Учимся пользоваться паяльником — уроки пайки с нуля, для начинающих

Соединение элементов методом горячей пайки давно стало основным способом монтажа в электронике и широко распространено в электротехнике. Кроме того, этот способ применяется для создания небольших легких металлоконструкций и т.п. Умение правильно паять электрическим паяльником совершенно необходимо всем, кто в качестве применения своих сил выбрал эти сферы деятельности.

Необходимые инструменты и материалы

Для выполнения пайки потребуется определенный набор инструментов и расходников. Его состав в определенной степени зависит от того, что предстоит паять.

Паяльник

Начать надо с подбора паяльника. В настоящее время применяют только электрические паяльники (а в определенных случаях лучше пользоваться фенами, которые входят в состав паяльной станции). Прибор выбирают в первую очередь по мощности:

1. Для пайки мелких деталей (микросхем, маломощных полупроводниковых приборов и небольших пассивных элементов) достаточно паяльника примерно до 25 ватт, и неплохо, если он будет питаться от понижающего блока питания.
2. Если предстоит паять более мощные и массивные компоненты, а также провода увеличенного сечения, мощности в 25 ватт может не хватить, здесь пригодится электроприбор 40..60 ватт.
3. Для пайки толстых проводов, силовых элементов, толстых шин и элементов металлических корпусов, а также работ вне помещения потребуется паяльник мощностью 80..100 или более ватт.

Если применить прибор недостаточной мощности, он не сможет хорошо прогреть место пайки, соединение получится ненадежным и некрасивым. Если мощность будет излишней, то есть риск перегреть спаиваемые элементы, контактные площадки или дорожки печатной платы (это приведет к их отслаиванию). Кроме того, большим жалом мелкие детали паять просто неудобно.

Очень не помешает регулятор мощности для паяльника. Он входит в состав паяльных станций, но его можно приобрести и отдельно (или собрать самостоятельно).

Припой

Практически всегда для пайки применяется припой на основе олова. Чистым оловом паять труднее, качество и долговечность пайки получается хуже, да и получается дороговато. Поэтому стопроцентные оловянные припои применяют только для пайки предметов, контактирующих с пищей. В остальных случаях применяют оловянно-свинцовые сплавы (иногда с дополнительными присадками). Для стандартных целей используют припои с содержанием олова от 30% до 60%.

Удобно использовать припой в виде трубочки, внутри которой находится флюс. Но стоит такая «проволока» заметно дороже.

Флюс

Тем, кто только начал постигать секреты пайки, применение флюса не совсем понятно и иногда кажется не обязательным. На самом деле, это совершенно необходимое вещество. Оно увеличивает адгезию припоя к металлической поверхности (без него металлический расплав не смочит места пайки, не «прилипнет» к ней). Кроме того, флюсы частично растворяют загрязнения, оставшиеся после очистки рабочей поверхности, чем улучшают качество пайки.

Для большинства пользователей, флюс – это жидкая или пастообразная субстанция. На самом деле, флюс – это общее название веществ, применяемых при пайке, поэтому флюсом можно назвать и канифоль, и кислоту, и даже аспирин в таблетках.

Тип флюса зависит от того, что предстоит паять. Для пайки радиоэлементов на печатную плату удобно использовать флюсы в виде жидкостей или паст, хотя можно применить классическую канифоль.

Кислотные флюсы можно применять для работы с черными металлами, плохо поддающимися лужению с помощью канифоли. По окончании процесса, место пайки надо тщательно промыть жидкостью с щелочной реакцией (подойдет мыльный раствор). Промежуточным вариантом может служить обычный аптечный аспирин. С одной стороны, он не разъедает тонкие проводники. С другой – он позволяет облуживать материалы, тяжело поддающиеся пайке, а также лудить тонкие провода в лаковой изоляции без зачистки.

С помощью аспирина можно паять только в хорошо проветриваемом помещении – при нагреве выделяется едкий дым. Это относится ко всем кислотным флюсам, но вытяжка будет полезной и при использовании нейтральных веществ.

Слесарные инструменты

Кроме того, в процессе пайки может понадобиться мелкие (или даже покрупнее) слесарные инструменты:

• пинцет для фиксации мелких деталей и проводов;
• пассатижи или даже струбцина для фиксации предметов побольше;
• острый предмет (скальпель и т.п.) или абразивная бумага для очистки рабочей зоны от твердых загрязнений;
• круглогубцы для изгибания выводов.

Во время работы могут возникнуть различные ситуации, в которых понадобятся и другие инструменты.

Не будет лишним растворитель для снятия загрязнений или удаления остатков флюса. Лучше применять этиловый спирт, несколько хуже – ацетон.

Подготовка перед пайкой

Перед началом пайки надо провести подготовительные работы. Только тогда пайка будет успешной.

Подготовка паяльника

Первое, на что надо обратить внимание – состояние жала паяльника. Оно должно быть хорошо облужено, не иметь раковин, нагара и т.п. Если это не так, рабочую поверхность надо подготовить. Нагар счищается с помощью напильника, им же спиливается верхний слой меди до исчезновения раковин. Поверхности жала придается удобная для работы форма.

Перед включением паяльника в сеть, желательно покрыть рабочую поверхность слоем флюса, чтобы избежать преждевременного (пока не достигнута температура плавления припоя) окисления меди. Как только жало прогреется, надо натереть его кусочком припоя до получения равномерного покрытия.

Если предстоит впервые облуживать новое медное жало, полезно его извлечь и отковать молотком на твердой поверхности. Это продлит срок его службы.

Сейчас часто применяются паяльники со стальными жалами, рабочая поверхность которых имеет гальваническое покрытие. Такие жала зачищать напильником нельзя. Если счистить слой покрытия, облудить поверхность не удастся, и жало придется утилизировать. К такому же исходу может привести работа с кислотными флюсами. Кислота «съест» тонкий слой покрытия, и жало станет непригодным для дальнейшего применения.

Подготовка спаиваемых поверхностей

Спаиваемые поверхности (контактные площадки, провода, выводы электронных компонентов, разъемов и т.п.) перед соединением надо осмотреть на наличие окислений и загрязнений. Если они присутствуют, рабочие участки надо очистить. Непрочные загрязнения смываются растворителем. Окислы и стойкую грязь снимают механическим путем. В зависимости от прочности мешающей субстанции можно применить (в порядке возрастания):

• жесткий («чернильный») ластик;
• абразивную бумагу различной зернистости;
• скальпель или другой острый инструмент;
• напильники с различным размером насечки.

С проводов надо снять изоляцию на необходимую длину.

Окисленные (слева), зачищенные (в центре) и облуженные, готовые для пайки (справа) выводы конденсатора.

Основы пайки

Некоторые моменты должны быть отработаны на практике, для них требуется определенный опыт. Но он наработается быстрее, если изначально все делать правильно.

Работа с паяльником

В первую очередь, паяльник должен быть хорошо прогрет. Он должен плавить припой до состояния жидкости. Если припой превращается в кашу, значит температура жала недостаточна. Надо увеличить уставку на регуляторе температуры или подождать, когда паяльник еще прогреется. Перегревать паяльник тоже не следует – возникает риск перегрева спаиваемых предметов, да и жало обгорает быстрее.

Держать паяльник надо, как карандаш. Во время пауз его надо класть на подставку так, чтобы жало не касалось посторонних предметов и сетевого провода.

Нанесение флюса или пасты

Флюса должно быть достаточно, чтобы полностью покрыть облуживаемую или спаиваемую поверхность. Излишки флюса тоже ни к чему, но на начальном этапе освоения навыков пайки лучше нанести лишнее количество вещества – в крайнем случае, лишнее можно потом смыть. А недостаток флюса приведет к ухудшению качества. С опытом придет понимание, сколько же вещества потребуется оптимально.

Нанесение припоя

После нанесения флюса поверхность надо облудить. Для этого надо набрать на жало паяльника капельку припоя и перенести ее на подготовленное место пайки. Нужное количество припоя тоже придет с опытом – его недостаток не позволит выполнить надежное соединение, а при излишке место пайки приобретет неряшливый вид.

Соединения элементов

Пайка медных проводов несложна. Они прекрасно облуживаются пассивными канифольными флюсами (если очистить поверхность от темного слоя окислов). Одножильные провода надо предварительно облудить, после этого скрутить.

Пайка необлуженных проводов может не дать нормального качества соединения.

После этого надо захватить жалом паяльника небольшое количество припоя, нанести его на место пайки и равномерно его прогреть. Припой должен обтечь место соединения покрыв провода ровным, красивым слоем. До окончания застывания расплавленного металла двигать провода относительно друг друга нельзя. Для этого их надо зафиксировать свободной рукой или захватив пинцетом. В некоторых случаях для фиксации потребуется струбцина.

Иногда возникают вопросы о способах пайки гибких многожильных проводников. При одном из подходов, жилы на зачищенном участке надо скрутить, чтобы они не торчали, пропитать флюсом, затем облудить (при этом расплавленный припой тоже впитывается, покрывая жилы внутри пучка). После этого провода спаиваются, как одножильные.

Если надо припаять многожильный провод к разъему, этот способ является единственным.

При втором пути рекомендуется провода сначала скрутить, затем пропитывать флюсом и уже потом паять. Аргументы за и против есть и у того, и у другого способа. Но второй метод выглядит менее надежным, так как нет гарантии, что место контакта внутри скрутки покроется припоем, а открытые участки меди склонны к окислению.

Иногда возникает вопрос соединения медных и алюминиевых проводов. Как известно, прямого контакта меди и алюминия в цепях, где протекает электрический ток, допускать нельзя. Но если оба провода тщательно облудить, то контакт будет происходить через промежуточный оловянно-свинцовый слой. Этого достаточно, чтобы заметная контактная разность потенциалов не возникала, поэтому пайкой выполнять такое соединение вполне возможно. Кроме того, под слоем припоя ни медь, ни алюминий окисляться не будут.

Пример пайки проводов

Пошагово процесс пайки разобран на нескольких примерах.

Между собой

Чтобы спаять между собой два провода (например, медных одножильных), надо снять с них изоляцию на необходимую длину.

Сначала надо покрыть поверхность слоем флюса (в данном случае используется жидкий флюс ЛТИ-120).

Затем хорошо прогретым паяльником покрыть каждый провод слоем припоя.

Эти операции надо провести с двумя проводами.

Подготовленные провода надо слегка скрутить.

Теперь можно набрать немного припоя на жало паяльника и спаять провода.

Процесс прошел успешно. Можно промыть участок пайки и изолировать место контакта изоляционной лентой или термоусадочной трубкой.

К контакту платы

Например, требуется припаять к контакту платы выводы резистора (после замены и т.п.). В первую очередь, потребуется подготовить отверстие платы и контактную дорожку. Если старый элемент был выпаян, надо очистить отверстие от остатков припоя с помощью паяльника и зубочистки (остро заточенной спички). Далее надо подготовить выводы нового резистора – облудить и подогнуть так, чтобы его выводы точно попадали в отверстие платы.

Далее надо обрезать выводы так, чтобы каждый вывод выступал примерно на 1,5-2 миллиметра. После этого можно паять резистор, затем отмыть место пайки от остатков флюса.

Пример пайки радиодеталей микросхемы

Выводы микросхем, как правило, предварительно облужены на производстве, поэтому дополнительной подготовки не требуется. Контакты платы заводского изготовления тоже, как правило, уже облужены. А вот для самодельных плат поверхность придется подготовить, очистив ее от окислов и покрыв тонким слоем припоя.

Микросхема для монтажа through hole вставляется в отверстия платы, микросхема для планарного монтажа располагается на контактных площадках так, чтобы каждый вывод лежал на своей площадке. Паяльником набирается небольшое количество припоя (для планарного монтажа – совсем небольшое) и микросхема припаивается на место. Паять надо быстро и аккуратно, чтобы не перегреть дорожки платы, иначе они могут отслоиться. Вопреки мифам, перегреть микросхему или любой другой полупроводниковый прибор так, чтобы они вышли из строя или, хотя бы, изменили характеристики, вряд ли получится.

Микросхемы в миниатюрных корпусах с планарным расположением выводов лучше паять специальным оборудованием, включающим фен с регулируемой температурой.

Читайте также

Как своими руками сделать точечную сварку для 18650

 

Послепайковые операции

После завершения пайки надо смыть остатки флюса (лучше этиловым спиртом). Далее надо осмотреть место соединения. Участок пайки должен быть равномерно покрыт припоем в виде аккуратной капельки. Спаянные провода надо покачать. Если они держатся надежно, значит, все выполнено правильно.

Рекомендуем: Как правильно спаять аккумуляторы для шуруповерта

Распространенные ошибки и техника безопасности

Использование электронагревательного прибора связано с определенным риском получения травмы. Чтобы этого избежать, надо соблюдать определенные правила:

1. Держать паяльник только за ручку, подальше от нагретых металлических частей.
2. Провод и вилка не должны иметь повреждений.
3. В процессе надо следить, чтобы жало не касалось изоляции сетевого провода или других проводов. которые могут быть под напряжением.
4. Подставка должна быть из негорючего материала.
5. Помещение должно быть проветриваемым.
6. Очень желательно работать в защитных очках, чтобы дым, брызги металла и флюса не попали в глаза.

Кроме перечисленного, надо соблюдать и другие разумные и очевидные правила безопасности.

Для наглядности смотрите видео.

Научиться паять несложно. Но этот процесс требует аккуратности, усидчивости, а навыки приобретаются в процессе тренировок.