Как паять микросхемы паяльником. Простые схемы для начинающих Паять легкие схемы для начинающих
Недавно ко мне, узнав что я радиолюбитель, на форуме нашего города, в ветке Радио обратились за помощью два человека. Оба по разным причинам, и оба разного возраста, уже взрослые, как выяснилось при встрече, одному было 45 лет, другому 27. Что доказывает, что начать изучение электроники, можно в любом возрасте. Объединяло их одно, оба были так или иначе знакомы с техникой, и хотели бы самостоятельно освоить радиодело, но не знали с чего начать. Мы продолжили общение в В_Контакте , на мой ответ, что в инете море информации на эту тему, занимайся - не хочу, я услышал от обоих примерно одинаковое, - что оба не знают с чего начать. Одним из первых вопросов было: что входит в необходимый минимум знаний радиолюбителя. Перечисление им необходимых умений, заняло довольно приличное время, и я решил написать на эту тему обзор. Думаю, он будет полезен таким же начинающим, как и мои знакомые, всем кто не может определиться, с чего начать свое обучение.
Сразу скажу, что при обучении, нужно равномерно сочетать теорию с практикой. Как бы ни хотелось, побыстрее начать паять и собирать конкретные устройства, нужно помнить о том, что без необходимой теоретической базы в голове, вы в лучшем случае, сможете безошибочно копировать чужие устройства. Тогда как если будете знать теорию, хотя бы в минимальном объеме, то сможете изменить схему, и подогнать её под свои потребности. Есть такая фраза, думаю известная каждому радиолюбителю: “Нет ничего практичнее хорошей теории”.
В первую очередь, необходимо научиться читать принципиальные схемы. Без умения читать схемы невозможно собрать даже самое простое электронное устройство. Также впоследствии, не лишним будет освоить и самостоятельное составление принципиальных схем, в специальной .
Пайка деталей
Необходимо уметь опознавать по внешнему виду, любую радиодеталь, и знать, как она обозначается на схеме. Разумеется, для того чтобы собрать, спаять любую схему, нужно иметь паяльник, желательно мощностью не выше 25 ватт, и уметь им хорошо пользоваться. Все полупроводниковые детали не любят перегрева, если вы паяете, к примеру, транзистор на плату, и не удалось припаять вывод за 5 - 7 секунд, прервитесь на 10 секунд, или припаяйте в это время другую деталь, иначе высока вероятность сжечь радиодеталь от перегрева.
Также важно паять аккуратно, особенно расположенные близко выводы радиодеталей, и не навесить “соплей”, случайных замыканий. Всегда если есть сомнение, прозвоните мультиметром в режиме звуковой прозвонки подозрительное место.
Не менее важно, удалять остатки флюса с платы, особенно если вы паяете цифровую схему, либо флюсом содержащим активные добавки. Смывать нужно специальной жидкостью, либо 97 % этиловым спиртом.
Начинающие часто собирают схемы навесным монтажом, прямо на выводах деталей. Я согласен, если выводы надежно скручены между собой, а после еще и пропаяны, такое устройство прослужит долго. Но таким способом собирать устройства, содержащие больше 5 - 8 деталей, уже не стоит. В таком случае, нужно собирать устройство на печатной плате. Собранное на плате устройство, отличается повышенной надежностью, схему соединений можно легко отследить по дорожкам, и при необходимости вызвонить мультиметром все соединения.
Минусом печатного монтажа, является трудность изменения схемы готового устройства. Поэтому перед разводкой и травлением печатной платы, всегда, сначала нужно собирать устройство на макетной плате. Делать устройства на печатных платах, можно разными способами, здесь главное соблюдать одно важное правило: дорожки медной фольги на текстолите, не должны иметь контакта с другими дорожками, там, где это не предусмотрено по схеме.
Вообще есть разные способы сделать печатную плату, например, разъединив участки фольги - дорожки, бороздкой, прорезаемой резаком в фольге, сделанным из ножовочного полотна. Либо нанеся защитный рисунок защищающий фольгу под ним, (будущие дорожки) от стравливания с помощью перманентного маркера.
Либо с помощью технологии ЛУТ (лазерно - утюжной технологии), где дорожки от стравливания защищаются припекшимся тонером. В любом случае, каким-бы способом мы не делали печатную плату, нам необходимо, сперва её развести в программе трассировщике. Для начинающих рекомендую , это ручной трассировщик с большими возможностями.
Также при самостоятельной разводке печатных плат, либо если распечатали готовую плату, необходимо умение работать с документацией на радиодеталь, с так называемыми Даташитами (Datasheet ), страничками в PDF формате. В интернете есть Даташиты практически на все импортные радиодетали, исключение составляют некоторые Китайские.
На отечественные радиодетали, можно найти информацию в отсканированных справочниках, специализированных сайтах, размещающих страницы с характеристиками радиодеталей, и информационных страничках различных интернет магазинов типа Чип и Дип . Обязательно умение определять цоколевку радиодетали, также встречается название распиновка, потому что очень многие, даже двух выводные детали имеют полярность. Также необходимы практические навыки работы с мультиметром.
Мультиметр, это универсальный прибор, с помощью только его одного, можно провести диагностику, определить выводы детали, их работоспособность, наличие или отсутствие замыкания на плате. Думаю не лишним, будет напомнить, особенно молодым начинающим радиолюбителям, и о соблюдении мер электробезопасности, при отладке работы устройства.
После сборки устройства, необходимо оформить его в красивый корпус, чтобы не стыдно было показать друзьям, а это значит, необходимы навыки слесарного, если корпус из металла или пластмассы, либо столярного дела, если корпус из дерева. Рано или поздно, любой радиолюбитель приходит к тому, что ему приходится заниматься мелким ремонтом техники, сначала своей, а потом с приобретением опыта, и по знакомым. А это означает, что необходимо умение проводить диагностику неисправности, определение причины поломки, и её последующее устранение.
Часто даже опытным радиолюбителям, без наличия инструментов, трудно выпаять многовыводные детали из платы. Хорошо если детали идут под замену, тогда откусываем выводы у самого корпуса, и выпаиваем ножки по одной. Хуже и труднее, когда эта деталь нужна для сборки какого-либо другого устройства, или производится ремонт, и деталь, возможно, потребуется после впаять назад, например, при поиске короткого замыкания на плате. В таком случае нужны инструменты для демонтажа, и умение ими пользоваться, это оплетка и оловоотсос.
Использование паяльного фена не упоминаю, ввиду частого отсутствия у начинающих доступа к нему.
Вывод
Все перечисленное, это только часть того необходимого минимума, что должен знать начинающий радиолюбитель при конструировании устройств, но имея эти навыки, вы уже сможете собрать, с приобретением небольшого опыта, практически любое устройство. Специально для сайта - AKV .
Обсудить статью С ЧЕГО НАЧАТЬ РАДИОЛЮБИТЕЛЮ
Которые поделились интересными идеями на эту тему в комментариях. Понятно, что для поставленных целей нужны два навыка, один из которых - монтаж печатной платы. А значит сегодня мы будем паять, с нуля.
С полки детского магазина был взят очередной набор, конкретно этот .
Итак, тестируем «Набор Юного электронщика». Получится ли с его помощью собрать рабочие конструкции с нуля не имея предварительных навыков, как это до того у нас получилось с механической моделью?
В наборе уже есть всё, чтобы быстро совершить сборку:
- паяльник, припой с каналом флюса (очень удобно!) и кусачки
- мультиметр
- две печатных платы с деталями
Также, в набор входят две брошюры:
1. Методическое пособие, которое содержит общие сведения о приборах, деталях и процессе пайки.
2. Инструкция к сбору двух входящих в набор устройтсв и последующей настройки одного из них.
Брошюры хорошие, но, если вы помните, мне больше понравилась инструкция к роботу, где не было слов - только изображения + пошагово расписана сборка. В инструкции к этому набору пошаговой инструкции нет. В чем-то это и хорошо, потому что если ориентироваться на эти две брошюры, хочешь-не хочешь, придётся сначала всё прочитать и понять, и только затем действовать - то есть, они приучают мыслить системно. Но немного не хватает динамики, и, мне кажется, детям этого тоже может не хватать ещё больше, чем мне. Поэтому если будете собирать нечто подобное, надеюсь, этот пост сильно сэкономит вам время.
Дополнительные инструменты
Чего нет в наборе, но понадобится или может понадобится:1. Пинцет. Мы взяли маникюрный.
2. Батарейка «Крона» на 9В
3. Крестообразная отвертка - в одной из схем есть клемма. Затянуть в ней провода получится часовой крестообразной отверткой.
4. Приспособление для пайки «третья рука» - вот уж без чего можно обойтись, хотя в инструкции и брошюре она постоянно упоминается. Конечно, с нею было бы удобнее, но если просто собрать все детали на плате, а затем её перевернуть, то обе входящих в набор платы будут относительно устойчивы и паять будет в принципе удобно и без дополнительных приспособлений.
5. Лупа
6. Оловоотсос
7. Очки и респиратор
8. Подставка для паяльника
9. Вентилятор\вытяжка
Из всего этого списка совсем туго придётся только без первых двух пунктов. Подставкой для паяльника у нас в этот раз стал робот из предыдущего поста . Остальное для монтажа двух маленьких плат было бы действительно лишним.
Зато нелишним будет напомнить, что при пайке выделяются пары олова, которые не слишком полезны для здоровья. Собственно пайка двух входящих в комплект схем заняла у меня не более 10 минут и мне не поплохело. Однако небольшой вентилятор, отгоняющий дым в сторону, или хотя бы открытое окно - это стандартная и очень хорошая практика. Кроме того, после пайки нужно вымыть руки. Глаза тоже нужно беречь - отлететь может откушенная кусачками ножка детали или в процессе пайки может отлететь капелька горячего олова (хотя у нас не отлетало). Поэтому надевайте защитные очки. Берегите себя!
Питание
Для начала, всё что нам понадобится - это докупленная отдельно батарейка «Крона». В наборе есть разъем под неё, который, по инструкции, надо впаять в первую схему. Мой совет: не делайте этого, оставьте её так и используйте в обеих схемах - и для тестирования первой, и для настройки второй.
Устройства, которые мы соберём, потребляют какое-то безумное количество мА\час.
Если речь идёт об электрической цепи, то наши ресурсы и то, как мы их быстро потратим, измеряются в А\ч (Ампер в час, mAh). Ёмкость типичной «Кроны» (по паспорту):
625 мА·ч ≈ 0,5 А·ч
Первое устройство, «Хамелеон», потребляет до 200 мА·ч. Поэтому нашей Кроны этой схеме хватит на:
625мАч/200мА = 3,125 часа.
мА·ч - это то, как быстро сядет батарейка! =)
Было бы круто иметь возможность припаять на платы один из таких разъёмов, и затем включить в него вот такой лабораторный блок питания . Но ни под один из доступных разъёмов на плате нет подходящих отверстий. Следовательно, подключить блок питания мы пока не можем.
Первый блин комом или сразу troubleshooting
Есть такой анекдот: купил человек самолёт и журнал с описанием «Как делать мёртвую петлю». Следуя инструкции, сел в самолёт, взлетел, начал делать мёртвую петлю - всё получается. Переворачивает страницу, а там: «… выход из мёртвой петли читайте в следующем номере».
Можно много говорить о культуре пайки и о том, что это целое искусство. Одно останется неизменным: если делаешь что-то в первый раз и по книжке, то сначала может не получится. Вот наша первая плата, набор «Хамелеон», вернее то, что из неё получилось. Какие ошибки были допущены?
1. Нарушена технология пайки, как результат - непропаянные контакты, которые лучше выпаять и впаять снова (не перепутав полярность!)
2. Нарушена технология работы: каждая деталь впаивалась по очереди. Ниже вы увидите, насколько выгоднее в этом плане послушать инструкцию и сначала собрать все детали, а потом закрепить их.
Результат: детали красиво стоят в кривь и в кось, а из трех цепочек диодов загорелась в итоге только одна.
Возможное решение: выпаять все детали и впаять заново.
Паять!
Итак, первая схема не получилась у нас из-за нарушения технологии пайки, поэтому сразу обговорим этот простой и на самом деле приятный момент.В брошюре достаточно наглядно показано и рассказано, как паять, но, к сожалению, мне это не сильно помогло, т. к. там сказано «как надо», а хотелось бы понять саму технику.
Все дело в процессе. Делать надо так:
- Деталь вставляется в плату и должна быть закреплена (у вас не будет второй руки, чтобы держать).
- В одну руку берется паяльник, в другую - проволочка припоя (удобно, если он в специальном диспенсере, как на картинке).
- Припой на паяльник брать НЕ НАДО.
- Касаетесь кончиком паяльника места пайки и греете его. Обычно, это секунды 3-4. (на самом деле 1-2 с. - прим. А.Ч.)
- Затем, не убирая паяльника, второй рукой касаетесь кончиком проволочки припоя с флюсом места пайки. В реальности, в этом месте соприкасаются сразу все три части: элемент пайки и его отверстие на плате, паяльник и припой. Через секунду происходит «пшшшшш», кончик проволочки припоя плавится (и из него вытекает немного флюса) и необходимое его количество переходит на место пайки. После секунды можно убирать паяльник с припоем и подуть.
Дополнительно могу порекомендовать иллюстрированный комикс , переведённый хабрапользователем atarity .
Также, время от времени на жале паяльника образуется нагар и его нужно чистить. Для этого в индустрии используются специальные целлюлозные губки, обязательно смоченные водой. В нашем случае нагар можно снять просто стряхнув его механически - например, тупой стороной ножа.
Пошаговая инструкция
После того как первое устройство было нами несправедливо загублено, появилось понимание того, как выстроить процесс более эффективно. Надеюсь, эта пошаговая инструкция поможет вам так же быстро собрать свой собственный набор.
Итак, у нас есть горсть деталей и мы понятия не имеем что к чему. Берём симпатичный маникюрный пинцет (что было дома) и выбираем из этой груды все резисторы.
Вот так они выглядят. Если внимательно присмотреться, мы увидим что у нас 8 одинаковых, ещё 2 одинаковых и 1 «сам по себе». Присматриваться нужно к полосатой маркировке на корпусе. На плате место для резистора обозначается R (resistor). Первые 8 одинаковых становятся в ряд внизу, как это видно на плате, ещё 2 одинаковых слева вверху и один, который «сам по себе» - собственно, монтируется «сам по себе».
Хорошая новость: у резисторов нет полярности. Это значит, что нам не важно, какой стороной мы их посадим на плату. Поэтому, долго не думая, придаём нужную форму контактам, сажаем всех на плату, отрезаем кусачками лишнее. Чтобы было удобно паять, мы положили плату на край небольшой картонной коробки, т. к. если её положить на стол, это не дало бы возможности припаять резисторы немного над платой, как это рекомендуется сделать.
Вот что у нас получится. Всё ещё далеко от идеала, но уже гораздо лучше по сравнению с первым набором! Продолжаем.
Теперь отберём все конденсаторы. На плате места для них обозначаются C (capacitor). Конденсаторы бывают полярные, а бывают неполярные. Это значит, что некоторые конденсаторы, если их посадить на плату «не той стороной» работать не будут и вся цепть работать не будет. Подсказка: желтые конденсаторы неполярны, поэтому просто сажаем их в гнёзда C3 и C4.
Цилиндрические конденсаторы полярны. Как определить полярность? Два способа:
1. До обрезки ножек та, что длиннее - это плюс. Достаточно совместить его с маркировкой «+» в посадочном гнезде конденсатора C1 или C2
2. Синяя полоса на конденсаторе - это «ключ». Она там, где минус. Достаточно разместить её с обратной стороны от маркировки «плюс».
Подсказка: если думать лень, просто посадите полярные конденсаторы как на изображении.
И диоды! Диоды все полярны. Способы определить полярность:
1. Более длинная ножка - плюс.
2. Фаска (скос) на боку основания самого диода. Не очеь удобно, т. к. у прозрачных диодов её не видно почти совсем. Все фаски диодов на данной плате должны оказаться с одной стороны - наружной.
3. Поставьте мультиметр в режим прозвона (значок «wi-fi», а на самом деле - звукового сигнала, на мультиметре), черным проводом (минус) коснитесь короткой ножки, красным (плюс) - длинной. В нашем случае диод загорится. Если поменять полярность - не загорится. Это происходит потому, что диод пропускает ток только в одном направлении.
Если перепутать полярность хотя бы у одного диода, то вся цепочка гореть не будет. Но! Нас эти три способа определения полярности диода не подвели. Последний способ можно ещё раз использовать после монтажа для прозвона цепи и чтобы убедиться, что полярность диодов не нарушена.
У нас осталась только ещё несколько деталей. По часовой стрелке на фото:
Кнопка. Не полярна. Просто поставить и надавить слегка - она закрепится на плате.
Микросхемы: у них есть «ключи» сверху на корпусе. У той, что длиннее, это выемка, которую надо совместить с обозначением на плате. В нашем случае выемка будет смотреть направо, в сторону резисторов. У микросхемы поменьше ключ в виде углубления в левом верхнем углу. Там он и должен оказаться на схеме. Также, эта выемка схематично обозначена на плате, тоже сверху.
Обратите внимание на старые добрые «ламповые» (в смысле - уютные) DIP-микросхемы . Сейчас кроме наборов для творчества их уже мало где встретишь, хотя паять их для меня лично - одно удовольствие, равно как и собирать шестереночные механизмы. В промышленности же на смену традиционным методам, которыми пользовались ещё наши родители и бабушки и дедушки тех, кому предназначается этот набор, пришёл поверхностный монтаж .
Микросхема стабилизатора напряжения . С ней всё просто, перепутать ничего не получится.
Клеммный разъем. Сюда мы будем подключать блок питания. Поэтому важно: у клеммного разъема отверстия под провод должны смотреть наружу платы, иначе их закроет собой близко стоящий конденсатор, и заклепить в клемме провода станет затруднительно (собственно, у нас так и вышло). В случае неправильного размещения клеммного разъема выпаять его без вакуумного оловоотсоса, скорее всего, не получится (у нас не получилось).
Готово! Нам удалось допустить всего одну существенную ошибку при сборке - это расположение клеммного разъема. Но на полярность это не влияет, скорее на удобство эксплуатации.
У нас получилось мини-проверяющее устройство, которое всегда покажет, сколько ещё батарейки осталось. Сейчас мы его настроим на проверку батарейки Крона, которая у нас уже есть и в которой заряд - 9В, пока она не села.
Подключаем новую, ещё не севшую батарейку. Соблюдаем полярность (плюсовой разъем клеммы обозначен на плате). Загорелся первый красный светодиод. Схема работает!
Коротко разово нажимаем кнопку. Прибор измеряет напряжение в 9В и запоминает его. Если бы у нас была рядом севшая Крона, можно было бы проверить разность заряда.
Подсказка: быстро разрядить Крону можно при помощи первой схемы если вы её, конечно, правильно собрали. Как мы уже говорили, потребляет она до 200 мА, поэтому разрядит батарейку примерно за три часа.
Собственно, с теми же функциями измерения вольтажа справляется и входящий в набор мультиметр , но делает он это, конечно, не настолько эффектно. При наличии лабораторного блока питания, можно перепрограммировать наше устройство каждый раз под новый вольтаж. То же самое можно сделать, подключая разные батарейки и снова нажимая кнопку «запомнить».
В заключение хочется сказать спасибо тем, кто придумал и создал этот набор . Два дня назад у меня не было ни малейшего понятия о процессе монтажа печатных плат. Сейчас я отличаю резистор от транзистора и могу посадить их на плату, используя ключи, мультиметр и прочие подсказки. Кроме того, одно из устройств мне удалось сразу собрать и запустить в работу! Как всегда, это очень приятно: видеть и держать в руках то, что удалось собрать самостоятельно.
Благодаря этому двухдневному погружению в электронику, мне стало понятно, что ещё я хочу узнать:
1. Как прозванивать смонтированную печатную плату, чтобы найти, где дефект и устранить его, а не перепаивать всю плату целиком (у меня всё ещё есть надежда пересобрать первое устройство!).
2. Как рассчитать энергопотребление схемы и самостоятельно рассчитать, на сколько хватит того или иного заряда аккумулятора?
3. Три показателя, которое мы измерили в процессе сборки при помощи мультиметра - количество вольт в батарейке, сопротивление в омах резисторе, измерение силы тока в амперах. Как они взаимосвязаны и что я могу с этим делать?
4. Как прочитать принципиальную схему устройства и увидеть её на плате? Как совместить п. 3 и п. 4?
А также, подскажи, пожалуйста, что бы ты сделал с питанием устройств, клеммами и разъёмами, потому что пока что у меня есть только вариант «два торчащих провода и батарейка Крона». Добавить метки
Современные радиоэлектронные устройства невозможно представить без микросхем – сложных деталей, в которые, по сути, интегрированы десятки, а то и сотни простых, элементарных компонентов.
Микросхемы позволяют сделать устройства легкими и компактными. Рассчитываться за это приходится удобством и простотой монтажа и достаточно высокой ценой деталей. Цена микросхемы не играет важной роли в формировании общей цены изделия, в котором она применяется. Если же испортить такую деталь при монтаже, при замене на новую стоимость может существенно увеличиться. Несложно припаять толстый провод, большой резистор или конденсатор, для этого достаточно владения начальными навыками в пайке. Микросхему же надо припаивать совсем иным способом.
Чтобы не произошло досадных недоразумений, при пайке микросхем необходимо пользоваться определенными инструментами и соблюдать некоторые правила, основанные на многочисленном опыте и знаниях.
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.
В домашних условиях
Пайка микросхем в домашних условиях может потребоваться для ремонта сложной бытовой техники, материнских плат компьютеров.
Как правило, чтобы припаять ножки микросхемы, используют паяльник или паяльный фен.
Работа паяльником осуществляется с помощью обычного припоя или паяльной пасты.
В последнее время стал чаще применяться бессвинцовый припой для пайки с более высокой температурой плавления. Это необходимо для уменьшения вредного действия свинца на организм.
Какие приспособления потребуются
Для пайки микросхем, кроме самого паяльного оборудования, потребуются еще некоторые приспособления.
Если микросхема новая и выполнена в BGA-корпусе, то припой уже нанесен на ножки в виде маленьких шариков. Отсюда и название – Ball Grid Array, что означает массив шариков. Такие корпуса предназначены для поверхностного монтажа. Это означает, что деталь устанавливается на плату, и каждая ножка быстрым точным действием припаивается к контактным пятачкам.
Если же микросхема уже использовалась в другом устройстве и используется как запчасти, бывшие в употреблении, необходимо выполнить реболлинг. Реболлингом называется процесс восстановления шариков припоя на ножках. Иногда он применяется и в случае отвала – потери контакта ножек с контактными пятачками.
Для осуществления реболлинга понадобится трафарет – пластина из тугоплавкого материала с отверстиями, расположенными в соответствии с расположением выводов микросхемы. Существуют готовые универсальные трафареты под несколько самых распространенных типов микросхем.
Паяльная паста и флюс
Для правильной пайки микросхем необходимо соблюдать определенные условия. Если работа осуществляется паяльником, то жало его должно быть хорошо облужено.
Для этого используется флюс – вещество, растворяющее оксидную пленку и защищающее жало от окисления до покрытия припоем во время пайки микросхемы.
Наиболее распространенный флюс – сосновая канифоль в твердом, кристаллическом виде. Но, чтобы припаять микросхему, такой флюс не годится. Ножки ее и контактные пятачки обрабатывают жидким флюсом. Его можно сделать самостоятельно, растворив канифоль в спирте или кислоте, а можно купить готовый.
Припой в этом случае удобнее использовать в виде присадочной проволоки. Иногда он может содержать внутри флюс из порошковой канифоли. Можно приобрести готовый паяльный набор для пайки микросхем, включающий в свой состав канифоль, жидкий флюс с кисточкой, несколько видов припоя.
При осуществлении реболлинга используется паяльная паста, представляющая собой основу из вязкого материала, в которой содержатся мельчайшие шарики припоя и флюса. Такая паста наносится тонким слоем на ножки микросхемы с обратной стороны трафарета. После этого паста разогревается феном или инфракрасным паяльником до расплавления припоя и канифоли. После застывания, они образуют шарики на ножках микросхемы.
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.
Зачем сушить чипы
Чипами называют микросхемы, заключенные в BGA-корпусах. Название, видимо, пошло еще от аббревиатуры, означавшей «Числовой Интегральный Процессор».
По опыту использования у профессионалов существует устойчивое мнение, что при хранении, транспортировке, пересылке, чипы впитывают в себя влагу и во время пайки она, увеличиваясь в объеме, разрушает деталь.
Действие влаги на чип можно увидеть, если нагреть последний. На поверхности его будут образовываться вздутия и пузыри еще задолго до того, как температура поднимется до значения, достаточного для расплавления припоя. Можно только представить, что же происходит внутри детали.
Чтобы избежать нежелательных последствий наличия влаги в корпусе чипа, при монтаже плат осуществляется сушка чипов перед пайкой. Эта процедура помогает удалить влагу из корпуса.
Правила сушки
Сушку чипов необходимо производить, соблюдая температурный режим и продолжительность. Новые чипы, которые были приобретены в магазине, со склада, присланы по почте, рекомендуется сушить не менее 24 часов при температуре 125 °C. Для этого можно использовать специальные сушильные печи. Можно высушить чип, расположив его на термостоле.
Температуру сушки необходимо контролировать, чтобы не допустить перегрева и выхода детали из строя.
Если чипы были высушены и хранились до монтажа в обычных комнатных условиях, достаточно просушить их в течение 8-10 часов.
Учитывая стоимость деталей, очевидно, лучше провести сушку, чтобы с уверенностью приступать к монтажу, чем пытаться паять непросушенный чип. Неприятности могут обернуться не только денежными тратами, а еще и потерянным временем.
В наши дни большинство электронных устройств работает на микросхемах. Поэтому рано или поздно каждый домашний мастер сталкивается с пайкой микросхем. На первый взгляд процесс не представляет собой какой-либо сложности: бери в руки паяльник и прикрепляй элементы к плате. Но здесь необходимо понимать, что существует огромная разница между пайкой большого резистора и микросхемы для сотового телефона.
Термовоздушная паяльная станция имеет регулируемый диапазон нагрева, что сводит к минимуму риск пережечь спаиваемые компоненты.
Каждый конкретный случай требует того метода, который будет наиболее эффективным. Если в первом случае подойдет обыкновенный электрический паяльник с мощностью не более 40 Вт, припоем и твердой канифолью, то для пайки микросхем BGA не обойтись без безотмывочного флюса, термовоздушной станции, паяльной пасты и трафаретов. Не лишней будет и станция подогрева плат.
Минимальный набор инструментов для работы
Прежде чем приступать к соединению сложных элементов, начинающий домашний мастер должен ознакомиться с основами обычной пайки. Как правило, она производится при помощи простейшего электрического паяльника с медным наконечником, называемым жалом.
Кроме того, для любого припаивания необходим минимальный набор материалов:
- Припой. Сплав олова и свинца, отличающийся высокими легкоплавкими свойствами и используемый для крепления элементов к материнской плате или друг другу. В недавнем прошлом для припоя применяли чистое олово, но сегодня такой материал неоправданно дорог. Кроме того, прочностные характеристики сплава свинца с оловом ничем не уступают чистому металлу. В специализированных торговых центрах можно приобрести разные виды припоя, которые имеют стандартные либо улучшенные свойства.
- Флюс. Использование флюсов облегчает процесс пайки и предотвращает окисление металла спаиваемых элементов. Сегодня самым популярным материалом, который используется в роли флюса, является очищенная древесная смола — канифоль. В магазинах можно найти специальные составы, предназначенные для пайки конкретных металлов. Так, при спаивании никеля, нержавеющих сталей и алюминия может использоваться вещество, изготовленное из канифоли и кислоты.
К работе можно приступать только тогда, когда все инструменты для пайки собраны.
Вернуться к оглавлению
Основные правила контактной пайки
Главное правило качественной пайки — обеспечить чистоту поверхностей. Даже новые элементы, приобретенные в магазине, могут быть покрыты различными загрязнениями и окислами. Таким образом, если на металле обнаружен окисел темно-серого или зеленого цвета, его необходимо удалить при помощи наждачной бумаги или перочинного ножа. Неочищенные загрязнения будут препятствовать пайке, а затем и качественной работе прибора.
Второе правило заключается в необходимости проведения лужения. Лужение — это покрытие свариваемых поверхностей ровным и тонким слоем припоя. Обычно новые элементы для микросхем продаются в магазинах уже с лужеными контактами и выводами, но если это не так, данное действие необходимо выполнить самостоятельно.
Для обеспечения качества соединения, контакты элементов перед пайкой необходимо залудить.
В домашних условиях лужение контактов элементов и проводов производится при помощи электрического паяльника. В первую очередь необходимо очистить поверхность от окислов, затем нанести на нее канифоль. Алгоритм работы прост: контакт или вывод элемента прикладывается к куску канифоли и прогревается наконечником паяльника, на который нанесено немного припоя. Далее расплавленный припой аккуратно распределяется по всей обрабатываемой поверхности. Когда температура прогревания достигнет нужного уровня, канифоль начнет испаряться. На поверхности элемента образуется ровное и гладкое покрытие, не имеющие катышков или комочков.
Третье правило предусматривает работу только хорошо прогретым паяльником. В рабочем состоянии наконечник паяльника должен иметь температуру не менее 180°С. Так как простейшие инструменты не имеют шкалы нагрева, судить об их готовности можно по вскипанию канифоли при касании ее жалом. Если же вещество не плавится, а медленно растекается, инструмент еще не готов. Работа недогретым инструментом приведет к появлению пайки, имеющей вид темной шероховатой кашицы.
Для проведения качественности пайки необходимо запомнить четвертое правило: паяный контакт, изготовленный согласно всем правилам паяльных работ, должен иметь блестящую и ровную поверхность, обладающую характерным металлическим глянцем. Чтобы достичь этого, необходимо учитывать размеры обрабатываемых поверхностей. Так, чем больше площадь пайки, тем большей теплопередачи потребует работа, то есть мощность паяльника полностью зависит от площади пайки. Для печатных плат с плотным расположением элементов или малогабаритных радиоэлементов используются инструменты с мощностью от 25 до 40 Вт, в иных же случаях следует использовать более мощные приборы.
Вернуться к оглавлению
Условия для проведения пайки
При спайке деталей материнской платы необходимо соблюдать несколько важных условий:
- следить за временем работы и не перегревать плату и металлические дорожки выше 240-280°С (это критическая температура, превышение которой может привести к расслоению или деформации платы в месте нагрева);
- производить жесткую фиксацию обрабатываемых элементов: любая незначительная вибрация или смещение нарушит качество спаивания;
- осуществлять работы в хорошо проветриваемом помещении, так как пары канифоли и свинца неблагоприятно воздействуют на органы дыхания;
- проводить работу аккуратно и неторопливо, максимально защищая глаза и руки от ожогов.
При соблюдении всех вышеописанных правил паяльные работы не приведут к порче обрабатываемых поверхностей и не потребуют переделки.
Вернуться к оглавлению
Алгоритм пайки микросхемы
Сложность работы с микросхемами заключается в слишком близком расположении элементов, что делает процесс монтажа затруднительным.
Если в наличии имеется специальное оборудование для пайки микросхем, это существенно упростит задачу, но при необходимости работу можно выполнить и простым паяльником с жалом в форме шила.
Правильное расположение микросхемы: ключ (обведен красным) должен располагаться возле скошенного угла квадрата.
Всю работу можно разделить на 2 фазы. Первая фаза предполагает лужение (нанесение канифоли и припоя на элементы), а вторая — установку элементов в нужные места платы. Для того чтобы работа была произведена качественно, необходимо кроме вышеуказанных инструментов и материалов подготовить 1 или 2 пинцета, лучше с зажимами.
Когда паяльник достаточно разогрет, можно приступать к работе. В первую очередь рекомендуется произвести лужение пятачков на плате, куда будут устанавливаться нужные элементы. Работа производится следующим образом:
- на пятачки платы, куда будут устанавливаться элементы, капается немного флюса;
- затем на жало паяльника наносится припой;
- легкими точными касаниями сплав переносится на пятачки.
Затем производится установка элементов. Элемент необходимо взять пинцетом и пристроить на место пайки. При работе с микросхемами элемент следует держать за ту ножку, которая будет подвергаться обработке. Пока одна рука держит пинцет с деталью, второй рукой требуется нанести каплю канифоли на ножку элемента и место пайки. Затем следует жалом паяльника коснуться обрабатываемых поверхностей. Так как плата уже была предварительно обработана при помощи лужения, ножка элемента погрузится в расплавленный припой. Таким образом процедура повторяется для всех ножек элемента.
Когда все элементы установлены на нужные места, желательно смазать флюсом и слегка пригладить разогретым паяльником контакты между ними, расположенные на поверхности материнской платы.
Для удобства проведения работы можно использовать не кусковую канифоль, а специальный жидкий флюс, который продается в строительных магазинах. Также специалисты рекомендуют приобрести дополнительное оборудование, которое облегчит пайку микросхем:
- жидкость для мытья плат (при использовании жидкого флюса высока вероятность попадания раствора на поверхность платы, что может негативно сказаться на ее эксплуатации);
- отсос, который убирает излишки припоя (сплав разогревается паяльником и втягивается в прибор);
- очки (позволяют избежать травмирования глаз при работе).
Стоит произвести пайку микросхем один-два раза — и эта работа не будет вызывать никаких затруднений. Главное, не торопиться и выполнять все с максимальной долей аккуратности и внимательности.