Как Паять Smd Компоненты
За последние несколько лет, технология поверхностного монтажа радиокомпонентов стала очень популярной и применяется при производстве большинства современных электронных устройств. Аббревиатура SMD расшифровывается как - surface mounted device, что в свою очередь можно перевести как «прибор монтируемый на поверхность». Собственно само название данной технологии полностью раскрывает ее суть - радиокомпоненты монтируются непосредственно на поверхность платы, но в отличии от навесных компонентов, SMD -компонентам не нужны специальные отверстия для монтажа.
Отсутствие специальных отверстий для установки радиокомпонентов позволило сделать печатные платы компактнее. Применение технологии поверхностного монтажа позволяет значительно экономить место на плате, что в свою очередь позволяет увеличить плотность радиокомпонентов и делать более сложные устройства. Кроме того, большинство SMD -компонентов имеют миниатюрный размер, за счет того, что им не требуются крупные выводы, как у выводных компонентов. Но многие ошибочно считают, что все без исключения SMD -компоненты очень маленькие. Среди них довольно часто встречаются и крупные радиодетали, которые отличаются от своих “выводных” собратьев лишь типом выводов (что логично).
Какие приспособления еще существуют для пайки СМД компонентов и как выглядят? Недавно паял резисторы, так ловил прикосновение жала паяльника к детали между ударами сердца. SMD — Surface Mounted Devices — Компоненты для поверхностного монтажа — так После того как припой расплавился, наконечник фена медленно.
Но давайте перейдем к сути статьи, а именно вопросу - как же осуществляется пайка SMD -компонентов и можно ли реализовать ее в домашних условиях. SMD и обычный электрический паяльник Довольно часто при мелкосерийном производстве или производстве прототипов устройств специалисты. Как же паять SMD -компоненты с помощью контактного паяльника? Сперва на место, где должен быть установлен компонент наноситься флюс.
Далее устанавливается сам компонент, который необходимо припаять. На жало паяльника наноситься немного припоя. Главное не переборщить и не нанести слишком много. Капля припоя наноситься на контакты компонента. Благодаря флюсу, припой хорошо растекается и надежно скрепляет компонент с контактом на плате.
Если припоя будет слишком много - место пайки выйдет неаккуратным. Излишки припоя с легкостью убаюкаться специальной лентой, или же просто жалом паяльника. Для пайки SMD -компонентов обычным паяльником лучше заменить стандартное жало на тонкое. Если же такого нет, можно использовать и стандартное, но перед тем, как приступать к серьезной работе потребуется небольшая тренировка. Плюсы такого способа в его простоте. Если есть обычный паяльник, то кроме него собственно ничего и не потребуется.
Минусы также очевидны — скорость работы будет довольно низкой (особенно при отсутствии навыков пайки SMD ). П айка с помощью термовоздушной паяльной станции (фена) Такой способ также часто используется при мелкосерийном производстве и ремонте. При этом, качество пайки будет гораздо выше, чем при использовании обычного паяльника.
Пайка термовоздушной паяльной станцией, или феном происходит следующим образом: 1. На плату наноситься специальная паяльная паста. Устанавливается SMD -компонент который необходимо припаять. Компонент и место пайки прогреваются феном. При этом, из паяльной пасты испаряется флюс, а мельчайшие крупинки припоя плавятся и растекаются, припаивая компонент к контактам платы. Плюсы такого метода — аккуратное место пайки компонента к плате и простота выполнения всего процесса. Главное не наносить слишком много пасты.
При этом не всегда требуется нанесение дополнительной порции флюса, так как он уже содержится в пасте. Минус такого способа всего один — термовоздушная паяльная станция может быть довольно дорогой. Также, поток воздуха воздействует не точечно, а на определенной области. Если не установить насадку для работы с миниатюрными SMD -компонентами, есть большая вероятность прогреть и расплавить припой на уже припаянных компонентах. Пайка инфракрасной паяльной станцией Домашняя реализация такого типа пайки может быть затруднительной, так как весь процесс осуществляется с помощью инфракрасной паяльной станции. Как видно из названия, нагревание флюса производиться с помощью инфракрасного излучения.
При этом важен контроль температуры нагрева, а также не обойтись без подогрева самой платы. Это необходимо для предотвращения ее деформации при нагреве инфракрасным паяльником.
Существует множество видов инфракрасных паяльных станций, среди которых можно найти как любительские, так и профессиональные, предназначенные для работы на мелкосерийном производстве и в сервисных центрах. Единственный недостаток таких паяльных станций — высокая стоимость, в сравнении даже с хорошими термовоздушными станциями. Как происходит процесс пайки с помощью такого оборудования?
Сперва на плату наносится паяльная паста. Далее устанавливаются компоненты, которые необходимо припаять. Компонент вместе с местом пайки прогреваются инфракрасным излучением, вследствие чего компонент надежно припаивается к месту пайки. Существуют сложные, программируемые паяльные станции, которые способны самостоятельно припаивать элементы на плату.
Достаточно лишь нанести на места пайки пасту и компоненты, а паяльная станция сделает все остальное. При этом, наблюдать за процессом можно с экрана монитора, отслеживая прогресс работы и температурные показатели. Преимущество такого способа очевидны — с хорошей паяльной станцией процесс производства плат можно сделать полуавтоматическ им.
При этом, качество выполненной работы всегда будет на высоте. Но есть и некоторые недостатки — паяльная станция стоит довольно дорого, а для использования полуавтоматическ их станций требуются определенные навыки и знания. Некоторые умельцы собирают свои собственные паяльные станции.
Как Паять Smd Компоненты
Их стоимость гораздо ниже, чем у заводских, но сам процесс сборки и программирования довольно сложный. Пайка в индукционной печи Данный процесс применяется в промышленном производстве печатных плат. Он позволяет производить десятки, а то и сотни печатных плат в час, при этом, весь процесс может быть полностью автоматизирован. Как происходит процесс индукционной пайки и подготовка к нему? На плату наноситься специальный трафарет. Через трафарет, на плату наносят слоя паяльной пасты.
Далее, на плату устанавливаются компоненты. Плата отправляется в индукционную печь, где и происходит весь процесс пайки. Плюсы индукционной пайки — высокая скорость производства, возможность полной автоматизации процесса. Минусы — такое мини-производств о сложно реализовать в домашних условиях. А по большей части это еще и не выгодно. Так что в итоге? Несмотря на сложность некоторых методов пайки, все их можно реализовать в домашних условиях:.
Пайка обычным электрическим паяльником наиболее доступный способ монтажа SMD -компонентов. После небольшой тренировки Вы сможете паять даже сложные компоненты с большим количеством выводов. Пайка термовоздушной паяльной станцией дает оптимальное качество пайки и не вызовет особых затруднений даже у новичков, но такая станция стоит гораздо дороже, чем обычный паяльник. Но если Вы истинный радиолюбитель и часто работаете с SMD -компонентами такие затраты будут оправданными. Инфракрасная паяльная станция обеспечивает отличное качество пайки. Если фирменная станция не по карману, можно попробовать собрать свою собственно, своими силами.
Существует множество любительских проектов, где даже есть списки всех необходимых компонентов, а также можно загрузить прошивку с открытым исходным кодом. Но помните, что сборка собственной паяльной станции требует определенных навыков и знаний. Индукционная пайка наиболее сложная, так как требует наличия знаний, навыков и редких компонентов. Тем не менее, все это можно реализовать в домашних условиях, но подумайте - стоит ли оно того и нужно ли Вам производить платы устройств в около промышленных масштабах.
Возможно, Вам это будет интересно. Ещё один способ (в принципе, вариант ИК станции). Берётся подошва от старого (но, естественно, рабочего) утюга, и ГОРИЗОНТАЛЬНО закрепляется практически заподлицо (+/- 0.5мм) на каком-либо теплоизоляторе. Терморегулятор не обязателен. На контактные площадки платы шприцом наносится (дозируется) паяльная паста, после чего на неё как на клей (а адгезия у неё неплохая) выставляются СМД компоненты. Затем весь этот 'бутерброд' аккуратно сдвигается на разогретый утюг.
Платы размером до 100.150 обычно помещаются полностью, остаётся лишь отследить момент плавки пасты и так же аккуратно сдвинуть плату с точки нагрева для остывания. При определённой сноровке результат намного превосходит по качеству то, что мы видим в 'фабричных' устройствах.
Опираясь на теорию, припой должен быть полностью расплавлен до того момента, как он заполнит зазор и распределится в соединении под влиянием капиллярных сил. В связи с этим температура ликвидуса тиноля может быть самой низкой, применяемой для такого процедуры, как высокотемпературная пайка.
В свою очередь, все детали должны нагреваться до этой температуры или более высокой. Нельзя быть уверенным в том, что все внутренние, а также внешние части деталей нагреваются только до данной температуры. Скорость нагрева, месторасположение, масса металлических деталей, а также коэффициент термического расширения паяемого металла – все это факторы, которые определяют в детали распределение тепла. В условиях быстрого местного нагрева деталей температурное распределение неравномерно, температура наружных поверхностей существенно выше, чем внутренних. Во время медленного нагрева и равномерного распределения тепла, распределение тепловой энергии в паяном узле происходит более равномерно.
Диффузия, а также растворение тиноля на протяжении пайки Во время смачивания соединяемого металла при помощи расплавленного припоя может иметь место растворение тинолем основного металла или диффузия компонентов тиноля в основной металл. Вдобавок ко всему, диффузия имеют наибольшую вероятность образования в том случае, если тиноль вместе с основным металлом подобны по химическому составу. На растворение и диффузия могут быть влиятельны следующие факторы:. Температура соединения материалов;. Продолжительность пайки;.
Геометрия соединяемого места металла, поскольку она определяет площадь основного материала, подвергаемую воздействию тиноля;. Химический состав. В редких случаях на протяжении пайки по причине местной диффузии тиноля между зернами основного материала происходит растекание материала, зависящего от внутренних напряжений. Чрезмерная диффузия тиноля в основном металле с большой вероятностью может оказывать влияние на механические и физические свойства металла. Таким образом, тонкие части основного материала – наиболее уязвимая зона паяного соединения. В данном месте по причине эрозии могут образовываться сквозные раковины.
Стоит отметить, что растворение основного металла тинолем изменяет температуру его ликвидуса, тем самым может привести к недостаточному заполнению зазора между деталями. Для уменьшения диффузии или растворения есть несколько сплавов, которые применяются в качестве тинолей. Припои приобретают жидкую консистенция при достижении температуры ниже действенной температуры ликвидуса. Благодаря припою подобного состава высокотемпературная пайка производится успешно также при тех обстоятельствах, когда температура соединения металлов не дошла до линии ликвидуса.
Температура соединения smd-компонентов Нижний подогрев дает возможность уменьшить теплоотвод от компонента в smd-плату, тем самым снижая нужную температуру инструмента для пайки. Во время использования воздушных методик замены компонентов нижний подогрев способен уменьшать или исключать вовсе коробление smd-платы, которое вполне может произойти по причине одностороннего нагрева посредством горячего воздуха. Помимо всего, печатные платы, выполненные на основе керамики, перед процедурой пайки нуждаются в плавном предварительном нагреве вследствие чувствительности данных материалов к перепадам температур. Опираясь на способ подачи тепловой энергии, можно выделить инфракрасные, а также конвекционные нижние подогреватели. Первые приспособления зачастую состоят из нескольких кварцевых ламп, которые имеются ярко выраженное красное свечение.
Как Выпаять Smd Компоненты
Относительно конвекционных приспособлений, то они могут работать путем применения принудительной конвекции. Рассматриваемые smd-компоненты являются достаточно хрупкими, и в условиях воздействиях вибрационной нестабильности (при механических ударах) могут трескаться. Еще одним минусом smd-компонентов является непереносимость перегрева во время пайки, из-за чего часто возникают микротрещины, заметить которые практически невозможно. Самое неприятное, пожалуй, в этом деле – то, что узнаешь о трещинах в smd-компонентах во время эксплуатации. Проверить наличие трещин в smd-деталях можно при помощи обыкновенного мультиметра. Таким образом, соединять smd-детали можно при помощи паяльной станции, а также паяльника. Определенная часть пайщиков утверждает, что паять компоненты проще паяльной станцией со стабилизированной температурой.
Однако если паяльной станции нет, разрешить вопрос можно при помощи паяльника, включая его посредством регулятора. Стоит отметить, что без регулятора у обычного паяльника температура его наконечника (жала) достигает температуры 400 гр. Показатель во время работы с smd-компонентами должен составлять 260-270 гр. Оптимальная температура нагрева жала паяльника, а также требуемая мощность во время ручной пайки – показатели, которые зависят от конструктивных особенностей паяльника, выполняемой им задачи. В работе с бессвинцовыми припоями трубчатой формы, которые имеют температуру плавления порядка 217-227 гр. С, минимальный показатель нагрева жала паяльника составляет 300 гр. На протяжении пайки необходимо всячески избегать избыточного перегрева жала паяльника, а также длительного воздействия жала на металл.
В большинстве случаев во время работы с припоями, в состав которых не входит свинец, и традиционным тинолями, наиболее подходящим является нагревание жала паяльника до температуры 315-370 гр. В определенных ситуациях отличные результаты при пайке smd-компонентов могут получаться во время кратковременного нагрева (длительность воздействия жала паяльника до 0,5 секунды), а также при нагреве жала паяльника до показателя от 340 до 420 гр. Порядок пайки smd-компонентов Порядок пайки smd-компонентов:. Сначала отлудите одну из контактных площадок. Для этого подайте достаточное количество тиноля для дальнейшего формирования галтели.
Далее следует установка smd-компонента на КП. Следующим этапом придерживайте smd-компонент посредством пинцета, и одновременно с этим поднесите жало паяльника, тем самым обеспечивая одновременный контакт жала паяльника с выводом smd-компонента, а также отлуженной КП.
Произведите кратковременную пайку в течение 0,5-1,5 секунды. Относительно жала приспособления, то оно должно быть отведено. Далее выполняется высокотемпературная пайка второго вывода: поднесением жала приспособления, вы обеспечиваете одновременный контакт жала с выводом и КП. Далее с противоположной от жала паяльника стороны следует подать тиноль под углом 45° к КП, а также выводу компонента. Четыре секрета – залог успешной пайки Существует четыре секрета качественно выполнения пайки, последующей длительной эксплуатации детали. Рассмотрим их подробнее. Основополагающие качественного соединения:.
Правильность применения припоя и флюса в пайке;. Занимательная бахиана том 1. Чистота жала паяльника, а также степень его нагрева;. Чистые паяемые поверхности металлов во время процедуры;.
Правильность соединения, достаточный нагрев рабочей зоны деталей. Как становится понятно, от температуры нагрева деталей, а также степени прогревания паяльника очень многое зависит. Также следует знать температуру плавления некоторых оловянно-свинцовых припоев. Температура плавления припоев Маркировка припоя Температура плавления (°С) ПОС-90 222 ПОС-60 190 ПОС-50 222 ПОС-40 235 ПОС-30 256 ПОС-18 277 ПОС-4-6 265 Знание технологической составляющей пайки позволяет пайщику осуществлять соединения деталей на долгое время, что является отличным качеством для настоящего профессионала. Таким образом, высокотемпературная пайка будет показывать отличную результативность.