Основные принципы и технология пайки проводов

Пайка — один из наиболее надёжных видов создания соединений деталей. Это обеспечивается введением в соединительную зону сплава в жидкой форме, чья температура плавления ниже, чем у материала, из которого выполнены соединяемые части. Узнать, как правильно пользоваться паяльником и какие работы им выполняются, можно изучив особенности процесса, подготовив необходимые инструменты и расходные материалы и пройдя практику. Полученные в процессе навыки можно использовать в ремонте электроники, ведь пайка проводов паяльником — единственный способ соединить их надёжно.

Выбор инструмента

Что нужно для пайки паяльником? Инструменты бывают разные. Они отличаются по мощности, скорости нагрева, потребляемому напряжению. В зависимости от этих характеристик они используются для выполнения конкретных задач. Флюсы, обеспечивающие более равномерный разогрев спаиваемых деталей и лучшее прилипание к ним припоя, тоже отличаются в зависимости от задачи. Канифолью не запаять BGA-микросхему на плату. А ортофосфорная кислота — это немного перебор для того чтобы припаять или залудить два медных провода. Сам припой тоже бывает очень разным по составу, что обуславливает как температуру его плавления, так и области применения в приборах.

Бытовой паяльник

Обычный бытовой паяльник может применяться для работы с электронными схемами и элементами. В комплекте с ним идёт набор жал для нагревательного элемента. По мощности они распределяются примерно так:

  1. Маломощные. Для спайки проводов и лужения дорожек на платах — от 40 до 80 ватт;
  2. Средней мощности. Для выполнения работ с элементами толщиной до 1 миллиметра — от 80 до 100 ватт;
  3. Паяльники высокой мощности, применяемые в работах с деталями от 2 миллиметров, толщиной — от 100 ватт.

Для домашних потребностей хватит первых двух, они справятся с большинством повседневных задач. Если же требуется выполнение более специфических работ таких как пайка микросхем, мелких SMD-компонентов или сложных чипов, лучше приобрести паяльную станцию, в комплект которой входит как паяльник, так и фен. Станции такого типа обладают настраиваемой температурой нагрева. Если же требуется проводить очень специфические работы такие как замена микросхем и мостов материнских плат, лучше воспользоваться инфракрасной паяной станцией. Такие аппараты не имеют практических применений для повседневного использования и являются уделом узкого круга задач для профессиональных нужд.

Расходные материалы

Флюсы — это специальные вещества, противодействующие быстрому окислению подготовленных к пайке металлических частей деталей и проводов. Они обеспечивают сцепливание поверхности и припоя. В качестве флюсов могут использоваться различные вещества:

  1. Канифоль — входит в состав смол хвойных деревьев. Получают отделением летучих соединений из них;
  2. Тетраборат натрия;
  3. Ортофосфорная кислота — применяется в основном для лужения поверхностей плат, не рекомендуется для постоянного использования из-за агрессивности;
  4. Обычный аспирин (ацетилсалициловая кислота) — один из самых активных кислотных флюсов;
  5. Глицерин.

Флюсы на основе канифоли, распространяющиеся как в виде кусков смолы, так и в форме пасты (в продаже называются ЛТИ), не растворяются водой. Их следует удалять с поверхностей деталей после пайки спиртом. В случае с электроникой делать это необязательно, так как канифоль — диэлектрик и не вызывает замыканий. А вот такие флюсы как, например, глицерин, обязательны к удалению, так как их высокая гигроскопичность может ускорить процесс окисления платы. Существуют также специальные пасты, где флюс смешивается с частицами припоя или, наоборот, припой в трубчатом виде (гарпиус), содержащий флюс внутри.

Припой — легкоплавкий сплав, чаще всего олова и свинца, который выступает проводником и соединительным веществом. Раньше даже провода паяли чистым оловом, но его дороговизна заставила искать пути к оптимизации расходов. В электронике припой бывает свинцовым и бессвинцовым. Последние могут содержать такие металлы как медь, цинк, серебро и индий.

Свинцовые различаются по температуре перехода в жидкое состояние и области применения. Так, содержащие около 50% висмута сплавы Розе и Вуда имеют температуру плавления до 100 градусов. Это позволяет их использовать в ремонте техники для смешивания с припоем на платах и более лёгкой и правильной замены компонентов.

Правила пайки

Провода, оборванные в результате неосторожности, микросхемы, почерневшие от перегрева, конденсаторы, вспухшие или пересохшие от длительной работы, — все они паяются одинаково. Перед началом пайки необходимо также залудить жало паяльника для обеспечения нормального расплавления припоя. Технология пайки подразумевает тщательную предварительную подготовку поверхности детали: обезжиривание и смачивание флюсом, достаточный разогрев припоя жалом и качественное его нанесение в нужное место.

Важно, чтобы после его растекания и остывания на поверхности не возникало микротрещин, так как они могут быть причиной различных неприятностей, и оборудование будет работать нестабильно. При пайке микросхем, обладающих большим количеством ножек, следует обращать внимание на то, не образовалось ли контакта между ними в результате недостаточного растекания флюса в месте монтажа.

Особенности процесса

Наиболее частые поломки оборудования связаны с потерей или недостаточной силой контакта между его компонентами. Провода, потерявшие свои свойства под действием температур или механических повреждений, являются виновниками таких проблем чаще всего. Они должны выдерживать значительные механические нагрузки, а потому спаять их не так просто.

Виды скручивания проводки

Прежде всего, следует правильно скрутить соединяемую проводку. Различают такие виды скручивания:

  1. Простое — используется для соединения одно- и многожильных проводов с недавно снятой изоляцией.
  2. Прямое британское (британка) — используется для проводов, которые не подвержены продолжительным механическим воздействиям большой силы.
  3. Желобковое скручивание — применяется при использовании проводов из легкоплавящейся изоляции.
  4. Бандажное — используется при соединении толстых электрических кабелей, имеющих одну жилу. Оно позволяет поддерживать достаточный контакт даже при значительном окислении верхнего слоя или непропае.

Для облегчения нанесения припоя концы проводов следует смочить достаточным количеством флюса. Чтобы спаять очень мелкие провода, можно использовать специальное приспособление. Оно позволяет зажать два конца в маленьких тисках и спокойно соединить их.

Оголённые участки спаянных проводов следует заизолировать. Можно использовать как простую изоленту, так и специальные термоусадочные трубки, которые уменьшаются в диаметре сечения под воздействием температуры (для этого пригодится даже обычная зажигалка) и плотно прилегают к поверхности кабеля.

Основные принципы технологии пайки

Категория:

Пайка

Основные принципы технологии пайки

Далее: Пайка алюминия и его сплавов

Технология пайки включает комплекс последовательно выполняемых операций, основными из которых являются подготовка поверхности соединяемых деталей, сборка, пайка и обработка деталей после пайки. Этот комплекс операций в том или ином объеме имеет место при всех способах пайки. Поэтому, несмотря на их разнообразие, технология пайки имеет много общего. Независимо от применяемого способа пайки для получения качественных паяных соединений требуются:

1. Тщательная очистка соединяемых поверхностей деталей перед пайкой от загрязнений и окисных пленок. Если при сварке загрязнения и окисные пленки в зоне шва приводят лишь к снижению прочностных и других характеристик сварного соединения, то при пайке они препятствуют взаимодействию между основным металлом и расплавленным припоем и, следовательно, образованию спаев.

2. Соблюдение при сборке деталей под пайку установленных зазоров.

3. Удаление окисной пленки с соединяемых поверхностей основного металла и припоя в процессе пайки. Для получения паяного соединения недостаточно очистить соединяемые поверхности металлов перед процессом пайки. Необходимо также обеспечить надежные условия удаления окисной пленки непосредственно в процессе пайки.

4. Равномерный нагрев соединяемых поверхностей деталей до температуры пайки. Если при сварке плавлением для образования шва необходимо лишь местное расплавление кромок соединяемых деталей, то при пайке требуется обеспечить одинаковые условия взаимодействия между флюсом (газовой средой), припоем и основным металлом. Принимая во внимание, что взаимодействие протекает в соединительном зазоре 0,1— 0,2 мм, легко представить, насколько важно иметь при пайке равномерную температуру нагрева. Только соблюдение этих общих для всех способов пайки условий протекания процесса пайки гарантирует высокое качество паяных соединений.

Выбор способа пайки определяется техническими требованиями к изделию, конструкцией паяемой детали, материалом, из которого она изготовлена, применяемым припоем, количеством изготовляемых деталей й оснащенностью предприятия оборудованием. При изготовлении небольшого количества деталей экономически целесообразно применять для пайки газовые горелки. При наличии на предприятии соответствующего оборудования можно использовать для этой цели индукционные и другие способы нагрева. При массовом производстве деталей наиболее рациональна механизированная пайка в печах с применением контролируемых газовых сред.

Процесс пайки определяется режимом пайки: температурой и условиями нагрева, выдержкой при температуре пайки и условиями охлаждения. В некоторых случаях режим пайки характеризуется также давлением, прикладываемым к соединяемым деталям в процессе пайки.

Приемы пайки мягкими припоями. При ручной пайке применяются паяльники различных конструкций. Процесс пайки начинают с подготовки мест спая,” затем после припаивания очищают шов. Подготовка мест спая состоит обычно из механической очистки поверхностей деталей (напильником, шабером, пескоструйным аппаратом и др.), обезжиривания, травления и сборки под пайку. Иногда детали перед пайкой предварительно подвергают лужению. Зазоры между соединяемыми поверхностями при сборке под пайку должны быть в пределах 0,05—0,2 мм; в зазоры менее 0,05 мм мягкие припои не проникают, а зазоры более 0,2 мм снижают прочность спая.

При пайке твердыми припоями зазоры следует делать в пределах 0,5—1 мм и более.

Сложные узлы собираются в приспособлениях, фиксирующих взаимное расположение деталей. Выбор паяльника зависит от формы и размеров соединяемых деталей, а также от характера паяльных работ. В большинстве случаев применяют молотковые паяльники. Торцовые паяльники используют обычно лишь при пайке в труднодоступных местах.

Подготовка паяльника состоит из заправки его напильником под углом 25—40°, снятия заусенцев и тщательного облуживания припоем. Зачищенный паяльник 4пп°еВают в Г0Рне> на огне паяльной лампы до 350— 400 °С или электронагревом, а затем его быстро снимают с огня и очищают от образовавшейся окалины (путем погружения в хлористый цинк). После этого рабочей частью паяльника захватывают определенную дозу припоя и несколькими трущими движениями по кусковому нашатырю залуживают припоем.

На подготовленное к пайке соединение наносят хлористый цинк или какой-либо другой флюс, а затем вводят припой. На рис. 181, а показан пример паяния трубы 1 по шву 3. Труба располагается на приспособлении— поддержке 2. При пайке паяльник Одержат в правой руке, а в левой — кусок припоя 5.

Для получения доброкачественного шва необходимо тщательно растереть паяльником припой по месту пайки до полного залуживания. Если при этом какая-либо часть шва не залуживается, то необходимо профлюсо-вать или зачистить это место заново.

Рис. 1. Пайка мягкими припоями

В процессе пайки рабочая часть паяльника должна лежать на спае всей поверхностью. Только в этом случае обеспечивается быстрый прогрев места спая и заполнение его припоем (рис. 1,б).

В последнее время начали применять весьма производительный способ пайки путем погружения соединяемых деталей в ванну с расплавленным припоем или с расплавленной солью. Для хорошего затекания припоя в швы соединяемых деталей в состав солей добавляют 4—5% буры. При пайке деталей в расплавленных солях обычно используют электрические соляные ванны для термической обработки инструмеМа и соляные электродные однофазные и трехфазные печи с автоматическим регулированием температуры.

Приемы пайки твердыми припоями. Пайка твердыми припоями может производиться различными способами.

При пайке газопламенными горелками места спая нагревают пламенем паяльных ламп или газовых горелок. Для нагрева мелких деталей пользуются паяльной лампой или горелкой, работающей на осветительном газе или ацетилене. Для нагрева крупных деталей используют специальные и обычные сварочные кислородно-ацетиленовые горелки.

При пайке погружением деталей в ванну с расплавленными солями припой предварительно, еще в твердом виде, прикрепляют к месту спая деталей.

При пайке в печах детали с заранее нанесенным флюсом и припоем нагревают. В ряде случаев пайку производят в печах с электрическим обогревом в защитной атмосфере (водорода или аммиака), предохраняющей металл от окисления. Такой способ пайки в условиях массового производства деталей позволяет применять механизацию и автоматизацию процесса и вместе с тем обеспечивает высокое качество паяных соединений.

Наиболее рациональным способом является пайка с нагревом токами высокой частоты.

Однако в практике слесарной обработки часто пайка твердыми припоями осуществляется с помощью паяльных ламп, газовых горелок и в горнах.

Перед пайкой соединяемые части детали (изделия) должны быть тщательно очищены от грязи, окалины, жира и собраны с учетом зазоров под пайку.‘При пайке твердыми припоями заготовки в зависимости от назначения можно соединять встык, внахлестку и реже в замок (рис. 2,а). Затем места спая покрывают флюсом (бурой), укладывают припой и скрепляют мягкой проволокой, чтобы соединяемые части не сместились (рис. 2,б). После такой подготовки деталь осторожно вводят в зону пламени паяльной лампы или горелки и следят за процессом плавления. Вначале нагрев места спая нужно вести медленно. Когда вздувшаяся бура осядет, нагрев усиливают и продолжают его до тех пор, пока припой полностью не расплавится и не зальет место соединяемых частей детали. Чтобы ускорить расте-каемость припоя в зазоре соединения, поступают так: место спая покрывают флюсом и слегка водят по всему шву куском заостренной железной проволочки. Спаянным деталям дают медленно остыть; такое замедленное остывание повышает прочность соединения.

Рис. 2. Приемы сборки деталей для пайки твердыми припоями

Паяние можно вести и в такой последовательности. Подготовленную деталь покрывают флюсом и подвергают нагреву. Когда температура нагрева будет достаточной для расплавления припоя, вводят припой в спай и следят за его расплавлением и растеканием по шву. По окончании пайки дают детали охладиться, зачищают шов от излишка наплавленного припоя, затем промывают и высушивают деталь.

Реклама:

Читать далее:

Пайка алюминия и его сплавов

Статьи по теме:

  • Правила техники безопасности при пайке газовой горелкой
  • Правила техники безопасности при работе с паяльными лампами
  • Правила техники безопасности при работе паяльником
  • Заработная плата
  • Производительность труда

Главная → Справочник → Статьи → Блог → Форум