Пайка микросхем своими руками – Как выбрать паяльник. Как паять микросхемы паяльником?

Данная перезаряжаемая модель предлагает возможность нагрева до 450°C. Она оборудована распаиванием кабеля и защищена прочной крышкой, что гарантирует надежность в использовании. Важным дополнением является наличие подсветки, которая обеспечивает удобство работы в условиях недостаточной видимости.

Пайка микросхем своими руками – Как выбрать паяльник

Многочисленные неисправности в бытовой технике зачастую возникают из-за выхода микросхем из строя. Чтобы предотвратить значительные финансовые затраты на дорогие услуги в сервисных центрах, неисправный чип можно практически всегда заменить самостоятельно в домашних условиях. Для этого потребуется качественный паяльник для микросхем – специализированный инструмент, который используется для удаления поврежденной микросхемы и припаивания проводов новой микросхемы к контактам печатной платы. Пайка микросхем вручную вполне достижима — принципиально важно лишь правильно подобрать подходящий паяльник.

Выбор паяльника для микросхем — основные параметры
Дополнительные инструменты и материалы для пайки
Технология выпаивания радиоэлемента
Методы выпайки DIP-чипов
Демонтаж планарных микросхем
Технология припайки чипов
Пайка микросхем со штырьковыми выводами
Монтаж SOIC-чипов
Изготовление самодельного паяльника
Улучшение навыков пайки

Паяльник для микросхем – как выбрать правильно

Паяльники, представленные в продаже, различаются по множеству характеристик. Чтобы ответить на вопрос о том, как выбрать паяльник для пайки микросхем, нужно оценить его основные параметры:

Мощность. Для выполнения микропайки выводов микросхем достаточно выбрать паяльник мощностью от 20 до 35 Вт. Модели с более высокой мощностью могут привести к перегреву мелких компонентов, что нежелательно при работе с чувствительными деталями.
Габариты и вес. Рекомендуется выбирайте небольшой и легкий паяльник, который удобно лежит в руке. Так как паяльник держат, как обычную ручку, важно, чтобы он был комфортным и удобным в использовании. Избегайте слишком массивных паяльников с крупными деревянными ручками, так как ими неудобно маневрировать. Также не стоит рассматривать модели в форме пистолета, так как они не подходят для детальной пайки на печатных платах.
Конструктивное исполнение. При выборе паяльника обратите внимание на материал ручки: она должна быть удобной и нескользящей. Электрический шнур также должен быть достаточно качественным — обязательно с двойной изоляцией и сечением жилы провода не менее 2,5 мм. Он должен быть эластичным, чтобы не мешать вам во время работы.
Наличие контроллера температуры. Для качественной пайки температура жала паяльника должна находиться в пределах от 260 до 300 °C, и не превышать этого значения. Если встроенного контроллера температуры нет, лучше выбирать паяльник с напряжением 12 В или 36 В. Согласно отзывам радиолюбителей, паяльники на 220 В, изготовленные на Тайване, хуже всего справляются с контролем температуры из-за перегрева, что затрудняет качественную пайку. Посредством подключения паяльника к регулятору мощности можно частично решить эту проблему, подобный регулятор можно либо приобрести, либо изготовить самостоятельно.
Форма и тип жала. Оптимально, если паяльник будет иметь сменные насадки. Для удобства работы с планарными микросхемами лучше выбрать жало диаметром 2 мм с срезом 45°, что обеспечит комфортную пайку ножек микросхем «волной припоя». Тонкие конусные насадки хорошо подходят для пайки микросхем со штырьковыми выводами, расположенными в металлизированных отверстиях плат. Также важно, чтобы жала имели специальное покрытие, препятствующее накоплению нагара. Обычные медные насадки не рекомендованы: они быстро сгорают и окисляются, что требует периодической шлифовки.
Наличие паяльной станции. Паяльная станция представляет собой отдельный блок с контроллером и регулятором температуры, к которому подключаются паяльник и другие элементы, такие как фен или термопинцет. Использование такой станции оправдано в основном для профессиональной или регулярной пайки, так как цена на нее может начать от 3000 рублей, что является нецелесообразным для разовых ремонтов в домашних условиях.

В данном видео: Как выбрать паяльник, описание преимуществ и недостатков различных моделей.

Демонтаж планарных микросхем

Для успешного выпаивания микросхем SOIC, не припаянных к плате, необходимо следовать следующей последовательности действий:

Удалите защитный лак с ножек микросхемы с использованием ацетона или специализированной смывки. После этого очистите плату от остатков лака при помощи этилового спирта.
Нанесите жидкий флюс на выводы чипа со всех сторон.
С помощью паяльника соедините все ножки чипа с применением необходимого количества припоя, проводя жалом по каждой стороне. Припоя должно быть достаточно, чтобы после отведения паяльника он оставался расплавленным.
После нагрева жалом паяльника по всем сторонам чипа добейтесь плавления припоя, а затем аккуратно удалите микросхему с помощью пинцета.
Если микросхема наклеена на плату, необходимо поочередно отпаивать каждый ее вывод, приподнимая его пинцетом над площадкой. После полноценной отпайки всех ножек аккуратно извлеките микросхему, применяя нож, стараясь не повредить плату.

Как припаять чип

При пайке микросхему следует беречь от перегрева: ожидать, что кончик паяльника будет касаться каждой ножки не более трех секунд. После этого важно охладить паяное соединение, перед тем как снова прикасаться к нему кончиком паяльника для повторной пайки, если это необходимо. Предварительно рекомендуется подрумянить концы микросхемы, нанося тонкий слой припоя для улучшения адгезии к контактным площадкам. Это достигается путем смачивания микросхемы флюсом за 2-3 мм до корпуса и прокладыванием паяльного штифта над ней. Процесс правильно выполненной пайки должен завершиться ровным, блестящим соединением без кристаллических отложений или перегрева.

Пайка микросхем со штырьковыми выводами

При пайке микросхем со штырьковыми выводами последовательность действий следующая:

Нанесите флюс на контактные площадки, где будет размещен чип, на оборотной стороне платы.
Припаяйте каждый контакт микросхемы к соответствующим отверстиям на обратной стороне платы, убедившись, что припой правильно распределен.
Удалите остатки использованного флюса и проверьте целостность соединений.

Художественная стеклянная мозаика смальта — изготовление и применение материала. Как называется мозаика из стекла?

Монтаж SOIC-чипов

Микросхемы SOIC легче всего паять методом «пайки волной». Данный метод заключается в применении капиллярного эффекта, который позволяет жидкому клею течь между разъемом микросхемы и металлизированной подушечкой, смачивая их и образуя надлежащую каплю для соединения.

При монтаже микросхем SOIC придерживайтесь следующей инструкции:

Подготовьте контактные площадки, нанеся флюс на них.
Установите микросхему на плату, точно совместив ножки с площадками. Припаяйте один угол (по одному проводу на каждый угол).
Припаяйте другой угол противоположной диагонали, убедившись, что оставшиеся контакты микросхемы правильно выровнены с площадками.
Нанесите флюс на все контакты микросхемы для улучшения соединения.
Проведите жало по каждому проводку несколько раз, распределяя припой равномерно по ним.
Если между соседними контактами образовались мостики припоя, удалите избыток припоем, используя кусок металлической ленты. Наложите ленту на «мостик» и нагрейте паяльником, что позволит жгуту поглотить лишний припой.

При пайке волной важно нанести достаточное количество флюса на паяльные площадки для достижения необходимого уровня влажности для успешного соединения.

Что такое пайка

Пайка, если говорить простыми словами, представляет собой процесс соединения металлических контактов при помощи проводящего раствора, который после застывания образует стойкое соединение. В отличие от сварки, ни одна из соединяемых деталей при этом не расплавляется. После процесса пайки должно гарантироваться, что соблюдены все электрические параметры соединения, и оно не должно негативно сказываться на работе всей схемы. Сопротивление контактов не должно оказывать влияния на свойства электрической цепи.

Общие правила работы с паяльником

Обратите внимание на следующие важные пункты, которые мы рассмотрим более подробно в следующих разделах:

Механическая чистота соединения. Все точки соединения должны быть тщательно очищены от загрязнений, защитного покрытия и окислов, если это возможно. Например, некоторые металлы, такие как алюминий, окисляются очень быстро и требуют постоянного контроля.

Правильно паять 2

При этом для таких металлов, как алюминий, использование специальных флюсов необходимо для предотвращения окислительных процессов.

Обезжиривание соединений. Для этого используются специализированные очистители и флюсы, которые не должны наносить ущерба металлам, с которыми вы работаете. Даже если соединение выглядит чистым, без применения флюса практически невозможно добиться качественной пайки.

Правильно паять 3

Форма рабочего конца жала паяльника. Он должен подходить под нужные размеры и формы контактных соединений. Используются различные материалы: медь, керамика и сплавы.
Правильная мощность паяльника. Для пайки печатных плат хорошо подходит диапазон мощности от 25 до 60 Вт. Слишком высокая температура может не только перегреть точку пайки, но и повредить некоторые компоненты. С другой стороны, слишком низкая температура может привести к тому, что пайка будет длиться слишком долго, что тоже нежелательно. Например, когда встает вопрос, как выпаять конденсатор, крайне важно заранее знать необходимую температуру, поскольку правильная пайка требует кратковременного, но качественного нагрева.
Подбор припоя. С точки зрения адгезии, многие виды работают вполне удовлетворительно. Однако очень важно обратить внимание на температуру плавления. Легкоплавкие составы могут минимизировать тепловое воздействие на детали, однако они могут столкнуться с теми же проблемами. Во-первых, легкоплавкие составы так же легко «отпаиваются», и если температурный режим не подходит, могут возникнуть проблемы с контактами. Во-вторых, могут возникнуть ситуации, когда припой уже в жидком состоянии, но контакты еще не прогреты для качественного соединения, что также может приводить к перегреву.

Подбираем паяльник

Если вы не являетесь профессиональным радиомоделистом и не имеете значительного опыта в этой области, вам вполне подойдет обычный простой паяльник. Вам не нужен профессиональный паяльник, так как это может оказаться слишком дорогим вложением для начинающих.

Вернемся к выбору паяльника. Классическая комбинация включает никелевый нагреватель с медным жалом. Это наиболее распространенная и функциональная комбинация, обеспечивающая равномерный и медленный нагрев. Однако стоит отметить, что медные жала быстро изнашиваются и требуют постоянного ухода с помощью напильника. Обработка жала медью также продлевает его срок службы, и эта небольшая трудозатрата полностью окупается удобством использования.

Совет: Перед тем как придавать кончику желаемую форму с помощью напильника, рекомендуется предварительно обработать его молотком, чтобы продлить срок службы после многоразового подобного применения.

На представленном изображении демонстрируется классическая форма жала «отвертка», которая является универсальной для большинства DIY-проектов.

Если ваш паяльник оборудован регулятором температуры, следует учитывать время, необходимое для прогрева меди. Она медленно достигает необходимого значения, а также долго остывает.

Керамические насадки с серебряным покрытием также являются отличным выбором для работы, особенно для пайки SMD-компонентов или выпаивания микросхем с двухсторонних плат. Однако стоит отметить, что они не всегда подходят для пайки проводов и чувствительных контактов.

Такие паяльники нагреваются почти мгновенно, обеспечивая высокую точность регулирования температуры (при наличии контроллера).

Методы нагрева бывают различными: керамический нагреватель, никелевый нагревательный элемент, а для редких случаев можно встретить индукционные системы нагрева, хотя они более экзотичны.

Как выпаять микросхему паяльником

Для удаления чипа можно использовать удобные методы: например, можно слегка надавить на него отверткой, одновременно нагревая ножки чипа с одной стороны паяльником, чтобы постепенно отсоединить его. Подробно это продемонстрировано в видео в конце статьи (с 15 минуты и 15 секунды).

Как сшить простой абажур для торшера: мастер-класс. Как сделать абажур своими руками.

Как уже отмечалось, для успешной пайки деталь должна быть нагрета до температуры плавления припоя. Достичь этого можно, используя тепловой пистолет, который используется аналогично строительным фена, но он компактнее и зачастую снабжен специальными насадками.

Тепловой пистолет способен нагревать рабочую зону равномерно, обеспечивая плавление клея на обширной площади, а не сосредоточиваясь на одном месте. Это особенно эффективно, когда требуется удалить старые детали, так как все ножки нагреваются одновременно. Однако с этим методом существует риск перегрева компонентов.

Если у вас возникли проблемы с удалением неисправного компонента, их можно легко устранить.

Насчет паяльника: его применение стоит рассматривать лишь в случаях, когда традиционная пайка невозможна, например, при монтаже SMD-компонентов (которые, как известно, не имеют ножек) на холодные платы.

Другие приспособления и материалы

Для пайки микросхем и радиокомпонентов вам потребуется не только сам паяльник, но и дополнительные инструменты и материалы, которые могут включать:

флюс для защиты поверхности от окислительных процессов;
проволоку припоя для непосредственно процесса паяния, диаметром от 0,5 до 1 мм;
набор сменных насадок (жал) различных форм и размеров для точности пайки;
увеличительное стекло или очки-лупу, которые увеличивают в 10-20 раз;
бинокулярный микроскоп с достаточным фокусом и освещением рабочей области для более детальной работы;
подставку для паяльника, которая обеспечит его хранение во время работы;
специальный антистатический коврик и браслет для защиты микросхем от попадания статического электричества;
влажную тряпку или устройство для очистки жала паяльника от нагара;
металлическую плетенку для удаления лишнего количества припоя, если возникла избыточная пайка;
шприц для удаления остатков припоя после демонтажа старого микрочипа, а также для переноса припоя на рабочую зону во время работы;
пинцеты, которые помогут удерживать миниатюрные микросхемы;
органический растворитель или этиловый спирт для удаления защитного лака на микросхемах и остатков флюса в завершении работы;
небольшую кисточку для нанесения жидких составов, таких как флюс.

Мы рекомендуем заранее подготовить указанные инструменты и разместить их на рабочем столе в удобном порядке для ускорения рабочего процесса.

Технологии пайки

Следуя пошаговым инструкциям, начинающие мастера смогут освоить пайку в домашних условиях. Перед началом работ важно ознакомиться с подготовкой компонентов, температурой плавления олова и спецификой нанесения флюса. Таким образом, вы сможете шаг за шагом научиться работать с микросхемами. Хорошим стартом может стать удаление старых деталей. Например, вы можете попробовать восстановить старые бытовые приборы, которые не функционируют.

Когда вы приобретете опыт в удалении старых соединений, можно перейти к пайке и попытаться припаяны детали к радиоприемнику или другому аппарату.

Микросхемы производятся двумя основными способами. Процесс изготовления DIP микросхем включает впайку выводов в отверстия на обратной стороне плат. В то время как SOIC микросхемы имеют плоские выводы, которые припаиваются с лицевой стороны к соответствующим площадкам. Метод пайки будет зависеть от типа компонента, который составляет основу процедуры.

Радиоэлементов

Чтобы выпаять SOIC микросхему, обязательно смойте защитный лак с выводов с помощью растворителя, а затем очистите плату с этанолом. Затем используйте кисточку для нанесения флюса на штифты. Далее возьмите клеевой припой и аккуратно замкните все контакты по всем сторонам. Эта техника требует, чтобы вы провели обжимными щипцами по всем точкам, распределяя припой равномерно. Рекомендуется использовать гораздо больший объем припоя, чтобы он оставался расплавленным даже после удаления паяльника. Затем можно захватить чип с помощью пинцета и аккуратно извлечь его. Когда микросхема припаяна к плате, понадобится поочередно обработать каждый контакт припоем, а затем приподнять его над платой с помощью пинцета. Наконец, с помощью ножа аккуратно удалите микросхему, стараясь не повредить плату.

Микросхему SOIC также можно запаивать методом «пайки волной», когда расплавленный припой проникает между площадкой печатной платы и разъемом микросхемы, образуя качественное соединение.

В этом процессе начинается с равномерного нанесения жидкости на свинцовые клеммы для достижения необходимого эффекта. Затем помещается микросхема на плату, и приступают к выставлению клеевых точек на контактных площадках. Каждый контакт необходимо припаяны по диагонали для предотвращения перекоса и смещения при монтаже. Снова на паяные соединения наносится флюс, после чего припой равномерно распределяется по клеммам с помощью наконечника паяльника. Если между двумя клеммами образуется варочный «мостик», его можно убрать, наложив на мостик металлический жгут, чтобы удалить излишки припоя.

Чипов

Для удаления DIP-чипа, защитное покрытие в зоне пайки необходимо очистить ацетоном, следы которого затем удаляются этанолом. Нагретая часть микросхемы опирается на ножку чипа с обратной стороны платы. Наконечник паяльника остается в этом положении до тех пор, пока припой не расплавится. После этого остатки припоя извлекаются шприцем, следуя данной процедуре для всех контактов чипа, которые затем можно аккуратно извлечь из отверстий на плате.

Порядок проведения работ

Прежде чем приступить к работе, убедитесь, что все инструменты, материалы и принадлежности под рукой подготовлены и расположены на рабочем месте.

При сборке или разборке желательно размещать плату на термостойком столе. Если вы используете паяльник для разборки, то он должен быть обязательно изолирован, чтобы исключить негативное воздействие на другие компоненты. Это можно сделать, используя огнеупорные материалы, например, полоски, вырезанные из старых досок.

Процесс может показаться сложным и трудоёмким, но правильная последовательность движений значительно упростит задачу. При пайке важно следовать нескольким правилам:

При пайке микросхемы на плате старайтесь работать быстро, чтобы не перегревать чувствительные детали;
Для сохранения качества соединений можно придерживать каждую ножку пинцетом, чтобы обеспечить дополнительный теплоотвод;
При использовании теплового фена или инфракрасного паяльника контролируйте температуру детали, чтобы она не превышала 240-280 °C.

Радиоэлектронные компоненты очень чувствительны к статическому электричеству. Поэтому рекомендуется использовать антистатический коврик, который, как правило, размещают под платой во время ее сборки или разборки.

Зачем сушить чипы

Чипы представляют собой микросхемы, заключенные в корпуса типа BGA. Название происходит от псевдонима «Numerical Integral Processor».

Однако, эксперты рекомендуют внимательнее относиться к чипам, так как они могут впитывать влагу в процессе хранения, транспортировки и перевозки, что увеличивает их объем во время монтажа и может привести к разрушению компонента.

Определить влияние влаги на чип можно заранее, анализируя приток воздуха. Вздутия и пузыри станут заметными на поверхности чипа до достижения температуры, достаточно для расплавления припоя. Важно понимать, что внутри компонента могут происходить более серьёзные последствия.

Чтобы избежать проблем с влагой, содержащейся внутри упаковки микросхем, перед их пайкой рекомендуется просушивать детали. Этот процесс поможет избавиться от излишней влаги.

Правила сушки

Сушка микросхем должна проводиться при установленной температуре и на протяжении определенного времени. Рекомендуется сушить новые чипы, покупая их в магазинах или через интернет, при температуре 125 °C в течение не менее 24 часов, используя специальные устройства для сушки. Также чип можно высушить, разместив его на термостате.

Контроль температуры в процессе сушки является обязательным, чтобы исключить перегрев и повреждение устройства.

В случае, если чип был высушен перед укладкой и хранился в обычных условиях, достаточно периода сушки от 8 до 10 часов.

Учитывая стоимость компонентов, понятно, что лучше высушить их до начала работы, чем рисковать во время пайки, что может привести к финансовым потерям и значительному расходу времени.

Для сушки чипов необходимо использовать различные инструменты и расходные материалы. Огромную помощь может оказать пинцет, игла или шпажка, кусачки, а также шприц с толстым наконечником для нанесения флюса. Поскольку все эти компоненты имеют маленькие размеры, достичь точности без увеличительного стекла будет сложно. Для контроля необходимо использовать жидкий флюс, желательно нейтральный, который не содержит флюса. Сделать спиртовой раствор канифоли возможно, но лучше использовать специальные составы, которые сейчас можно найти на рынке.

В домашних условиях имеет смысл использовать специализированный паяльник или разогреватель воздуха для пайки таких компонентов. В современном мире такие устройства доступны на рынке по доступной цене. Рассмотрим пример одного из таких китайских инструментов, который я использую уже на протяжении трёх лет, и он до сих пор находится в отличном состоянии.

Для пайки вам потребуется паяльник с тонким набором жала. Наилучший вариант — это жало, выполненное по технологии «Microwave», разработанной немецкой компанией Ersa. Эта технология отличается от обычной формы, так как она имеет лишь небольшое углубление, где скапливаются капли припоя. Таким образом, уменьшается вероятность образования «прилипания», при работе с близко расположенными контактами и дорожками.

SMD-компоненты традиционно припаиваются партиями на заводах с помощью паяльной пасты. На подготовленную печатную плату наносится тонкий слой специальной паяльной пасты. Обычно этот процесс выполняется с использованием трафаретной печати. Паяльная паста представляет собой мелкое порошковое содержимое, смешанное с флюсом, по своей консистенции напоминает зубную пасту.

После нанесения пасты робот устанавливает компоненты на место. Паяльная паста достаточно липкая, чтобы обеспечить удержание компонентов, после чего плата помещается в печь и нагревается до температуры, превышающей температуру плавления паяльной пасты. В процессе флюс испаряется, и расплавленный припой соединяет компоненты с платой. После чего остается лишь подождать, пока плата остынет.

Данный метод можно попробовать и в домашних условиях. Паяльную пасту можно приобрести в мастерских по ремонту мобильных телефонов или в магазинах с радиокомплектующими. В качестве средства для нанесения пасты можно использовать шприц. Это не будет так точно, как в промышленных масштабах, но получится достаточно неплохо. По возможности лучше собрать паяльную пасту в шприц и затем аккуратно наносить её капельным способом на нужные места на плате. На следующем изображении видно, что в некоторых местах паяльной пасты нанесено слишком много, особенно справа от изображения.

Теперь поместим компоненты на нанесенные участки паяльной пасты, вернее, будут установлены резисторы и конденсаторы. В этом моменте лучше всего воспользоваться тонким пинцетом, особенно у тех, у кого ножки изогнуты.