрева воздушного потока фена;
• галогеновую лампу для прожекторов для прогрева воздуха и плавки флюса феном;
• нихромовый провод толщиной до 0.7 миллиметров;
• терморегулятор;
• вентилятор паяльного фена.

Принципиальная схема паяльного фена.

Подключение всего оборудования должно производится в специально подготовленные на паяльной станции разъемы, распиновка которых зависит от производителя аппаратуры для пайки.

https://www.youtube.com/watch?v=3zE-HDdz2Xs

Процесс сборки фена из паяльника

Самодельный фен для пайки микросхем из старого паяльника собирается в несколько этапов:

1. Укладка самодельной спирали из нихромовой проволоки внутри кварцевой трубки.
2. Соединение спирали с проводом питания.
3. Продевание провода термопары, для регулирования температуры нити накала.
4. Изоляция прибора при помощи слоя трубки, наматываемого на кварцевую трубку.
5. Установка трубки в ручку паяльника, вместо жала.
6. Центровка трубки при помощи обматывания ее асбестовым шнуром.
7. Зажатие переднего вывода трубки при помощи обоймы.
8. Продевание шланга для подачи воздушного потока.
9. Подключение компрессора, создающего воздушный поток.

Регулятор температуры источника нагрева лучше расположить на корпусе термофена.

Принцип работы термофена на основе паяльника следующий:

Паяльный фен – чертеж для изготовления.

К сожалению, данный метод изготовления термического фена имеет массу минусов.

К недостаткам термофена, выполненного из обычного паяльника, можно отнести:

• сложности с калибровкой температуры;
• регулировка силы воздушного потока производится при помощи пережима воздуховодной трубочки;
• невозможность регулировки интенсивности прогрева в большинстве обычных паяльников;
• трудоемкость работы;
• плохая термическая изоляция устройства.

В большинстве случает изготовление термического фена из паяльника не оправдано. Переделка недорогого строительного термофена – это гораздо более рациональный метод изготовления термофена для пайки микрокомпонентов.

Что нужно для пайки BGA

Паяльная станция (фен и паяльник), припой (bga паста или шары), пинцет, изопропиловый спирт (или бензин калоша), оплетка для снятия припоя, термоскотч и трафареты. Еще понадобится нижний подогрев и инструменты для удаления компаунда с платы (химикаты, острые пинцеты и лезвия).

Какие бывают трафареты

Трафареты бывают очень разные.
Шаг между контактами, диаметры шариков и их уникальное расположение могут потребовать свой уникальный рисунок. Иногда они продаются как отдельно друг от друга, так и в сборке. Например, для iPhone разных моделей продаются прямоугольные трафареты сборники, где есть все необходимые рисунки.

Есть универсальные, у которых нет «рисунка» и ими можно накатывать разные микросхемы.

На фотографии сверху расположен трафарет для процессора iPhone. Он универсален, и отлично подойдет для MTK процессоров.

Универсальные трафареты подходят только в том случае, если шаг и диаметр шариков совпадает и нет хаотичного расположения. То есть, контакты должны быть прямолинейными, но если контакты находятся чуть-чуть не по прямой линии, то тут такие трафареты не особо помогут. Специализированные же имеют рисунок, и ими легче наносить шарики.

Еще к трафаретам предъявляются высокие требования качества. Они не должны быть гнутыми, мятыми, иметь большие царапины, резко гнуться от небольшого нагрева. Также имеет значение качество отверстий. Они должны быть строго по рисунку BGA, одинаковых размеров и без перекосов.

Припой

Есть два основных типа припоя для накатки шаров.

Паяльная паста

Паяльная паста — это тоже самое, что и обычный припой с флюсом. Только она имеет пастообразную форму.
В этой пасте содержится флюс и микроскопические шарики из припоя.
Преимущества пасты:

• Пасту удобно наносить на трафарет;
• Не требует много места для хранения;
• Можно использовать на любом трафарете;
• Позволяет восстанавливать оторванные контакты на микросхеме и плате

Недостатки пасты:

• Шары получаются не одинаковых размеров;
• Паста со временем высыхает (можно, конечно, разбавить с другим флюсом, но у нее уже не будет прежних свойств);
• Шары можно получить только с использованием трафаретов;
• Большой расход для крупно габаритных микросхем.

Из популярных — можно использовать пасту от производителя Mechanic. Самые ходовые и популярные — это XG30 и XG50. Продается в небольших баночках (есть разные размеры) и шприцах.
Температура плавления от 180 ℃. Хранится при температура от 0 ℃ до +10℃. Кстати, шарики в этой пасте начинаются с диаметром от 25 микрон (а в некоторых баночках и от 20). Такой диаметр шариков в домашних условиях трудно сделать, поэтому самодельные пасты уступают заводским.

Готовые шарики

Готовые шарики продаются разных диаметров. Бывают как 0,15 мм, так и 1 мм.
Преимущества готовых шаров:

• Их проще паять, чем паяльную пасту (именно паять, а не наносить);
• Возможность нанесение шаров без трафарета (каждый шарик отдельно припаивается на микросхему);
• Одинаковые размеры шаров, по сравнению с пастой;
• Лишние шарики после накатки можно использовать повторно/

Недостатки готовых шаров:

• Нужно покупать много шариков разных диаметров, поэтому итоговая стоимость будет выше, по сравнению с пастой;
• Неудобное нанесение шариков на трафарет, их нужно перебирать и отсеивать лишнее;
• Требуется дополнительный флюс.

Выбор зависит в целом от потребностей и навыков. Кому-то проще будет с пастой. А при ремонте ПК, пасты будет мало, поэтому шары будут экономичнее. Все зависит от ситуации.

Какой паяльный флюс выбрать для BGA

Лучше всего подойдет пастообразный или гелевый флюс. Не пытайтесь паять жидкой канифолью или жиром. Канифоль и жир слабо распределяют температуру по шарикам, и еще начинают кипеть при нагреве. А это большой риск, поскольку микросхема может подскочить из-за большого парообразования. И в таком случае шарики слипнуться.

Из бюджетных вариантов подойдет RMA 223 или его высококачественные клоны. Не покупайте дешевые подделки, которые стоят меньше 4$. Они плохо смачивают припой.
Отечественный вариант флюса для BGA — Interflux (интерфлюкс) IF 8300.
Если позволяет бюджет, то можно попробовать Martin HT00.0017.

Сферы применения

В настоящее время термофен с насадками практикуется как в домашних условиях, так и на больших предприятиях для решения различных задач. Один инструмент не в силах исполнять большинство функций, однако с комплектом насадок устройство становится многофункциональным и применяется:

• для соединения и обработки швов;
• заделки трещин, деформаций, неровностей;
• спаивания предметов из плёнки на базе полимеров, пластика с иными материалами;
• работ по устройству кровель;
• монтажных, демонтажных, восстановительных работ в автомобильной сфере.

Помимо указанных выше мероприятий, термофен с насадками может выполнить массу иных работ, где практикуются мягкие полимерные материалы и необходимо термическое воздействие.

Процесс пайки

После того, как каждая из соединяемых частей зачищена и обработана флюсом, переходят к непосредственному спаиванию провода с контактной зоной батарейки.

Для проведения этой завершающей процедуры можно воспользоваться тем же 25-ти ваттным паяльником, который применялся при подготовке клемм аккумулятора из NI или CD.

В качестве припоя следует выбрать легкоплавкий состав, а для его хорошего растекания использовать флюс на основе канифоли.

Процедура окончательной пайки по времени должна занимать не более 3-х секунд. Это касается любого типа батареек (как из NI, так из CD).

При рассмотрении вопроса о том, как спаять провод и батарейку, следует отметить, что такая ситуация встречается гораздо чаще, чем кажется. В первую очередь это касается специального строительного инструмента (при необходимости пайки аккумуляторов шуруповёрта, например).

Нередки случаи, когда встроенный блок питания используемого инструмента по какой-то причине полностью разрушается, а заменить этот шуруповёрт нечем. В этой ситуации питающие устройство проводники подпаиваются к запасному аккумулятору, рассчитанному на то же напряжение.

Рассмотренная методика может использоваться, когда нужно просто спаять две батарейки между собой.

Надо заметить, что вместо пайки на производстве применяют точечную сварку к аккумуляторам. Но аппарат для такого вида соединения есть не у каждого, в то время как паяльник – более распространенный прибор. Поэтому в домашних условиях пайка и при ходит на помощь.

Основные характеристики

Фен-паяльник имеет следующие характерные особенности:

• диаметр от 2 до 5 миллиметров;
• уровень мощности в пределах 450 Вт;
• вентиляторную производительность 30л/мин;
• максимальную рабочую температуру в 800 градусов по Цельсию.

Схема конструкции мини-фена следующая.

1. Корпус-нагреватель, который имеет вид трубки. Он должен быть произведен из жаропрочного материала, которому под силу выдержать высокий температурный режим. С этой целью пользуются фарфором, керамикой или эбонитом.
2. Ручка. При изготовлении рукоятки выполняются все требования, которые были описаны выше. Также ее обматывают жаропрочными тканями, которые помогают уменьшить температуру.
3. Насадки. Одной из самых распространенных является неширокая труба.
4. Нагревательный элемент часто представлен в виде нихромовой проволоки с небольшим радиусом. Именно этот материал способен сохранить свою форму при нагревании.
5. Нагнетатель в виде насоса, вентилятора. Его монтируют с обратной стороны термофена. Эта деталь имеет небольшие размеры, что способствует удобству использования прибора.

Как пользоваться?

Паяльным феном называется многокомпонентное приспособление с множеством возможностей, так как оно имеет разные насадки. Работать можно непосредственно электрофеном без станции. Для выполнения процедур работнику стоит знать, как правильно паять полипропилен, подключить флюс, тенту без повреждения платы. Также нелишними будут знания о температуре плавления олова, алюминия радиодеталей, светодиодов. Для того чтобы припаять какие–либо компоненты, потребуется приготовить следующие материалы:

• термофен;
• насадку;
• флюс и паяльную пасту;
• медную оплетку;
• пинцет, чтобы поддевать детали;
• щетку;
• линзу;
• паяльник, что имеет тонкое жало;
• перекаточный трафарет.

Для удаления старой сгоревшей детали стоит заранее приготовить флюс и насадку. После чего устанавливают нужный температурный режим. Далее мастеру потребуется нанести флюс на элемент, который нуждается в замене, и начинать медленно его прогревать. При этом стоит помнить, что не нужно устанавливать сильный воздушный напор, так как он может стать причиной поломки. После того как припой станет жидким, можно переходить к демонтажу компонента.

Следующим шагом является зачищение каждой контактной площадки при помощи оплетки из меди. После на этих же местах стоит сделать небольшие бугорки с помощью паяльной пасты или припоя. Отремонтированный элемент стоит уложить на прежнее место с минимальным числом флюса. Далее деталь подогревают феном и после возникновения отблеска распределяют на контакты. Работа с термофенами, особенно теми, что собраны своими руками, требует соблюдения мер безопасности.

• Запрещается менять температурный режим путем резкого поворота регулятора.
• Ни в коем случае нельзя прикасаться к элементу нагрева и рукоятке во время проведения процедуры.
• Смену насадок стоит осуществлять только после того, как прибор выключиться и остынет.

Обзор одной из моделей паяльных фенов в видео ниже.

Как выбрать паяльник

Прежде чем узнавать, как правильно припаять микросхему, стоит разобраться с моделью устройства. Здесь подходит инструмент, мощность которого будет находиться в пределах 15-30 Ватт. Этого вполне достаточно, чтобы припаивать детали схем и плат, при этом не навредив им. Для данного дела подойдет акустический паяльник, отличающийся компактностью и низким уровнем теплоемкости. Он оптимален и для сборки схем. Помимо этого встречаются еще промышленные модели, рассчитанные на более широкий круг операций.

Выбирая, каким паяльником паять микросхемы, необходимо остановиться на модели с 3-х направляющим заземляющим штекером. Техника с таким устройством позволяет избежать рассеивания во время протекания тока через прибор. Образование тепла производится за счет замыкания тока в наконечнике. Сейчас встречается достаточно моделей, которые могут предоставить нужный уровень качества работы и обладают требуемыми параметрами, так как количество маломощных аналогов увеличивается.

Паяльная станция

Это устройство оказывается сложным, и для его освоения требуется большой опыт работы. Есть несколько способов, как выпаять микросхему из платы паяльником такого рода, но за счет более высокой мощности здесь возникает вероятность навредить. В станции, как правило, автомат соединяется с источником переменного тока. Средняя мощность составляет около 80 Ватт. При освоении техники пайка с ней становится значительно легче. К преимуществам относятся:

• длительный срок эксплуатации;
• возможность точной регулировки температуры с относительно небольшой погрешностью;
• возможность распайки кабелей;
• пайка алюминия, нержавейки, стали и прочих сложных для соединения металлов;
• легко проводится пайка труб из пластика, что делает устройство более универсальным, чем сам паяльник.

Станция обладает широкой сферой применения, поэтому, например, задача «как выпаять микросхему из платы» и подобные ей не вызывают большого труда. Сложность в освоении и высокая стоимость ограничивают распространение устройства для других. В сравнении с обыкновенным паяльником здесь намного выше потребление электроэнергии.

Как подобрать подходящий припой и флюс

Рассматривая способы, как припаять провод к плате паяльником, или осуществить другую подобную операцию, нужно помнить о правильности выбора припоя. От этого зависит многое. Для пайки микросхем подходят далеко не все виды припоев. Стандартно используют канифоль, но если речь идет об очень тонких соединениях, которые присутствуют в микросхемах, то лучше применять кислоту. Канифоль может привести к разрушению контактов и основных узлов устройства.

Если вы рассчитываете, как припаять микросхему в домашних условиях, то оптимальным решением становится припой, в котором 60% олова, а остальное приходится на свинец и его примеси. Так работа контактов не затрудняется, а узлы схемы не портятся.

Технология пайки

Как уже указывалось выше, пайка SMD-компонентов осуществляется прямо на поверхность монтажных пятачков. Очень часто при этом выводы деталей после монтажа даже не видны. Поэтому использование традиционного паяльника невозможно.

Пайка СМД-компонентов осуществляет одним из нескольких способов:

• разогревом всей платы в печи;
• использованием инфракрасного паяльника;
• применением термовоздушного паяльника или фена.

Когда устройства с применением SMD-компонентов изготавливаются промышленными методами, применяются специальные роботы-автоматы. В этом случае на монтажных пятачках уже предварительно нанесен припой в количестве, достаточном для монтажа. В иных случаях при подготовке, по трафарету наносится паяльная паста для SMD-компонентов. Манипулятор робота устанавливает детали на свои места и надежно фиксирует их. После этого платы с установленными SMD-компонентами отправляются в печь.

Температуру в печи плавно повышают до определённого значения, при котором расплавляется припой. Для материала, из которого изготовлены платы и радиокомпоненты, это температура не опасна. После того, как весь припой расплавлен, температуру снижают. Снижение производится плавно по определенной программе, определяемой термопрофилем. Именно при таком остывании, а не при резком охлаждении, пайка будет наиболее прочной.

Подготовка платы в домашних условиях

Чтобы качественно припаять SMD-компоненты в условиях домашней мастерской, понадобится инфракрасный паяльник или термовоздушная станция. Перед пайкой обязательно нужно подготовить плату. Для этого ее надо очистить и облудить пятачки. Если плата новая и ни разу нигде не использовалась, почистить можно обычным ластиком. После этого необходимо обезжирить поверхность, нанеся флюс. Если же она старая, и на ней присутствует загрязнения и остатки прежнего припоя, можно подготовить ее при помощи мелкозернистой наждачной бумаги, также обезжирив после зачистки флюсом.

Паять SMD-компоненты обычным паяльником не очень удобно из-за малого размера контактных площадок. Но если нет паяльной станции, то можно применить и паяльник с тонким жалом, работая им аккуратно, набирая припой на разогретое жало и быстро дотрагиваясь до контакта.

Нанесение пасты

Чтобы качественно припаять микросхемы, лучше воспользоваться не припоем, а паяльной пастой. Для этого элемент необходимо расположить на плате и зафиксировать. Из инструментов используют пинцет, пластиковые прижимы, небольшие струбцины. Когда выводы SMD-компонента оказались точно на монтажных пятачках, на них наносится паяльная паста. Для этого можно использовать зубочистку, тонкую кисть или медицинский шприц.

Наносить состав можно, не заботясь о том, что он покрывает и поверхность платы вокруг монтажных пятачков. Во время прогрева силы поверхностного натяжения соберут его в капли и локализуют в местах будущих контактов SMD-компонента с дорожками.

Прогревание

После нанесения необходимо прогреть область монтажа инфракрасным паяльником или феном (температура примерно 250 °C). Паяльный состав должен расплавиться и растечься по контактам монтируемого компонента и пятачка. Мощность струи фена надо отрегулировать таким образом, чтобы она не сдувала капли паяльной пасты с платы. Если позволяют характеристики устройства, используемого для пайки, снижать температуру надо плавно. Не допускается ускорять остывание путем обдува контактов SMD-компонентов воздухом.

По такой же технологии осуществляется и пайка светодиодов, в случае замены перегоревших элементов в каком-либо светильнике или, например, в подсветке приборов. Различие лишь в том, что плату во время пайки необходимо прогревать со стороны, обратной той, на которой установлены компоненты.

Как правильно паять

Чтобы надежно спаять провода из меди, нужно подготовить паяльник. Если перед работой не облудить жало, то припой будет не прилипать, а скатываться шариками со стержня. Так происходит, потому что жало покрыто слоем оксида меди и нагара, образовавшегося во время предыдущей пайки.

Подготовка паяльника

Некоторые специалисты для удобства работы точат жало плоским напильником, чтобы придать ему форму лопатки или плоской отвертки. Угол заточки должен быть 45-60 градусов.

Необгораемое жало (вечное) ни в коем случае точить нельзя, для него используют специальные губки.

Очищенное механическим способом жало нужно нагреть, а потом залудить. Для этого его покрывают флюсом.

Если флюс твердый (канифоль), достаточно просто погрузить в него наконечник. Канифоль расплавится и покроет разогретую поверхность. После этого паяльником нужно прикоснуться к прутку припоя и разогреть его. Расплавленный припой покроет жало, защитив его от дальнейшего окисления.

Процедуру лужения паяльника необходимо повторять по мере образования нагара на нем. Происходит это потому, что температура жала намного выше температуры плавления припоя, и со временем он начинает подгорать. Чтобы уменьшить вероятность возникновения такого явления, рекомендуется применять паяльник с регулировкой температуры.

Подготовка проводов

Соединяемые медные провода также нужно подготовить к пайке. Вначале снимают с концов изоляцию на расстоянии примерно 4 см, зачищают, скручивают между собой и проводят лужение. Медны провода можно залудить следующим образом:

• нагреть скрутку паяльником;
• покрыть флюсом;
• нанести небольшое количество припоя, распределяя его по поверхности провода.

Действия аналогичны тем, какие совершаются при лужении жала паяльника. Если предстоит пайка многожильных медных проводов, то необходимо обязательно запастись именно жидким флюсом, так как покрыть всю поверхность медных «волосков» расплавленной твердой канифолью будет очень трудно. Чтобы получить качественное соединение, нужно нагреть многожильный провод и затем опустить его в жидкий флюс, который смочит всю поверхность, предназначенную для пайки.

Далее пайка многожильных и одножильных медных проводов осуществляется одинаково. Два или более соединяемых проводника нагреваются вместе, и на них наносится припой. После нанесения его необходимо на время остывания обеспечить неподвижность соединения. Не допускается ускорять остывание путем его смачивания или обдува воздухом.

Как перепаивать конденсатор на «материнке»

Прежде чем припаять новый конденсатор, надо выпаять старый. Выпаивать повреждённый или неисправный элемент из материнской платы следует максимально быстро, чтобы не перегреть контактные площадки, которые в противном случае могут просто отвалиться.

Чтобы освободить ножки выпаиваемого элемента от припоя, следует хорошо прогреть посадочное место. Только при условии его достаточного прогрева при выпаивании конденсатора удаётся не повредить дорожки платы.

Придерживая с одной стороны небольшой по размеру конденсатор нужно постараться не обжечься, поскольку его контакт раскаляется от нагревания паяльником.

Помимо этого, необходимо быть максимально внимательным и не прикладывать слишком много усилий, так как жало паяльника может сорваться и повредить соседние детали.

Последовательность действий такая:

1. Вначале обесточивают компьютер, отключают не только сетевой кабель, но и другие питающие провода.
2. Снимают крышку и отвинчивают материнскую плату.
3. Осматривают плату и находят поврежденный элемент, изучают его параметры (на маркировке), покупают замену.
4. Замечают, какая полярность подключения конденсатора была (можно сделать фото).
5. С помощью паяльной станции или пальника выпаивают поврежденный конденсатор.
6. Устанавливают и припаивают новый.

После удаления конденсатора остаётся свободное место, которое сначала следует аккуратно очистить от остатков пайки, воспользовавшись отсосом.

Некоторые радиолюбители используют для этого остро отточенную спичку (зубочистку), посредством которой посадочное отверстие прокалывается с одновременным прогревом остриём жала паяльника.

Ещё один способ освобождения отверстий от остатков пайки предполагает его высверливание подходящим по размеру сверлом.

По завершении подготовки места под новый элемент его ножки следует сначала сформовать соответствующим образом, так чтобы они легко входили в посадочные гнёзда. Всё, что остаётся сделать после этого – впаять его взамен сгоревшего.

Процесс пайки

Лучше всего сделать это на примере. Допустим, вам надо заменить вздувшиеся конденсаторы в блоке питания.

Вы уже приобрели новые конденсаторы необходимой емкости и соответствующего напряжения.

Выводы деталей обычно уже облужены (это делается на предприятии-изготовителе).

Но если деталь долго пролежала, да еще и в неблагоприятных условиях, луженый слой покрывается пленкой окислов. И может потребоваться повторная операция лужения.

Для этого надо очистить выводы детали от пленок. Можно сделать это при помощи монтажного ножа или ученической стирательной (жесткой) резинки. После зачистки выводы должны приобрести металлический блеск.

Затем нужно взять конденсатор за корпус (левой рукой, если вы правша) приставить поочередно выводы к куску канифоли и прижать их сверху разогретым до рабочей температуры жалом паяльника.

После того, как выводы конденсатора покроются тонкой пленкой расплавленной канифоли, следует отодвинуть их от куска канифоли и дать стечь ее лишним каплям.

Затем надо провести по выводам разогретым и облуженным жалом с небольшим количеством припоя. Припой должен покрыть тонким слоем выводы конденсатора.

После операции лужения вывод не должен заметно увеличить толщину. Если он заметно «потолстел», надо удалить лишний припой разогретым паяльником.