Чем и как паять микросхемы

Оборудование для пайки

Для пайки микросхем можно использовать различное паяльное оборудование, начиная от простейшего – паяльника, и заканчивая сложными устройствами и паяльными станциями с использованием инфракрасного излучения. Паяльник для пайки микросхем должен быть маломощным, желательно рассчитанным на напряжение питания 12 В. Жало такого паяльника должно быть остро заточено под конус и хорошо облужено.

Для выпаивания микросхем может быть применен вакуумный оловоотсос – инструмент, позволяющий поочередно очищать ножки на плате от припоя. Этот инструмент представляет собой подобие шприца, в котором поршень подпружинен вверх. Перед началом работ он вдавливается в корпус и фиксируется, а когда необходимо, освобождается нажатием кнопки и под действием пружины поднимается, собирая припой с контакта.

Более совершенным оборудованием считается термовоздушная станция, которая позволяет осуществлять и демонтаж микросхем и пайку горячим воздухом. Такая станция имеет в своем арсенале фен с регулируемой температурой потока воздуха.

Очень востребован при пайке микросхем такой элемент оборудования, как термостол. Он подогревает плату снизу, в то время, как сверху производятся действия по монтажу или демонтажу. Опционально термостол может быть оснащен и верхним подогревом.

В промышленных масштабах пайка микросхем осуществляется специальными автоматами, использующими ИК-излучение. При этом производится предварительный разогрев схемы, непосредственно пайка и плавное ступенчатое охлаждение контактов ножек.

Как использовать припой

Чтобы шов после пайки получился прочным и герметичным, необходимо:

1. тщательно подготовить трубы перед выполнением пайки. Для этого концы труб очищаются от окислов и иных видов загрязнений металлической щеткой, а заусенцы, образовавшиеся после нарезки труб, удаляются при помощи специального устройства – фаскоснимателя;

Подготовка медной трубы к пайке

1. расширить конец одной трубы на несколько миллиметров, чтобы трубы легко стыковались между собой. Если пайка производится при помощи фитингов (специальных элементов, предназначенных для сборки трубопровода различной конфигурации), то увеличивается диаметр фитинга, а не трубы;

Увеличение диаметра трубы

1. обработать места пайки труб флюсом;

Обработка трубы флюсом перед пайкой

1. подготовить газовую горелку (оборудование, предназначенное для пайки труб, изготовленных из меди) и немного нагреть спаиваемые участки;
2. аккуратно по всему периметру трубы нанести припой, который в процессе разогрева будет постепенно переходить из твердого состояния в жидкое, тем самым заполняя все пустое пространство;

Читать также: Алюминиевые бачки для радиатора

Пайка при помощи припоя

1. дать припою полностью остынуть в неподвижном состоянии. Для полного остывания в зависимости от вида припоя требуется в среднем 3 -5 минут.

Процесс пайки труб из меди при помощи припоя представлен на видео.

При выборе припоя и флюса необходимо учитывать все основные характеристики веществ, то есть если для пайки используется высокотемпературный припой, то и флюс так же должен быть предназначен для высокотемпературной пайки. Правильно подобранные и соответствующие друг другу материалы способствуют получению не только герметичного шва, но и максимально долговечного соединения.

Медь является таким материалом, который лучше спаять, в особенности это касается тонких труб, используемых для отопления или проведения газа, а также в других видах деятельности. Именно поэтому стоит сделать правильный выбор в пользу подходящего припоя. Медь прекрасно спаивается, в особенности при использовании материала в чистом виде. Металл сохраняет свою структуру и свойства.

Особенности физико-химических процессов

При проведении пайки припой сначала нагревается и смягчается, а затем приобретает жидкое состояние. Данный температурный промежуток называют зоной плавления. Скрепляемые части при пайке нагревают, но до жидкой консистенции не доводят. Стадия сплавления жидкого припоя наступает, когда степень его нагрева превышает температуру плавления, называемую рабочей.

Припой, находясь в расплавленном состоянии, смачивает соединяемый металл и растекается, благодаря чему ликвидируются щели между стыкуемыми участками труб.

Период, в течение которого нагревается место соединения, а потом припой кристаллизируется, приобретая твердое состояние, как правило, равно 4 -5 минут. При этом паяльник должен выделять столько тепла, чтобы в течение двух минут нагрева жидкий припой успевал вступить в реакцию со стыкуемыми поверхностями. Только при соблюдении данных условий флюс и детали не успеют перегреться.

Использование сплавов оловянно свинцовой группы

Процесс пайки представляет собой соединение нескольких металлизированных частей между собой. Температура воздействия при этом не превышает критический порог, при котором происходит разрушение деталей или плат. Основными задачами использования изделий пайки, является обеспечение максимально ровной температурной вязкости, при которой происходит равномерное растекание по поверхности.

Олово для пайки применяется достаточно часто, материал служит составляющей наибольшего количества припоев. В чистом виде металл очень дорог, применяется для спайки важных изделий, элементов. Разделяются по категориям с применением свинца и без него.

Свинцовые припои

Различные материалы для пайки применяются с использованием свинца. Материал отличается легкоплавкостью, мягок и легко поддается обработке. Легко растворяется в щелочной среде, кислотных примесях.

Свинцовый припой

Наиболее популярными в использовании считаются изделия с маркировкой ПОС. Процентное содержание элементов позволяет работать с разными средами и материалами. Отличаются температурными показателями и другими параметрами, которые важны для надежного соединения. К свинцовым соединениям добавляются цинк, висмут или сурьма, которые обеспечивают защиту от окисления и других разрушающих факторов.

Для чего может пригодиться паяльник

Сфер применения этому высокотехнологичному прибору — достаточно много. Вот неполный список задач, в котором вы наверняка найдете и собственные периодически возникающие проблемы.

• Пайка проводов и ремонт электро-удлинителей;
• Пайка и замена радиодеталей в бытовой технике;
• Ремонт светильников и светодиодных ламп;
• Ремонт тонкостенных металлических трубных соединений;
• Ремонт прохудившихся металлических баков и емкостей;
• Быстрый прожиг отверстий в пластике;
• Отрезка лишних частей в пластиковых деталях и корпусах;
• И т.п.

Будет интересно Устройство амперметра и принцип его действия

Как видно из этого перечня, применение паяльнику найдется всегда, лишь бы руки были достаточно прямые. Да и паяльник в ряде случаев подойдет самый простой и недорогой, лишь бы мощность была достаточная, например, 60 Вт.

Он отлично подойдет для пайки проводов. Но для «электронных» задач с мощностью лучше не переборщать, т.к. дорожки на платах не любят слишком высоких температур и легко отслаиваются, а сами радиодетали выходят из строя. Ниже мы расскажем, какой паяльник выбрать для пайки радиодеталей. При выборе паяльника следует определиться, для каких целей вам нужен данный электрический инструмент.

Использование сплавов оловянно свинцовой группы

Процесс пайки представляет собой соединение нескольких металлизированных частей между собой. Температура воздействия при этом не превышает критический порог, при котором происходит разрушение деталей или плат. Основными задачами использования изделий пайки, является обеспечение максимально ровной температурной вязкости, при которой происходит равномерное растекание по поверхности.

Олово для пайки применяется достаточно часто, материал служит составляющей наибольшего количества припоев. В чистом виде металл очень дорог, применяется для спайки важных изделий, элементов. Разделяются по категориям с применением свинца и без него.

Свинцовые припои

Различные материалы для пайки применяются с использованием свинца. Материал отличается легкоплавкостью, мягок и легко поддается обработке. Легко растворяется в щелочной среде, кислотных примесях.

Свинцовый припой

Наиболее популярными в использовании считаются изделия с маркировкой ПОС. Процентное содержание элементов позволяет работать с разными средами и материалами. Отличаются температурными показателями и другими параметрами, которые важны для надежного соединения. К свинцовым соединениям добавляются цинк, висмут или сурьма, которые обеспечивают защиту от окисления и других разрушающих факторов.

Строение диодных элементов

Главное отличие от других ламп в том, что светодиоды имеют плюсовой и минусовой контакт (анод и катод)

При пайке диода в цепи важно это учитывать

Также нужно понимать, что бывают DIP и SMD светодиоды.

Плюсовой контакт в DIP определяется достаточно просто. Стоит внимательно взглянуть внутрь колбы. Плюсовой вывод – анод – меньше минусового. На рисунке плюс – слева.

Есть и второй способ – посмотрите на длину ножки. У положительного вывода она длиннее.

Третий способ – мультиметром. Черная клемма прибора – минусовая, красная – плюсовая. Ставим на прозвон:

Последний способ подходит для обоих типов.

Это, пожалуй, главное, что стоит знать о строении светодиода. Если интересна теория, рекомендуем посмотреть видео:

Стоимость

В ассортименте большинства электротехнических магазинов представлены модели средней мощности (15В – 40В), которые относительно сложно использовать для пайки микросхем. Несмотря на это, найти подходящий паяльник небольшой мощности не составит труда, необходимо лишь определиться, с какой суммой вы готовы расстаться ради прибора. Самые дешевые модели обойдутся в 300 рублей, но они не отличаются высоким качеством и рабочим ресурсом. Впрочем, дорогие сугубо профессиональные инструмента за 6-7 тысяч рублей тоже нам не подходят – как ни старайся, а оправдать стоимость такого аппарата при домашней эксплуатации будет очень сложно. Оптимальный вариант – устройство за 1000-1500 рублей с терморегулятором, набором сменных жал и рукояткой из изоляционного материала.

Критерии выбора

Помимо этого существуют и другие марки, так что у людей часто возникает вопрос, какой припой выбрать для микросхем, исходя из параметров

В первую очередь нужно обращать внимание на проводимость состава. Если у него большое сопротивление, то для сложных схем он может не подойти

Для обыкновенной домашней пайки критерии не столь существенны, но если предстоит серьезная работа, то лучше обращать внимание на серебряные припои, а не на оловянно-свинцовые, хотя они и дешевле.

Серебряные припои

Одним из важных параметров является температура плавания. Тут не нужна высокая крепость и сама температура на схеме не будет подыматься не выше сотни градусов. При низкой температуре плавления припой лучше расплавляется и схватывается на поверхности. Также проще обирать остатки, которые могут налипнуть при неаккуратном обращении.

Лучше если материал будет выполнен в виде прутка или проволоки, так как это более удобно в практическом применении. Ведь нужно отмерять относительно небольшие порции, поэтому, необходимо иметь возможность взять паяльником минимальное количество материала.

Особенности пайки

Выбирая, какой припой лучше выбрать для пайки SMD стоит учитывать, что сам процесс спаивания имеет некоторые отличия. Во-первых, для работы нужно подобрать тонкий паяльник, у которого было острое плоское жало. Его мощность не должна слишком превышать температуру плавления расходного материала. Нужно обильно использовать флюс, чтобы улучшить скорость и надежность соединения.

https://youtube.com/watch?v=KBr6fTDMazw

Одной из главных особенностей является чистка микросхемы после спаивания. На ней могут остаться лишние частицы припоя, которые следует собрать, чтобы не получилось короткого замыкания. Это могут быть как случайно оброненные капли, так и просто расплывшиеся массы припоя, если его взяли слишком большое количество. Для этого используется специальная оплетка из меди. Это еще одна из причин по которой температура плавления расходного материала должна быть минимальной.

Производители

На рынке можно выделить следующих отечественных производителей

• КиевЦветМет;
• Арсенал;
• Вадис-М;
•  «Технологические Линии»;
• Техноскрап.

Паяльник для микросхем — как выбрать правильно

Все электрические паяльники, которые можно встретить в магазине или интернете, различаются по своим характеристикам. Чтобы ответить на вопрос, как выбрать паяльник для пайки микросхем необходимо определить его основные параметры:

· Мощность. Для микропайки выводов микросхем достаточно выбрать паяльник мощностью от 20 до 35 Вт. Более мощные паяльники могут вызвать перегрев компонентов.

· Габариты и вес. Лучше всего маленький паяльник, который удобно лежит в руке. Паяльник всегда держат в пальцах, как шариковую ручку — поэтому он должен быть миниатюрным и лёгким. Не следует приобретать массивные паяльники с деревянными ручками — их нельзя правильно взять в руку. Не рекомендуется приобретение паяльников в виде пистолета — ими тяжело паять детали на печатных платах.

· Конструктивное исполнение

При выборе нужно обратить внимание на материал ручки (он должен быть удобным, нескользким, не натирать мозолей), на исполнение электрического шнура (кабель должен обязательно быть в двойной изоляции, с сечением жилы провода не менее 2,5 мм, эластичным, чтобы не мешал при работе).

· Наличие контроллера температуры (термостата). Для обеспечения качественной пайки температура жала паяльника должна быть от 260 до 300 °C, не выше

Если встроенный контроллер отсутствует, лучше выбрать паяльник с питанием 12 В или 36 В. По отзывам радиолюбителей, хуже всего справляются с контролем температуры тайваньские паяльники на 220 В — они перегреваются, из-за чего не получается качественно припаять микросхему. В качестве выхода из положения паяльник включается через регулятор мощности, который можно приобрести или сделать самому.

· Форма и тип жала. Лучший выбор — это паяльник со сменными насадками. Для пайки планарных микросхем лучше всего подходит жало диаметром 2 мм со срезом 45°, которым удобно выполнять пайку ножек «волной припоя». Тонкими конусными насадками удобно паять микросхемы со штырьковыми выводами в металлизированных отверстиях платы. Паяльные жала должны быть со специальным покрытием, которое препятствует появлению нагара. Не следует брать обычные медные насадки — они быстро обгорают, окисляются, их нужно периодически зачищать.

· Наличие паяльной станции. Паяльная станция — это отдельный блок с контроллером и регулятором температуры, к которому через разъем подсоединяется паяльник и другие элементы (фен, термопинцет). Станция используется в основном для профессиональных или постоянных паяльных работ, для разового ремонта в домашних условиях её стоимость слишком высока (от 3 тыс. р.).

Особенности физико-химических процессов

При проведении пайки припой сначала нагревается и смягчается, а затем приобретает жидкое состояние. Данный температурный промежуток называют зоной плавления. Скрепляемые части при пайке нагревают, но до жидкой консистенции не доводят. Стадия сплавления жидкого припоя наступает, когда степень его нагрева превышает температуру плавления, называемую рабочей.

Припой, находясь в расплавленном состоянии, смачивает соединяемый металл и растекается, благодаря чему ликвидируются щели между стыкуемыми участками труб.

Период, в течение которого нагревается место соединения, а потом припой кристаллизируется, приобретая твердое состояние, как правило, равно 4 -5 минут. При этом паяльник должен выделять столько тепла, чтобы в течение двух минут нагрева жидкий припой успевал вступить в реакцию со стыкуемыми поверхностями. Только при соблюдении данных условий флюс и детали не успеют перегреться.

Как выбрать припой

Невзирая на то, что мягкие припои считаются недостаточно прочными, при применении капиллярной сварки можно получить качественную сантехническую конструкцию. Легкоплавкие припои используют для стыковки медной трубной продукции диаметром 6 –180 миллиметров. Им отдают предпочтение потому, что они работают при невысоких температурах. Дело в том, что медь при высоких показателях температуры способна потерять прочность.

Все припои, принадлежащие к средне- и высокоплавкому виду, относятся к твердому типу. Для высокотемпературной пайки изделий из меди применяют припои на основе меди, серебра и других металлов. Благодаря их использованию, получается шов, отличающийся прочностью и устойчивостью к действию повышенного давления и высоких температур.

Среди них наиболее востребованы:

• медно-фосфорные;
• медно-серебряно-фосфорные;
• серебряные.

В последнем случае требуется не только припой, но и флюс паста для пайки медных труб.

Порядок проведения работ

Перед началом работ необходимо подготовить все инструменты, материалы и приспособления, чтобы они были под рукой. При монтаже или демонтаже плату можно расположить на термостоле. Если для демонтажа используется паяльный фен, то для исключения его воздействия на другие компоненты, нужно их изолировать. Сделать это можно установкой пластин из тугоплавкого материала, например, полосок, нарезанных из старых плат, пришедших в негодность.

При использовании для демонтажа оловоотсоса процесс происходит аккуратнее, но дольше. Оловоотсос «заряжается» при очистке каждой ножки. По мере заполнения кусками застывшего припоя, его нужно очищать.

Есть несколько правил пайки, которые следует обязательно исполнять:

• паять микросхемы на плате надо быстро, чтобы не перегреть чувствительную деталь;
• можно каждую ножку во время пайки придерживать пинцетом, чтобы обеспечить дополнительный теплоотвод от корпуса;
• при монтаже с помощью фена или инфракрасного паяльника, необходимо следить за температурой детали, чтобы она не поднималась выше 240-280 °C.

Радиоэлектронные детали очень чувствительны к статическому электричеству. Поэтому при сборке лучше использовать антистатический коврик, который подкладывается под плату.

Как избавиться от статики

При пайке микросхем или SMD компонентов схем необходимо избавляться от статического электричества. Таким разрядом они запросто пробиваются. Потому при работе часто на стол кладут металлическую заземленную пластину, применяют инструмент с антистатическим покрытием. Металл на столе не всех радует, заменить его можно антистатическим ковриком или покрытием. Они есть в магазинах, торгующих электронными деталями.

Со статическим электричеством надо быть осторожнее

Паяльники, кстати, тоже бывают с антистатическим корпусом. Это неплохо, но модели недешевые. Проблему можно решить и по-другому — уровняв потенциал. Для этого все действующие элементы надо соединить между собой медным проводником. «Все элементы» — это и вы, и паяльник, и плата. Все надо соединить одним проводом — обмотать. Проводник берем с хорошим запасом длины, чтобы не сковывал движения. А еще перед началом работы с электроникой снимаем шерстяные и синтетические вещи и руками прикасаемся к металлу. Можно — к заземленным элементам, но необязательно.

Общее разделение

Припои разделяются на две группы. Это мягкие и твердые.

Мягкие имеют температуру плавления до 300 °C. Такими припоями паяют радиодетали, и к ним можно отнести оловянно свинцовые и бессвинцовые материалы. Основной рабочий инструмент с такими материалами это паяльники до 50 Вт и паяльные фены.

Твердые плавятся свыше 300 °C. Это прочные материалы с высоким пределом прочности по сравнению с мягкими.

К ним относятся медно-цинковые и серебряные. С такими припоями можно работать только с мощными паяльниками, паяльными лампами или горелками.

В данной статье будут подробно описаны мягкие припои, которые используются для радиодеталей и ремонта техники.

Обзор производителей и моделей

Многие радиолюбители часто теряются в выборе устройств. Но, безусловно, все приобретают специальную паяльную станцию. Для удобства работы необходимо подобрать электроприбор, который подойдет именно вам.

Модель

Паяльный инструмент следует выбирать, опираясь на вид деятельности. Перед тем, как купить паяльник электрический для микросхем, давайте определимся с назначением и производителями.

Так, паяльные станции можно разделить на три вида:

1. Для домашней пайки электроприборов.
2. Для работы (ремонта электроники).
3. Спайка деталей автомобиля.

В первую очередь стоит обратить внимание на производителя паяльных станций

Немецкая и китайский

Выбор паяльной станции немецкой фирмы для дома будут не лучшим решением, так как цена очень высока и рациональнее будет покупать ее для профессионального использования.

Китайская модель

Паяльные станции

• Quick 202В УЫВ – для непрофессионалов.
• Quick 702 ESD – для профессиональных специалистов.

Для работы с деталями автомобилей отлично подходит термовоздушная станция «Lukey 868».

Модели

На данный момент самые бюджетные паяльные станции производит , которая очень популярна. Но мнения об этой компании расходятся. Одни радиолюбители и мастера утверждают, что это самое дешевое китайское оборудование, которое достаточно быстро ломается, а также может стать причиной пожара.

Качественная паяльная станция

Другие рекомендуют эту фирму для неопытных радиолюбителей, так как при щепетильном отборе моделей станции можно найти достаточно качественно оборудование, которое имеет приемлемую цену для работ в домашних условиях.

Рекомендации

Для правильного выполнения паяльных работ рекомендуется использовать мощность паяльника, не превышающую 10 Вт. Большинство электроинструментов работает от напряжения сети в 220 В, но в некоторых моделях предусмотрен блок питания, понижающий напряжение до показателей 36 или 12 В. Паяльники, способные понижать электрическое напряжение, считаются лучшим вариантом для работы с микросхемами.

Что касается толщины жала электропаяльника, то этот параметр колеблется от 1 до 2 мм. В большинстве случаев для работы удобно пользоваться конусовидными насадками. Выбирая модель электрического паяльника, целесообразно отдать предпочтение варианту с автоматическим терморегулятором, который поддерживает заданную температуру и позволяет добиться отличных результатов в процессе паяльных работ.

Как паять микродетали обычным паяльником, смотрите далее.

Флюсы: основа для пайки в радиоэлектронике

Как правило, в арсенале у радиолюбителя имеется много различных химических веществ, что позволяет создать максимально качественный и надежный припой. Флюсы – это специальная химия, предназначенная для радиомонтажа. Она позволяет удалять оксидные пленки и дает припою равномерно растекаться. Флюсы разделяются на несколько типов: нейтральные, активные и антикоррозийные.

Нейтральные флюсы

Нейтральные – самые ходовые, простые и безопасные флюсы. Они не содержат кислот и других агрессивных элементов, вызывающих коррозию металлов, и, в основном, не требуют смывки. Канифоль – самый дешевый тип флюса – обязана быть у каждого радиолюбителя. Она защищает поверхность от окислов и предотвращает разъедание. Можно сказать, что это универсальный тип флюса.

ЛТИ 120 – жидкий флюс, относится к нейтральным. В нем нет кислот, а значит он не будет разъедать металл. Основой его состава является канифоль, растворенная в спирте. ЛТИ-120 прост в использовании: необходимо всего лишь нанести слой флюса на пропаиваемую поверхность, а потом припаять нужный элемент к плате.

В продаже также можно найти гелевые флюсы, в основе которых есть канифоль. Они очень удобны для пайки, когда нужно нанести только небольшую часть флюса в определенную зону. Обычно нейтральным флюсам не нужна смывка, тем не менее многие радиолюбители предпочитают смывать любой флюс после использования.

Активные флюсы

Активные (их еще называют кислотные) флюсы имеют в составе соляную, фосфорную или лимонную кислоту. После их применения обязательно требуется промывка детали, так как остатки флюсов будут вызывать коррозию и разъедать пайку. Такими флюсами удаляют в основном агрессивные вещества с паяемых деталей.

Самый ходовой флюс такого типа – паяльная кислота. Ею можно паять, например, никелевые сплавы. Ф38Н применяется для пайки стойкой коррозионной стали, различных медных сплавов, бронзы, нихрома и латуни. Остатки Ф38Н легко могут смываться водой.

Другие виды

Также существуют флюсы антикоррозийные, состоящие из фосфорной кислоты. Они не вызывают коррозию черных металлов, а значит нет необходимости удалять остатки флюса после пайки. Для цветных металлов желательна промывка теплой воде. Помимо воды флюсы можно смывать ацетоном, нефразом, этиловым или изопропиловым спиртами. Все эти средства подходят для очистки печатных плат.

Еще есть паяльные пасты, представляющие собой смесь флюса с припоем. Бывает, такую пасту изготавливают самостоятельно. Нужно всего лишь при помощи напильника сделать стружку из припоя и смешать ее с жидкими флюсами. Такую пасту можно наносить на деталь с последующим прогревом паяльника. Ее можно применить при пропайке навесного монтажа или использовать ее в труднодоступном месте на плате.

Таблица припоев для паяльников на микросхемы.

Похожие записи:

Почему кондиционер капает в комнату и что делать в этом случае? Самодельный блок питания для светодиодной ленты. переделка своими руками из старых бп Триггеры Самодельный генератор качающейся частоты (гкч) с индикатором ачх Обзор самых популярных usb светильников Как произвести ремонт микроволновки своими руками