Самый обычный паяльник с медным жалом есть практически у каждого. Этот несложный и полезный инструмент необходим далеко не только специалистам, занимающимся радиоэлектроникой. В хозяйстве он тоже часто нужен, например, чтобы спаять два провода или починить какой-либо простейший бытовой прибор своими руками.
Однако не у всех начинающих пользователей получается даже самая простейшая операция – лужение паяльника.
Зачем лудить паяльник?
Ответ на этот вопрос заключается в том, что в процессе пайки возникает необходимость брать разогретым жалом припой (сплав свинца и олова), который затем переносится на место соединения. Но если его не залудить, то эта процедура становится невыполнимой. Припой не прилипает к паяльнику, соответственно, взять нужное количество сплава и перенести на место пайки – невозможно.Почему так происходит? При контакте разогретого жала с припоем последний расплавляется и прилипает к поверхности. Но только тогда, когда на ней есть слой олова, что и называется – «паяльник луженный». Соответственно, если он испачкан канифолью, флюсом или пластмассой, указанного взаимодействия не получается. Припой просто плавится, образуются капли металла, но к жалу это все дело не пристает.
Правильно луженый паяльник – это инструмент, у которого рабочая часть покрыта тончайшим слоем припоя. К такой поверхности олово охотно прилипает, и его беспрепятственно можно переносить на проводник, плату, радиодеталь и так далее.
Материалы для лужения паяльника
Чтобы правильно залудить паяльник с медным жалом, потребуется минимальный набор материалов:- канифоль сосновая;
- припой;
- наждачная бумага;
- губка для мыться посуды.
Результат будет намного лучшим, если прислушаться к рекомендациям, изложенным далее.
Не стоит использовать канифоль, у которой вышел срок годности. Потемневшую и загрязненную посторонними веществами тоже лучше не брать. Как правило, стандартная канифоль пригодна к использованию в течение двух лет с момента изготовления.
Припой рекомендуется покупать тот, который имеет максимально светлый оттенок. Это означает, что в сплаве больше олова, а свинца, соответственно, меньше. Такой припой лучше плавится и начинающему пользователю с ним проще обращаться.
Наждачная бумага должна быть такой, чтобы после ее применения на медном жале не оставалось глубоких борозд. По этой же причине ни в коем случае не стоит применять для зачистки точильные камни. Отличные результаты дает применение наждачной бумаги с зернистостью P150.
Губка для мыться посуды обязательно должна иметь жесткую накладку, так как именно эта сторона используется в работе. Заменить ее можно практически любыми войлочными материалами. Также есть специальные губки для очистки паяльника.
Процесс лужения паяльника с медным жалом
Сразу же стоит отметить, что нижеописанным способом можно лудить паяльники только с медным жалом. Если обработать наждачной бумагой керамическое острие, то оно безвозвратно утратит свои свойства, а дорогостоящую насадку останется только выбросить.
Если на рабочей поверхности жала осталось застывшее олово, то его можно удалить следующим образом. Паяльник нужно сперва разогреть. Затем жало опускается в канифоль и чистится о многожильный медный провод, смоченный во флюсе.
Далее рабочую часть инструмента необходимо очистить от нагара. Делается это при помощи наждачной бумаги. Особо усердствовать не нужно, так как медь является довольно мягким металлом.
Особое внимание уделяется той части жала, которым осуществляется пайка.
Сразу же после очистки паяльник включается в сеть и разогревается до рабочей температуры. Поскольку медь очень быстро окисляется, рекомендуется уже в процессе нагрева опустить жало в канифоль. Так ограничивается доступ кислорода, и поверхность не покроется оксидом в считанные секунды. При высоких температурах этот процесс ускоряется в разы.
Когда паяльник как следует разогреется, он вынимается из канифоли и подводится к припою. Набрав достаточное количество сплава (олово должно отлично прилипать к очищенной поверхности), жало нужно опять погрузить в канифоль несколько раз. За счет большого поверхностного натяжения олово равномерно разойдется по рабочей поверхности паяльника.
Улучшить результат можно с помощью картона, предварительно покрытого канифолью. Если поводить жалом с припоем по такой поверхности, олово лучше распределится и ляжет более тонким слоем.
Далее необходимо очистить паяльник от лишнего расплавленного металла. Для этого нужно несколько раз провести луженным жалом по влажно губке. На этом этапе следует быть осторожным, чтобы заново не испачкать инструмент. Сразу же после очистки жало опускается в канифоль, чтобы защитить нанесенное покрытие.
Результатом вышеописанной процедуры должен быть идеально залуженный паяльник с тончайшим слоем олова на рабочей поверхности. Если все сделать правильно, то последующий за этим процесс пайки будет простым даже для начинающего пользователя.
Необходимость залудить паяльник возникает, когда расплавленная капля припоя перестает растекаться по разогретой поверхности, прилипать к ней, нет возможности подать к месту пайки достаточную порцию, что мешает качественной работе. Наконечник, получая тепло от нагревателя, окисляется на воздухе. Кроме снижения адгезии припоя к меди, слой термоизолирующего нагара ухудшает распределение тепла. Есть ряд способов, как залудить паяльник в целях периодического обслуживания рабочего инструмента, также такая процедура обязательна для нового жала и окислившегося за время хранения.
Как правильно залудить медное жало у паяльника
Инструменты с нихромовыми нагревательными элементами имеют медный круглый стержень, которому придается удобная для паяния форма. Механическая обработка прута выполняется напильником с последующей доводкой на наждачной бумаге или надфилем с мелкой насечкой. Затем полезно слегка отбить жало холодным способом на наковальне. Это уплотнит верхний слой меди, повысит механическую прочность и уменьшит скорость растворения материала расплавленным припоем. Не лишним будет заполировать для уменьшения скорости окисления. Все работы выполняются на извлеченном из гнезда наконечнике, включая ту часть, которая прячется внутри нагревательного элемента.
Облудить жало паяльника – это значит покрыть рабочую зону стержня тонким слоем сплава. Кипящий флюс растворяет слой окисла на медном сердечнике, и расплав покрывает поверхность.
Так как залудить паяльник с медным жалом несложно, можно это сделать самостоятельно следующим образом:
- Вставить очищенный стержень в паяльник, включить питание.
- Когда он разогреется до температуры плавления канифоли, жало полностью окунуть в канифоль.
Не нужно перегревать паяльник, так как погружение стержня во флюс вызывает выделение клубов дыма с разбрызгиванием, образованием шлака от сгоревшей канифоли. При нормальном нагреве смола плавится с выделением небольшого количества дыма.
- Прутком припоя натереть рабочую поверхность, покрытую слоем расплавленного флюса, который нужно периодически обновлять.
- Процесс закончен, когда образуется равномерный тонкий слой полуды. Излишек нужно удалить мокрой хлопчатобумажной тряпочкой.
Лудить стержень нужно составом с высокой температурой плавления, отраженной в таблице.
ПОС-40 или ПОСу-95/5 образуют качественное покрытие, которое необходимо обновлять по мере выгорания.
Как залудить жало современного паяльника?
Производители сердечников заявляют, что их изделия лудить не обязательно. Это частично справедливо для тех стержней, которыми работают методом подачи припоя проволокой или пастой в рабочую зону. Жало прогревает соединение с нанесенным на него флюсом, отплавляет от проволоки капельку сплава, которая, растекаясь по горячему, образует прочное соединение.
Никель также окисляется на воздухе, хотя и медленнее, чем медь. Слой окиси ухудшает теплопередачу, снижая эффективность прогревания пайки, поэтому рабочую сторону лучше залудить. Сделать это нужно без повреждения покрытия. Для этого используется мокрый хлопчатобумажный лоскут, банка с твердой канифолью и ПОС. Правила того, как облудить паяльник новый:
- Рабочая поверхность обезжиривается.
- Включается питание.
- Нагревшийся сердечник очищается мокрой тряпкой и сразу втыкается в канифоль.
- Добавленный в банку кусочек припоя растирается, не вынимая стержня из флюса.
- Через короткое время кончик покроется ровным слоем олова.
Чаще всего для жала используется коническая форма. Достаточно лудить 3-5 мм острия конуса.
Особенности лужения современного жала паяльника
Сейчас стержни делаются из меди, покрытой тонким слоем никеля, защищающим от обгорания или керамики. Не допускается механической обработки, его нельзя даже царапать. Для удаления излишков ПОС или продуктов выгорания флюса можно протирать его куском мокрой не синтетической ткани, если нет специальной губки или очистителя из латунной стружки.
Как залудить жало паяльника во время работы
При пайке из-за нагрева поверхность наконечника окисляется, припой перестает липнуть, накапливаются шлаки сгоревшего флюса, ухудшающие качество пайки. Приходится восстанавливать луженое покрытие.
Лучше всего использовать устройство сухой очистки, состоящее из металлической спирали в контейнере. Доработав приспособление добавлением на дно густого флюса без кислоты, например стеарина или паяльного сала, можно решить две задачи:
- очистить поверхность стержня от нагара, потерев его о стружку;
- ухватив каплю ПОС на кончик горячего наконечника и утопив его во флюсе, получим очистку и лужение одновременно.
Процедура подходит для тонких медных, с никелевым покрытием и керамических сердечников. Проводится, когда окись начинает мешать работе.
Как залудить необгораемое жало?
Наконечник легко лудится, если его горячим тщательно протереть влажной тряпочкой без синтетики и моментально опустить во флюс. Затем палочкой сплава натирать рабочую поверхность до полуды, протереть стержень тряпкой и приступать к работе.
Как залудить жало паяльника деревянным бруском?
Если на поверхности есть значительный слой окисла, а механически абразивами или напильниками ее снимать нельзя, хорошо помогает при лужении брусок или дощечка хвойного дерева.
- Брус расположить так, чтобы волокна древесины были сориентированы перпендикулярно движению при натирании.
- Включается питание, на дощечку выкладываются маленькие кусочки канифоли и ПОС.
- Нагревшийся стержень ставится в кусок канифоли, которая образует расплавившуюся лужицу.
- Наконечник накрывает олово. После расплавления начинается движение наконечника поперек волокон, не покидая пределов канифоли.
Слой окисла растворяется горячей канифолью, сплав втирается в поверхность.
Как залудить жало в канифоли?
Слабо окисленная поверхность легко залудится в банке с канифолью с положенным туда кусочком ПОС. Протертым наконечником растопить сплав в емкости с канифолью. Такая работа сопровождается выделением большого количества смолистого дыма и должна выполняться на свежем воздухе или в хорошо проветриваемом помещении.
Долговечность покрытия или полуды жала определяется температурным режимом. Вредно работать паяльником на максимальной мощности без необходимости. Там, где нельзя штатно изменять температуру нагрева, используйте приспособленные регуляторы мощности, самодельные ограничители напряжения в паузах паяния.
Работа с радиоэлектроникой предполагает пайку материалов. Научиться этому легко, а если есть непонятные нюансы, то с опытом они исчезнут. Инструмент требует обслуживания для своей качественной работы. Мастеру нужно уметь правильно залудить жало паяльника, чтобы держался припой. Инструмент при этом не должен быть повреждён. Качество пайки зависит от правильных действий при обработке основания.
Особенности покрытий
Паяльники простого типа традиционно имеют медное жало. Материал до сих используется с момента изобретения инструмента из-за своих высоких теплопроводящих свойств. Но есть недостаток - способность к высокому износу. Медь выгорает или растворяется в припое. Недостаток требовалось устранить, и производители стали наносить дополнительное покрытие из никеля или серебра.
Никель обладает высокой прочностью и не изнашивается. Долгий срок службы - это преимущество никелевого покрытия. Недостаток - слабая адгезия. Такой наконечник плохо удерживает припой. Пайку можно выполнить только при подаче припоя непосредственно в зону работы. Рабочую область нагревают жалом, потом ложат небольшую часть припоя или паяльной пасты. Схватывание происходит от нагрева.
Серебро имеет хорошую адгезию, но слабо проводит тепло. К тому же материал дорогой. Со временем серебро изнашивается и обнажает медную основу. Это происходит из-за того, что покрытие из серебра растворяется в припое.
Особенности напыления усложняют работу и обслуживание. Поэтому радиолюбители, особенно старшего поколения, предпочитают медные паяльники. Но у медного жала есть недостаток - горячая медь мгновенно окисляется. Взаимодействие с воздухом происходит лишь на тонком слое, но этого достаточно для нулевой адгезии. Тепло тоже передаётся хуже. Выход из ситуации - наконечник всегда нужно покрывать тонким слоем припоя
.
Олово нельзя наносить перед пайкой, поскольку под его слоем начинает выгорать медь. На месте выгорания появляются шлаки, из-за которых отсутствует адгезия. Мастер начинает отвлекаться от работы.
Абразивные материалы стачивают покрытие. Никель или керамика нанесены тонким слоем на жало - вот почему нельзя их стачивать. Дорогостоящий наконечник превратится в медный пруток.
Процесс подготовки медного жала
Процесс покрытия не вызывает трудностей. Расплавленный припой хорошо ложиться на горячую медь, но с одним условием - она должна быть чистой. Добиться этого можно только при низкой температуре. Окисление при повышении температуры ускоряется и адгезия пропадает. Холодный припой нельзя прилепить к жалу, поскольку он не плавится. Получается замкнутый круг.
Шлаки, остатки канифоли и пластика, окалину и прочий мусор можно удалить на холодном инструменте. Стержень перед этой операцией вытаскивают, чтобы не повредить нагреватель. Жало внутри нагревателя тоже окисляется, что ухудшает теплопередачу. Электричество из-за окалины преодолевает лишнее сопротивление и расходуется впустую.
Перед тем как залудить паяльник с медным жалом его нужно очистить от грязи. Делают это напильником или наждачкой. Материал следует заточить до чистого слоя, чтобы внешний вид был как новый. Проще это сделать наждачкой. Поверхность полируют до гладкого состояния - так окисление проходит медленнее.
Скорость окисления можно снизить, если оковать жало. Делают это молотком на наковальне. Аккуратными ударами укрепляют поверхность и придают форму медному прутку. Далее переходят к процессу лужения, пока оно не покрылось шлаками.
Способы лужения медного жала:
Правильная подготовка позволит не нервничать на начальном этапе работы. Спустя время процесс нужно переделывать из-за того, что медь начинает окисляться.
Лужение современного покрытия
Наконечники из керамики и никеля не нужно лудить. Так читают производители, но это не более чем реклама. Современные покрытия тоже склонны к окислению, только процесс происходит медленнее. Залудить жало паяльника паяльной станции современного типа обычным способом не получится - покрытие будет стёрто.
Очистку выполняют мокрой тряпочкой их х/б ткани. Берут твёрдую канифоль, куда ложат немного припоя. Наконечник следует натереть тряпочкой и моментально окунуть в канифоль. Кусок припоя утапливают вертикально вниз. Припой плавится и обволакивает конус жала.
Очистка в процессе работы
Правильно облудить паяльник важно не только во время подготовки к работе. Спустя какое-то время пайки может случиться так, что материал снова не будет липнуть к основанию. Это происходит через минут 15. Под слоем лужения обгорает медь. Существует несколько способов как правильно залудить паяльник во время работы.
Бруском дерева
Брусок дерева неотёсанный всегда должен находиться под рукой у мастера. Используют хвойные породы, поскольку такая древесина имеет природную канифоль. На древесину наливаю флюс и ложат немного припоя. Как только на жале появляется окалина, натирают его о дерево. Во время этого процесса основание очищается и облуживается.
Губка из металла
Способ моментального лужения основания паяльника. Заводские паяльные установки оснащены подобным устройством в виде губки из стали в контейнере.
Мастеру удобно пользоваться подобным методом, но его можно улучшить. Низ губки измазывают флюсом - паяльным салом. При неглубоком погружении жала оно будет просто очищаться. А если на основание нанести припой и макнуть его глубоко, до основания губки, то очистка будет совмещена с лужением.
Метод оптимален для современных наконечников с керамическим или никелевым напылением. Даже из меди можно так очищать и залуживать. Повреждения устройству сложно нанести даже при сильном нажатии.
Использование канифоли
Способ для традиционного инструмента с простым жалом из меди. Металл быстро окисляется и через 10−15 минут припой уже не подцепить. Если почистить отдельно от флюса, то мастер не успеет донести паяльник - так быстро проходит окисление.
Чистят инструмент из-за этого в канифоли. Под паяльник ложат надфиль, можно воспользоваться стальной проволокой. Затем жалом трут до того момента, пока флюс не расплавится. Припоя не должно быть.
Классический метод и профилактика
Предыдущие способы придумали мастера относительно недавно. Наши предки, даже ещё отцы, делали лужение несколько иначе. Для этого требовался напильник с мелкой насечкой , верстак для работы (можно заменить доской), канифоль и максимально тугоплавкий припой.
Порядок действий:
Процедура отнимет минут 10, не меньше. Большое количество времени на подготовку окупается тем, что с инструментом можно работать несколько дней без особой подготовки.
Работа продолжительное время спровоцирует перегрев. Повышение температуры усиливает окисление и прут приходится готовить к работе чаще. Дабы избежать лишних процедур следует придерживаться некоторых правил.
Профилактические меры от окисления:
Инструмент всегда нужно держать наготове. После продолжительного простоя жало паяльника не лудится из-за сильного окисления. Восстановление адгезии покрытия, особенно из меди, проводят канифолью. После погружения в неё жало натирают тканью х/б. Во время работы паяльник тоже периодически нужно очищать.
Умение паять в современной жизни, насыщенной электроприборами и электроникой, необходимо так же, как умение пользоваться отверткой и вантузом. Методов пайки металлов существует много, но прежде всего нужно знать, как паять паяльником, хотя в бытовых условиях осуществимы и могут понадобиться также другие ее способы. В помощь желающим освоить технологию ручных спаечных работ и предназначена эта статья.
Флюсы
Паяльные флюсы делятся на нейтральные (неактивные, бескислотные), химически с основным металлом не взаимодействующие или взаимодействующие в ничтожной степени, активированные, химически действующие на основной металл при нагреве, и активные (кислотные), действующие на него и холодными. В отношении флюсов наш век принес больше всего нововведений; большей частью все же хороших, но начнем с неприятных.
Первое – технически чистого ацетона для промывки паек в широкой продаже больше нет вследствие того, что он используется в подпольном производстве наркотиков и сам обладает наркотическим действием. Заменители технического ацетона – растворители 646 и 647.
Второе – хлористый цинк в активированных флюс-пастах часто заменяют тераборнокислым натрием – бурой. Соляная кислота – высокотоксичное химически агрессивное летучее вещество; хлорид цинка также токсичен, а при нагреве сублимирует, т.е. улетучивается не плавясь. Бура безопасна, но при нагреве выделяет большое количество кристаллизационной воды, что немного ухудшает качество пайки.
Примечание: бура сама по себе паяльный флюс для пайки погружением в расплавленный припой, см. далее.
Хорошая новость – теперь в продаже есть широчайший ассортимент флюсов на все случаи паяльной жизни. Для обычных спаечных работ вам понадобятся (см. рис.) недорогие СКФ (спиртоканифольный, бывший КЭ, второй в списке бескислотных флюсов в табл. I.10 на рис. выше) и паяльная (травленая) кислота, это первый в списке кислотный флюс. СКФ пригоден для пайки меди и ее сплавов, а паяльная кислота – для стали.
Пайки от СКФ нужно обязательно промывать: в состав канифоли входит янтарная кислота, при длительном контакте разрушающая металл. Кроме того, случайно пролитый СКФ мгновенно растекается по большой площади и превращается в очень долго сохнущую чрезвычайно липкую гадость, пятна от которой ничем не сводятся ни с одежды, ни с мебели, ни с пола со стенами. В общем СКФ для пайки хороший флюс, но не для ротозеев с растяпами.
Полноценный заменитель СКФ, но не такой противный при небрежном обращении – флюс ТАГС. Стальные детали более массивные, чем допустимо для пайки паяльной кислотой, и более прочно, паяют флюсом Ф38. Универсальным флюсом можно паять практически любые металлы в любых сочетаниях, в т.ч. алюминий, но прочность спая с ним не нормируется. К пайке алюминия мы еще вернемся.
Примечание: радиолюбители, имейте в виду – сейчас есть в продаже флюсы для пайки эмалированных проводов без зачистки!
Другие виды пайки
Любители мастерить также часто паяют сухим паяльником с бронзовым нелуженым жалом, т. наз. паяльным карандашом, поз. 1 на рис. Он хорош там, где недопустимо растекание припоя вне зоны пайки: в ювелирных изделиях, витражах, паяных предметах прикладного искусства. Иногда всухую паяют и микрочипы, монтируемые на поверхность, с шагом расположения выводов 1,25 или 0,625 мм, но это дело рискованное и для опытных специалистов: плохой тепловой контакт требует избыточной мощности паяльника и длительного нагрева, а обеспечить стабильность прогрева при ручной пайке невозможно. Для сухой пайки применяют гарпиус из ПОСК-40, 45 или 50 и флюс-пасты, не требующие удаления остатков.
Тупиковые скрутки толстых проводов (см. выше) паяют погружением в футорку – ванночку с расплавленным припоем. Когда-то футорку грели паяльной лампой (поз. 2а), но ныне это дикость первобытная: электрофуторка, или паяльная ванна (поз. 2) дешевле, безопаснее и дает лучшее качество пайки. Скрутку в футорку вводят сквозь слой кипящего флюса, подаваемого на припой после его расплавления и прогрева до рабочей температуры. Простейший флюс в данном случае – порошок канифоли, но она скоро выкипает и еще быстрее пригорает. Лучше флюсовать футорку бурой, а если паяльная ванна используется для оцинковки мелких деталей, то это единственно возможный вариант. В таком случае максимальная температура футорки должна быть не ниже 500 градусов Цельсия, т.к. цинк плавится при 440.
Наконец, массивную медь в изделиях, напр. трубы, паяют высокотемпературной пайкой в пламени. В нем всегда есть несгоревшие частицы, жадно поглощающие кислород, поэтому пламя обладает, как говорят химики, восстановительными свойствами: снимает остаточный окисел и не дает образоваться новому. На поз. 3 видно, как пламя специальной паяльной горелки буквально выдувает все ненужное из зоны пайки.
Высокотемпературную пайку ведут, см. рис. справа, равномерно потирая с нажимом зону пайки 1 палочкой твердого припоя 2. Пламя горелки 3 должно следовать за припоем, чтобы горячее пятно не оказалось на воздухе. Предварительно зону пайки греют, пока не пойдут цвета побежалости. К луженой твердым припоем поверхности можно припаять что-то еще припоем мягким как обычно. Подробнее о пайке в пламени см. далее, когда дело дойдет до труб.
Курьезно, но в некоторых источниках паяльную горелку обзывают паяльной станцией. Ну, рерайт есть рерайт, что с него возьмешь. На самом деле настольная паяльная станция (см. след. рис.) – оборудование для тонких паяльных работ: с микрочипами и др., где недопустим перегрев, растекание припоя куда не надо и пр. огрехи. Паяльная станция точно поддерживает заданную температуру в зоне пайки, и, если станция газовая, то контролирует подачу туда газа. В таком случае горелка входит в ее комплект, но сама по себе паяльная горелка паяльная станция не более, чем каменоломня – собор Василия Блаженного.
Как паять алюминий
Благодаря современным флюсам паять алюминий стало в общем не сложнее, чем медь. Для низкотемпературной его пайки предназначен флюс Ф-61А, см. рис. Припой – любой аналог припоев Авиа; в продаже есть разные. Единственно что – стержень в паяльник лучше вставить бронзовый луженый с насечками на жале примерно как у напильника. Он под слоем флюса легко соскоблит прочную пленку окисла, которая и не дает алюминию паяться просто так.
Для высокотемпературной пайки алюминия припоем 34А предназначен флюс Ф-34А. Однако греть зону пайки пламенем нужно очень осторожно: температура плавления самого алюминия всего 660 Цельсия. Поэтому высокотемпературную пайку алюминия лучше применять беспламенную камерную (пайка с печным подогревом), но оборудование для нее стоит дорого.
Есть еще «пионерский» способ пайки алюминия с предварительным омеднением. Он пригоден, когда требуется только электрический контакт, а механические напряжения в зоне пайки исключены, напр., если нужно соединить алюминиевый кожух с общей шиной печатной платы. «По-пионерски» пайка алюминия осуществляется на установке, показанной на рис. слева. Порошок медного купороса насыпают горкой в зону пайки. Зубную щетку пожестче, обмотанную голым медным проводом, окунают в дистиллированную воду и растирают ею с нажимом купорос. Когда на алюминии появится медное пятно, его лудят и паяют как обычно.
Мелкая пайка
В пайке печатных плат есть свои особенности. Как паять детали на печатные платы, в целом см. небольшой мастер-класс в рисунках. Лужение проводов отпадает, т.к. выводы радиокомпонент и чипов уже луженые.
В любительских условиях, во-первых, нет особого смысла лудить все токоведущие дорожки, если устройство работает на частотах до 40-50 МГц. В промышленном производстве платы лудят низкотемпературными способами, напр. напылением или гальваническим. Прогрев дорожек паяльником по всей длине ухудшит их сцепление с основой и увеличит вероятность отслоения. После монтажа компонент плату лучше покрыть лаком. Медь от этого сразу потемнеет, но на работоспособность устройства это никак не повлияет, если только речь не идет об СВЧ.
Затем, взгляните на нечто безобразное слева на след. рис. За такой брак и в недоброй памяти советском МЭПе (министерстве электронной промышленности) монтажников разжаловали в грузчики или подсобники. Дело даже не во внешнем виде или перерасходе дорогого припоя, а, во-первых, в том, что за время остывания этих блямб перегрелись и монтажные площадки, и детали. А большие тяжелые наплывы припоя – довольно инертные для уже ослабленных дорожек грузики. Радиолюбителям хорошо знаком эффект: спихнул нечаянно плату-«каракатицу» на пол – 1-2 или более дорожек отслоились. Не дожидаясь и первой перепайки.
Паечные наплывы на печатных платах должны быть округлыми гладкими высотой не более 0,7 диаметра монтажной площадки, см. справа на рис. Кончики выводов должны немного выступать из наплывов. Кстати, плата полностью самодельная. Есть способ в домашних условиях сделать печатный монтаж таким же точным и четким, как фабричный, да еще и вывести там надписи, какие хочется. Белые пятнышки – блики от лака при фотосъемке.
Наплывы вогнутые и тем более сморщенные – тоже брак. Просто вогнутый наплыв значит, что припоя недостаточно, а морщинистый, кроме того, что в пайку проник воздух. Если собранное устройство не работает и есть подозрение на непропай, смотрите в первую очередь такие места.
ИМС и чипы
По сути интегральная микросхема (ИМС) и чип одно и тоже, но для ясности, как в общем и принято в технике, микросхемами-«микрухами» оставим ИМС в DIP-корпусах, до больших по степени интеграции включительно, с выводами через 2,5 мм, устанавливаемые в монтажные отверстия или паечные пистоны, если плата многослойная. Чипами пусть будут сверхбольшие ИМС-«миллионники», монтируемые на поверхность, с шагом выводов 1,25 мм и меньшим, а микрочипами – миниатюрные ИМС в таких же корпусах для телефонов, планшетов, ноутбуков. Процессоры и прочих «камни» с жесткими многорядными штыревыми выводами не трогаем: они не паяются, а устанавливаются в специальные панельки, которые запаиваются в плату однократно при ее сборке на предприятии.
Заземление паяльника
Современные КМОП (CMOS) ИМС по чувствительности к статическому электричеству такие же, как ТТЛ и ТТЛШ, держат без повреждения потенциал в 150 В в течение 100 мс. Амплитудное значение действующего напряжения сети 220 В – 310 В (220х1,414). Отсюда вывод: паяльник нужен низковольтный, на напряжение 12-42В, включенный через понижающий трансформатор на железе, не через импульсник или емкостный балласт! Тогда даже прямой пробой на жало не испортит дорогущие чипы.
Остаются еще случайные, и тем более опасные, выбросы сетевого напряжения: сварку рядом включили, бросок сети был, проводка заискрила и т.п. Самый надежный способ уберечься от них – не отводить «бродячие» потенциалы с жала паяльника, а не пускать из туда. Для этого еще на спецпредприятиях СССР применялась схема включения паяльников, показанная на рис.:
Точка соединения C1 C2 и сердечник трансформатора подключаются непосредственно к контуру защитного заземления, а к средней точке вторичной обмотки – экранная обмотка (незамкнутый виток медной фольги) и заземлители рабочих мест. К контуру эта точка подключается отдельным проводом. При достаточной мощности трансформатора к нему можно подключать сколько угодно паяльников, не заботясь о заземлении каждого в отдельности. В домашних условиях точки a и b соединяют с общей клеммой заземления отдельными проводами.
Микросхемы, пайка
Микросхемы в DIP-корпусах паяются как прочие радиоэлектронные компоненты. Паяльник – до 25 Вт. Припой – ПОС-61; флюс – ТАГС или спиртоканифоль. Смывать его остатки нужно ацетоном или его заменителями: спирт берет канифоль туго, и между ножками отмыть им полностью не удается ни кисточкой, ни ветошью.
Что до чипов и тем более микрочипов, то паять их вручную настоятельно не рекомендуется специалистам любого уровня: это лотерея в весьма проблематичным выигрышем и весьма вероятным проигрышем. Если уж у вас дело дойдет до таких тонкостей как ремонт телефонов и планшетов, то придется раскошелиться на паяльную станцию. Пользоваться ею не намного сложнее, чем ручным паяльником, см. видео ниже, а цены вполне приличных паяльных станций ныне доступны.
Видео: уроки пайки микросхем
Микросхемы, выпайка
«По-правильному», ИМС для проверки при ремонте не выпаиваются. Их диагностика производится на месте специальными тестерами и методами и негодная удаляется раз и навсегда. Но любители не всегда могут себе это позволить, поэтому на всякий случай ниже даем ролик о методах выпайки ИМС в DIP-корпусах. Чипы с микрочипами умельцы тоже исхитряются выпаивать, напр., подсовывая под ряд выводов нихромовую проволочку и грея сухим паяльников, но это лотерея еще менее выигрышная, чем ручной монтаж больших и сверхбольших ИМС.
Видео: выпайка микросхем – 3 способа
Как паять трубы
Медные трубы паяют высокотемпературным способом любым твердым припоем для меди с активированной флюс-пастой, не требующей удаления остатков. Далее возможны 3 варианта:
- В медных (латунных, бронзовых) соединительных муфтах – паяльных фитингах.
- С полной раздачей.
- С неполными раздачей и сжатием.
Пайка медных труб в фитингах надежнее прочих, но требует значительных дополнительных расходов на муфты. Единственный случай, когда она незаменима – устройство отвода; тогда используется фитинг-тройник. Обе паяемые поверхности заранее не лудят, но покрывают флюсом. Затем трубу вводят в фитинг, надежно фиксируют и пропаивают стык. Пайка считается законченной, когда припой перестанет уходить в зазор между трубой и муфтой (нужен 0,5-1 мм) и выступит снаружи небольшим валиком. Фиксатор снимают не ранее чем через 3-5 мин по затвердевании припоя, когда стык уже можно держать рукой, иначе припой не наберет прочность и стык когда-то да потечет.
Как паяют трубы с полной раздачей, показано слева на рис. Давление «раздатая» пайка держит такое же, как и фитинговая, но требует доп. специнструмента для разворачивания раструба и повышенного расхода припоя. Фиксация впаиваемой трубы не обязательна, ее можно вдвинуть в раструб с проворотом, пока не заклинит намертво, поэтому пайку с полной раздачей часто делают в неудобных для установки фиксатора местах.
В домашней разводке из тонкостенных труб малого диаметра, где давление уже небольшое, а его потери несущественны, целесообразной может оказаться пайка с неполной раздачей одной трубы и сужением другой, поз. I справа на рис. Для подготовки труб достаточно круглой палки из твердого дерева с коническим острием в 10-12 градусов с одной стороны и усеченно-конической лункой в 15-20 градусов с другой, поз II. Концы труб обрабатывают, пока они без заклинивания не войдут друг в друга прим. на 10-12 мм. Лудят поверхности заранее, наносят на луженые еще флюса и соединяют до заклинивания. Затем греют до плавления припоя и подпирают зауженную трубу, пока ее не заклинит. Расход припоя выходит минимальным.
Важнейшее условие надежности такого стыка – сужение должно быть ориентировано по току воды, поз. III. Школьный закон Бернулли – обобщение для идеальной жидкости в широкой трубе, а у реальной жидкости в узкой трубе за счет ее (жидкости) вязкости максимум скачка давления смещается противоположно току, поз. IV. Возникает составляющая силы давления, прижимающая зауженную трубу к раздатой, и пайка получается очень надежной.
Что еще?
Ах да, подставки для паяльников. Классическая, слева на рис., пригодна для любых стержневых. Где на ней быть ванночкам для припоя и канифоли – дело ваше, какой-либо регламентации нет. Для маломощных паяльников с фартуком пригодны упрощенные подставки-скобы, в центре.
Во время работы и хранения на жале паяльника образуется оксидный слой. Он мешает высококачественной пайке. Для удаления этого слоя и предотвращения его повторного образования, выполняют операцию лужения, или покрытия медной поверхности защитным слоем оловянного сплава. Существует много различных способов лужения. Перед операцией жало необходимо тщательно зачистить.
Основные сведения о процессе лужения
Лужение разделяют на первоначальное, проводимое на новом или длительное время хранившемся паяльнике, и рабочее, выполняемое непосредственно перед пайкой.
Как залудить жало паяльника? Сначала выполняется механическая очистка жала от окалины, оксидной пленки, шлаков и других загрязнений, далее на подготовленную поверхность наносится тонкий слой расплавленного припоя, чаще всего на оловянной основе.
Для механической очистки применяются:
- абразивный камень;
- наждачка;
- другой паяльник.
Подготовка и обслуживание
Чем интенсивнее идет работа, тем скорее жало паяльника выгорает и обрастает чешуйками окалины.
Во время продолжительного нагрева до высоких температур медь, из которой сделан наконечник, частично переходит в расплав олова, а частично истирается о паяемые поверхности и контакты. Происходит физическая и химическая эрозия вещества. Кроме того, под действием тепла происходит окислительная реакция меди с кислородом воздуха. На моделях, позволяющих регулировать температуру, рекомендуется снижать ее при случающихся перерывах в пайке, или просто выключать на это время паяльник.
Последовательность операций по удалению окалины:
- Аккуратно вытащить жало.
- Зачистить слой окалины мелкозернистой абразивной бумагой.
- Нанести на жало графитовый защитный слой, натерев его грифелем простого карандаша, Это замедлит повторное появление слоя окалины.
- Легко постукивая по корпусу электронагревателя и поворачивая его, удалить окалину из углубления для медного стержня.
- Вставить жало обратно в крепление.
Для обеспечения электробезопасности следует каждый раз перед началом работы осматривать изоляцию сетевого кабеля на предмет отсутствия механических повреждений и оплавлений.
Время от времени полезно также измерить величину сопротивления изоляции. Замер проводится между контактами вилки и жалом. Значение должно превышать 10 мом.
Особенности жала
Жало представляет собой главный (и единственный) рабочий орган прибора. Он нагревается от электронагревателя и нагревает припой, канифоль(или другой флюс) и спаиваемые детали. В ходе работы на нем образуется невидимая глазу оксидная пленка, снижающая смачиваемость материала. Визуально это выглядит так: олово или канифоль не растекается равномерно по всей по площади, а собирается в каплю и стекает вниз.
Размер и геометрию рабочего органа выбирают так, чтобы они соответствовали выполняемым операциям. Так, при спаивании деталей больших размеров и толщины выбирают мощный паяльник с толстым жалом. Для монтажа ножек микросхем, наоборот требуется прибор особо малой мощности, с тонким жалом и хорошим заземлением, чтобы не повредить чувствительные компоненты статически зарядом или перегревом.
Универсальный паяльник затачивают лопаткой. Тонкие детали паяют узкой боковой стороной, а более массивные — плоскостью лопатки.
Залуживаем жало паяльника
Перед каждой пайкой необходимо заново залудить паяльник. Прибор надо включить и дождаться его полного прогрева. При этом медь рабочего органа приобретет красно-оранжевый оттенок. Перегревать тоже не надо, во избежание обгорания. Прогретый паяльник следует прижать к кусочку канифоли. Канифоль начнет плавиться и выделять сильно пахнущий дым. Расплавом следует равномерно покрыть жало. Потом нужно расплавить маленький кусок олова и дать ему растечься по поверхности ровным слоем.
Как залудить паяльник с медным жалом
Лужение паяльника – работа несложная и обычно не вызывает затруднений. Если поверхность стержня хорошо подготовлена и зачищена- то и оловянно-свинцовый, и серебряный припои хорошо ложатся на нее.
Зачищать поверхность стержня необходимо до состояния новой детали. Сначала надо работать крупной шкуркой, выровнять поверхность и придать ей требуемую форму. Если есть техническая возможность, неплохо подвергнуть поверхность полировке — так она будет медленнее окисляться.
Есть еще один прием – оковка. Для этого жало следует вытащить из нагревателя и, подобно кузнецу, уларами молотка отковать на наковальне (или массивных тисках). Уплотненная таким образом поверхность будет также окисляться гораздо медленнее.
После механической обработки настала пора собственно залудить жало. Опытные пайщики рекомендуют различные способы:
- Поместить канифольную банку несколько кусков припоя. Нагреть паяльник и окунуть туда зачищенный наконечник. Канифольный расплав канифоли выступит в качестве флюсовой присадки и не даст металлу покрыться оксидным слоем. Вместо этого он будет покрыт слоем олова. Далее нужно взять квадратик грубого натурального сукна и протереть свежезалуженный кончик. При этом олово разотрется по поверхности и прекрасно к ней прилипнет. Минус метода — много дыма и резкий запах.
- Следующий способ залудить кончик дает меньше дыма, но потребует больше труда. Кусок грубого натурального сукна нужно разложить на гладкой дощечке, не него насыпать дробленую канифоль или положить целый кусок. Зачищенный кончик макнуть в канифоль, натереть поверхность прутком припоя. Эту операцию придется повторить неоднократно, после чего натереть рабочую поверхность о наканифоленное сукно.
Паяльник с медным жалом требуется залудить каждый раз перед пайкой и обязательно — после хранения в бездействии.
Как залудить жало паяльника во время работы
Если тщательно зачистить и залудить жало, то через полчаса работы, а то и раньше, на него снова перестанет набираться олово. Медь потихоньку стала пригорать, на ней скапливаются шлаковые остатки. Нет смысла давить на паяльник сильнее, прервитесь для лужения. Существует ряд приемов, как залудить кончик.
Используя деревянный брусок
Шершавый деревянный брусок (еловый или сосновый, в них присутствует природная смола, близкая по составу к канифоли). На брусок следует налить небольшое количество флюсового состава и положить небольшой кусочек припоя. если вы заметили окалину, вы можете, практически не прерываясь, снова зачистить и залудить наконечник.
В металлической губке
Этот способ быстро залудить кончик потребует некоторой подготовки. В металлический стаканчик поместите хозяйственную проволочную губку для мытья посуды. Нижнюю часть губки следует промазать густым флюсом, таким, как паяльное сало. При небольшом погружении кончика в губку его можно очистить от шлаков и окалины. А если подцепить каплю олова и погрузить в губку поглубже- то получится и залудить.
Этим методом можно очистить и залудить и классический медный наконечник, и современные — изготовленные из никеля или керамики.
В канифоли
Этот традиционный способ залудить потребует известной ловкости и быстроты движений. Медь окисляется очень быстро, и можно не успеть донести наконечник от места механической очистки до емкости с флюсом. Поэтому чистят прямо под флюсом, подложив под жало напильник. Кончиком надо тереть по напильнику до плавления флюса, после этого можно залудить, поднеся оловянный пруток.
Залудить классическим способом
Еще один традиционный способ залудить связан с применением тугоплавкого припоя. Тугоплавкость припоя позволяет ему медленнее испаряться с поверхности залуженного паяльника и будет дольше сохраняться на меди. Для него потребуется:
- напильник с частой насечкой;
- шероховатая доска из дерева хвойных пород;
- канифоль;
- кусочек тугоплавкого припоя.
Последовательность действий следующая:
- положить припой на дощечку;
- зачистить одну сторону;
- глубоко окунуть в канифоль;
- быстро зачистить о дощечку, проводя по припою;
- повторить для второй стороны.
Как залудить жало современного паяльника
Согласно декларациям производителей, наконечники из керамики или никеля не нуждаются в лужении. В реальной жизни они также подвержены образованию нагара и окалины. Облудить такой паяльник обычным способом не выйдет. Понадобится:
- хлопчатобумажная ветошь;
- баночка с канифолью;
- пруток припоя.
Следует протереть наконечник о ветошь и сразу погрузить его в канифоль. Вдоль наконечника нужно погрузить в кипящую канифоль пруток припоя. Он расплавится и пристанет к рабочим поверхностям.
Способы проведения лужения
Существует несколько способов зачистить рабочие поверхности перед лужением:
- С применением абразивных материалов. Надфиль, напильник, точильный брусок, шкурка.
- При помощи ковки. Рекомендуется снять жало перед его обработкой.
- С использованием еще одного паяльника. Наконечники трут друг о друга.
После зачистки следует немедленно, не дожидаясь восстановления оксидного слоя, погрузить наконечник в емкость с канифолью. Туда же погружают пруток припоя, расплавляя его и давая растечься по поверхности стержня. Эту операцию следует повторить несколько раз, чтобы убедиться в полном покрытии припоем рабочих поверхностей.
Необходимо тщательно осмотреть наконечник. Если остались участки, не покрытые припоем, операцию следует повторить до получения росного сплошного слоя.
Залудить раз и навсегда не получится. Лужение требуется периодически повторять.
Как залудить необгораемое жало
Традиционное жало, выполненное из красной меди, имеет склонность к постоянному выгоранию и образованию окалины. Достаточно часто требуется зачистить и залудить его. С другой стороны, работа по распайке высокочувствительных к перегреву микросхем и других электронных компонентов требует минимального присутствия припоя на рабочем органе. Даже того минимального тепла, которое запасается к капле припоя, может оказаться достаточно, что бы повредить их.
Для монтажа таких термочувствительных деталей применяются необгораемые наконечники, с нанесенным тонким никелевым слоем. Это покрытие легко оцарапать, и традиционная для медных наконечников зачистка напильником или шкуркой быстро выведет его из строя. Не следует также удалять излишки припоя постукиванием о подставку.
Такие рабочие органы можно залудить следующим способом:
- приготовить кусок хлопковой ткани, канифоль и припой;
- смочить ее холодной водой, слегка отжать;
- в банку с канифолью поместить кусок припоя;
- сильно натереть прогретый паяльник о ткань, добиваясь стирания оксидного слоя;
- быстро окунуть наконечник в канифоль и расплавить в ней олово, давая ему равномерно растечься;
- натереть о хлопковую ткань.
Допустимо применять для этого проволочную губку из медных сплавов. Стальная проволока не подойдет — она повредит и сдерет никелевое покрытие слой.
Для необгораемых паяльников особо важно соблюдение температурного режима — при его превышении наконечник может выйти из строя. Нужно внимательно следить за температурой, при перерывах в пайке снижать мощность, если прибор оснащен регулятором. Если регулятора нет, паяльник во время перерыва следует выключать. В продвинутых моделях существует функция автоматической регулировки мощности. Она использует информацию от датчика температуры и снижает мощность, если устройству грозит перегрев. Кроме перегрева, для необгораемых наконечников также вредно долго находиться без припоя.
Необгораемые наконечники обладают еще одним преимуществом — их можно легко снять и заменить. Доступны целые наборы сменных рабочих органов, предназначенные для разных видов пайки.