Перезаряжаемая модель с возможной температурой нагрева до 450°C. Модель оснащена распайкой кабеля и защищена крышкой. Также имеется подсветка.
Пайка микросхем своими руками – Как выбрать паяльник
Дефекты в бытовой технике часто связаны с выходом из строя микросхем. Чтобы избежать чрезмерных расходов на дорогостоящий ремонт в сервисном центре, перегоревший чип почти всегда можно заменить в домашних условиях. Для этого потребуется паяльник для микросхем — монтажный инструмент, используемый для удаления неисправной микросхемы и припаивания проводов новой микросхемы к контактным площадкам печатной платы. Паять микросхемы вручную гораздо проще, чем кажется — главное, выбрать хороший паяльник.
- Паяльник для микросхем – как выбрать правильно
- Дополнительные приспособления и материалы
- Как выпаять радиоэлемент
- Выпайка DIP — чипов
- Демонтаж планарных микросхем
- Как припаять чип
- Пайка микросхем со штырьковыми выводами
- Монтаж SOIC-чипов
- Самодельный паяльник
- Совершенствуйте навыки пайки
Паяльник для микросхем – как выбрать правильно
Все электрические паяльники, доступные в магазинах или в Интернете, отличаются 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.).
В этом видео: Как выбрать паяльник, преимущества и недостатки некоторых моделей.
Демонтаж планарных микросхем
Последовательность действий для выпаивания микросхем SOIC, не припаянных к плате:
- Удалить лак (при его наличии) с ножек микросхемы ацетоном или смывкой. После удаления лака очистить плату от остатков лака этиловым спиртом.
- Нанести жидкий флюс на распаиваемые выводы по всем сторонам чипа.
- Запаять припоем (замкнуть) все ножки чипа на каждой его стороне, проводя жалом по всем выводам чипа и разгоняя припой по ножкам. Нанесённого припоя на ножках должно быть много, чтобы после отведения паяльника припой продолжал находиться в расплавленном состоянии.
- Провести паяльником по всем запаянным сторонам чипа, добиваясь расплавления припоя со всех сторон, после чего удалить микросхему пинцетом.
- Чтобы отпаять микросхему, приклеенную к плате, необходимо поочерёдно отпаивать каждый вывод микросхемы, приподнимая его пинцетом над контактной площадкой. После отпайки всех ножек удалить микросхему механическим путём (ножом), стараясь не повредить плату.
Как припаять чип
При пайке микросхемы избегайте ее перегрева — кончик паяльника не должен касаться каждой ножки более трех секунд во время пайки, после чего следует охладить паяное соединение и снова коснуться кончиком паяльника (если требуется повторная пайка). Перед пайкой торцы микросхем следует подрумянить, нанеся тонкую пленку припоя для улучшения адгезии к контактной поверхности. Для этого концы микросхем обильно смачивают флюсом (на расстоянии 2-3 мм от корпуса) и проводят над ними паяльным штифтом. Правильно загерметизированный провод будет иметь ровную, блестящую поверхность без кристаллов льда и отложений припоя.
Пайка микросхем со штырьковыми выводами
Паяйте в следующем порядке. 2. Нанесите флюс на площадки для чипов на обратной стороне платы. 3. Припаяйте каждый контакт микросхемы к отверстиям на обратной стороне платы. 4. 4. удалите все остатки жидкости.
Монтаж SOIC-чипов
Микросхемы SOIC легко паяются методом «пайки волной». Процесс основан на капиллярном эффекте, который заставляет жидкий клей течь между клеммой и металлизированной подушечкой, смачивая их и образуя каплю.
С помощью паяльника припаяйте микросхемы в следующем порядке:
1. задуйте контактные площадки, нанесите флюс. 2. поместите микросхему на плату, совместите ножки с площадками платы и припаяйте угловой провод (по одному на каждую). 3. припаяйте второй угловой провод к металлической площадке по диагонали на микросхеме напротив первого припаянного провода. Убедитесь, что остальные контакты микросхемы совмещены со своими металлическими площадками. 4. нанесите флюс на все контакты микросхемы. 5. проведите жалом вдоль проводов с каждой стороны микросхемы несколько раз — распределите припой вдоль проводов. 6. если между соседними клеммами образовались мостики припоя, удалите излишки припоя куском металлической ленты. Наложите его на перемычку и нагрейте паяльником. Избыток припоя будет поглощен жгутом проводов. Затем снова проведите концом паяльника над проводами.
stextbox>При пайке волной нанесите избыток флюса на паяльные площадки, чтобы убедиться, что паяльные площадки влажные.
Что такое пайка
Не обращаясь к Википедии, объясним своими словами. Сварка — это соединение металлических контактов проводящим расплавом, который затем застывает. В отличие от сварки, в этом случае ни одна из соединяемых деталей не может расплавиться. Само собой разумеется, что после застывания проводящего расплава (пайка) должна быть обеспечена электропроводность соединения. Сопротивление контактов не может влиять на свойства цепи.
Общие правила работы с паяльником (подробно все эти пункты мы рассмотрим в обзоре)
- Место соединения должно быть механически зачищено от загрязнений, защитного покрытия и окислов (если позволяют размеры и конструкция деталей и проводников).
На чем можно акцентировать внимание: некоторые металлы в принципе не могут быть очищены от оксидной пленки, по крайней мере на воздухе. Только под непрерывным слоем специальных флюсов (речь идет об алюминии и сплавах на его основе). Дело в том, что «крылатый металл» окисляется моментально. - Для обезжиривания точки соединения применяются специальные очистители: флюсы.
Они не должны оказывать разрушающего воздействия на металл, с которым вы работаете. Даже если место соединения кажется идеально чистым, пайка без флюса практически невозможна. При касании нагретого жала паяльника, происходит термическое окисление.
Это важно: металлы, используемые в электротехнике (алюминий, медь, серебро, золото), обладают хорошей адгезией в чистом виде. Стандартный припой прилипает к поверхности и остается надежно прикрепленным к ней после отверждения. Оксидный слой не только предотвращает «прилипание», но и является диэлектриком.
А флюсы при нагреве активируют свои очистительные свойства, и не просто удаляют невидимые загрязнения, но и препятствуют окислению. Для различных материалов разработаны специальные флюсы. Используются даже кислоты.
Подбираем паяльник
Если вы не являетесь профессиональным радиомоделистом (скорее всего, вы не изучали этот материал), в вашем арсенале должен быть обычный простой паяльник. Вам не нужен паяльник, потому что этот набор довольно дорогой (но очень практичный). Однако это не обязательно для начинающих учителей.
Давайте вернемся к паяльнику. Классика — никелевый нагреватель и медное пятно. На самом деле это лучшая комбинация, но для ручного управления. Отсутствие контроля температуры, равномерный, медленный нагрев. Тем не менее, медная точка отлично держит марку и часто компенсирует теплоотдачу в месте сварки. Еще одним преимуществом является то, что мягкий материал позволяет сформировать любую форму края. Вы можете буквально приколоть и распилить жало для определенного типа сварки.
Единственным недостатком является то, что медь быстро сгорает, и этот тип шипов по сути является расходным материалом. Его нужно постоянно обрабатывать напильником.
Совет: Перед тем как придать кончику форму напильником, обязательно поработайте молотком. После пробивки медный вал прослужит дольше. Небольшая потеря времени с лихвой компенсируется удобством работы.
На рисунке изображена классическая форма «отвертки». Универсальный совет для большинства проектов DIY.
Если ваш «обогреватель» оснащен регулятором температуры, необходимо учитывать инерцию меди. Он медленно достигает заданного значения и также медленно охлаждается.
Керамический шип с серебряным напылением — современный аксессуар. Когда речь идет о том, как паять SMD-компоненты или как выпаять микросхему из двухсторонней платы, вы попали по адресу. Однако он не очень подходит для пайки проводов и контактов с высокой интенсивностью нагрева.
Такой паяльник нагревается мгновенно, и вы можете точно контролировать степень нагрева (если у вас есть контроллер).
Способ нагрева можно выбрать по своему усмотрению. Керамический нагревательный элемент, например, жало, или никелевый нагревательный элемент. Медные паяльники также имеют индукционные нагреватели, но это скорее экзотика.
Как выпаять микросхему паяльником
Если захватить чип отверткой и слегка надавить, одновременно нагревая паяльником ножки чипа с одной стороны, его можно постепенно отсоединить. Как это сделать, подробно показано в видео в конце статьи (с 15 минуты и 15 секунды).
Вы уже знаете, что для успешной пайки деталь должна быть нагрета до температуры плавления припоя. Его можно расплавить с помощью теплового пистолета или фена. Это аналог строительного фена, за исключением того, что он компактен и часто имеет форсунки специальной формы.
Он нагревает рабочую зону, и клей расплавляется на относительно большой площади, а не в одном конкретном месте. Это эффективный метод, особенно когда необходимо отслоить стружку (все ножки нагреваются одновременно). Однако этот метод сопряжен с риском повреждения самого компонента в результате перегрева.
Если вы удалите неисправный компонент, проблемы не возникнет.
В целом, паяльник следует использовать только в тех случаях, когда традиционный метод пайки невозможен. Например, при монтаже SMD компонентов (для тех, кто не знает — у них нет ножек) на холодную пластину.
Другие приспособления и материалы
Для пайки микросхем и радиокомпонентов требуется не только паяльник, но и дополнительное оборудование.
Вы также можете купить:
- флюс для защиты поверхности металла от образования окислительной пленки;
- проволоку припоя для выполнения процесса паяния, толщина которой – 0,5-1 мм;
- набор сменных насадок (жал) различных форм и размеров;
- увеличительное стекло с держателем или очки-лупу, увеличивающие в 10-20 крат;
- бинокулярный стереоскопический микроскоп с длинным фокусом и подсветкой рабочей области;
- держатель-подставку, куда можно положить разогретый в процессе работы паяльник;
- специальный антистатический коврик и браслет для защиты микросхем от действия статического электричества;
- влажную ткань или специальное приспособление для очистки жала паяльника от нагара;
- металлическую плетенку для удаления лишнего количества припоя;
- шприц для удаления остатков припоя, оставшихся от демонтажа старого микрочипа и для переноса припоя во время работы в область паяния;
- пинцет для удерживания миниатюрных микросхем;
- органический растворитель либо этиловый спирт для удаления заводского защитного лака на микросхеме, а также для удаления остатков флюса после выполнения работы;
- небольшую кисточку для нанесения жидких составов.
Для облегчения сварки перечисленные инструменты должны быть подготовлены заранее и размещены на столе в соответствующем порядке.
Технологии пайки
Пошаговые инструкции помогут начинающим научиться паять в домашних условиях. Перед началом работы необходимо ознакомиться с подготовкой компонентов, температурой плавления олова и нанесением флюса. Вы сможете шаг за шагом научиться работать с микросхемами. Например, начните с удаления старого компонента. Вы можете потренироваться приклеивать обратно старые бытовые приборы, которые уже не работают.
После того как вы научитесь удалять клеевое соединение, можно приступить к пайке и попробовать припаять деталь к радиоприемнику.
Микросхемы изготавливаются двумя способами. Микросхемы DIP имеют выводы, впаянные в отверстия на обратной стороне платы. Микросхемы SOIC имеют плоские выводы, которые припаиваются с лицевой стороны микросхемы к площадкам на микросхеме.
Порядок пайки зависит от типа компонента. Существуют следующие виды пайки.
Радиоэлементов
Чтобы выпаять микросхему SOIC, необходимо смыть защитный лак с выводов микросхемы растворителем, а затем удалить лак с платы этанолом. Затем нанесите флюс на штифты с помощью кисточки. Затем нужно взять клей и замкнуть все контакты микросхемы с каждой стороны. Для этого проведите обжимными щипцами по всем точкам провода и распределите по ним припой. Рекомендуется использовать большое количество припоя, чтобы припой оставался расплавленным даже после извлечения паяльника. Только после этого вы можете захватить чип пинцетом и извлечь его. Когда микросхема припаяна к плате, нужно поочередно обработать припоем каждый провод, а затем приподнять его над платой с помощью пинцета. Когда вы закончите удаление штырьков, нужно взять нож и удалить микросхему, соблюдая осторожность, чтобы не повредить плату.
Микросхема SOIC может быть припаяна методом «пайки волной», когда расплавленный клей вытекает между площадкой печатной платы и разъемом микросхемы, образуя там каплю.
В этом случае процесс начинается с нанесения жидкости на свинцовые клеммы для их отжига. Затем чип помещается на плату, а на точках ввода ставятся соответствующие клеевые точки. Затем каждую клемму необходимо припаять по диагонали, чтобы исключить перекос и смещение микросхемы. Затем на паяные соединения снова наносится флюс, и припой равномерно распределяется по клеммам с помощью паяльного наконечника. Если между двумя клеммами образовался сварочный мостик, его удаляют, наложив на мостик металлический жгут.
Чипов
Чтобы удалить DIP-чип, покрытие в зоне пайки необходимо смыть ацетоном, следы которого затем удаляются этанолом. Нагретый конец микросхемы опирается на ножку микросхемы на обратной стороне платы. Наконечник должен оставаться в этом положении до тех пор, пока не расплавится имеющийся клей. Затем клей собирается с помощью шприца, втягивая его внутрь. Такую же процедуру проделывают со всеми контактами микросхемы, которые затем можно извлечь из отверстий на плате.
Рекомендации
Для правильного выполнения пайки рекомендуется использовать паяльник с максимальной мощностью 10 Вт. Большинство электроинструментов работает от напряжения 220 В, но некоторые модели оснащены блоком питания, который снижает напряжение до 36 В или 12 В. Паяльники, способные снижать электрическое напряжение, считаются лучшим выбором для работы с микросхемами.
Толщина наконечника паяльника составляет от 1 до 2 мм. В большинстве случаев для работы целесообразно использовать конические насадки. При выборе модели электрического паяльника лучше отдать предпочтение автоматическому регулятору температуры, который поддерживает заданную температуру и помогает добиться хороших результатов при сварке.
Информацию о пайке обычным паяльником см. ниже.
Порядок проведения работ
Перед началом работы подготовьте все инструменты, материалы и принадлежности, чтобы они были у вас под рукой.
При сборке или разборке плату можно положить на термический стол. Если для разборки используется паяльник, он должен быть изолирован во избежание воздействия на другие компоненты. Это можно сделать, прикрепив листы огнеупорного материала, например, полосы, вырезанные из старых, изношенных досок.
Процедура более мизерная, но занимает больше времени, если для разборки использовать приспособление для зачистки проводов. Открывалка «заряжается» по мере очистки каждой ножки. Поскольку он заполняется затвердевшими кусочками припоя, его необходимо очистить.
При пайке необходимо соблюдать некоторые правила:
- 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 компоненты очень чувствительны к статическому электричеству. Поэтому лучше всего использовать антистатический коврик, который можно положить под плату во время сборки.
Зачем сушить чипы
Чипы — это микросхемы, заключенные в BGA-корпуса. Название, очевидно, происходит от аббревиатуры «Numerical Integral Processor».
Эксперты считают, что микросхемы впитывают влагу во время хранения, транспортировки и перевозки, что увеличивает их объем при пайке и разрушает компонент.
Влияние влаги на чип можно определить путем нагревания. Вздутия и пузыри образуются на поверхности задолго до того, как температура поднимется до уровня, достаточного для расплавления сварного шва. Можно только представить, что будет происходить внутри компонента.
Чтобы избежать нежелательного воздействия влаги в упаковке микросхем, во время сборки перед пайкой микросхемы высушиваются. Этот процесс помогает удалить влагу из упаковки.
Правила сушки
Сушка стружки должна производиться при правильной температуре и в течение правильной продолжительности. Рекомендуется сушить новые чипсы, приобретенные в магазине, на складе или по почте, при температуре 125 °C в течение не менее 24 часов. Для этого можно использовать специальные сушильные шкафы. Чип можно также высушить, поместив его на термостат.
Температуру сушки необходимо контролировать, чтобы избежать перегрева и повреждения компонента.
Если щепа была высушена перед укладкой и хранилась при нормальных комнатных условиях, достаточно времени сушки от 8 до 10 часов.
Учитывая стоимость компонентов, очевидно, что лучше высушить их, чтобы можно было с уверенностью приступить к сборке, чем пытаться припаять непросушенный чип. Проблемы могут привести не только к денежным затратам, но и к потере времени.
Несколько слов о необходимых для этого инструментах и расходных материалах. Прежде всего, очень полезны пинцет, острая игла или шпажка, кусачки, клеевой материал, шприц с достаточно толстой иглой для нанесения флюса. Поскольку сами компоненты очень маленькие, сделать это без увеличительного стекла очень сложно. Вам также понадобится жидкий флюс, предпочтительно нейтральный бесфлюсовый. В экстренных случаях можно сделать и спиртовой раствор канифоли, но лучше использовать специальный флюс, хороший выбор которых сейчас широко доступен.
В любительских условиях имеет смысл сваривать такие компоненты специальным паяльником или сварочным аппаратом горячего воздуха. Благодаря нашим китайским друзьям, теперь они доступны по доступной цене. Ниже приведен пример китайской сварочной станции с неразборчивым названием. Я пользуюсь им уже третий год. До сих пор полет проходил хорошо.
Вам понадобится паяльник с тонким наконечником. Лучше, если этот наконечник сделан по технологии «Microwave», разработанной немецкой компанией Ersa. Отличие этого наконечника от обычного состоит в том, что он имеет небольшое углубление, в котором собираются капли клея. Этот наконечник вызывает меньшее залипание при сварке близко расположенных проводников и полотен. Я рекомендую вам найти такой и использовать его. Но если у вас нет такого наконечника, подойдет паяльник с обычным тонким наконечником.
SMD-компоненты припаиваются партиями на заводе с использованием паяльной пасты. Тонкий слой специальной паяльной пасты наносится на контактные поверхности на подготовленной печатной плате. Паяльная паста обычно наносится методом трафаретной печати. Паяльная паста представляет собой мелкий порошок припоя, смешанный с флюсом. Консистенция похожа на зубную пасту.
После нанесения сварочной пасты робот устанавливает нужные компоненты в нужные места. Сварочная паста достаточно липкая, чтобы удерживать компоненты вместе. Затем плата помещается в печь и нагревается до температуры чуть выше температуры плавления паяльной пасты. Флюс испаряется, припой плавится, и компоненты припаиваются на место. Теперь вам остается только ждать, пока плата остынет.
Вы можете попробовать эту технику в домашних условиях. Эту сварочную пасту можно приобрести в мастерских по ремонту мобильных телефонов. В магазинах, торгующих запасными радиоприемниками, его теперь можно приобрести вместе с обычной паяльной пастой. В качестве дозатора для пасты я использовал тонкую иглу. Это не так точно, как, например, Asus в производстве материнских плат, но это больше, чем я могу сделать. Лучше, если вы наберёте эту паяльную пасту в шприц и вдавите её иглой в площадки. На фотографии видно, что я положил немного слишком много пасты, особенно с левой стороны.
Посмотрим, что произойдет. Поместите компоненты на прокладки, покрытые пастой. В данном случае речь идет о резисторах и конденсаторах. На этом этапе очень полезен тонкий пинцет. На мой взгляд, удобнее пользоваться пинцетом с изогнутыми ножками.
