Технология обробки металів. Паяння.

                    Пайка для початківців

Для початку розберемося з процесом паяння. Пайка це процес утворення механічного та електричного контакту між металевими поверхнями, здатного витримувати значні механічні навантаження. Пайка утворюється при високих температурах (від 180 до 250°С) поверхонь, що спаюються, і розплавленого олова. Для якісного паяння недостатньо нагріти одну поверхню з оловом і притулити до неї іншу: обов'язкова умова утворення надійного контакту - рівні температури поверхонь, що спаюються. Звичайно домогтися цього можна тільки за допомогою правильно підібраного інструменту.

Важлива зауваження: низька температура жала паяльника призведе до розм'якшення припою, але не до його розплавлення. Результат - холодна пайка (дізнатися можна за зернистою структурою контакту). Перегріте жало – надмірне випарювання припою. І той, і інший дефект призводить до розсипання/розшарування контакту через деякий час експлуатації.

Не слід забувати і про граничні температури електронних компонентів: пайка при температурі ~ 250°С не повинна проходити більше 10 с. Це вже закон перевірений часом: інтегральні компоненти можна просто перепалити.

Підсумовуючи вище сказане визначимо вимоги для паяльного обладнання радіоаматора:

1. Бажано купувати не просто паяльник, а паяльну станцію. Скажете дорожче? Так, але не багато.  Дорожче, ніж паяльник на радіоринку? Зате які переваги: ​​регульований діапазон нагрівання (ймовірність перепалити компоненти спадає нанівець); підтримка постійної температури жала (жало не перегорає - знижуються витрати на розхідники); важлива особливість всіх паяльних станцій - наявність підставки під паяльник (річ необхідна) та ванни для очисної губки - не захочете купувати станцію шукатимете ці речі окремо.

2. Потужність паяльника річ багато в чому визначає якість пайки. При паянні друкованих плат цілком достатньо паяльника потужністю 25-40 Вт. Особисто я вже 10 років користуюся станціями потужністю 40 Вт і не знаю проблем. Звичайно при паянні проводів перетином в 10 мм: вам і 100 Вт буде мало - але тут йдеться про паяння плат.

3. Напруга живлення - стандартом є напруга 220 ±10%, 50 Гц. Бажаєте паяти підключаючись до мережі електроживлення – купуйте паяльник/станцію з таким харчуванням. Для паяння в автомобілі або в місцях де складно знайти розетку можна знайти паяльник з живленням 12/18/24 або газові паяльники.

4. Важливий параметр при паянні плат – форма жала. Зараз для паяльників/станцій пропонується широкий асортимент жал – лопатка, конус, голка тощо. Яке вибирати справу вашу: кожному зручно паяти тим, чим він звик. Я користуюсь лопатками різних розмірів.

5. Важливий параметр – стійкість джала. Ви можете знайти термостійкі жала, яким не страшний тривалий перегрів. Зручно, але дорого.

6. Не можна не згадати про антистатичні паяльні станції. Якщо ви готові викласти більше 100 $ за паяльну станцію - ви отримаєте антистатичну захист (корисно при паянні польових елементів та інших примхливих бяк). Немає таких грошей – не засмучуйтесь – можна самостійно доопрацювати станцію/паяльник: заземлення жала в більшості випадків допомагає. Це, звичайно, не та антистатика, яка є в наворочених станціях, але допомагає не гірше.

Ну як, придбали паяльне обладнання? Наступний крок – витратні матеріали. Вам знадобиться флюс - для видалення оксидів з контактних майданчиків плат та виводів  компонентів та припій.

Вибір флюсу – окреме питання. Ваш дідусь паяв з каніфоллю – поблажливо усміхніться – раніше іншого не було. Чим погана каніфоль – каніфоль, спиртовий каніфольний флюс відносяться до категорії активних флюсів. Головний недолік - за високих температур видаляється не тільки оксид металу - видаляється і сам метал. Подивіться на жало дідусяного паяльника - все в вибоїнах, чорне і із зазубринами. Це дія каніфолі. Інший головний недолік – очищення плати після паяння з каніфоллю – велика проблема. Змити залишки можна тільки спиртом або розчинниками (та й то, іноді простіше відколупати чимось гострим). Залишки флюсу на платі не лише негарно з естетичного погляду, але й шкідливо. На платах з малими проміжками між провідниками можливе зростання дендритів (простіше кажучи, замикань) викликаних гальванічними процесами на забрудненій поверхні.

Який вихід - на сучасному ринку матеріалів можна знайти широку гаму флюсів, які змиваються звичайною водою, не руйнують жало паяльника і забезпечують високу якість пайки. Продаються такі флюси, як правило, у шприцах, що дуже зручно для використання.

Вибір припою. Дідусь порекомендував вам олов'яний прут перетином 10 мм? Ще раз усміхніться. Зараз для паяння користуються припойним дротом перетином від 1 до 5 мм. Найбільш поширені 1,5-2 мм багатоканальні припої. Багатоканальність означає, що всередині олов'яного дроту розташовані кілька каналів флюсу, який забезпечує утворення рівної блискучої та надійної пайки. Продається такий припій у мотках – на радіоринках, у колбах – у яких він знаходиться згорнутим у спіраль, та у бобінах (у них кількість припою така, що його вистачить не на один рік).

Активатор жала. Активатор жала чи TipCleaner продається у дуже маленьких баночках. Він необхідний для збільшення терміну служби жала паяльника. Перед кожною пайкою і після неї (мається на увазі на початку і наприкінці роботи) опустіть жало в цю баночку. На ньому утворюється захисне покриття, що перешкоджає утворенню нагару.

Ну що, готові до паяння? Останнє, що вам потрібно - ручний інструмент: ніж, кусачки, пасатижі. Якщо в процесі роботи знадобиться що ще – зрозумієте самі.

Перед тим як паяти плату необхідно підготувати робоче місце: подбайте про ємність з низькими бортами і досить великою площею для сміття - відкусаних дротів та знятого обплетення. Дуже добре підходить пластикова одноразова тарілка (не варто торкатися її жалом розігрітого паяльника). Подбайте і про освітлення - світло має падати на плату так, щоб рука з паяльником не закривала його.

Тепер ви справжній паяльник (правда, ще не досвідчений, але це надолужується).

Перш ніж приступити до пайки, розберіться з платою. Якщо ви робили її самостійно – найімовірніше вона без паяльних покриттів: гола мідь. Перед паянням всі контактні майданчики доведеться залудити : покрийте їх флюсом і нанесіть олово паяльником так, щоб не закрити отвори плати. При правильно підібраній температурі і хорошому флюсі, олово з жала паяльника саме "обтіче" весь контактний майданчик, як тільки ви його торкнетесь. Не варто брати на жало паяльника величезні краплини олова: торкаєтеся жалом прутка і через секунду на жалі буде потрібна кількість.

Плата, покрита оловом – промислове виготовлення – позбавляє цієї роботи, але й стоїть відповідно.

Плата готова? При необхідності видаліть залишки флюсу і можете приступати до паяння.

Одна з основних помилок радіоаматорів-початківців - компоненти паяють, а потім відкушують зайву довжину ніжок. При цьому якісного контакту добитися складно - підвищений тепловідведення та ускладнений доступ жала до місця паяння лише погіршують утворення надійного з'єднання. Формуйте висновки компонентів та обрізайте їх перед паянням.

Як я вже зазначав - за правильної технології олово "обтікатиме" контакт самостійно. Звертайте увагу на стан висновків компонентів: сірі матові висновки – окислені. Доведеться лудити із флюсом. Будьте обережні – можна перепалити компонент. Бажаєте уникнути неприємностей – купуйте компоненти в радіоелектронних магазинах – там вони правильно зберігаються.