Как паять микросхемы паяльником

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.

Какой нужно видеть пайку ручным паяльником?

Потребность разборки электронных устройств с целью ремонта – явление достаточно частое. Между тем, любая электроника, как правило, содержит печатную плату, где электронные компоненты соединяются в схему методом пайки.

Пайка электропаяльником – действия, направленные на создание прочного соединения электронных деталей путём плавления припоя с последующим нанесением расплава в точке сопряжения деталей.

Технология пайки при помощи ручного электропаяльника широко применяется для ремонта электроники. Поэтому желательно уметь пользоваться этой технологией

Припой — сплав мягких металлов, способный при нагреве до некоторой температуры (~250ºC для припоя ПОС60) приобретать полужидкое состояние.

Когда же нагрев прекращается, припой в точке нанесения охлаждается, за счёт чего создаётся прочная электрическая связь.

Особенность такой пайки характерна тем, что спаянный узел также легко распаять, используя тот же инструмент – электрический паяльник.

Использование паяльной станции

Перед началом работ запомните правильное расположение микросхемы: ключ (обведен красным) должен располагаться возле скошенного угла квадрата.

Для того чтобы обеспечить автономность, понадобится использовать станцию для пайки. Подобная конструкция является устройством, в котором автомат присоединяется к источнику переменного тока. Данное приспособление может излучать мощность до 80 Вт. Для работы с конструкцией может понадобиться небольшой опыт, однако специалисты считают, что с таким устройством паять намного легче.

Основными преимуществами установок для пайки являются следующие:

1. Есть возможность контролировать температуру с точностью до 1°С.
2. Такое устройство способно паять даже сложные заготовки, которые изготавливаются из алюминия, нержавеющей стали, обыкновенной стали и других материалов.
3. Конструкция позволяет паять кабель на несколько RCA.
4. Конструкцию можно использовать большой период времени.
5. Таким способом можно с легкостью припаять трубы из полипропилена и сложные микросхемы.

Для снятия микросхемы необходим флюс и фен с температурой 360 градусов.

Однако данная система имеет некоторые недостатки, среди которых существенными являются следующие:

1. Высокая стоимость.
2. Сложность в работе. В данном случае необходимо иметь опыт работы.
3. Большой расход электроэнергии.

Приобретение паяльной станции следует рассматривать и в случае, если в планах паять приспособления от мобильного телефона.

Пайка алюминия

Трудности пайки алюминия связаны с его низкой температурой плавления (660 ºС) и прочной оксидной пленкой. Детали нагревают в печи или газопламенной горелкой. Их подготовка заключается в удалении жиров растворителем и в механической зачистке наждачной бумагой, абразивным кругом или щеткой из нержавейки. При этом окисная пленка образуется вновь, но ее толщина значительно меньше предыдущей. Затем на место соединения наносится флюс и производится его подогрев до температуры расплавления припоя. Электродным стержнем прикасаются к месту стыка, пока он не начнет плавиться.

Припой для пайки алюминия при температуре 150-400 ºС может быть на основе цинка, олова, кадмия (легкоплавкий). Он слабо сопротивляется коррозии и требует дополнительных покрытий. Тугоплавкие припои, такие, как силумин (590-600 ºС), 34А (530-550 ºС) и другие, более надежны и используются чаще. Сплавы алюминия имеют меньшую температуру плавления. Их паяют с печным подогревом, который точнее регулируется.

Какой инструмент нужен для пайки?

Паяльник

Все паяльники можно условно разделить на классические сетевые модели и паяльные станции. Классические модели имеют длинную рукоятку с паяльным жалом на конце. Они довольно мощные и подходят для соединения массивных деталей и проводов. Они качественно выполняют прогрев детали и припоя. Но их толстое жало не слишком подходит для работ с электроникой. 

Существуют маломощные небольшие модели с тонким жалом, позволяющие паять мелкие детали, такие как SMD-компоненты. Для проводов они не подойдут, а вот для электроники самое оно. Например, Rexant 12-0180 на 8 Вт вообще может подключаться к Power Bank и свободно работать с деталями и платами.

Паяльные станции являют собой прибор с возможностью регулировки рабочей температуры. Благодаря этому можно максимально точно настроить прибор для пайки определенной детали. Например, для пайки плат нужна невысокая температура, иначе есть риск сжечь дорожку. Большинство паяльных станций имеет керамическое жало.

Также отметим, что для разных типов работ применяются разные жала. Они могут быть в виде конуса, плоской лопатки, шилообразные или со срезом. Обычно жала изготавливают из меди и покрывают хромом или никелем. Чтобы к жалу припой хорошо прилипал, необходимо регулярно чистить его от окислов и различной пыли, а также время от времени лудить его. Большинство современных паяльников изготавливаются с возможностью замены жал.

Флюс

Одним из главных расходных материалов является флюс. Он необходим для снятия оксидной пленки и защиты металла от коррозии. Обычно такие флюсы изготавливаются на основе хлорной или соляной кислоты. Они отлично подходят для пайки различных металлов, однако сразу после выполнения работ необходимо смывать остатки флюса, так как кислоты могут вызывать коррозию. Флюсы на основе кислот обычно жидкие. Стоимость их колеблется от 30 до 200 рублей, в зависимости от объема и производителя.

Также есть сухие флюсы, например, канифоль, которую мы будем использовать. Канифоль менее эффективна при пайке стальных изделий, но отлично подходит для меди и основанных на ней сплавов. Для того, чтобы покрыть канифолью деталь, необходимо предварительно растопить ее паяльником. Если вы новичок в пайке, то рекомендуем сразу учиться на канифоли.

Припой

Используется для соединения проводов и деталей так называемый ПОС – припой оловянно-свинцовый. Само по себе олово имеет хорошую электропроводность и дает прочное соединение. Тогда зачем нужен свинец? Свинец улучшает застывание припоя, не давая олову растекаться по поверхности и топорщится иголками.

Рекомендуем брать мягкий припой в виде проволоки толщиной 1 мм — он быстрее плавится и легко наносится на поверхность деталей. Обычно он продается в виде небольших бухт, однако в характеристиках указывается не длина всей проволоки, а ее вес. В среднем 1 гр припоя стоит 5 рублей. Но чем больше бухта, тем дешевле можно купить расходник. Если только начинаете паять, то возьмите катушку на 25 гр — ее хватит надолго.

Существуют также безсвинцовые припои. Однако в них свинец заменен на цинк или индий. Их преимущество в том, что они не токсичны и дают лучшую устойчивость к коррозии. Но у них более высокая температура плавления, поэтому для мелких радиотехнических деталей не подойдут.

Флюсы.

Флюсы

предназначены для растворения и удаления окислов с поверхности спаиваемых деталей, служат для защиты поверхностей металла и припоя от окисления, и обеспечивают хорошее смачивание поверхности деталей жидким припоем.

Например, жало

паяльника сделано из меди, которая при нагреве окисляется, и на рабочей поверхности жала образуется корка нагара. Если Вы прикоснетесь таким жалом к припою, то он естественно расплавится, но на рабочей поверхности не останется, а просто скатится, соответственно запаять что-либо таким паяльником Вы не сможете.

Самым распространенным и доступным флюсом является канифоль

, которая изготавливается из сосновой смолы. Выглядит она как янтарь, прозрачная с желтоватым оттенком.

Как паять ручным паяльником проводники схем?

Паяльная процедура, направленная на соединение проводов, несколько отличается от пайки на дорожках электронных плат.

Следует отметить: пайке оловянным припоем с применением канифоли и подобных флюсов подлежат только медные проводники или построенные на сплавах с большим содержанием меди.

Как паять ручным паяльником провода – правильное лужение и корректная выдержка по времени контакта. Качество во многом зависит от состава спаиваемых жил проводника

Изначально требуется подготовить концы проводников под пайку – зачистить до характерного блеска и плотно скрутить (многожильные). Затем:

1. Подготовленный конец проводника заводится вместе с жалом паяльника кратковременно в канифоль.
2. Далее захватить жалом припой и нанести на зачищенный конец проводника, покрытый тонким слоем канифоли.
3. Равномерно распределять жалом припой до полного захвата всей области конца проводника.

Выполняя последний пункт, следует контролировать процесс, чтобы не перегреть изоляцию провода.

Если изоляция начинает плавиться, следует отстранить паяльник на время и повторить лужение чуть позже. Проделать аналогичную процедуру с другим проводом. Затем наложить концы один на другой и залить припоем.

Также можно применить другой вариант:

1. Зачистить концы проводников до блеска.
2. Скрутить концы друг с другом.
3. Обмакнуть коротко в расплавленную канифоль.
4. Облудить и залить припоем.

Завершающий штрих как паять ручным паяльником

На этом практику начинающего электро-монтажника можно считать завершённой. Каждому, кто усвоил технологию пайки ручным паяльником, открываются широкие горизонты для творчества и работы.

Паяльник для микросхем — как выбрать правильно

Все электрические паяльники, которые можно встретить в магазине или интернете, различаются по своим характеристикам. Чтобы ответить на вопрос, как выбрать паяльник для пайки микросхем необходимо определить его основные параметры:

· Мощность. Для микропайки выводов микросхем достаточно выбрать паяльник мощностью от 20 до 35 Вт. Более мощные паяльники могут вызвать перегрев компонентов.

· Габариты и вес. Лучше всего маленький паяльник, который удобно лежит в руке. Паяльник всегда держат в пальцах, как шариковую ручку — поэтому он должен быть миниатюрным и лёгким. Не следует приобретать массивные паяльники с деревянными ручками — их нельзя правильно взять в руку. Не рекомендуется приобретение паяльников в виде пистолета — ими тяжело паять детали на печатных платах.

· Конструктивное исполнение

При выборе нужно обратить внимание на материал ручки (он должен быть удобным, нескользким, не натирать мозолей), на исполнение электрического шнура (кабель должен обязательно быть в двойной изоляции, с сечением жилы провода не менее 2,5 мм, эластичным, чтобы не мешал при работе).

· Наличие контроллера температуры (термостата). Для обеспечения качественной пайки температура жала паяльника должна быть от 260 до 300 °C, не выше

Если встроенный контроллер отсутствует, лучше выбрать паяльник с питанием 12 В или 36 В. По отзывам радиолюбителей, хуже всего справляются с контролем температуры тайваньские паяльники на 220 В — они перегреваются, из-за чего не получается качественно припаять микросхему. В качестве выхода из положения паяльник включается через регулятор мощности, который можно приобрести или сделать самому.

· Форма и тип жала. Лучший выбор — это паяльник со сменными насадками. Для пайки планарных микросхем лучше всего подходит жало диаметром 2 мм со срезом 45°, которым удобно выполнять пайку ножек «волной припоя». Тонкими конусными насадками удобно паять микросхемы со штырьковыми выводами в металлизированных отверстиях платы. Паяльные жала должны быть со специальным покрытием, которое препятствует появлению нагара. Не следует брать обычные медные насадки — они быстро обгорают, окисляются, их нужно периодически зачищать.

· Наличие паяльной станции. Паяльная станция — это отдельный блок с контроллером и регулятором температуры, к которому через разъем подсоединяется паяльник и другие элементы (фен, термопинцет). Станция используется в основном для профессиональных или постоянных паяльных работ, для разового ремонта в домашних условиях её стоимость слишком высока (от 3 тыс. р.).

Другие особенности и критерии выбора

Выбор паяльника для дома осуществляют по многим критериям. Вышерассмотренный подбор характеристик – основной, но есть и дополнительные, не менее важные.

Для всех видов инструментов, кроме паяльников для полипропиленовых труб, важны следующие параметры:

Мощность и непосредственно связанная с ней температура жала. Об этом было сказано выше.
Источник энергии. Если нужен инструмент для автономного использования, то это газовый или аккумуляторный паяльник.
Время непрерывной работы от одного источника (для аккумуляторных и газовых паяльников). Очевидно, чем оно больше – тем лучше.
Возможность быстрой смены жала, наличие сменной гарнитуры, их форма и размеры. Бывают в виде плоской отвёртки, конические, скошенные, игольчатые, цилиндрические, в виде молотка и т.д. Размеры жала критичны для паяльных станций и паяльников для пайки радиоэлементов, а также для мощных инструментов при пайке массивных деталей.
Материал наконечника. Их изготавливают из меди с покрытием и без. Вторые быстро выгорают и нуждаются в периодической зачистке, обслуживании и замене. Наконечники с покрытием служат гораздо дольше.
Наличие функции подачи проволочного припоя в рабочую зону. Делает работу особенно удобной при больших объёмах задач.
Конструкция и материал ручки. Бывают прямые или пистолетного типа, каждая из них удобна по-своему. Их изготавливают из дерева или пластмассы. Первые меньше нагреваются, поэтому мощный паяльник (более 100Вт) лучше выбирать с деревянной ручкой.
Наличие термодатчика, позволяющего точно поддерживать заданную температуру жала и экономить электроэнергию (для электрических инструментов), это актуально всегда

Что касается поддержания стабильного диапазона, оно очень важно при радиомонтажных работах.
Надежность фирмы. Лучшие производители оборудования для пайки: Hakko, Goot, Weller, Ersa, Matrix. Если же говорить о том, какой паяльник выбрать для труб, то в лидерах – Rothenberger, Gerat, CANDAN, ЭНКОР и РЕСАНТА.

Если же говорить о том, какой паяльник выбрать для труб, то в лидерах – Rothenberger, Gerat, CANDAN, ЭНКОР и РЕСАНТА.

Есть специфические критерии выбора паяльных станций, газовых паяльников и инструментов для пайки полипропиленовых труб.

Для паяльных станций важны следующие технические особенности:

• Пределы регулировки температуры. Чем они шире, тем больше задач позволит решить прибор.
• Точность поддержания температуры. Чем она выше, тем лучше качество монтажа. Вы никогда не столкнётесь с перегревом деталей или так называемой «холодной» пайкой.
• Наличие вытяжки от жала. Хотя эта опция приводит к удорожанию станции, она обеспечивает отвод паров флюса и припоя из зоны пайки. При этом общая атмосфера в помещении, где ведутся паяльные работы, остаётся безопасной для человека.

Для газовых паяльников важны:

1. Объём газового баллончика. Очевидно, чем он больше, тем больше время непрерывной работы паяльника.
2. Возможность использования инструмента без жала в режиме газовой горелки, что иногда необходимо.

При выборе паяльника для пластиковых труб обратите внимание на:

1. Мощность.
2. Наличие необходимого комплекта сменных насадок.

От обоих параметров зависит диапазон диаметров соединяемых труб.

Выбор пасты для пайки

Качество любого флюса выражается в том, что при пайке он не выгорает, только едва испаряется, а продукты его разложения легко удаляются растворителем. Лучший флюс – специальные пасты. Мы выбрали топовые наименования, исходя из опыта знакомых мастеров:

• Interflux 2005 и 8300
• Kingbo RMA-218
• Amtech RMA-223
• Флюс-гель Rexant BGA и SMD

На всякий случай держите в уме старые, «дедовские» способы найти флюс и в глухой деревне. Это таблетка аспирина, фруктовый сок, оливковое масло, нашатырь с глицерином, канифоль со спиртом. Наиболее очевидный для сельской местности — смола сосны или ели. Нужно растопить смолу на слабом огне, а потом разлить по спичечным коробкам.

Как припаять резистор к светодиоду

Если в вашей схеме не предусмотрено ограничение тока так называемым драйвером, то можно по-старинке воспользоваться резисторами.

Подключать напрямую в сеть светодиоды нельзя, так как кроме повышенного тока, он еще и переменный. Резистор и драйвер преобразуют ток в постоянный.

Каждому светодиоду в идеале нужен отдельный резистор. Это если диодов немного. Если их, например, сотня, как в некоторых гирляндах, или пусть даже пару десятков, придется приобрести драйвер.

Если сталкиваетесь с понятиями «резистор» и «драйвер» впервые, мы подобрали наглядные инструкции:

Резистор нужно подключать в схеме после питания и до светодиода. Паяется он просто. В главе «Особенности пайки» мы оставили видео, как паять любой контакт (см.выше). Никаких особенностей здесь нет. Единственное, в чем можно сомневаться – это выбор флюса, то есть вещества, которое очищает поверхность контакта от оксидной и/или жировой пленки. Как вариант – специальная паста.

Использование самодельного жала

Для экономии средств многие мастера решают создать самодельное жало. Принцип работы паяльника достаточно прост:

1. Есть нагревательный элемент, который получает питание от сети энергоснабжения.
2. Тепло передается жалу, которое имеет заостренную форму.
3. При контакте наконечника с обрабатываемым материалом он разогревается и становится пластичным.

Изготовить самодельную конструкцию можно следующим образом:

1. Требуется кусок медного провода, который имеет диаметр около 0,5 см. В качестве жала может применяться проводник, один конец которого затачивается под углом 45 градусов. Требуется и небольшой кусок ткани, устойчивый к воздействию температуры.
2. Один из концов кабеля изолируется. Он будет использоваться в качестве рукоятки. Часто в качестве изоляционного материала применяется стеклоткань. Фиксация проводится при помощи термостойкого клея.

Самодельное жало

Пайка без паяльника может проводится при применении источника огня, к примеру, газовая плита. При помощи огня наконечник разогревается, после чего нужно коснуться припоя или канифоля. За счет применения специального материала наконечник залудится и жало можно будет использовать в качестве паяльника.

Какой паяльник выбрать?

Научиться паять правильно — легко, но при условии удачно выбранного инструмента. Среди большого разнообразия этих устройств мастеру-любителю, решившему заняться починкой оргтехники, стоит выбрать акустический паяльник, который отличается малыми размерами и хорошей работоспособностью. Он имеет низкую теплоемкость, что желательно для тонких паечных работ при сборке микросхем. Начинающему мастеру лучше остановить свой выбор на приборе, мощность которого не превышает 40 Вт

Важно, чтобы паяльник также не был слабее 15 Вт, поскольку мощности в таком изделии будет недостаточно даже для соединения простых проводов оргтехники. Покупать предпочтительнее инструмент с трехнаправляющим заземляющим штекером

Его наличие предотвратит возможные рассеивания напряжения во время движения электротока к металлической трубке.

Для выполнения работ по присоединению калибровочных проводов, шасси и витражных работ подойдет промышленный паяльник.

Процедура реболлинга

Для проведения реболлинга чип помещают в трафарет, и закрепляют специализированной изолентой. С тыльной стороны пальцем или шпателем наносят паяльную пасту, затем настраивают фен на температурный режим около 300 градусов и начинают прогревать. После появления характерного блеска от расплавленной паяльной пасты дают припою полностью остыть.

Для освобождения трафарета от чипа убирают изоленту и прогревают трафарет примерно до 150 градусов, в конце процедуры деталь должна освободиться. Бывает, что сходу невозможно достать деталь из китайского трафарета, поэтому может возникнуть необходимость аккуратно ее зацепить.

Во время обратной пайки микросхемы оценивают риски, выкладывают чип необходимое количество раз для точного совпадения пяток и шаров. Потом выставляют на паяльном фене температуру от 330 до 350 градусов и греют до тех пор, пока расплавленный припой не даст возможность чипу самому встать на место.

Необходимые приспособления

Прежде чем приступать к ремонту изделия, нужно подготовить такие инструменты и материалы:

• Простой паяльник (минимальная мощность — 100 Вт) или пропановую горелку.
• Органический растворитель (например, уайт-спирит или ацетон).
• Оловянный припой.
• Канифоль или ортофосфорную кислоту.
• Стальной трос.
• Щетку для чистки металла, напильник или наждачную бумагу.
• Чистую тряпку для протирки.

Однако перед тем как припаять нержавейку к нержавейке и, соответственно, отремонтировать деталь, следует приобрести средства защиты: полиуретановые перчатки, очки и респиратор. Кроме того, для соединения крупных изделий может потребоваться более мощный паяльник, наконечник которого должен быть несгораемым: это не только увеличит срок службы, но и повысит технические параметры инструмента. Насчет припоя следует также сказать, что для пайки пищевой посуды или других емкостей подойдут бруски олова, поскольку в них содержится меньше вредных примесей.