Пайка схем для начинающих

Любому начинающему радиолюбителю, так или иначе связанным с электроникой, приходится решать задачу, как научиться паять паяльником с нуля. На первый взгляд в этом нет ничего сложного, но, это распространенное заблуждение всех начинающих электронщиков, поскольку без практических навыков невозможно обеспечить надежное и качественное соединение методом пайки.

Что такое пайка и в чем суть процесса

Конечным результатом пайки является соединение между собой двух металлических элементов. Сам процесс спаивания обеспечивается независимым металлом с гораздо более низкой температурой плавления. Именно этот металл выполняет функцию припоя.

Каждый способ пайки основывается на принципе прогрева металлических элементов в точке соединения. Температура прогрева должна превышать температуру, при которой плавится металл, используемый для припоя. В подобном режиме металл припоя, будучи расплавленным, свободно затекает в промежутки и щели между деталями, проникая частично даже в саму металлическую структуру. После застывания в данном месте происходит образование механической связи и электрического контакта.

Существует два основных условия, без соблюдения которых решение задачи, как правильно паять будет просто невозможно:

• В точке спаивания элементы должны быть максимально чистыми. Соединение с поверхностью осуществляется на молекулярном уровне, и даже небольшая грязь или пленка окисла значительно снизит надежность контакта. Вполне возможно, что детали вообще не соединятся.
• Соблюдение температурного режима, о котором говорилось ранее. В случае недостаточной разницы температур, кристаллическая решетка припоя не сможет нормально сформироваться из-за термической усадки во время застывания.

Медь и ее сплавы хорошо соединяются традиционными припоями. Они годятся для стали, алюминия и других металлов. Единственным серьезным ограничением считается пайка крупных металлических деталей из-за невозможности их прогрева до нужных температур.

Чаще всего припой состоит из оловянно-свинцового сплава, в котором может содержаться различное количество олова. Процент содержания отображается в маркировке, например, ПОС-40 или ПОС-60. От этого показателя зависит и температура плавления, составляющая для первого припоя – 235 градусов, а для второго – 183 градуса. Еще ниже температура плавления припоя ПОСВ-33, состоящего из олова, свинца и висмута. Для соединения алюминиевых деталей требуются специальные припои с высокой температурой плавления.

Другим важным компонентом являются флюсы, с помощью которых металлические поверхности очищаются от окисей в виде пленок. Наибольшее распространение получила канифоль, защищающая нагретый металл от соприкосновения с воздухом.

Выбор флюсов и припоев

Поскольку качество соединений при пайке во многом зависит от правильного выбора флюсов и припоев, эти материалы следует рассмотреть более подробно. В настоящее время существует большое количество этих компонентов, подходящих практически для всех видов пайки.

Основной функцией флюсов является протравливание металлических деталей, удаление оксидной пленки и последующая защита поверхности от коррозии. Покрытие флюсом гарантирует ее чистоту, хорошее смачивание и растекание олова.

Флюсы подбираются в соответствии с металлами и сплавами, которые требуется соединить. В состав любого флюса входят металлические соли, щелочи и кислоты, активно реагирующие на повышение температуры. В связи с этим, существует условное деление этих материалов на два типа.

Первый из них является активным, его основой служат соляная, хлорная и другие неорганические кислоты. Их агрессивное воздействие на металл требует быстрой смывки по окончании работы. Это единственный недостаток таких флюсов, зато с их помощью можно соединять практически любые металлы. Они выпускаются в жидком виде и считаются более удобными для нанесения. В них добавляются спирт или глицерин, которые полностью испаряются при нагревании.

Второй тип флюсов состоит из канифоли и применяется для соединения цветных металлов. Для стальных деталей они считаются менее эффективными. По окончании работы канифоль необходимо смыть, поскольку со временем она вызывает коррозию и становиться проводников электротока при длительном нахождении во влажной среде.

Припой для работы подбирается легче. В основном используются соединения из свинца и олова с маркировкой ПОС. Процент содержания олова обозначается цифрами, идущими после букв. Большее содержание олова в припое обеспечивает более высокую механическую прочность и электропроводность соединений. Одновременно снижается и температура плавления припоя с высокой долей олова. Добавление свинца нормализует застывание и не дает олову растекаться.

Некоторые современные припои выпускаются без свинца (БП), вместо которого добавляется цинк или индий. Они отличаются более высокой температурой плавления, но соединения получаются более прочными и устойчивыми к коррозии. И, наоборот, существуют припои из легких сплавов, способные растекаться, начиная от 90-110 градусов. С их помощью выполняется соединение компонентов, обладающих повышенной чувствительностью к перегреву.

Выбор паяльника

Существует несколько типов паяльников, используемых в домашних условиях. Они рассчитаны на разное напряжение и могут работать от 12, 220 и 380 вольт.

Мощность того или иного паяльника выбирается исходя из выполняемых работ:

• Пайка электронных деталей и компонентов – 40-60 Вт.
• Детали, толщиной до 1 мм – 80-100 Вт.
• Элементам, толщиной 2 мм требуется мощность 100 Вт и более.

Как правило, у домашних мастеров имеется два паяльника – малой и средней мощности, способные решать практически все задачи. Обучение можно проходить на любом из них. Толстостенные детали рекомендуется паять на профессиональном оборудовании.

Подготовка к пайке

При самом первом подключении паяльника к сети, он будет обязательно дымить. В этот момент происходит выгорание заводской смазки. После того как выделение дыма прекратится, паяльник надо выключить и дать ему остыть. Затем перед тем как паять, нужно выполнить заточку жала.

Жало паяльника изготовлено в виде стержня цилиндрической формы. Материалом служит медный сплав. Фиксация осуществляется прижимным винтом. В большинстве случаев жало идет без заточки, и поэтому его следует подготовить. Изменить форму можно с помощью молотка, напильника или наждачной бумаги.

ля каждого типа работ необходима своя конфигурация кончика:

• Форма плоская или в виде лопатки придается путем сплющивания. Плоская угловая заточка может потребоваться для соединения массивных деталей.
• Заточка в форме острого конуса или пирамидки требуется для того чтобы припаять мелкие детали.
• Менее острый конус нужен для спаивания толстых проводников и больших деталей.

При отсутствии защитного покрытия жало инструмента необходимо подвергнуть лужению. На поверхность рабочей части наносится тонкий слой олова. Эта процедура выполняется во время первого включения, когда уже нет выделения дыма. После того как инструмент готов – учимся паять.

Способы пайки деталей и компонентов

Пайка проводов считается самой легкой процедурой. В растворенный флюс окунаются концы каждого провода, после чего по ним необходимо пройтись паяльником, жало которого также хорошо смочено флюсом.

Во время самого лужения весь лишний припой рекомендуется стряхивать. В процессе соединения постепенно формируется скрутка. Она прогревается, а все свободное место заполняется оловом.

В другом случае концы вымачиваются во флюсе, а пайка производится сразу же, без лужения. Данный способ часто применяется в соединениях тонких проводников или много проволочных жил. При хорошем флюсе и мощном паяльнике обеспечивается качественное и надежное соединение.

Работа с электроникой значительно сложнее. Здесь уже требуются определенные знания и практические навыки. Однако, несложные действия по ремонту схемы может выполнить и начинающий мастер:

• Элементы выводов с ножками перед тем как паять, нужно зафиксировать воском или пластилином в своих отверстиях. На другой стороне платы паяльник нужно плотно прижать к выводу для его прогрева. Далее в это место вставляется тонкий припой в виде проволочки с флюсом. Олова требуется совсем немного, главное, чтобы оно со всех сторон равномерно затекало в лунку.
• Если отверстие слишком большое и ножки в нем болтаются, это место нужно смочить небольшим количеством флюса. Далее олово подносится к ножке и стекает по ней, после чего лунка равномерно заполняется.

Недавно ко мне, узнав что я радиолюбитель, на форуме нашего города, в ветке Радио обратились за помощью два человека. Оба по разным причинам, и оба разного возраста, уже взрослые, как выяснилось при встрече, одному было 45 лет, другому 27. Что доказывает, что начать изучение электроники, можно в любом возрасте. Объединяло их одно, оба были так или иначе знакомы с техникой, и хотели бы самостоятельно освоить радиодело, но не знали с чего начать. Мы продолжили общение в В_Контакте, на мой ответ, что в инете море информации на эту тему, занимайся — не хочу, я услышал от обоих примерно одинаковое, — что оба не знают с чего начать. Одним из первых вопросов было: что входит в необходимый минимум знаний радиолюбителя. Перечисление им необходимых умений, заняло довольно приличное время, и я решил написать на эту тему обзор. Думаю, он будет полезен таким же начинающим, как и мои знакомые, всем кто не может определиться, с чего начать свое обучение.

Сразу скажу, что при обучении, нужно равномерно сочетать теорию с практикой. Как бы ни хотелось, побыстрее начать паять и собирать конкретные устройства, нужно помнить о том, что без необходимой теоретической базы в голове, вы в лучшем случае, сможете безошибочно копировать чужие устройства. Тогда как если будете знать теорию, хотя бы в минимальном объеме, то сможете изменить схему, и подогнать её под свои потребности. Есть такая фраза, думаю известная каждому радиолюбителю: “Нет ничего практичнее хорошей теории”.

В первую очередь, необходимо научиться читать принципиальные схемы. Без умения читать схемы невозможно собрать даже самое простое электронное устройство. Также впоследствии, не лишним будет освоить и самостоятельное составление принципиальных схем, в специальной программе Splan.

Пайка деталей

Необходимо уметь опознавать по внешнему виду, любую радиодеталь, и знать, как она обозначается на схеме. Разумеется, для того чтобы собрать, спаять любую схему, нужно иметь паяльник, желательно мощностью не выше 25 ватт, и уметь им хорошо пользоваться. Все полупроводниковые детали не любят перегрева, если вы паяете, к примеру, транзистор на плату, и не удалось припаять вывод за 5 — 7 секунд, прервитесь на 10 секунд, или припаяйте в это время другую деталь, иначе высока вероятность сжечь радиодеталь от перегрева.

Также важно паять аккуратно, особенно расположенные близко выводы радиодеталей, и не навесить “соплей”, случайных замыканий. Всегда если есть сомнение, прозвоните мультиметром в режиме звуковой прозвонки подозрительное место.

Не менее важно, удалять остатки флюса с платы, особенно если вы паяете цифровую схему, либо флюсом содержащим активные добавки. Смывать нужно специальной жидкостью, либо 97 % этиловым спиртом.

Начинающие часто собирают схемы навесным монтажом, прямо на выводах деталей. Я согласен, если выводы надежно скручены между собой, а после еще и пропаяны, такое устройство прослужит долго. Но таким способом собирать устройства, содержащие больше 5 — 8 деталей, уже не стоит. В таком случае, нужно собирать устройство на печатной плате. Собранное на плате устройство, отличается повышенной надежностью, схему соединений можно легко отследить по дорожкам, и при необходимости вызвонить мультиметром все соединения.

Минусом печатного монтажа, является трудность изменения схемы готового устройства. Поэтому перед разводкой и травлением печатной платы, всегда, сначала нужно собирать устройство на макетной плате. Делать устройства на печатных платах, можно разными способами, здесь главное соблюдать одно важное правило: дорожки медной фольги на текстолите, не должны иметь контакта с другими дорожками, там, где это не предусмотрено по схеме.

Вообще есть разные способы сделать печатную плату, например, разъединив участки фольги – дорожки, бороздкой, прорезаемой резаком в фольге, сделанным из ножовочного полотна. Либо нанеся защитный рисунок защищающий фольгу под ним, (будущие дорожки) от стравливания с помощью перманентного маркера.

Либо с помощью технологии ЛУТ (лазерно — утюжной технологии), где дорожки от стравливания защищаются припекшимся тонером. В любом случае, каким-бы способом мы не делали печатную плату, нам необходимо, сперва её развести в программе трассировщике. Для начинающих рекомендую программу Sprint-layout 6, это ручной трассировщик с большими возможностями.

Также при самостоятельной разводке печатных плат, либо если распечатали готовую плату, необходимо умение работать с документацией на радиодеталь, с так называемыми Даташитами (Datasheet), страничками в PDF формате. В интернете есть Даташиты практически на все импортные радиодетали, исключение составляют некоторые Китайские.

На отечественные радиодетали, можно найти информацию в отсканированных справочниках, специализированных сайтах, размещающих страницы с характеристиками радиодеталей, и информационных страничках различных интернет магазинов типа Чип и Дип. Обязательно умение определять цоколевку радиодетали, также встречается название распиновка, потому что очень многие, даже двух выводные детали имеют полярность. Также необходимы практические навыки работы с мультиметром.

Мультиметр, это универсальный прибор, с помощью только его одного, можно провести диагностику, определить выводы детали, их работоспособность, наличие или отсутствие замыкания на плате. Думаю не лишним, будет напомнить, особенно молодым начинающим радиолюбителям, и о соблюдении мер электробезопасности, при отладке работы устройства.

После сборки устройства, необходимо оформить его в красивый корпус, чтобы не стыдно было показать друзьям, а это значит, необходимы навыки слесарного, если корпус из металла или пластмассы, либо столярного дела, если корпус из дерева. Рано или поздно, любой радиолюбитель приходит к тому, что ему приходится заниматься мелким ремонтом техники, сначала своей, а потом с приобретением опыта, и по знакомым. А это означает, что необходимо умение проводить диагностику неисправности, определение причины поломки, и её последующее устранение.

Часто даже опытным радиолюбителям, без наличия инструментов, трудно выпаять многовыводные детали из платы. Хорошо если детали идут под замену, тогда откусываем выводы у самого корпуса, и выпаиваем ножки по одной. Хуже и труднее, когда эта деталь нужна для сборки какого-либо другого устройства, или производится ремонт, и деталь, возможно, потребуется после впаять назад, например, при поиске короткого замыкания на плате. В таком случае нужны инструменты для демонтажа, и умение ими пользоваться, это оплетка и оловоотсос.

Использование паяльного фена не упоминаю, ввиду частого отсутствия у начинающих доступа к нему.

Вывод

Все перечисленное, это только часть того необходимого минимума, что должен знать начинающий радиолюбитель при конструировании устройств, но имея эти навыки, вы уже сможете собрать, с приобретением небольшого опыта, практически любое устройство. Специально для сайта Радиосхемы — AKV.

Обсудить статью С ЧЕГО НАЧАТЬ РАДИОЛЮБИТЕЛЮ

Паяльник считается одним из самых распространенных инструментов, которые можно отыскать в доме любого хозяина. Не обязательно быть специалистом и заниматься пайкой профессионально. Но владеть общими фундаментальными знаниями должен каждый представитель сильного пола. Обрывы проводов в электроприборах, контактов в розетках, наушниках, починка плат – явления частые, столкнувшись с которыми, человек хочет узнать, как научиться паять.

Что собой представляет паяльник?

Это специальное излучающее тепло приспособление мощностью от 15 до 40 Вт, достаточной для припаивания проводов, плат и микросхем. Существуют паяльники, мощность которых выше. Они предназначаются для небольшой пайки – для перепаивания неудачно соединенных проводов толстого диаметра или для распаивания разъемов XLR. Функцию нагревательного элемента в паяльниках выполняет нихромовый провод, который намотан на трубку, содержащую "жало" — рабочую поверхность устройства. Жало представляет собой медный стержень, который нагревается от нихромового провода.

В устройстве паяльника используется медь, поскольку этот металл имеет высокую теплопроводность. Подача тепла к проводу происходит за счет электротока. Устройство паяльника содержит изолятор, в качестве которого выступает слюда. В целях безопасности он предотвращает контакты проводов с металлической трубкой и кожухом 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.

Какое жало лучше?

Рабочие части паяльников в зависимости от размеров бывают двух видов:

• обычные, диаметр которых составляет 0,5 см;
• миниатюрные с диаметром 0,2 см, применяемые для пайки очень тонких проводов и деталей из меди.

Рабочие части паяльников могут иметь формы иглы, конуса и лопатки. Последняя форма является самой распространенной, поскольку дает возможность зачерпывать необходимое количество припоя. К тому же для удобства паяния жало может быть прямым или изогнутым.

В чем состоит принцип пайки?

Процедура паяния заключается в соединении двух металлических элементов с использованием третьего (припоя). При этом температура плавления соединяемых частей должна быть выше, чем у третьего элемента, который в расплавленном состоянии проникает в промежутки соединяемых частей, а также в их структуру, обеспечивая механическую связь. В то же время между соединяемыми частями наблюдается появление электрического контакта.

Что нужно для работы?

Процедура пайки не представляет собой ничего сложного. Вопрос о том, как научиться паять с нуля, решается просто. Для этого достаточно обзавестись необходимым материалом и, следуя инструкциям, приступить к тренировкам.

Где научиться паять?

Тренироваться можно дома, выполняя пайку обычных электропроводов. Главное при этом — придерживаться инструкций безопасности.

В работе могут понадобиться:

• паяльник (по словам профессионалов, для работы с небольшими проводами в электронике и радиотехнике достаточно будет инструмента мощностью 20-40 Вт);
• плоскогубцы;
• нож;
• ножницы;
• набор надфилей;
• наждачная бумага;
• изоляционная лента;
• канифоль;
• припой.

Вопрос "как научиться паять" будет решен после нескольких тренировок. У новичка появится уверенность и опыт. Помочь в этом ему может пошаговая инструкция для пайки.

С чего начать?

• Подготовка жала. Для этого, используя плоскогубцы и надфили, нужно зачистить рабочую часть паяльника. Жало должно иметь угол 30-45 градусов. В том случае, если кончик поврежден, его нужно снова заточить, придав необходимую форму. После этого выполняется лужение кончика – разогретый паяльник следует окунуть сначала в канифоль, а потом – в припой.
• Необходимо в целях безопасности подготовить подкладку под паяльник. Это обусловлено тем, что прибор разогревается до температуры более 300 градусов и работает под высоким электрическим напряжением. Важно во время эксплуатации паяльника оптимизировать свое рабочее место. Желательно, чтобы в качестве подкладки использовался кусок текстолита или фанеры. Также необходимы специальные ванночки для припоя и канифоли.
• Очистка поверхностей соединяемых металлов под припой. Для этого понадобится наждачная бумага, растворитель или паяльная кислота. Важно, чтобы на поверхностях, на которые будет наноситься припой, не оставалось остатков масел, жиров и других загрязнений.

Последовательность работы

Как научиться паять правильно, станет ясно, если придерживаться пошаговой инструкции. Необходимо:

• Установить паяльник на подставку и включить в электросеть.
• Макнуть в канифоль. Это выполняется через 5-7 минут после подключения к розетке. Цель этой процедуры заключается в том, чтобы проверить температуру нагрева жала и избавиться от окалин. Паяльник считается готовым к эксплуатации, если канифоль закипает и плавится. Если же она только размягчается, то жало недостаточно разогрето. При перегреве паяльника канифоль шипит и разбрызгивается. В таком случае устройству необходимо немного остыть.
• Обработать поверхности лужением. Расплавленным припоем покрываются места соединений металлических изделий.
• Облуженные поверхности прижать друг к другу. В местах их совмещения паяльником нанести новую порцию припоя. Соединенные детали должны быть прижаты до тех пор, пока припой не остынет и не затвердеет.

Использование припоя

Успешная пайка возможна при умелом подборе необходимого припоя – сплава олова и свинца. Самым распространенным считается припой марки ПОС-40 и ПОС-60. Они характеризуются низкой температурой плавления (183 градуса) и применяются в большинстве паечных работ для соединения стальных элементов. Этот стандартный припой имеет форму проволоки с диаметром 2,5 мм, что очень удобно для работы с микросхемами.

Как научиться паять провода?

Итак, как соединять провода? Последовательность работы стандартная для всех видов пайки. Соединяемые концы проводов лудятся. Но для надежного крепежа их рекомендуется плотно скрутить между собой. Во время процедуры жало паяльника одной рукой направляется в места соединения, а другой к этому месту подводится проволочный припой.

В некоторых случаях скручивание проводов невозможно. Тогда соединяемые концы проводов необходимо уложить параллельно друг к другу и сжать плоскогубцами. Работа выполняется одной рукой, вторая – направляет жало паяльника с припоем к месту соединения. Удерживание концов провода должно выполняться после выведения жала паяльника из зоны пайки.

Иногда возникает потребность соединить конец одного провода со срединой другого. Скрутка в таком случае производится путем обвивания конца провода вокруг другого, к которому он крепится.

Нужно помнить, что пайка проводов встык невозможна, поскольку ее надежность зависит от прочности механического соединения.

Вопрос о том, как научиться паять провода, является одним из самых актуальных среди пользователей Интернета. Освоив технику сращивания и пайки, мастера получают возможность самостоятельно, без помощи специалистов выполнить ряд следующих задач:

• оборудование бесшовного отопления;
• удлинение шнура для электрогитары;
• соединение usb-кабеля с антенной и др.

Что такое термоусадка?

Во время сращивания проводов профессионалы рекомендуют применять специальные термоусадочные трубки. Диаметр их обязательно должен быть в два раза больше, чем у провода. Трубка надевается на один конец провода. После осуществления его механического сцепления с другим проводом и пайки термоусадка перетаскивается на место их соединения. Она должна располагаться так, чтобы с каждого конца шва оставалось по 1 см. После этого пайка выполняется заново. Термоусадка должна равномерно покрывать и нагревать соединение проводов. В результате воздействия на трубку высоких температур она запаивается, обеспечивая надежную изоляцию в зоне соединения, а также прочность механического сцепления.

Как научиться паять платы?

Перед тем как приступить к сложной пайке, например, к работе с диодными лентами, специалисты рекомендуют начинающим мастерам обзавестись недорогими бюджетными платами. Потренировавшись на них и освоив стандартные приемы пайки, спустя некоторое время новичок научится паять микросхемы.

Этот вид пайки состоит из последовательных этапов:

• Подготовительный. Перед началом работы нужно обеспечить прочное соединение и понизить сопротивление. С этой целью поверхность нужно хорошенько очистить от жиров и пыли. Для обезжиривания можно применять салфетки и мыльный раствор. Ацетон используется, когда нужно начистить поверхность схемы до блеска. В качестве более безопасного растворителя рекомендуется метил гидрат. Он так же эффективен, как и ацетон, но имеет не такой резкий запах.
• Размещение спаиваемых деталей платы. Прежде чем научиться паять схемы, нужно знать места расположения всех ее элементов. В самую первую очередь пайке подлежат плоские детали. Это резистор и варистор. После приступают к конденсатору, транзистору, трансформатору, микрофону и потенциометру. Такая поочередность гарантирует безопасность элементов платы, чувствительных к температурному воздействию.
• Нагревание соединения для улучшения теплопроводимости металла. Жало паяльника необходимо на несколько секунд прислонять к компонентам схемы. Важно при этом не допустить её перегрева. О нем будут свидетельствовать появившиеся на поверхности пузыри. В таком случае паяльник нужно убрать из зоны пайки.
• Нанесение припоя. Выполняется до тех пор, пока на схеме не появится небольшое возвышение.
• Снятие излишков. Выполняется после затвердения и остывания припоя. Рекомендуется не спешить, а дать время схеме некоторое время остыть. Это важно, поскольку можно нарушить произведенные соединения, и работу придется выполнять заново.

Научиться паять схемы должен каждый мужчина. Это даст возможность собственноручно чинить штекеры, модемы и т. д.

Пайка как процесс не ограничивается только работой с медными проводами и микросхемами. Овладев умением использовать паяльник на проводах, можно переходить к последующим, более сложным операциям с применением различных припоев и разнообразных металлов.