Как паять электронные схемы. Что и как можно спаять

Пайка проводов паяльником не представляет ничего сложного, поэтому с таким способом соединения медных жил может справится даже неопытный электрик. Далее мы расскажем, как правильно паять провода в распределительной коробке – месте, где выполняется разводка электропроводки по комнатам. Технология будет предоставлена пошагово, с картинками и видео примерами, чтобы Вам было более понятно, как спаивать два проводка между собой. Сразу же обращаем Ваше внимание на то, что мы будет рассказывать, как спаять жилы из меди. Это связано с тем, что алюминиевые проводники в домашних условиях уже практические не используются. Стандартами ГОСТ соединение разных цветных металлов (алюминиевых и медных проводников) рекомендуется обходить стороной, поэтому единственный безопасный вариант для частного дома и квартиры – спаивание медных жил кабеля.

Шаг 1 – Подготавливаем инструмент

Для начала Вам нужно подготовить паяльник к пайке проводов своими руками. Все, что требуется – тщательно очистить жало от остатков припоя либо других возможных загрязнений.

Для этого можете использовать обычный напильник. Помимо этого Вы должны подготовить припой и флюс, без которых не получится паять провода паяльником. Что касается припоя, для того, чтобы спаять жилы, можно использовать либо сплав олова и свинца, либо специальную нить, как показано на фото ниже.

Флюс необходим для того, чтобы во время пайки припой равномерно покрыл спаиваемые материалы. Помимо этого флюс избавляет медные жилы от оксидной пленки, которая значительно ухудшает надежность соединения. В качестве флюса Вы можете использовать либо канифоль, либо специальную паяльную кислоту. И тот и другой вариант пользуется популярностью у мастеров.

Еще один важный этап подготовки – создание подходящего рабочего места. У Вас должна быть рядом розетка и подставка для паяльника, чтобы технология пайки проводов своими руками была безопасной.

Кстати, Вы можете , что не займет много времени и сил. Самодельный аппарат прослужит Вам довольно долго, в чем Вы сами сможете убедиться!

Шаг 2 – Выполняем лужение

Итак, если Вам нужно спаять два силовых провода между собой, то первым делом Вы должны снять полиэтиленовую изоляцию и залудить оголенные жилы, особенно если они очень тонкие. Многожильный проводник перед пайкой сначала скручивается, после чего обрабатывается флюсом, поверх которого наносится тонкий слой разогретого припоя. Обязательно перед тем, как паять, подготовьте жало паяльника – окуните его в флюс (в ту же канифоль, как показывается на фото), а после этого в олово, чтобы кончик был покрыт небольшим слоем припоя.

Для пайки выполнить довольно просто – сначала Вы должны положить оголенную жилу на канифоль, потом прогреть это место паяльником, чтобы проводок погрузился во флюс. После этого его нужно достать и равномерно со всех сторон обработать припоем. Чтобы хорошо нанести разогретый сплав олова и свинца на поверхность, в руках прокручивайте провод во время лужения. Если Вам необходимо соединить жилы в распределительной коробке, для удобства вместо канифоли можете использовать кислоту. Ее достаточно просто нанести кисточкой на поверхность, которую Вам нужно спаять.

Если жилы большого сечения (толстые), лужение выполняется аналогичным образом. Отличие лишь в том, что не нужно предварительно скручивать жилы, как у многопроволочного проводника.

После того, как Вы выполните лужение, можно переходить к процессу пайки. Сразу же обращаем Ваше внимание на то, что выполнять работы необходимо только при отключенном электричестве. Паять провода под напряжением категорически запрещается!

Шаг 3 – Спаиваем жилы

Ну и последнее, что осталось – спаять два подготовленных провода в распредкоробке. Все, что нужно – скрутить либо наложить жилы друг на друга и разогреть место соединения паяльником. Припой расплавится и после того, как застынет – надежно соединит электрические проводники. Советы по мы рассматривали отдельно.

Важный момент – во время пайки не двигайте жилы, иначе соединение будет не достаточно надежным.

Следует также отметить, что предварительное лужение можно и не выполнять, а просто скрутить проводки а распаечной коробке, обработать их флюсом и как следует пропаять. Однако так паять мы Вам не рекомендуем, потому что в этом случае соединение будет на порядок хуже.

Последний штрих – изоляция остывшей области. О том, мы Вам рассказывали. Лучше всего по отдельности заизолировать каждую жилу изолентой, а поверх нее использовать термоусадочную трубку. На видео ниже Вы можете просмотреть подробно весь порядок пайки:

Учимся паять провода паяльником

Важно знать!

Выше мы рассказали, как правильно паять провода в распределительной коробке, однако такой порядок действий не подойдет, если Вам необходимо спаять контакты с диодной лентой либо вообще на плате (микросхеме). Итак, предоставляем краткий обзор возможных технологий пайки:

1. . Если Вам нужно подключить LED ленту, а значит – спаять контакты от блока питания с выводами на ленте (медные кружочки), то сначала залудите жилы плюс и минус, потом обработайте кислотой выводы на ленте и капните на них расплавленный припой. Все, что останется – прижать провода к месту соединения и прогреть паяльником. Когда припой застынет, заизолируйте оголенную область, используя клеевой пистолет либо термоусадку.
2. Работа с платами. Если Вы решили паять провода на микросхеме, то тут уже технология пайки будет более ответственной. Чтобы припаять конденсатор, транзистор, резистор либо тот же светодиод, нужен паяльник мощностью от 5 до 20 Ватт. Более мощный аппарат может перегреть плату и тогда Ваши старания будут напрасны. Помимо этого жало должно быть очень тонким, т.к. излишки олова будут выступать перемычками, которые в свою очередь будут «коротить».
3. Пайка наушников. Если Вы вдруг решили отремонтировать наушники со штекером 3.5, которые частенько ломаются в области разъема, то для начала посмотрите видео в интернете, на которых рассказывается, как научиться паять эмалированные тонкие провода с шелковой нитью внутри. Вкратце говоря – Вам придется счистить эмаль до меди, выполнить лужение и после этого только спаять штекер с проводками.

Которые поделились интересными идеями на эту тему в комментариях. Понятно, что для поставленных целей нужны два навыка, один из которых - монтаж печатной платы. А значит сегодня мы будем паять, с нуля.

С полки детского магазина был взят очередной набор, конкретно этот .

Итак, тестируем «Набор Юного электронщика». Получится ли с его помощью собрать рабочие конструкции с нуля не имея предварительных навыков, как это до того у нас получилось с механической моделью?

В наборе уже есть всё, чтобы быстро совершить сборку:

• паяльник, припой с каналом флюса (очень удобно!) и кусачки
• мультиметр
• две печатных платы с деталями

Также, в набор входят две брошюры:

1. Методическое пособие, которое содержит общие сведения о приборах, деталях и процессе пайки.

2. Инструкция к сбору двух входящих в набор устройтсв и последующей настройки одного из них.

Брошюры хорошие, но, если вы помните, мне больше понравилась инструкция к роботу, где не было слов - только изображения + пошагово расписана сборка. В инструкции к этому набору пошаговой инструкции нет. В чем-то это и хорошо, потому что если ориентироваться на эти две брошюры, хочешь-не хочешь, придётся сначала всё прочитать и понять, и только затем действовать - то есть, они приучают мыслить системно. Но немного не хватает динамики, и, мне кажется, детям этого тоже может не хватать ещё больше, чем мне. Поэтому если будете собирать нечто подобное, надеюсь, этот пост сильно сэкономит вам время.

Дополнительные инструменты

1. Пинцет. Мы взяли маникюрный.
2. Батарейка «Крона» на 9В
3. Крестообразная отвертка - в одной из схем есть клемма. Затянуть в ней провода получится часовой крестообразной отверткой.
4. Приспособление для пайки «третья рука» - вот уж без чего можно обойтись, хотя в инструкции и брошюре она постоянно упоминается. Конечно, с нею было бы удобнее, но если просто собрать все детали на плате, а затем её перевернуть, то обе входящих в набор платы будут относительно устойчивы и паять будет в принципе удобно и без дополнительных приспособлений.
5. Лупа
6. Оловоотсос
7. Очки и респиратор
8. Подставка для паяльника
9. Вентилятор\вытяжка

Из всего этого списка совсем туго придётся только без первых двух пунктов. Подставкой для паяльника у нас в этот раз стал робот из предыдущего поста . Остальное для монтажа двух маленьких плат было бы действительно лишним.

Зато нелишним будет напомнить, что при пайке выделяются пары олова, которые не слишком полезны для здоровья. Собственно пайка двух входящих в комплект схем заняла у меня не более 10 минут и мне не поплохело. Однако небольшой вентилятор, отгоняющий дым в сторону, или хотя бы открытое окно - это стандартная и очень хорошая практика. Кроме того, после пайки нужно вымыть руки. Глаза тоже нужно беречь - отлететь может откушенная кусачками ножка детали или в процессе пайки может отлететь капелька горячего олова (хотя у нас не отлетало). Поэтому надевайте защитные очки. Берегите себя!

Питание

Устройства, которые мы соберём, потребляют какое-то безумное количество мА\час.

Если речь идёт об электрической цепи, то наши ресурсы и то, как мы их быстро потратим, измеряются в А\ч (Ампер в час, mAh). Ёмкость типичной «Кроны» (по паспорту):

625 мА·ч ≈ 0,5 А·ч

Первое устройство, «Хамелеон», потребляет до 200 мА·ч. Поэтому нашей Кроны этой схеме хватит на:

625мАч/200мА = 3,125 часа.

мА·ч - это то, как быстро сядет батарейка! =)

Было бы круто иметь возможность припаять на платы один из таких разъёмов, и затем включить в него вот такой лабораторный блок питания . Но ни под один из доступных разъёмов на плате нет подходящих отверстий. Следовательно, подключить блок питания мы пока не можем.

Первый блин комом или сразу troubleshooting

Можно много говорить о культуре пайки и о том, что это целое искусство. Одно останется неизменным: если делаешь что-то в первый раз и по книжке, то сначала может не получится. Вот наша первая плата, набор «Хамелеон», вернее то, что из неё получилось. Какие ошибки были допущены?

1. Нарушена технология пайки, как результат - непропаянные контакты, которые лучше выпаять и впаять снова (не перепутав полярность!)
2. Нарушена технология работы: каждая деталь впаивалась по очереди. Ниже вы увидите, насколько выгоднее в этом плане послушать инструкцию и сначала собрать все детали, а потом закрепить их.

Результат: детали красиво стоят в кривь и в кось, а из трех цепочек диодов загорелась в итоге только одна.

Возможное решение: выпаять все детали и впаять заново.

Паять!

В брошюре достаточно наглядно показано и рассказано, как паять, но, к сожалению, мне это не сильно помогло, т. к. там сказано «как надо», а хотелось бы понять саму технику.

Все дело в процессе. Делать надо так:

• Деталь вставляется в плату и должна быть закреплена (у вас не будет второй руки, чтобы держать).
• В одну руку берется паяльник, в другую - проволочка припоя (удобно, если он в специальном диспенсере, как на картинке).
• Припой на паяльник брать НЕ НАДО.
• Касаетесь кончиком паяльника места пайки и греете его. Обычно, это секунды 3-4. (на самом деле 1-2 с. - прим. А.Ч.)
• Затем, не убирая паяльника, второй рукой касаетесь кончиком проволочки припоя с флюсом места пайки. В реальности, в этом месте соприкасаются сразу все три части: элемент пайки и его отверстие на плате, паяльник и припой. Через секунду происходит «пшшшшш», кончик проволочки припоя плавится (и из него вытекает немного флюса) и необходимое его количество переходит на место пайки. После секунды можно убирать паяльник с припоем и подуть.

Также, время от времени на жале паяльника образуется нагар и его нужно чистить. Для этого в индустрии используются специальные целлюлозные губки, обязательно смоченные водой. В нашем случае нагар можно снять просто стряхнув его механически - например, тупой стороной ножа.

Пошаговая инструкция

Итак, у нас есть горсть деталей и мы понятия не имеем что к чему. Берём симпатичный маникюрный пинцет (что было дома) и выбираем из этой груды все резисторы.

Вот так они выглядят. Если внимательно присмотреться, мы увидим что у нас 8 одинаковых, ещё 2 одинаковых и 1 «сам по себе». Присматриваться нужно к полосатой маркировке на корпусе. На плате место для резистора обозначается R (resistor). Первые 8 одинаковых становятся в ряд внизу, как это видно на плате, ещё 2 одинаковых слева вверху и один, который «сам по себе» - собственно, монтируется «сам по себе».

Хорошая новость: у резисторов нет полярности. Это значит, что нам не важно, какой стороной мы их посадим на плату. Поэтому, долго не думая, придаём нужную форму контактам, сажаем всех на плату, отрезаем кусачками лишнее. Чтобы было удобно паять, мы положили плату на край небольшой картонной коробки, т. к. если её положить на стол, это не дало бы возможности припаять резисторы немного над платой, как это рекомендуется сделать.

Вот что у нас получится. Всё ещё далеко от идеала, но уже гораздо лучше по сравнению с первым набором! Продолжаем.

Теперь отберём все конденсаторы. На плате места для них обозначаются C (capacitor). Конденсаторы бывают полярные, а бывают неполярные. Это значит, что некоторые конденсаторы, если их посадить на плату «не той стороной» работать не будут и вся цепть работать не будет. Подсказка: желтые конденсаторы неполярны, поэтому просто сажаем их в гнёзда C3 и C4.

Цилиндрические конденсаторы полярны. Как определить полярность? Два способа:

1. До обрезки ножек та, что длиннее - это плюс. Достаточно совместить его с маркировкой «+» в посадочном гнезде конденсатора C1 или C2

2. Синяя полоса на конденсаторе - это «ключ». Она там, где минус. Достаточно разместить её с обратной стороны от маркировки «плюс».

Подсказка: если думать лень, просто посадите полярные конденсаторы как на изображении.

И диоды! Диоды все полярны. Способы определить полярность:

1. Более длинная ножка - плюс.
2. Фаска (скос) на боку основания самого диода. Не очеь удобно, т. к. у прозрачных диодов её не видно почти совсем. Все фаски диодов на данной плате должны оказаться с одной стороны - наружной.
3. Поставьте мультиметр в режим прозвона (значок «wi-fi», а на самом деле - звукового сигнала, на мультиметре), черным проводом (минус) коснитесь короткой ножки, красным (плюс) - длинной. В нашем случае диод загорится. Если поменять полярность - не загорится. Это происходит потому, что диод пропускает ток только в одном направлении.

Если перепутать полярность хотя бы у одного диода, то вся цепочка гореть не будет. Но! Нас эти три способа определения полярности диода не подвели. Последний способ можно ещё раз использовать после монтажа для прозвона цепи и чтобы убедиться, что полярность диодов не нарушена.

У нас осталась только ещё несколько деталей. По часовой стрелке на фото:

Кнопка. Не полярна. Просто поставить и надавить слегка - она закрепится на плате.

Микросхемы: у них есть «ключи» сверху на корпусе. У той, что длиннее, это выемка, которую надо совместить с обозначением на плате. В нашем случае выемка будет смотреть направо, в сторону резисторов. У микросхемы поменьше ключ в виде углубления в левом верхнем углу. Там он и должен оказаться на схеме. Также, эта выемка схематично обозначена на плате, тоже сверху.

Обратите внимание на старые добрые «ламповые» (в смысле - уютные) DIP-микросхемы . Сейчас кроме наборов для творчества их уже мало где встретишь, хотя паять их для меня лично - одно удовольствие, равно как и собирать шестереночные механизмы. В промышленности же на смену традиционным методам, которыми пользовались ещё наши родители и бабушки и дедушки тех, кому предназначается этот набор, пришёл поверхностный монтаж .

Микросхема стабилизатора напряжения . С ней всё просто, перепутать ничего не получится.

Клеммный разъем. Сюда мы будем подключать блок питания. Поэтому важно: у клеммного разъема отверстия под провод должны смотреть наружу платы, иначе их закроет собой близко стоящий конденсатор, и заклепить в клемме провода станет затруднительно (собственно, у нас так и вышло). В случае неправильного размещения клеммного разъема выпаять его без вакуумного оловоотсоса, скорее всего, не получится (у нас не получилось).

Готово! Нам удалось допустить всего одну существенную ошибку при сборке - это расположение клеммного разъема. Но на полярность это не влияет, скорее на удобство эксплуатации.

У нас получилось мини-проверяющее устройство, которое всегда покажет, сколько ещё батарейки осталось. Сейчас мы его настроим на проверку батарейки Крона, которая у нас уже есть и в которой заряд - 9В, пока она не села.

Подключаем новую, ещё не севшую батарейку. Соблюдаем полярность (плюсовой разъем клеммы обозначен на плате). Загорелся первый красный светодиод. Схема работает!

Коротко разово нажимаем кнопку. Прибор измеряет напряжение в 9В и запоминает его. Если бы у нас была рядом севшая Крона, можно было бы проверить разность заряда.

Подсказка: быстро разрядить Крону можно при помощи первой схемы если вы её, конечно, правильно собрали. Как мы уже говорили, потребляет она до 200 мА, поэтому разрядит батарейку примерно за три часа.

Собственно, с теми же функциями измерения вольтажа справляется и входящий в набор мультиметр , но делает он это, конечно, не настолько эффектно. При наличии лабораторного блока питания, можно перепрограммировать наше устройство каждый раз под новый вольтаж. То же самое можно сделать, подключая разные батарейки и снова нажимая кнопку «запомнить».

В заключение хочется сказать спасибо тем, кто придумал и создал этот набор . Два дня назад у меня не было ни малейшего понятия о процессе монтажа печатных плат. Сейчас я отличаю резистор от транзистора и могу посадить их на плату, используя ключи, мультиметр и прочие подсказки. Кроме того, одно из устройств мне удалось сразу собрать и запустить в работу! Как всегда, это очень приятно: видеть и держать в руках то, что удалось собрать самостоятельно.

Благодаря этому двухдневному погружению в электронику, мне стало понятно, что ещё я хочу узнать:

1. Как прозванивать смонтированную печатную плату, чтобы найти, где дефект и устранить его, а не перепаивать всю плату целиком (у меня всё ещё есть надежда пересобрать первое устройство!).
2. Как рассчитать энергопотребление схемы и самостоятельно рассчитать, на сколько хватит того или иного заряда аккумулятора?
3. Три показателя, которое мы измерили в процессе сборки при помощи мультиметра - количество вольт в батарейке, сопротивление в омах резисторе, измерение силы тока в амперах. Как они взаимосвязаны и что я могу с этим делать?
4. Как прочитать принципиальную схему устройства и увидеть её на плате? Как совместить п. 3 и п. 4?

А также, подскажи, пожалуйста, что бы ты сделал с питанием устройств, клеммами и разъёмами, потому что пока что у меня есть только вариант «два торчащих провода и батарейка Крона». Добавить метки

В первую очередь нужно познакомиться с некоторыми специальными терминами. Сама пайка - это процесс физического соединения двух деталей при помощи легкоплавкого сплава. Этот сплав или «припой», как правило, имеет более низкую температуру плавления, чем предметы, которые он соединяет. В большинстве случаев используются свинцово-оловянные припои, плавящиеся при температуре около 220°С.

Перед тем как наносить припой на соединяемые материалы, их требуется очистить от различных окисей. Делается это при помощи флюса - органического или синтетического вещества, которое при нагреве не только производит удаление оксидов с поверхности металлов, но и позволяет припою лучше растекаться и плотнее прилегать к спаиваемым материалам. Самый распространенный флюс, использовавшийся много лет, - на основе канифоли, но в последнее время появилось множество более эффективных жидких флюсов, которые не так агрессивно воздействуют на паяльник.

Паяльники тоже бывают самыми разными, однако, для начала вам подойдет обычный электрический паяльник небольшой мощности. Если позволяют средства, можно приобрести паяльную станцию: набор, включающий в себя сам паяльник, различные подставки, а главное, регулятор мощности, который позволит вам избежать перегрева паяльника. Жало нового паяльника нужно тщательно «облудить», то есть, нанести защитный слой припоя.

Технология пайки

Собственно процесс пайки довольно прост. В первую очередь необходимо нагреть паяльник. Температура нагрева считается достаточной, если паяльник плавит припой. Следите за тем, чтобы не перегреть жало. На перегретом припой не держится, а сбегает вниз каплями. После этого нужно зачистить места будущей спайки при помощи напильника или наждачной бумаги. Затем на зачищенные поверхности надо нанести тонкий слой флюса и облудить их. Можно либо просто обмакнуть спаиваемые детали в расплавленный припой, либо прикоснуться к ним облуженным жалом паяльника. В любом случае, в результате должен получиться сплошной слой припоя.

Осталось лишь соединить детали и хорошо зафиксировать их в нужном положении. Если вы спаиваете провода, то можете для надежности еще и скрутить их между собой, хотя на практике это, как правило, не обязательно. Закрепив облуженные детали, начинайте их нагрев паяльником. Вам нужно добиться того, чтобы температура деталей превысила температуру плавления припоя. В некоторых случаях может понадобиться дополнительное количество припоя, которое наносится жалом паяльника. Убедитесь, что весь припой расплавился и надежно соединил детали по всей поверхности их соприкосновения, потому что в противном случае контакт будет непрочным. Дождитесь полного остывания деталей, прежде чем освобождать их, так как любое смещение во время застывания припоя может нарушить прочность соединения.

Для начала стоит попрактиковаться на ненужных обрезках проводов, старых печатных платах и контактах, чтобы научиться рассчитывать температуру, необходимое количество флюса и припоя. Нескольких часов практики чаще всего бывает достаточно, чтобы получить навык обращения с паяльником.

Современные радиоэлектронные устройства невозможно представить без микросхем – сложных деталей, в которые, по сути, интегрированы десятки, а то и сотни простых, элементарных компонентов.

Микросхемы позволяют сделать устройства легкими и компактными. Рассчитываться за это приходится удобством и простотой монтажа и достаточно высокой ценой деталей. Цена микросхемы не играет важной роли в формировании общей цены изделия, в котором она применяется. Если же испортить такую деталь при монтаже, при замене на новую стоимость может существенно увеличиться. Несложно припаять толстый провод, большой резистор или конденсатор, для этого достаточно владения начальными навыками в пайке. Микросхему же надо припаивать совсем иным способом.

Чтобы не произошло досадных недоразумений, при пайке микросхем необходимо пользоваться определенными инструментами и соблюдать некоторые правила, основанные на многочисленном опыте и знаниях.

Для пайки микросхем можно использовать различное паяльное оборудование, начиная от простейшего – паяльника, и заканчивая сложными устройствами и паяльными станциями с использованием инфракрасного излучения.

Паяльник для пайки микросхем должен быть маломощным, желательно рассчитанным на напряжение питания 12 В. Жало такого паяльника должно быть остро заточено под конус и хорошо облужено.

Для выпаивания микросхем может быть применен вакуумный оловоотсос – инструмент, позволяющий поочередно очищать ножки на плате от припоя. Этот инструмент представляет собой подобие шприца, в котором поршень подпружинен вверх. Перед началом работ он вдавливается в корпус и фиксируется, а когда необходимо, освобождается нажатием кнопки и под действием пружины поднимается, собирая припой с контакта.

Более совершенным оборудованием считается термовоздушная станция, которая позволяет осуществлять и демонтаж микросхем и пайку горячим воздухом. Такая станция имеет в своем арсенале фен с регулируемой температурой потока воздуха.

Очень востребован при пайке микросхем такой элемент оборудования, как термостол. Он подогревает плату снизу, в то время, как сверху производятся действия по монтажу или демонтажу. Опционально термостол может быть оснащен и верхним подогревом.

В промышленных масштабах пайка микросхем осуществляется специальными автоматами, использующими ИК-излучение. При этом производится предварительный разогрев схемы, непосредственно пайка и плавное ступенчатое охлаждение контактов ножек.

В домашних условиях

Пайка микросхем в домашних условиях может потребоваться для ремонта сложной бытовой техники, материнских плат компьютеров.

Как правило, чтобы припаять ножки микросхемы, используют паяльник или паяльный фен.

Работа паяльником осуществляется с помощью обычного припоя или паяльной пасты.

В последнее время стал чаще применяться бессвинцовый припой для пайки с более высокой температурой плавления. Это необходимо для уменьшения вредного действия свинца на организм.

Какие приспособления потребуются

Для пайки микросхем, кроме самого паяльного оборудования, потребуются еще некоторые приспособления.

Если микросхема новая и выполнена в BGA-корпусе, то припой уже нанесен на ножки в виде маленьких шариков. Отсюда и название – Ball Grid Array, что означает массив шариков. Такие корпуса предназначены для поверхностного монтажа. Это означает, что деталь устанавливается на плату, и каждая ножка быстрым точным действием припаивается к контактным пятачкам.

Если же микросхема уже использовалась в другом устройстве и используется как запчасти, бывшие в употреблении, необходимо выполнить реболлинг. Реболлингом называется процесс восстановления шариков припоя на ножках. Иногда он применяется и в случае отвала – потери контакта ножек с контактными пятачками.

Для осуществления реболлинга понадобится трафарет – пластина из тугоплавкого материала с отверстиями, расположенными в соответствии с расположением выводов микросхемы. Существуют готовые универсальные трафареты под несколько самых распространенных типов микросхем.

Паяльная паста и флюс

Для правильной пайки микросхем необходимо соблюдать определенные условия. Если работа осуществляется паяльником, то жало его должно быть хорошо облужено.

Для этого используется флюс – вещество, растворяющее оксидную пленку и защищающее жало от окисления до покрытия припоем во время пайки микросхемы.

Наиболее распространенный флюс – сосновая канифоль в твердом, кристаллическом виде. Но, чтобы припаять микросхему, такой флюс не годится. Ножки ее и контактные пятачки обрабатывают жидким флюсом. Его можно сделать самостоятельно, растворив канифоль в спирте или кислоте, а можно купить готовый.

Припой в этом случае удобнее использовать в виде присадочной проволоки. Иногда он может содержать внутри флюс из порошковой канифоли. Можно приобрести готовый паяльный набор для пайки микросхем, включающий в свой состав канифоль, жидкий флюс с кисточкой, несколько видов припоя.

При осуществлении реболлинга используется паяльная паста, представляющая собой основу из вязкого материала, в которой содержатся мельчайшие шарики припоя и флюса. Такая паста наносится тонким слоем на ножки микросхемы с обратной стороны трафарета. После этого паста разогревается феном или инфракрасным паяльником до расплавления припоя и канифоли. После застывания, они образуют шарики на ножках микросхемы.

Порядок проведения работ

Перед началом работ необходимо подготовить все инструменты, материалы и приспособления, чтобы они были под рукой.

При монтаже или демонтаже плату можно расположить на термостоле. Если для демонтажа используется паяльный фен, то для исключения его воздействия на другие компоненты, нужно их изолировать. Сделать это можно установкой пластин из тугоплавкого материала, например, полосок, нарезанных из старых плат, пришедших в негодность.

При использовании для демонтажа оловоотсоса процесс происходит аккуратнее, но дольше. Оловоотсос «заряжается» при очистке каждой ножки. По мере заполнения кусками застывшего припоя, его нужно очищать.

Есть несколько правил пайки, которые следует обязательно исполнять:

• паять микросхемы на плате надо быстро, чтобы не перегреть чувствительную деталь;
• можно каждую ножку во время пайки придерживать пинцетом, чтобы обеспечить дополнительный теплоотвод от корпуса;
• при монтаже с помощью фена или инфракрасного паяльника, необходимо следить за температурой детали, чтобы она не поднималась выше 240-280 °C.

Радиоэлектронные детали очень чувствительны к статическому электричеству. Поэтому при сборке лучше использовать антистатический коврик, который подкладывается под плату.

Зачем сушить чипы

Чипами называют микросхемы, заключенные в BGA-корпусах. Название, видимо, пошло еще от аббревиатуры, означавшей «Числовой Интегральный Процессор».

По опыту использования у профессионалов существует устойчивое мнение, что при хранении, транспортировке, пересылке, чипы впитывают в себя влагу и во время пайки она, увеличиваясь в объеме, разрушает деталь.

Действие влаги на чип можно увидеть, если нагреть последний. На поверхности его будут образовываться вздутия и пузыри еще задолго до того, как температура поднимется до значения, достаточного для расплавления припоя. Можно только представить, что же происходит внутри детали.

Чтобы избежать нежелательных последствий наличия влаги в корпусе чипа, при монтаже плат осуществляется сушка чипов перед пайкой. Эта процедура помогает удалить влагу из корпуса.

Правила сушки

Сушку чипов необходимо производить, соблюдая температурный режим и продолжительность. Новые чипы, которые были приобретены в магазине, со склада, присланы по почте, рекомендуется сушить не менее 24 часов при температуре 125 °C. Для этого можно использовать специальные сушильные печи. Можно высушить чип, расположив его на термостоле.

Температуру сушки необходимо контролировать, чтобы не допустить перегрева и выхода детали из строя.

Если чипы были высушены и хранились до монтажа в обычных комнатных условиях, достаточно просушить их в течение 8-10 часов.

Учитывая стоимость деталей, очевидно, лучше провести сушку, чтобы с уверенностью приступать к монтажу, чем пытаться паять непросушенный чип. Неприятности могут обернуться не только денежными тратами, а еще и потерянным временем.

Необходимые для работы инструменты и материалы рассмотрены в уроке №1.
Кратко напомню о том, что потребуется для сборки конструктора: паяльник, припой с каналом канифоли, радиотехнические бокорезы, пинцет, держатель платы типа «третья рука», спирт, салфетки, старая зубная щётка, стол, настольная лампа, стул.
Итак, приступим к сборке.
Мы будем собирать набор Мастер Кит – «Живое сердце», хотя для целей обучения совершенно не важно, сборку какого набора рассматривать.
Вот что должно получиться в итоге:

Светодиоды собранного устройства эффектно перемигиваются, создавая очень красивый эффект «бегущего огня».
Но сначала нужно собрать набор. Для этого потребуется установить каждую деталь на своё место, а затем припаять все детали.
Глаза боятся – руки делают. Приступим!

Общие требования к рабочему месту. Основы безопасности

Несмотря на то, что мы уже говорили об этом в уроке №1, о таких серьёзных вещах, касающихся безопасности, нелишне напомнить снова:

Рабочее место (стол) не должен быть захламлён. На свободном столе работать приятнее и эффективнее. Кроме того, радиодетали не смогут легко потеряться в окружающем хламе;
- Так как радиодетали мелкие, во избежание излишнего перенапряжения глаз рабочее место должно быть хорошо освещено. Всегда включайте настольную лампу;
- во время пайки предусмотрите хорошую вентиляцию рабочего места. Открывайте форточку, или включайте настольный вентилятор, отгоняющий дым от паяльника в сторону;
- паяльник горячий! Держитесь только за его ручку. Не допускайте прикосновений пальцев к жалу;
- после пайки, как и после любой другой работы, всегда мойте руки.

Печатная плата

Печатная плата является основной, шасси всей конструкцией.
Все детали устанавливаются с лицевой стороны платы (с той, где есть надписи), а выводы деталей припаиваются с тыльной стороны (где имеются токопроводящие дорожки).

Монтаж резисторов

Допустим, мы хотим установить резистор R1. По таблице из инструкции определяем, что R1 должен иметь сопротивление 1 МОм. Находим в наборе резистор соответствующего номинала (как определить номинал резистора, рассказывается в уроке №2). Ищем на печатной плате установочное место R1. Чтобы резистор R1 удобно «улёгся» на предназначенное для него место на печатной плате, выводы резистора нужно отформовать, то есть изогнуть определённым образом. Изгибать выводы можно пальцами или с помощью пинцета. Если с первого раза не получилось изогнуть выводы правильно – ничего страшного, можно поправить формовку. Но надо помнить, что если изгибать вывод в одном месте более нескольких раз, то он может обломиться.

Вот так выглядит установленный резистор с разных ракурсов:

Резистор R1 установлен «вертикально», то есть его корпус находится над поверхностью платы. Угол между компонентом и корпусом может быть любым, это не влияет на качество работы схемы. Также вспомним из урока №2, что резистор не имеет полярности, то есть может быть установлен как коричневой полосой вверх (как на рисунке), так и коричневой полосой вниз.

Чтобы деталь не выпадала при поворотах платы, с обратной стороны платы выводы резистора загибаем в разные стороны:

Мы можем сразу же обрезать излишки вывода резистора и припаять его. Затем установить следующую деталь, опять обрезать его выводы и припаять… Но можно сначала установить все детали, затем обрезать их выводы, а затем все сразу припаять. Так получится быстрее, технологичнее, именно так поступают профессиональные монтажники на производстве. Мы тоже будем действовать таким образом.

Установим резистор R2. Обратите внимание, что этот резистор устанавливается «горизонтально», то есть его корпус вплотную прилегает к плоскости печатной платы. Соответственно, и формовка выводов этого резистора несколько другая.

Снова напомню, что резисторы не имеют полярности. В данном случае синяя полоса резистора находится справа. Но можно установить его и в обратную сторону – синей полосой влево.
Таким же образом устанавливаем все остальные резисторы (в данном наборе их 9 штук).

Монтаж конденсаторов

В данном наборе всего один конденсатор – С1, поэтому перепутать его с каким-то другим невозможно. Но всё-таки проверим, что на конденсаторе в полном соответствии с перечнем компонентов указан код ёмкости 104.
В данном случае выводы конденсатора можно не формовать, так как компонент прекрасно устанавливается на плату в заводском состоянии выводов.
Также мы знаем из урока №2, что керамический конденсатор полярности не имеет и может устанавливаться на плату в любом положении.
Если в каком-то другом наборе будет несколько керамических конденсаторов, необходимо по указанному на компоненту коду ёмкости определить, на какое посадочное место следует его установить – С1, С4 или С17, например.
В наборе NS073 нет других конденсаторов, но в целях обучения на примере другого набора рассмотрим также монтаж электролитического конденсатора.
Помним о том, что электролитический конденсатор должен устанавливаться с учётом его полярности.

Монтаж диода

Находим на печатной плате посадочное место диода VD1. Вспомним из урока №2, что диод имеет полярность. Обратите внимание, что на печатной плате имеется обозначение «ключа» диода – полоса вблизи одного из выводов. Такая же полоса имеется и на самом диоде. При установке диода необходимо строго придерживаться меток полярности. Если установить диод в неправильной полярности (в данном случае неправильная установка - полосой вверх), то схема не заработает. Более того, диод или другие элементы схемы в таком случае могут выйти из строя.

Формовка выводов диода аналогична резистору R2.

Монтаж транзистора

В наборе NS073 нет транзисторов, но для полноты изложения материала на примере другого набора рассмотрим монтаж транзистора. Помним о том, что транзистор имеет «ключ», который при установке необходимо совмещать с соответствующей меткой на печатной плате.

Кроме того, важно помнить, что разные транзисторы могут быть одинаковыми по внешнему виду. И если в набор входят два или более транзисторов, необходимо проверять маркировку на их корпусах и устанавливать компоненты строго на нужные позиции – VT1, VT2 и т.п.

Монтаж микросхем

В данный набор входят две микросхемы. При установке необходимо соблюдать их ключи, обозначенные выемками как на печатной плате, так и на самом компоненте.
Загибаем выводы микросхемы – не обязательно все, достаточно двух противоположных. Микросхема зафиксирована и не выпадет.
Кроме того, надо учитывать, что микросхемы DD1 и DD2 разные. Правда, в данном случае у микросхем разное количество выводов: у одной – 14, а у другой – 16, поэтому при установке вы сразу поймёте, если что-то делаете неправильно. Но бывает так, что разные микросхемы имеют одинаковые корпуса с одинаковым количеством выводов. Поэтому всегда обращайте внимание на маркировку на корпусах микросхем и информацию в табличке-перечне компонентов инструкции.

Монтаж перемычки

В некоторых наборах, и в NS073 в частности, требуется такая технологическая операция, как установка перемычки. Перемычка на печатной плате обозначается чертой:

Перемычка не является электронным компонентом и в состав набора не входит. Её можно выполнить как из небольшого обрезка провода, так и из обрезка одного из выводов любой радиодетали. Формуют перемычку так же, как и резистор.

Монтаж светодиодов

Светодиод – это разновидность диода. И он тоже имеет полярность, которую важно соблюдать при монтаже.

На печатной плате обозначен вывод «+» (анод) светодиода.

У самого светодиода вывод «+» (анод) длиннее. Но ориентироваться на этот ключ можно только до обрезки выводов диода. Есть и другая метка полярности – скос на корпусе диода у вывода катода («-»).
Монтируем все светодиоды (в наборе NS073 их 20 штук). Загибаем их выводы с обратной стороны платы. Торчащих выводов становится много, плата принимает неаккуратный вид, но не нужно этого бояться, на следующем этапе мы обрежем лишние выводы. Если же выводы очень мешают – можно обрезать некоторые из них или вообще все в процессе монтажа. Как это делать, рассказывается ниже.

Обрезка выводов

Вот такой «ужас» наблюдается у нас с обратной стороны платы после установки всех компонентов.

Сейчас мы приведём плату в аккуратный вид, обрезав выводы (или, как говорится на жаргоне радиомонтажников, «причешем» плату).

Таким образом. обрезаем все выводы. В итоге у нас получится примерно такая картина:

Плата готова к пайке.

Пайка конструкции

О необходимом для сборки набора паяльном инструменте рассказывается в уроке №1.
Кратко напомню: потребуется паяльник (или паяльная станция) и припой с каналом канифоли. Удобно также применять фиксатор платы – так называемую «третью руку».

Плату удобно зафиксировать с помощью специального держателя типа «третья рука», или каким-либо другим образом.

В одну руку (для правшей – в правую) берём паяльник, в другую – пруток припоя.
Конечно, паяльник должен быть горячим. Таковым он становится не мгновенно после включения в розетку, а через несколько минут после этого.
Если подвести горячее жало к припою, тот начнёт плавиться.

Жало паяльника ставим на точку пайки. Обратите внимание – не на кончик вывода детали, а именно на контактную площадку. Одновременно подаём в эту же точку пруток припоя.
Как и жало паяльника, пруток подаём не на кончик вывода, не на паяльник, а на контактную площадку. Припой начинает плавиться. Немного как бы подаём пруток на точку пайки, при этом слегка перемещая паяльник. Всё, у нас сформировалась точка пайки. Убираем припой, а затем паяльник. Ждём секунду – припой застыл, точка пайки готова. На точку пайки уходит 2-3 миллиметра прутка припоя (это очень ориентировочные данные, зависящие от типа припоя и контактной площадки).
Процесс идёт гораздо быстрее, чем я об этом рассказываю. На одну точку пайки у меня уходит около секунды. Допустимо – до трёх секунд. Если греть точку пайки дольше, теоретически могут возникнуть проблемы: можно перегреть деталь, или контактная площадка или дорожка могут отклеиться от основы платы. Но на практике это маловероятно. В комплекте Мастер Кит только качественные платы, а компоненты в конструкторах для начинающих не такие «нежные» и прощают многие ошибки, в том числе и перегрев.

Качественная пайка блестит и ровная. Если пайка рыхлая, матовая – значит, вы используете некачественный припой (либо припой без канала канифоли), или паяльник либо недостаточно горячий, либо, что чаще всего бывает, слишком горячий.
Я рассказал о технологии пайки, при которой пруток припоя подаётся непосредственно в зону пайки, а жало же используется только как нагреватель. Для современных жал из малообгораемых материалов это единственно правильная техника. Если же вы используете паяльник с обычным медным жалом, можно расплавлять некоторое количество припоя на жале, и переносить жидкий припой в точку пайки на жале, как на лопате. Попробуйте – возможно, так вам будет удобнее.
Всё очень просто. Но это как футбол: требуется практика. Можно прочесть многие тома по теории футбола, но это не значит, что вы научитесь в него играть. Практика – это что-то другое и совершенно необходимое.

Промывка платы

Устранение дефектов пайки

На рисунке ниже имеются два дефекта пайки: один из выводов пропаян неполностью, только с одной стороны. Такой контакт ненадёжный (на профессиональном жаргоне это называется «непропай»). Другой же вывод мы просто забыли припаять.
Собранная с такими дефектами пайки конструкция может или совсем не заработать, или работать нестабильно.

Исправим дефекты, заново пропаяв обнаруженные проблемные точки пайки.

1. С помощью ножа (скальпеля). Прогреваем паяльником дефектную пайку, и проводим острым лезвием между точками пайки. Дефект устранён.
2. С помощью специального инструмента – вакуумной помпы, которая по-другому называется «радиотехнический отсос». Прогреваем место пайки, подносим отсос, нажимаем его кнопку – излишки припоя втягиваются в инструмент. Пайка исправлена!
3. С помощью специальной радиотехнической «оплётки». Прогреваем место пайки, вводим в место пайки многожильную медную «оплётку» - под действием сил натяжения лишний припой впитывается на «оплётку». Пайка исправлена!

В следующем уроке я расскажу о том, как настраивать и подключать собранную конструкцию.