13.10.2020

Андрей Смирнов

Время чтения: ~13 мин.

Паяльная паста для SMD

В этой статье будет рассмотрена небольшая инструкция по пайки smd компонентов. Вы научитесь паять многоногие микросхемы, а так же познакомитесь с основными моментами и возможными трудностями, которые могут возникнуть в процессе пайки и узнаете как их избежать. В статье наглядно показано как паять SMD компоненты своими руками, а так же рассказывается о необходимом оборудовании и припоях, надеюсь надеюсь будет полезно!

С каждым днем все чаще радиолюбители используют в своем творчестве SMD детали и компоненты. Не смотря на размеры, работать с ними проще: не нужно сверить отверстия в плате, откусывать длинные вывода и т.д. Осваивать пайку SMD компонентов нужно обязательно, так как она точно пригодится.

Данный мастер-класс рассчитан не на новичков в пайке, а скорее на любителей, которые хорошо паяют но испытывают небольшие затруднения с пайкой многоногих микросхем или контроллеров.

Что понадобится для пайки SMD компонентов

Паяльник с регулятором температуры и толщиной жала
Губка для очистки жала
Оплётка для выпайки
Пинцет радиомонтажный
Припой трубчатый или другой
Флюс паста
Флюс жидкий

А лучше всего купить готовый набор для пайки SMD компанентов, где есть все необходимые инструменты и принадлежности.

Это минимальный набор, без дорогих паяльных станций, фенов и оловоотсосов.

Паяем SMD компоненты своими руками

Итак, начнем с самого сложного — пайка контроллера в корпусе QFP100. С чип резисторами и конденсаторами, думаю, и так все понятно. Главное правило тут: много флюса не бывает или флюсом пайку не испортишь. Избыточное нанесение флюса не дает олову обильно растекаться по контактом и замыкать их. Ещё есть второе второстепенное правило: даже мало припоя бывает много. В общем, дозировать и наносить его на жало нужно очень осторожно, чтобы не переборщить, иначе зальет все сразу.

Лужение площадки

Опытные радиолюбители не всегда выполняют подобный шаг, но на первых парах я рекомендую его сделать.

Нужно залудить плату, а именно место куда будет припаян контроллер. Конечно, площадка скорей всего залужена, особенно если плата сделана на производстве. Но со временем на контактах появляется оксидная пленка, которая может вам помешать. Нагреваем паяльник до рабочей температуры. Площадку обильно смазываем флюсом. На жало наносим немного припоя и лудим дорожки.

Лишний припой удаляем с помощью ПЩ провода. Он отлично впитывает припой благодаря эффекту капиллярности.

Устанавливаем и выравниваем контроллер

Когда площадка подготовлена, пришло время установить контроллер. Тут есть хитрость, большинство паяльщиков устанавливают микросхему и пинцетом выравнивают ее контакты по дорожкам. Но делать это очень сложно, так как даже небольшое подергивание рукой откидывает контроллер на значительное расстояние. Делать это будет гораздо проще, если смазать по диагонали уголки флюсом-пастой.

Парсер Хабра

Теперь устанавливаем контроллер и корректируем пинцетом.

Как только микросхема встала — припаиваем контакты по диагонали.

Проверяем, все ли контакты попали на свои места.

Пайка SMD контактов микросхемы

Тут уже можно использовать как жидкий, так и тягучий флюс. Очень обильно наносим его на контакты.

Смачиваем каплей припоя жало, лишнее очищаем губкой.

И, аккуратно проводим по смазанным контактам.

Торопиться в этом деле не нужно.

Удаление лишнего флюса и припоя

Посте пропайки всех контактов, пришло время удалять лишний припой. Наверняка несколько контактов, да слиплись.

Топ 10: самые лучшие флюсы для пайки

Очень обильно смачиваем контакты жидким флюсом. Жало паяльника полностью очищаем губкой от припоя и проходимся по слипшимся контактам. Лишний припой должен втянуться на жало. Чтобы удалить лишний флюс используйте СБС — спирто-бензиновую смесь, смешанную 1:1.

Обильно мочим.

И тщательно всё протираем!

Смотрите видео с мастер-классом:

Обязательно посмотрите видео, где наглядно видно движение паяльника и все манипуляции.

SMD-компоненты представляют собой миниатюрные электронные детали, устанавливаемые на платы. При этом пайка выполняется не по привычной технологии, когда выводы деталей крепятся на отверстия платы и припаиваются с обратной стороны. Монтаж элементов SMD выполняется непосредственно на лицевой стороне поверхности, на которой расположены токопроводящие дорожки. Для этого применяется специальный флюс (паста).

Паяльная паста и ее свойства

Первоначально подобные составы применялись только в SMT-технологиях. Сейчас их область использования увеличивалась. В состав паяльной пасты для SMD входят следующие ингредиенты:

Порошкообразный припой. Чаще всего подбираются сплавы на основе серебра, свинца или олова. Наибольшее распространение имеют пасты бессвинцового типа.
Обезжиривающий припой.
Связующие элементы. Они облегчают фиксацию элементов на поверхности плат. Чем больше размеры платы, тем более вязкой консистенцией должна обладать паста для пайки.
Вспомогательные ингредиенты и активаторы.

Добиться качественной пайки можно только в той ситуации, если были соблюдены все условия и срок хранения паяльной массы. У большей части ингредиентов подобных составов срок годности не более полугода. Хранить их нужно при температуре +2…+10°C. В помещении не должно быть слишком холодно или жарко. Уровень влажности воздуха при этом не должен превышать 80%. Перед применением состава его нужно разогреть до комнатной температуры и лишь после этого открывать банку или извлекать субстанцию из шприца. В некоторых случаях на прогрев уходит около 5-6 часов.

Также необходимо учитывать, что со временем паяльная смесь утрачивает свои свойства. Подбирать материалы для пайки оловом или иными материалами нужно с учетом следующих требований:

недопущение формирования шариков и разбрызгивания;
высокая клеящая способность;
стойкость к растеканию при первичном нагреве;
отсутствие остаточного флюса;
максимальный срок хранения.

Кроме того, материалы для паяльной пасты должны легко дозироваться и подходить для трафаретной печати.

Описание, виды и особенности маркировки SMD диодов

Важные технические характеристики

Выбирать паяльную массу нужно с учетом ее физико-химических свойств. Эти характеристики находятся в прямой зависимости от ингредиентов состава. Такими свойствами являются:

наличие/отсутствие свинца и легирующих наполнителей;
форма и структура частичек;
величина частичек по IliS;
вязкость;
степень паяемости, которая определяется загрязненностью и окисленностью частичек припоя.

Кроме того, пасты безотмывочного типа не провоцируют образование коррозии, а водосмывные — могут приводить к таким проблемам на участке пайки, так как в их составе присутствует ряд органических веществ.

Разновидности

Современный рынок предлагает продукцию от брендов ALPHA, HERAEUS, Felder и т.д. Все пасты для паяльных работ классифицируются по следующим признакам:

по составу припоя — без галогена или галогенсодержащие;
по необходимости в дополнительном отмывании;
по типу припоя — без свинца или свинцовые;
по температурным показателям — высоко-, средне-, низкотемпературные.

Если состав не смывается, в нем содержится канифоль. В такой ситуации для промывки элементов необходимо воспользоваться специальными растворителями.

Необходимо учитывать и то, что увеличение уровня паяемости элементов сопровождается снижением надежности фиксации. Например, составы с содержанием галогена обладают высокой технологичностью, однако их надежность находится на низком уровне.

Технология использования пасты

Перед тем как припаять SMD-элементы с применением паяльной пасты, необходимо изучить технологию работы с этим составом. Пользоваться им нужно следующим образом:

для начала необходимо очистить, обезжирить и просушить плату;
после этого плату необходимо надежно зафиксировать в горизонтальном положении;
в отмеченных точках соединения равномерно наносится паста;
мелкие детали устанавливаются на поверхность платы;
иногда требуется дополнительная обработка составом ножек токопроводящих микросхем;
прогревать установленные SMD-компоненты можно феном;
когда припой полностью испарится, температуру плавки можно увеличить;
паять необходимо осторожно, соблюдая все необходимые требования безопасности;
после работы плату нужно остудить и промыть.

Для монтажа микросхем применяются паяльники с температурой в пределах +250…+300°С. Нежелательно брать для такой работы устройства с конусовидными насадками. Чтобы добиться максимальной эффективности, следует воспользоваться тонкой проволокой для контакта пасты с паяльным жалом.

SMD-компоненты также можно припаять по следующей схеме:

детали устанавливаются на площадку;
паяльная паста наносится на ножки;
под воздействием паяльника пастообразная субстанция равномерно растекается по зоне контакта;
элементы остывают и очищаются.

Для пайки кабелей паста наносится на них в зоне соединения. После этого к массе прикладывается паяльное жало.

Изготовление в домашних условиях

Иногда готовой паяльной массы не оказывается в наличии, поэтому полезно узнать о способах ее изготовления. Для этой цели необходимо подготовить паяльный жир и прутик припоя из свинца и олова. При отсутствии первого материала его можно заменить вазелином ЛТИ-120.

Припой необходимо размельчить с помощью надфиля или специальной насадкой для дрели. Готовая крошка должна состоять из мелких частичек. Она убирается в емкость, в которую добавляется вазелин в соотношении 1:1 и небольшое количество флюса.

Все компоненты самодельной пасты тщательно перемешиваются и разогреваются на водяной бане. Готовый состав можно хранить в крупном шприце. С помощью него пастообразная субстанция и будет наноситься на платы.

Для увеличения эффективности паяльной массы в нее можно добавить немного хлористого аммония. В готовой смеси концентрация этого ингредиента не должна превышать 5-10%. Заменить аммоний можно анилином солянокислым. Хранить вещества необходимо в герметичных емкостях и вдали от домашних питомцев и детей.

Преимущества применения

Паяльные пасты используются не только в быту, но и в промышленности. Такое обширное распространение этого материала объясняется следующими его преимуществами:

возможность применения в производстве плат, на которых находятся мельчайшие элементы;
пользоваться паяльной пастой можно даже без паяльника, но в таком случае потребуется специальная станция или фен для нагрева изделия и равномерного распределения ингредиентов по поверхности платы;
пользоваться пастой для пайки можно в таких ситуациях, когда отсутствует возможность воспользоваться классическими инструментами.

Если нет возможности или желания самостоятельно изготавливать смесь, можно приобрести готовый вариант. Но нужно запомнить, что качественная паяльная паста стоит около 10 американских долларов за 50 г. Более дешевые варианты обладают низким качеством и могут не только не обеспечить достаточной надежности фиксации, но и привести к дополнительным проблемам при последующем использовании электронного изделия. Чтобы избежать проблем, покупать такие материалы лучше в сертифицированных магазинах или непосредственно у производителей.

Многие задаются вопросом, как правильно паять SMD-компоненты. Но перед тем как разобраться с этой проблемой, необходимо уточнить, что же это за элементы. Surface Mounted Devices – в переводе с английского это выражение означает компоненты для поверхностного монтажа. Главным их достоинством является большая, нежели у обычных деталей, монтажная плотность. Этот аспект влияет на использование SMD-элементов в массовом производстве печатных плат, а также на их экономичность и технологичность монтажа. Обычные детали, у которых выводы проволочного типа, утратили свое широкое применение наряду с быстрорастущей популярностью SMD-компонентов.

Содержание

Ошибки и основные принцип пайки

Некоторые умельцы утверждают, что паять такие элементы своими руками очень сложно и довольно неудобно. На самом деле, аналогичные работы с ТН-компонентами проводить намного труднее. И вообще эти два вида деталей применяются в различных областях электроники. Однако многие совершают определенные ошибки при пайке SMD-компонентов в домашних условиях.

Главной проблемой, с которой сталкиваются любители, является выбор тонкого жала на паяльник. Это связано с существованием мнения о том, что при паянии обычным паяльником можно заляпать оловом ножки SMD-контактов. В итоге процесс паяния проходит долго и мучительно. Такое суждение нельзя считать верным, так как в этих процессах существенную роль играет капиллярный эффект, поверхностное натяжение, а также сила смачивания. Игнорирование этих дополнительных хитростей усложняет выполнение работы своими руками.

Чтобы правильно паять SMD-компоненты, необходимо придерживаться определенных действий. Для начала прикладывают жало паяльника к ножкам взятого элемента. Вследствие этого начинает расти температура и плавиться олово, которое в итоге полностью обтекает ножку данного компонента. Этот процесс называется силой смачивания. В это же мгновение происходит затекание олова под ножку, что объясняется капиллярным эффектом. Вместе со смачиванием ножки происходит аналогичное действие на самой плате. В итоге получается равномерно залитая связка платы с ножками.

Контакта припоя с соседними ножками не происходит из-за того, что начинает действовать сила натяжения, формирующая отдельные капли олова. Очевидно, что описанные процессы протекают сами по себе, лишь с небольшим участием паяльщика, который только разогревает паяльником ножки детали. При работе с очень маленькими элементами возможно их прилипание к жалу паяльника. Чтобы этого не произошло, обе стороны припаивают по отдельности.

Пайка в заводских условиях

Этот процесс происходит на основе группового метода. Пайка SMD-компонентов выполняется с помощью специальной паяльной пасты, которая равномерно распределяется тончайшим слоем на подготовленную печатную плату, где уже имеются контактные площадки. Этот способ нанесения называется шелкографией. Применяемый материал по своему виду и консистенции напоминает зубную пасту. Этот порошок состоит из припоя, в который добавлен и перемешан флюс. Процесс нанесения выполняется автоматически при прохождении печатной платы по конвейеру.

Далее установленные по ленте движения роботы раскладывают в нужном порядке все необходимые элементы. Детали в процессе передвижения платы прочно удерживаются на установленном месте за счет достаточной липкости паяльной пасты. Следующим этапом происходит нагрев конструкции в специальной печи до температуры, которая немного больше той, при которой плавится припой. В итоге такого нагрева происходит расплавление припоя и обтекание его вокруг ножек компонентов, а флюс испаряется. Этот процесс и делает детали припаянными на свои посадочные места. После печки плате дают остыть, и все готово.

Необходимые материалы и инструменты

Для того чтобы своими руками выполнять работы по впаиванию SMD-компонентов, понадобится наличие определенных инструментов и расходных материалов, к которым можно отнести следующие:

паяльник для пайки SMD-контактов;
пинцет и бокорезы;
шило или игла с острым концом;
припой;
увеличительное стекло или лупа, которые необходимы при работе с очень мелкими деталями;
нейтральный жидкий флюс безотмывочного типа;
шприц, с помощью которого можно наносить флюс;
при отсутствии последнего материала можно обойтись спиртовым раствором канифоли;
для удобства паяния мастера пользуются специальным паяльным феном.

Пинцет для установки и снятия SMD-компонентов

Использование флюса просто необходимо, и он должен быть жидким. В таком состоянии этот материал обезжиривает рабочую поверхность, а также убирает образовавшиеся окислы на паяемом металле. В результате этого на припое появляется оптимальная сила смачивания, и капля для пайки лучше сохраняет свою форму, что облегчает весь процесс работы и исключает образование «соплей». Использование спиртового раствора канифоли не позволит добиться значимого результата, да и образовавшийся белый налет вряд ли удастся убрать.

Очень важен выбор паяльника. Лучше всего подходит такой инструмент, у которого возможна регулировка температуры. Это позволяет не переживать за возможность повреждения деталей перегревом, но этот нюанс не касается моментов, когда требуется выпаивать SMD-компоненты. Любая паяемая деталь способна выдерживать температуру около 250–300 °С, что обеспечивает регулируемый паяльник. При отсутствии такого устройства можно воспользоваться аналогичным инструментом мощностью от 20 до 30 Вт, рассчитанным на напряжение 12–36 В.

Использование паяльника на 220 В приведет к не лучшим последствиям. Это связано с высокой температурой нагрева его жала, под действием которой жидкий флюс быстро улетучивается и не позволяет эффективно смачивать детали припоем.

Специалисты не советуют пользоваться паяльником с конусным жалом, так как припой трудно наносить на детали и тратится уйма времени. Наиболее эффективным считается жало под названием «Микроволна». Очевидным его преимуществом является небольшое отверстие на срезе для более удобного захвата припоя в нужном количестве. Еще с таким жалом на паяльнике удобно собирать излишки пайки.

Жало для паяльника «Микроволна»

Использовать припой можно любой, но лучше применять тонкую проволочку, с помощью которой комфортно дозировать количество используемого материала. Паяемая деталь при помощи такой проволочки будет лучше обработана за счет более удобного доступа к ней.

Как паять SMD-компоненты?

Порядок работ

Процесс пайки при тщательном подходе к теории и получении определенного опыта не является сложным. Итак, можно всю процедуру разделить на несколько пунктов:

Необходимо поместить SMD-компоненты на специальные контактные площадки, расположенные на плате.
Наносится жидкий флюс на ножки детали и нагревается компонент при помощи жала паяльника.
Под действием температуры происходит заливание контактных площадок и самих ножек детали.
После заливки отводится паяльник и дается время на остывание компонента. Когда припой остыл — работа выполнена.

При выполнении аналогичных действий с микросхемой процесс пайки немного отличается от вышеприведенного. Технология будет выглядеть следующим образом:

Ножки SMD-компонентов устанавливаются точно на свои контактные места.
В местах контактных площадок выполняется смачивание флюсом.
Для точного попадания детали на посадочное место необходимо сначала припаять одну ее крайнюю ножку, после чего компонент легко выставляется.
Дальнейшая пайка выполняется с предельной аккуратностью, и припой наносится на все ножки. Излишки припоя устраняются жалом паяльника.

Как паять при помощи фена?

При таком способе пайки необходимо смазать посадочные места специальной пастой. Затем на контактную площадку укладывается необходимая деталь — помимо компонентов это могут быть резисторы, транзисторы, конденсаторы и т. д. Для удобства можно воспользоваться пинцетом. После этого деталь нагревается горячим воздухом, подаваемым из фена, температурой около 250º C. Как и в предыдущих примерах пайки, флюс под действием температуры испаряется и плавится припой, тем самым заливая контактные дорожки и ножки деталей. Затем отводится фен, и плата начинает остывать. При полном остывании можно считать пайку оконченной.