Иногда случается так, что необходимо срочно припаять SMD-элемент, но под рукой нет специальных инструментов. Только обычный паяльник, припой и канифоль. В этом случае, припаять миниатюрный SMD-элемент сложно, но можно, если знать определенные особенности такой пайки.
Заставить жало не дрожать - невозможно
Ни один человек не способен сделать так, чтобы инструмент (любой - не только паяльник ) не подрагивал в руках. Когда-то давно я читал про мастеров, рисующих миниатюрные картины или росписи. Там была описана технология, которой они пользуются в работе. Суть ее в том, что необходимо согласовывать движения кисти с ударами сердца. От ударов сердца собственно и происходит неизбежное подрагивание рук.
Не нужно бороться с дрожью - это бесполезно. Нужно научиться под нее подстраиваться.
Методика "птичий клюв"
Когда птица строит гнездо, то вставляя очередную ветку, она делает короткие и множественные движения клювом. Даже если нужно подправить уже вставленную в гнездо веточку, каждое действие птица производит совершая несколько мелких и точных движений. По правде говоря эти движения не всегда точны, но в сумме все же дают нужный результат.
Главная ошибка многих новичков в том, что они при пайке пытаются сделать длинное и непрерывное движение. Это бесполезно. Секрет в том, что необходимо делать короткие движения (в идеале они согласовываются с ударами сердца, но специально концентрироваться на этом не нужно, - со временем это должно получится само собой).
Пайка SMD элемента в три этапа
Главная трудность пайки SMD-элементов обычным паяльником - в том, чтобы удержать деталь пинцетом .
Т.е. в самом начале пайки главное внимание должно быть сконцентрировано на усилие руки, держащей пинцет. Здесь немаловажно также выбрать правильный угол обзора, чтобы четко видеть насколько ровно деталь легла на свое место.
При этом не помешает знать один маленький секрет.
В самом начале деталь достаточно лишь слегка "прихватить
". Не нужно пытаться сразу припаять ее с первой стороны! Хорошая пайка требует переноса внимания на сам процесс пайки - концентрация внимания на пинцете теряется...
Таким образом вначале только прихватываем деталь с одного конца.
Прихватив деталь - избавляемся от пинцета
, и припаиваем вторую сторону детали. И только потом возвращаемся к окончательной пайке первой стороны.
Не стоит забывать, что площадки под элемент на плате должны быть ровные . Если там был припой - нужно аккуратно удалить его излишки перед пайкой, иначе деталь после пайки останется "перекошенной".
Итак, когда деталь прихвачена, то сдвинуть ее уже невозможно (если только не перегревать или не прикладывать ощутимо больших усилий). Это позволяет отвлечься от ее удержания, и сконцентрироваться на пайке с другого конца
, после чего вернуться
к первому.
Таким образом, пайка происходит в три этапа:
- "Прихватывание" детали
- Пайка противоположного "прихваченному" конца
- Возврат к пайке "прихваченного" конца
Все используемые инструменты - простые и грубые, включая самодельную кисточку из лески (которой я промываю место пайки спиртом
). Канифоль - обычная, "камешком". Паяльник - 25 ватт.
КСТАТИ!
Самый лучший паяльник для "нежных" деталей тот, на котором канифоль "дымит", но не успевает перекипеть полностью на жале в течение примерно 7 секунд. Если канифоль выкипает в течение 2-3 секунд, то жало паяльника имеет слишком высокую температуру и может повредить SMD-элемент.
Пайка произведена не идеально, но я и хотел, чтобы была запечатлена самая обычная приемлемая
пайка, пусть даже с некоторыми незначительными помарками (задевание соседней площадки, капание излишка канифоли), чему поспособствовала камера, из за которой пришлось держать инструменты почти на вытянутых руках. Тем не менее эта пайка - нормальная и суть методики здесь была продемонстрирована.
Рекомендую развернуть видео на весь экран и установить качество "Full HD" в настройках видеоролика.
Как правильно паять SMD? Рано или поздно всем электронщикам приходилось сталкиваться с таким вопросом.
Бывают случаи, когда простым паяльником не подобраться к SMD элементам . В этом случае лучше всего использовать паяльный фен и тонкий металлический пинцет.
В этой статье мы с вами поговорим о том, как же правильно запаивать и отпаивать SMD. Тренироваться будем на трупике телефона. Красным прямоугольничком я показал, что мы будем отпаивать и запаивать обратно.
За дело берется Паяльная станция AOYUE INT 768
Для фена нужна подходящая насадка. Выбираем самую маленькую, так как отпаивать и припаивать будет маленькую smd-шку.
А вот вся конструкция в сборе.
С помощью зубочистки наносим флюсплюс на smd-шку.
Вот так мы ее смазали.
Выставляем на паяльной станции температуру фена 300-330 градусов и начинаем жарить нашу детальку. Если припой не плавится, то его можно разбавить сплавом Вуда или Розе с помощью тонкого жала паяльника. Как увидим, что припой начинает плавиться, с помощью пицента аккуратно снимаем детальку, не задев smd-шки, которые рядом.
А вот и наша деталька под микроскопом
Теперь припаяем ее обратно. Для этого чистим пятачки (если вы не забыли – это контактные площадки) с помощью медной оплетки.
После того, как мы их почистили от лишнего припоя, нам нужно сделать бугорки с помощью нового припоя. Для этого на кончике жала паяльника берем совсем чуть-чуть припоя.
И делаем бугорки на каждой контактной площадке.
Ставим туда smd-детальку
И пригреваем ее феном, до тех пор, пока припой не растечется по стенкам детальки. Не забывайте про флюс, но его надо очень немного.
Готово!
В заключении хотелось бы добавить, что данная процедура требует умение работать с мелкими детальками. Сразу все не получится, но кому это надо, со временем научится припаивать и выпаивать SMD-компоненты. Некоторые умельцы припаивают smd-шки с помощью паяльной пасты. Паяльную пасту я использовал при запаивании BGA микросхем в этой статье.
Вот, решил показать, как я паяю SMD компоненты («Surface Montage Details» — означает поверхностный монтаж деталей). Вообще, почему-то, бытует мнение, что паять SMD компоненты сложно и неудобно. Я постараюсь Вас переубедить в обратном. Более того, я докажу, что паять SMD компоненты намного проще обычных TH компонентов («Through Hole» в переводе «сквозь отверстие» — сквозьдырочные компоненты:)).
Если быть совсем уж откровенным у TH и SMD компонентов есть свои назначения и области использования и попытки с моей стороны убеждать Вас в том, что SMD лучше, немного не корректны. Ну да ладно — все равно, я думаю, Вам будет интересно почитать.
Знаете, какая главная ошибка
тех, кто первый раз пробует паять SMD компоненты?
Разглядывая меленькие ножки микросхемы, сразу возникает мысль о том, какое тонкое жало нужно взять, чтобы паять эти мелкие ножки и не насажать «соплей» между ними. В магазине находим конусное тонкое жало, цепляем его на паяльник, набираем маленькую капельку припоя и пытаемся иголкой-жалом обпаять каждую ножку отдельно. Получается долго, утомительно и не аккуратно. Данный подход, казалось бы, логичен, но в корне не верен! И вот почему – паять SMD компоненты помогают такие «страшные силы» как поверхностное натяжение, силы смачивания, капиллярный эффект и не использовать их значит сильно усложнять свою жизнь.
Как все должно проходить в теории? Когда жало паяльника приложено к ножкам начинает действовать сила смачивания — олово под действием этой силы начинает «обтекать» ножку со всех сторон. Под ножку олово «затягивается» капиллярным эффектом одновременно начинается «смачиваться» контактная площадка под ножкой и на плате. Припой равномерно «заливает» площадку вместе с ножкой. После того как жало паяльника убрано от ножек и пока еще припой в жидком состоянии, сила поверхностного натяжения формирует из припоя каплю, не давая ему растекаться и сливаться с соседними ножками. Вот такие сложные процессы происходят при пайке. Но все эти процессы происходят сами собой, а от Вас требуется лишь поднести жало паяльника к ножке (или сразу к нескольким). Правда просто?!
На практике есть определенные проблемы с пайкой очень мелких SMD компонентов (резисторы, конденсаторы …) они могут во время пайки «прилипать» к жалу. Для того чтобы избежать такой проблемы нужно паять отдельно каждую сторону.
Для того, чтобы добиться хорошей пайки, нужны определенные материалы и инструменты.
Главным материалом
, обеспечивающим комфортную пайку, является жидкий флюс
. Он обезжиривает и снимает окислы с поверхности спаиваемого металла, что увеличивает силу смачивания. Кроме того, во флюсе припою легче образовать каплю, что препятствует созданию «перемычек-соплей» Рекомендую применять именно жидкий флюс — канифоль или вазелин-флюс не дают такого эффекта. Жидкий флюс не редкость в магазинах — купить его будет не проблема. На вид это прозрачная жидкость с противным запахом напоминающий ацетон (тот, что я покупаю называется «F5 – флюс для пайки тонкой электроники»). Можно, конечно, попробовать паять и спирто-канифолью, но во-первых, эффект будет хуже, во-вторых, после удаления застывшей канифоли спиртом, остается белый налет, который очень проблематично убрать.
Вторым по важности является паяльник
. Очень хорошо если имеется регулировка температуры – можно не боятся перегреть компоненты. Оптимальная температура для пайки SMD компонентов находится в пределах 250-300 оС. Если нет паяльника с регулировкой температуры, тогда лучше применять низковольтный паяльник (12v или 36v мощность 20-30w) он имеет меньшую температуру жала. Самый худший результат дает обычный паяльник на 220v. Проблема в том, что температура жала у него слишком высока, из-за чего флюс быстро испаряется и ухудшается смачиваемость поверхности пайки. Большая температура не позволяет длительно греть ножку, из-за этого пайка превращается в нервное тыканье жалом в плату. Как частичный выход из положения можно посоветовать включить паяльник через регулятор мощности (сделать самому – схема довольно простая или купить готовый – в магазине светильников такие продаются как регуляторы яркости свечения светильников, люстр).
Жало у паяльника
должно иметь ровный рабочий срез (это может быть или классический «топорик», типа «отвертка» или срез под 45 градусов).
Жало-конус плохо подходит для пайки SMD компонентов – не паяйте им, намучаетесь. Очень хорошие результаты дает жало «микроволна». Кто не знает – это жало имеющее в рабочей плоскости отверстие. При помощи этого отверстия и капиллярного эффекта создаваемого в нем припой можно не только наносить, но и эффективно убирать излишки (после того как я попробовал паять «микроволной» остальные жала валяются в коробочке без дела).
Припой
. Особого припоя не нужно – используйте тот, каким Вы обычно пользуетесь. Очень удобен припой в тонкой проволочке – легко дозировать. У меня проволочка диаметром 0.5мм. Не используйте припой без свинца (на него пытаются заставить перейти производителей электроники по причине вредности свинца). Из-за отсутствия в припое свинца значительно уменьшается сила поверхностного натяжения, паять обычным паяльником станет проблематично.
Еще нужен пинцет
. Тут без особенностей – подойдет любой удобный для Вас.
Технология пайки очень проста!
Кладем на контактные площадки SMD компонент, обильно его смачиваем жидким флюсом, прикладываем жало паяльника к компоненту, припой с жала перетекает на контакты компонента и контактные площадки платы, убираем паяльник. Готово!
Если компонент очень мелок или большой (жало не захватывает одновременно обе стороны) паяем каждую сторону отдельно, придерживая компонент пинцетом.
Если паяем микросхему
, то технология такая. Позиционируем микросхему так, чтобы ножки попали на свои контактные площадки, обильно смачиваем места пайки флюсом, припаиваем одну крайнюю ножку, окончательно совмещаем ножки с площадками (припаянная ножка позволяет, в определенных пределах, «вертеть» корпус микросхемы), припаиваем еще одну ножку по диагонали, после этого микросхема надежно закреплена и можно спокойно пропаивать остальные ножки. Паяем не спеша, проводя жалом по всем ножкам микросхемы. Если образовались перемычки нужно очистить жало от избытка припоя, обильно смазать перемычки жидким флюсом и повторно пройтись по ножкам. Лишний припой заберется жалом — «сопли» устранятся.
(Visited 25 670 times, 9 visits today)
SMD-компонентами называют небольшие электронные элементы, которые монтируются на поверхность печатной платы. «SMD» (в транскрипции «СМД») является аббревиатурой словосочетания из английского языка «Surface Mounted Device», которое переводится, как «прибор, монтируемый на поверхность».
Еще одно значение слова «поверхность» проявляется в том, что пайка производится не традиционным способом, когда выводы компонентов вставляются в отверстие печатной платы и на обратной стороне припаиваются к токопроводящим дорожкам. SMD-компоненты монтируются на лицевой стороне, где находятся все дорожки. Такой вид посадки и называется поверхностным монтажом.
SMD-компоненты, благодаря применению новейших технологий, обладают небольшим размером и массой. Любой маленький элемент, функционально содержащий в себе десятки, а то и сотни резисторов, конденсаторов и транзисторов, будет в несколько раз меньше, чем обыкновенный полупроводниковый диод.
Благодаря этому радиоэлектронные приборы, изготовленные из компонентов для поверхностного монтажа, очень компактные и легкие.
Небольшие размеры SMD-компонентов не создают условий для возникновения наведенных токов в самих элементах. Для этого корпуса их слишком малы и не влияют на эксплуатационные характеристики. В результате устройства, собранные на таких деталях, работают качественнее, не создавая помех и не реагируя на помехи от других приборов.
SMD-компоненты можно располагать на плате очень близко друг другу. Современные детали настолько малы, что большую часть пространства стали занимать токопроводящие дорожки, а не радиокомпоненты. Это побудило производителей делать монтажные платы многослойными. Они представляют собой как бы сэндвич из нескольких плат, только контакты от всех дорожек выведены на поверхность самой верхней из них. Эти контакты называются монтажными пятачками. Такие многослойные платы очень компактны. Их используют при изготовлении мобильных телефонов, смартфонов, планшетных компьютеров. Детали на них настолько мелкие, что нередко разглядеть их можно только под микроскопом.
Технология пайки
Как уже указывалось выше, пайка SMD-компонентов осуществляется прямо на поверхность монтажных пятачков. Очень часто при этом выводы деталей после монтажа даже не видны. Поэтому использование традиционного паяльника невозможно.
Пайка СМД-компонентов осуществляет одним из нескольких способов:
- разогревом всей платы в печи;
- использованием инфракрасного паяльника;
- применением термовоздушного паяльника или фена.
Когда устройства с применением SMD-компонентов изготавливаются промышленными методами, применяются специальные роботы-автоматы. В этом случае на монтажных пятачках уже предварительно нанесен припой в количестве, достаточном для монтажа. В иных случаях при подготовке, по трафарету наносится паяльная паста для SMD-компонентов. Манипулятор робота устанавливает детали на свои места и надежно фиксирует их. После этого платы с установленными SMD-компонентами отправляются в печь.
Температуру в печи плавно повышают до определённого значения, при котором расплавляется припой. Для материала, из которого изготовлены платы и радиокомпоненты, это температура не опасна. После того, как весь припой расплавлен, температуру снижают. Снижение производится плавно по определенной программе, определяемой термопрофилем. Именно при таком остывании, а не при резком охлаждении, пайка будет наиболее прочной.
Подготовка платы в домашних условиях
Чтобы качественно припаять SMD-компоненты в условиях домашней мастерской, понадобится инфракрасный паяльник или термовоздушная станция. Перед пайкой обязательно нужно подготовить плату. Для этого ее надо очистить и облудить пятачки. Если плата новая и ни разу нигде не использовалась, почистить можно обычным ластиком. После этого необходимо обезжирить поверхность, нанеся флюс. Если же она старая, и на ней присутствует загрязнения и остатки прежнего припоя, можно подготовить ее при помощи мелкозернистой наждачной бумаги, также обезжирив после зачистки флюсом.
Паять SMD-компоненты обычным паяльником не очень удобно из-за малого размера контактных площадок. Но если нет паяльной станции, то можно применить и паяльник с тонким жалом, работая им аккуратно, набирая припой на разогретое жало и быстро дотрагиваясь до контакта.
Нанесение пасты
Чтобы качественно припаять микросхемы, лучше воспользоваться не припоем, а паяльной пастой. Для этого элемент необходимо расположить на плате и зафиксировать. Из инструментов используют пинцет, пластиковые прижимы, небольшие струбцины. Когда выводы SMD-компонента оказались точно на монтажных пятачках, на них наносится паяльная паста. Для этого можно использовать зубочистку, тонкую кисть или медицинский шприц.
Наносить состав можно, не заботясь о том, что он покрывает и поверхность платы вокруг монтажных пятачков. Во время прогрева силы поверхностного натяжения соберут его в капли и локализуют в местах будущих контактов SMD-компонента с дорожками.
Прогревание
После нанесения необходимо прогреть область монтажа инфракрасным паяльником или феном (температура примерно 250 °C). Паяльный состав должен расплавиться и растечься по контактам монтируемого компонента и пятачка. Мощность струи фена надо отрегулировать таким образом, чтобы она не сдувала капли паяльной пасты с платы. Если позволяют характеристики устройства, используемого для пайки, снижать температуру надо плавно. Не допускается ускорять остывание путем обдува контактов SMD-компонентов воздухом.
По такой же технологии осуществляется и пайка светодиодов, в случае замены перегоревших элементов в каком-либо светильнике или, например, в подсветке приборов. Различие лишь в том, что плату во время пайки необходимо прогревать со стороны, обратной той, на которой установлены компоненты.
Виды паяльных паст
Паяльная паста является лучшим средством для автоматизированной пайки SMD-компонентов. Она представляет собой вязкую слаботекущую субстанцию из флюса, в которой во взвешенном виде содержатся мельчайшие частицы припоя.
Чтобы можно было успешно использовать ее, паста должна отвечать определенным требованиям:
- не должна окисляться и расслаиваться на составляющие;
- должна обладать определенной вязкостью, то есть быть достаточно жидкой, чтобы расплавляться от разогрева, и в то же время достаточно густой, чтобы не растекаться при этом по всей плате;
- не должна оставлять грязи и шлаков на месте пайки;
- паста должна хорошо отмываться обычными растворителями.
По способу использования составы делятся на отмывочные и безотмывочные. Как следует из названия, остатки отмывочной пасты следует удалять из зоны пайки после завершения, иначе входящие в ее состав компоненты могут агрессивно воздействовать на дорожки и на выводы деталей. Безотмывочные составы могут оставаться после пайки, так как они совершенно нейтральны к материалам плат и SMD-компонентов.
В свою очередь, отмывочные могут быть водорастворимыми и галогеносодержащими. Отмывочные водорастворимые составы могут смываться с плат деионизированной водой.
Иногда отмывочные пасты содержат галогены. Их вводят в состав для улучшения эксплуатационных свойств. Галогеносодержащие пасты могут применяться для высокой скоростной печати либо, наоборот, там, где необходим очень длительный срок схватывания. Введением галогенов улучшаются также паяющие свойства. Галогеносодержащие пасты смываются растворителями.
Изготовление пасты для пайки своими руками
В продаже имеется множество марок и видов паяльных паст, отвечающих всем условиям и требованиям, необходимым для качественного монтажа.
В домашних условиях можно изготовить такой состав, имея на руках пруток твердого припоя, паяльный жир и флюс.
Припой необходимо измельчить в очень мелкую фракцию. Сделать это можно напильником или наждаком. Полученную пыль от оловянно-свинцового прутка нужно собрать в небольшую емкость и механически перемешать с паяльным жиром. Если паяльного жира под рукой нет, можно использовать любой жидкий флюс, а в качестве связующего вещества и загустителя использовать обычный вазелин.
Консистенцию пасты можно определить на глаз, примерно рассчитывая пропорции. Готовый состав можно содержать в небольшой пластиковой емкости с плотно закрывающейся крышкой. Еще лучше загрузить ее в обычный медицинский шприц с толстой иглой.
Если дозированно выдавливать пасту на место будущей пайки, пользоваться такой пастой будет очень удобно, а результат будет прочным и надежным.
Поверхностно-монтируемые компоненты в своем названии предусматривают установку на поверхность платы, а не в отверстия, как старые элементы. SMD (поверхностно-монтируемые элементы) легче, дешевле, меньше, и могут быть размещены ближе друг к другу. Эти факторы, а также другие, повлияли сегодня на широкое распространение компонентов без выводов.
Существует много относительно недорогих инструментов и простых методов для пайки и распайки SMD.
Инструменты для пайки SMD
- Регулируемый по температуре паяльник. Инструмент за 10 баксов без контроля температуры на самом деле не наилучший тренажер, чтобы научиться паять SMT. Вам не нужна дорогая паяльная станция, но у вас должна быть возможность контролировать температуру.
Относительно недорогой регулируемый паяльник за 50 долларов имеет ручку ступенчатого контроля температуры от 0 до 5. Поставляется с привычным жалом ST3 в форме клина, которое может быть слишком широким для чип компонентов, но оно всё же довольно часто используется для пайки. Многим людям будет более комфортно работать с конусными жалами ST7 или ST8. Насадка миниволна ST5 удобна для пайки деталей в корпусах QFP, QFN, PLCC, SOIC. Небольшое углубление в её срезанной поверхности позволяет удержать припой в количестве, достаточном для распределения по всему ряду выводов микросхемы.
- Припой. Для ручной пайки поверхностно-монтируемых элементов, нам нужен оловянно-свинцовый сплав 60/40 в виде проволоки диаметром в 0,015 дюйма (0,4 мм). Свинца в сплаве может быть больше и проволока понадобиться толще, если вам нужно закрепить на плате разъём.
- Распаечная тесьма. Это одна из вещей, которая просто незаменима для ручной пайки. Также известная как скребок припоя - помогает удалять припой. Она сплетена из тонких медных проволок в длинную косичку, и иногда имеет флюс внутри.
- Пинцет. Захваты с плоскими наконечниками необходимы для перемещения и удерживания миниатюрных чип компонентов. Очень удобны такие с загнутыми концами. Вы можете приобрести такие примерно за 5 долларов.
Некоторые люди используют вакуумный пинцет, чтобы забирать и ставить на место мелкие компоненты.
- Флюс. Его не всегда используют при ручной пайке плат с SMD, но некоторые люди не могут обойтись без него. Флюс можно применять даже с готовыми проволочными припоями, так как чем тоньше проволочка, тем меньше в ней этого растворителя. Во время пайки ножки элементов прогреваются больше чем один раз, поэтому важно добавлять немного флюса извне.
- Лупа с фонариком. Вам в любом случае понадобиться много света и увеличительное стекло при пайке миниатюрных элементов. Есть хорошие линзы на голову подобные OptiVisors, увеличивающие в 2,5 раза, в них встроены лампы освещения.
Чтобы проверить свою работу вам понадобится лупа с 10 кратным увеличением. Такие лупы тоже есть со встроенным фонариком.
Техника удаления припоя тесьмой
Чтобы сделать распайку, положите медную косичку на ножки элемента и проведите по ней горячим паяльником. Тепло и флюс перетянет олово на неё. Используйте другой конец косички, если кажется что ничего не получается (с катушки отрезается небольшой её кусочек).
В зависимости от обстоятельств косичку нужно поднимать выше, при этом тепло будет удаляться по ней вверх от области касания паяльника.
Чтоб очистить тесьму, вам нужно добавить флюса побольше.
Пайка двухконтактных элементов
Такие элементы, как резисторы и конденсаторы часто растрескиваются из-за неравномерного нагрева. Паяйте два их противоположных конца одновременно. Используйте пинцет, чтобы удерживать деталь на плате. Подайте немного припоя на одну сторону, чтобы образовалась аккуратная галтель между концом элемента и контактной площадкой. В идеале должна получиться именно плавная перемычка, а не огромный шарик олова на конце.
Если все не так, используйте медную тесьму, чтобы удалить лишний припой.
Пайка SOIC и других микросхем с множеством ножек
Используйте пинцет или вакуумную присоску для удерживания SOIC (малого контура интегральную микросхему) на плате. Припаяйте один из выводов микросхемы, желательно чтоб это была ножка питания. Затем прихватите другой вывод питания с противоположной стороны. Проследите, чтобы все остальные ножки выстроились над своими контактными площадками.
Подсоединяйте остальные ножки - начиная с крайних, не припаянных контактов, проведите волну припоя, подавая при необходимости оловянную проволоку к жалу паяльника. Сделайте эту операцию как можно быстрее, не допустив перегрева микросхемы.
Удаление наплывов
Когда вы закончите пайку, осмотрите ножки чип элементов. Маленькие мостики между ними могут быть легко удалены, быстрым прогревом их паяльником, смоченным во флюсе. Толстые перемычки удаляются знакомым нам способом - с помощью распаечной тесьмы.
Схема самодельного датчика протечки воды
