Все о пайке микросхем

Как использовать?

Паять с применением флюса, особенно сильнодействующего, нужно очень осторожно

В первую очередь важно соблюдать рекомендованную производителем концентрацию, а также следовать всем указаниям по нанесению и удалению использованного состава во время пайки

Правильная последовательность действий:

• механическая очистка поверхности;
• нанесение флюса;
• нагрев поверхности с нанесенной смесью;
• нанесение припоя;
• остывание шва;
• удаление остатков флюса.

Особое внимание отмыванию флюса стоит уделять при использовании составов, содержащих глицерин – это вещество отличается высокой гигроскопичностью, поэтому плохо отмытый шов может очень быстро окислиться. При выборе конкретной разновидности флюса стоит учитывать материал, который вы собираетесь паять

При выборе конкретной разновидности флюса стоит учитывать материал, который вы собираетесь паять.

Алюминий из-за его высокой скорости окисления лучше всего паять с ортофосфорной кислотой или «безотмывочными» флюсами. Можно также применять канифоль, но наносить ее стоит сразу после зачистки.
Нержавеющую сталь обычно паяют с безотмывочными смесями или фосфорной кислотой.
Латунь паяют только с применением составов промышленного производства.
Серебро требует промышленных составов с температурой активации от 520 до 820°С.
Черные металлы паяют с хлоридом аммония или пастообразными составами.
Для электронных компонентов нежелательно использовать канифоль – стоит применять специализированные пастообразные составы

Обратите внимание, что SMD-компоненты можно паять с составами для любой электроники, а вот для пайки BGA-схем стоит применять только BGA-флюсы (например, RMA-223-UV).

О том, какой флюс выбрать, рассказано в следующем видео.

Работа с микросхемами разных типов

Для выпаивания радиоэлектронных компонентов с печатных плат необходимо, кроме паяльника, иметь флюс и припой. Нелишним будет и наличие жидкости, способной растворять флюсы, чтобы использовать её для отмывки плат после работы. Кроме того, необходимо подготовить несколько дополнительных инструментов:

• Пинцеты с антистатическим покрытием — для съёма деталей планарного типа с платы. Покрытие обеспечивает защиту от выхода микросхемы из строя вследствие прохождения сквозь неё статических токов.
• Оплётка — косичка из тонкой медной проволоки, позволяющая легко убирать припой с посадочных мест.
• Отсос для припоя — пригодится для очистки отверстий под ножки детали от затёкшего металла.
• Микроскоп или лупа — для осмотра посадочного места на предмет выдранных или повреждённых жалом (перебитых) дорожек печатных плат.

Стоит отметить, что микросхемы планарного типа, имеющие ножки по всему своему периметру, выпаиваются из платы с помощью паяльника очень непросто. Для таких деталей — например, звуковых или сетевых контроллеров материнских плат компьютеров, тактовых генераторов или мультиконтроллеров питания лучше применять паяльный фен.

Пайка сквозных микросхем

Здесь всё довольно просто — смазываем флюсом выглядывающие с другой стороны платы ножки детали, разогреваем паяльник, набираем жалом немного припоя и начинаем водить жалом по ним. Сначала по одной стороне, потом по другой. Можно для удаления фиксирующего припоя пользоваться оплёткой или отсосом. Когда микросхема выпаяна, следует осмотреть отверстия под её контакты с помощью лупы или микроскопа на предмет вылетевших гильз, затёкшего внутрь припоя или повреждённого текстолита.

После этого, если обнаружены отверстия, залитые припоем, следует очистить их отсосом

Для этого иногда используют иглу от шприца с зашлифованным остриём, но такой метод нужно применять с осторожностью — можно повредить дорожки и межслойную структуру платы

За очисткой отверстий следует установка детали обратно — той же, если диагностика показала её работоспособность, или аналога в случае её неисправности. Сделать это намного легче — нужно, соблюдая обозначенное на плате положение ключа (в основном это стрелка в углу или точное изображение детали с обозначенной выемкой) вставить ножки в отверстия и запаять. Для этого паяльник лудится, набирает на жало припой, дотрагивается им до каждой ножки. Силы диффузии и взаимного притяжения молекул расплавленного металла позволяют припою растечься равномерно почти самостоятельно. Если после остывания заметны микротрещины или «канавки», нанесение припоя придётся повторить.

Планарные микросхемы с двумя рядами ножек

Такие детали ещё можно выпаивать паяльником, особенно если выводов с каждой стороны три — четыре. Для этого следует подготовить все упомянутые инструменты и выполнить работу таким образом:

• Нанести флюс на ножки микросхемы.
• Разогреть паяльник, зачерпнуть им припой и прогреть ножки с одной стороны детали до смешивания металла.
• Пинцетом поддеть и приподнять один край микросхемы.
• Повторить операции с другим краем.

Запаивать назад нужно будет после снятия лишнего припоя с посадочных контактных мест на плате и выравнивания их. Для посадки достаточно припаять точно одну ножку, а потом провести паяльником с обеих сторон.

Технология

Когда создается газобетон, технология производства включает несколько основных этапов. Для создания блоков не требуются какие-то особые знания или навыки, так как процесс сравнительно простой. Бетонную смесь для газобетона замешивают с использованием алюминиевой пудры, которая дает реакцию с известью и провоцирует появление водорода и большого числа пор.

Готовую массу выливают в специальные металлические емкости, там происходит реакция, осуществляется вибрирование, которое ускоряет прохождение реакции, схватывания и затвердевания. Когда масса немного затвердевает, проволочной струной режут монолит на отдельные блоки, тщательно соблюдая размеры и удаляя все неровные места.

Далее газобетон сушат в естественных условиях либо отправляют в автоклав, после чего калибруют на фрезерных установках. Автоклавное затвердевание значительно улучшает свойства материала. В течение 12 часов бетон обрабатывается водяными парами, вследствие чего становится стабильным и прочным, дает меньше усадки, отличается более однородной структурой, прекрасными характеристиками тепло/звукоизоляции.

Если газобетон создается неавтоклавным методом, то полностью материал затвердевает в обыкновенных условиях. Это существенно понижает стоимость производства газобетона – технология ведь не требует приобретения и использования автоклава, что позволяет создавать блоки своими руками. Но газоблоки получаются менее прочными и с большей погрешностью в плане размеров, однородности пор внутри.

По типу вяжущего, входящего в состав, газобетон бывает:

• На базе извести – в составе содержится до 50% компонента, также добавляют шлак и гипс или цемент (15% от массы).
• На цементном вяжущем – до 50% массы портландцемента.
• На смешанном растворе – используют известь и шлак, портландцемент в объеме 15-50%.
• На шлаковом вяжущем – более 50% занимают шлак с гипсом, щелочью или известью.
• На золе – в состав таких блоков включено более 50% высокоосновных зол.

Основанием для классификации становится и геометрия блоков – они могут быть нескольких видов.

Категории газобетона по геометрии:

• 1 – самые ровные и идеальные блоки, отклонения от размера по ГОСТу могут составлять максимум 1.5 миллиметров и 2 миллиметра по диагонали. Кладку осуществляют на клей, делая шов минимальной толщины.
• 2 – отклонения по размеру составляют максимум 2 миллиметра и по диагонали 4 миллиметра.
• 3 – погрешность по размеру может быть до 4 миллиметров, а по диагонали доходит и до 5-6 миллиметров, углы могут быть отбитыми до 1 сантиметра. Такие блоки кладут на раствор с достаточно толстым слоем шва.

Подготовка проводов

Для получения качественного соединения крайне важно правильно подготовить провод к пайке, для чего необходимо проделать следующие обязательные операции:

1. Сначала рабочий конец провода очищается от поливинилхлоридной изоляции на длину чуть большую размера будущего контакта.
2. Затем из обнажившегося многожильного конца вручную или с помощью пассатижей формируется тугая скрутка, которая затем лудится в канифоли с припоем.
3. По завершении этой операции переходят к плате, контактный пятак которой также следует тщательно залудить.

На этом подготовка провода может считаться законченной. Но перед тем как паять его к плате необходимо будет учесть ещё один важный момент.

Заточка жала

Жало — это стержень из медного сплава, имеющий форму сильно вытянутого цилиндра. Требуется придать концу жала одну из используемых при паяльных работах форм.

• Сплющенная в виде лопатки. Применяется, чтобы паять массивные заготовки мощными электропаяльниками.
• Заточенная на острый конус или четырехгранную пирамиду. Используется при работе с тонкими проводниками и электронными компонентами.
• Тупой конус подходит для более толстых жил.

Заточка лопаткой позволяет одним жалом паять и тонкие, и более толстые провода и изделия, поворачивая его нужной стороной.

Крепление smd компонентов

Способ пайки волной чаще применяется для плат, компоненты которых монтируются с одной стороны платы, а контактные площадки и токоведущие дорожки – с другой.

Штыревые выводы элементов вставляются при этом в сквозные отверстия платы и припаиваются с обратной её стороны. Однако большинство современных электронных схем конструируется под использование так называемых smd-компонентов, закрепляемых поверхностной пайкой. Такие детали припаиваются к плате с той же стороны, на которой они установлены.

Применение волновой технологии пайки для таких элементов имеет ряд особенностей:

• при пайке волной smd-компонентов плата должна быть ориентирована вниз предварительно приклеенными к ней деталями;
• волна расплавленного припоя омывает при этом корпуса деталей.

Таким образом, smd-компоненты перед пайкой должны быть приклеены к плате специальным клеем. При этом иногда имеют место случаи отклеивания деталей во время их контакта с волной расплава, что приводит к появлению брака.

Кроме этого, не все электронные компоненты способны выдержать температурный режим, возникающий в процессе «купания» в жидком припое. Эти обстоятельства ограничивают применение волновой технологии.

Следует добавить ещё одну отрицательную черту, присущую этой технологии пайки. Большое количество расплавленного припоя в ванне, постоянно контактирующее с открытым воздухом, приводит к активному образованию окисла.

Методики демонтажа

Итак, сначала мы расскажем о самой популярной технологии – как выпаять деталь из платы паяльником без дополнительных приспособлений. После чего вкратце рассмотрим более простые способы.

Если вы хотите выпаять электролитический конденсатор, достаточно захватить его пинцетом (либо крокодилом), прогреть 2 вывода и быстро, но аккуратно изъять их из платы.

С транзисторами дела обстоят точно также. Капаем на все 3 вывода припоем и извлекаем радиодеталь из платы.

Что касается резисторов, диодов и неполярных конденсаторов, очень часто их ножки загибают во время пайки с обратной стороны платы, что вызывает сложно при выпаивании без дополнительных приспособлений. В этом случае рекомендуется сначала разогреть один вывод и с помощью крокодильчика, с небольшим усилием вытянуть часть детали из схемы (ножка должна разогнуться). Потом уже аналогичную процедуру выполняем со вторым выводом.

Это мы рассмотрели методику, когда под рукой нет ничего кроме паяльника. А вот если вы приобрели набор игл, тогда выпаять элемент будет еще проще: сначала разогреваем паяльником контакт, после чего одеваем на вывод иглу подходящего диаметра (она должна проходить через отверстие в микросхеме) и ждем, пока припой остынет. После этого достаем иглу и получаем оголенный вывод, который с легкостью можно вывести. Если несколько ножек у радиодетали, действуем также – разогреваем контакт, надеваем иглы, ждем и снимаем.

Все, о чем мы рассказали в этой статье, вы можете наглядно увидеть на видео, в котором предоставлена технология выпайки элементов из платы:

Кстати вместо специальных игл можно использовать даже обычные, которые идут со шприцом. Однако в этом случае изначально нужно сточить конец иглы, чтобы он был под прямым углом.

Выпаять деталь с помощью демонтажной оплетки также не сложно. Перед началом работы намочите конец обмотки спирто-канифольным флюсом. После этого наложите оплетку в месте выпаивания (на припой) и прогрейте жалом паяльника. В результате разогретый припой должен впитаться в оплетку, что позволит освободить выводы радиодеталей.

С оловоотсосом дела обстоят аналогичным образом – взводится пружина, разогревается контакт, после чего наконечник подносят к расплавленному припою и нажимают кнопку. Создается разрежение, которое и втягивает припой внутрь оловоотсоса.

Вот и все, что хотелось рассказать вам о том, как выпаять радиодетали из платы в домашних условиях. Надеемся, предоставленные методики и видео уроки были для вас полезными и интересными. Напоследок хотелось бы отметить, что можно выполнить выпаивание элементов из микросхемы строительным феном, но мы не советуем так делать. Фен может повредить находящиеся рядом детали, а также ту, которые вы хотите извлечь!

Интересное по теме:

Когда какая-нибудь аппаратура выходит из строя, совсем не обязательно сразу же выкидывать ее в мусор. Если вы увлекаетесь электроникой и радиотехникой, разумнее будет произвести выпаивание рабочих элементов микросхемы. Вдруг, в будущем понадобится конденсатор, транзистор либо резистор, если вы решите сделать электронную самоделку. В этой статье мы расскажем, как выпаять радиодетали из платы, чтобы не повредить ничего.

Ультразвуковая ванна

По своей важности для ремонтных работ, и пайки в том числе, этот атрибут можно сравнить разве только с паяльным феном. Дело в том, что в подлежащих восстановлению схемах обычно скапливается множество грязи и пыли (включая окисные плёнки), избавиться от которых обычными методами, как правило, не удаётся

На начальном этапе чистки может помочь кисточка или щёточка с мягким ворсом, а вот более плотные отложения удалить с их помощью не всегда получается. Применение в качестве очистителя каких-либо растворителей типа одеколона или спирта не рекомендуется.

В подобной ситуации единственно приемлемый способ качественной очистки печатных плат и других деталей телефона – применение для этих целей специальных заранее подогретых ванн. Работают они по принципу ультразвукового воздействия на обрабатываемый объект, который предварительно помещается в ванночку с растворённым в ней очистительным составом.

Раствор подготавливается на основе дистиллированной воды, в которую добавляется немного растворителя типа «FAIRY», «Мистер Мускул» или подобных им. Для очистки платы к наполовину заполненной ванночке снизу жёстко крепится пьезокварцевый излучатель, вибрирующий с частотой порядка 40-60 килогерц. В результате кавитации (распространения волн в жидкой среде) колебания воздействуют на солевые отложения, расщепляя и разрушая их. Эти устройства обычно рассчитаны на два фиксированных значения мощности излучения (30 и 50 Ватт).

После очистки платы от накипей и окислов к ней легко можно будет припаять любую мелкую радиодеталь.

Автоматизированные технологии

В ситуациях, когда электронные компоненты имеют выводы с очень малым шагом, при пайке разъёмов, имеющих большое количество выводов, и в других случаях, требующих использования очень тонких технологий, обычно применяется паяльный робот.

Робот-манипулятор для пайки плат представляет собой прецизионное устройство, содержащее координатный стол, на который устанавливается плата с размещёнными на ней деталями и паяльной головки, перемещающейся по трём координатным осям.

Головка оборудована механизмом подачи припоя и устройством для вакуумного отсоса его излишков.

Кроме собственно пайки, роботы часто используются для установки деталей на плате непосредственно перед их спайкой. Отдельные элементы, установка которых в силу их сложной нестандартной формы (трансформаторы, дроссели, некоторые виды микросхем) плохо поддаются автоматизации, устанавливаются вручную.

Поэтому, даже на крупных сборочных конвейерах известных фирм, выпускающих электронное оборудование, присутствуют участки, на которых сборку осуществляют люди.

Кроме этого, контроль качества продукции также часто выполняется людьми. Платы с дефектами, которые могут быть устранены, направляются на доработку, выполняемую паяльником вручную.

Технология

Процесс выполнения работы состоит из 3-х основных частей: выпаивание старого элемента, очистка платы от лишнего припоя и монтаж новой детали. Рассмотрим эти этапы отдельно.

Демонтаж старого компонента выполняется в определенной последовательности.

1. Перед снятием по краю корпуса микросхемы на плате нанесите риски, определяющие ее положение. Например, иголочкой аккуратно оставьте царапины. Достаточно отметить 2-е перпендикулярные стороны.
2. Установите на паяльной станции температуру нагрева. Она должна быть 345–350 градусов. Скорость потока воздуха желательно выбрать наименьшую.
3. Нанесите флюс на паяльный шов.
4. Прогрейте место соединения детали с платой. Греть надо 3–5 минут, пока не расплавится припой (это сразу будет видно). Если он не плавится – повысьте температуру на 5 градусов.
5. Греть нужно не только по центру компонента, а еще и по периметру микросхемы. Пройдитесь феном по всей длине паяльного шва.
6. Когда припой расплавится, уберите старую деталь. Для этого подденьте ее пинцетом и поднимите вверх. Вместо пинцета можно использовать плоскую отвертку, но есть риск повреждения платы. Если деталь «не идет» – значит, припой не расплавился. Продолжите нагрев.

Или еще хуже – от платы оторвется дорожка, восстановить которую еще сложнее.

Далее переходим к подготовке контактных площадок платы.

1. Расплавьте припой на месте контакта.
2. Если есть шприц, удалите с его помощью лишний металл.
3. Если шприца нет, воспользуйтесь медной оплеткой. Для этого минимально распушите ее, чтобы были видны поры. Далее обильно покройте ее флюсом, приложите к месту соединения и прогрейте феном или паяльником. Оплетка впитает в себя лишний металл. После этого остается отрезать ненужную ее часть.

Следует полностью освободить плату от припоя.

Далее переходим к подготовке детали. Главная задача – нанести на контакты припой в виде шариков одинакового размера (это называется реболлинг). Для этого воспользуйтесь трафаретом.

Для его использования проделайте следующее.

• закрепите радиокомпонент на трафарете специальной изолентой;
• с тыльной стороны шпателем нанесите паяльную пасту;
• установите температуру нагрева 300 градусов;
• прогрейте деталь вместе с трафаретом, а когда появится характерный блеск, то отключите нагрев;
• дайте полностью остыть компоненту;
• уберите изоленту;
• включите нагрев 150 градусов, прогрейте деталь и аккуратно освободите ее из трафарета.

Качественная паста образует большой гладкий шарик, а бракованная – распадается на множество мелких. При этом повышение температуры ей не поможет, и шов будет плохой.

После этого переходите к установке нового радиокомпонента.

Нанесите небольшое количество флюса.
Точно наложите новую деталь на плату. Ориентируйтесь на риски и на ощупь постарайтесь расположить микросхему на наибольшей высоте, чтобы шары на ней соответствовали контактам на плате. Можете ориентироваться на просвет между платой и деталью, для этого посмотрите на шов сбоку.
Если рисок нет, то переверните микросхему выводами вверх и приложите ее краешком к пятакам платы, после этого засеките положение детали. Затем установите элемент по этим засечкам.
Настройте температуру 345–350 градусов и прогрейте элемент. Припой должен ярко заблестеть и залить каждый контакт

Важно! Как и при снятии, прогревать компонент надо не только по центру, но и по периметру. Обойдите феном весь шов по длине.
Дождитесь полного остывания припоя

Место пайки желательно протереть спиртом.

После этого остается только проверить плату на работоспособность.

Используемые инструменты

Для реализации процедуры выпаивания потребуются следующие инструменты:

• паяльник (в принципе при определенной сноровке его можно заменить иным источником тепла, но лучше паяльника пока никто ничего не придумал);
• медицинский пинцет среднего размера (используется как держатель, заодно в ряде случаев выполняет функции теплоотвода).

Паяльник лучше взять с регулятором температуры в составе паяльной станции типа показанной на рисунке 1.

Пинцет при работе иногда заменяют на медицинский зажим или обычный крокодил.

Рисунок 1. Паяльная станция для радиомонтажных работ

Типичный вид печатной платы со стороны пайки показан на рисунке 2. Поэтому необходимо помнить о том, что припой не только обеспечивает электрический контакт выводов детали с токоведущими дорожками печатной платы, но и осуществляет первичное механическое крепление детали.

Рисунок 2. Вид печатной платы со стороны контактов

Для удаления излишка припоя используются такие приспособления как:

полые медицинские или специализированные иглы;

• отсос;
• медная оплетка.

Оплетка обычно поставляется на небольших бобинах, рисунок 3 и покупается в специализированных магазинах.

Рисунок 3. Оплетка для выпаивания радиодеталей

Наибольшую эффективность удаления припоя обеспечивает отсос, рисунок 4, но его необходимо приобретать отдельно.

Рисунок 4. Отсос для припоя

Подбираем паяльник

Если вы не занимаетесь радиоделом профессионально (скорее всего это так, иначе вы не изучали бы этот материал), у вас в арсенале обычный паяльник в одном экземпляре. О паяльной станции речь и вовсе не идет, поскольку это достаточно дорогой (хотя и очень удобный комплект). Но для начинающего мастера это излишество.

Вернемся к паяльникам. Классика — это нихромовый нагреватель и медное жало. На самом деле, это лучшее сочетание, но для ручного управления. Никакого контроля за температурой, плавный медленный нагрев. При этом медное жало отлично держит градус, и зачастую компенсирует теплоотвод в месте пайки. Еще одно преимущество — мягкий материал позволяет формовать любую конфигурацию наконечника. Можно буквально расклепать и выпилить жало под конкретный вид пайки.

Единственный недостаток — медь быстро выгорает, и такой тип жала фактически является расходным материалом. Его постоянно приходится обтачивать напильником.

На иллюстрации изображена классическая форма «отвертки». Универсальный кончик для большинства любительских работ.

Если ваш «нагревательный прибор» оснащен регулятором температуры — необходимо учитывать инертность меди. Заданную цифру он набирает медленно, и также неторопливо остывает.

Керамическое жало с серебряным напылением — это современный аксессуар. Если стоит вопрос, как работать с деталями SMD формата, или как выпаять микросхему из двухсторонней платы — это ваш вариант. Однако им не так удобно паять мощные теплоемкие провода и контакты.

Такой паяльник моментально греется, и на нем можно точно контролировать градусы (при наличии регулятора).

Способ нагрева может быть любым. Такой же керамический нагреватель, как и жало, или нихромовый. Еще на медных паяльниках применяются индукционные нагреватели, но это скорее экзотика.

Особенности демонтажа

Известно множество технических приёмов, позволяющих выпаивать микросхему паяльником, каждый из которых имеет свои достоинства и недостатки.

Извлечь электронные детали из плат без повреждений контактов можно следующими способами:

• за счёт прогрева мест спайки одним лишь паяльником (с добавлением флюса);
• посредством специального отсоса, удаляющего расплавленный припой с контактных площадок;
• применением металлической оплётки от коаксиального кабеля, прикладываемой к отпаиваемой ножке;
• с использованием теплопроводящих металлических пластин (лезвий) или медных насадок, имеющих прорези под контактные пятачки микросхем.

Первые три метода пригодны при наличии паяльника, мощность которого превышает 25 Ватт.

Вариант применения специальных насадок предполагает замену рабочего жала и годится лишь в сочетании с «мощными» паяльными станциями (более 40 Ватт), способными прогреть её вместе с впаянными в плату контактами.

К тому же этот способ выпаять деталь годится только для микросхем с подходящим под конфигурацию насадки расположением ножек. Большее распространение получил подход, когда в качестве нагревателя используется обычное бритвенное лезвие.

Как подобрать подходящий припой?

Перед пайкой какой-либо заготовки понадобится правильно подобрать припой. Для работы с электроприборами может использоваться лишь несколько припоев.

Основные типы бессвинцовых припоев.

Чтобы припаять контакты компьютерной платы или колонки, следует использовать канифоль. Данное вещество используется для пайки тонких соединений, проводов из меди, небольших контактов и т.д. Если канифоль применяется в электронике, то кислоты смогут устранить контакты на плате и повредить главные элементы микросхемы.

Для большей части электрических плат используется припой диаметром 0,5-1 мм. Детали большой толщины могут использоваться для соединения больших элементов. Пропаять схему небольших размеров такая деталь не сможет из-за своих больших размеров.

В процессе пайки припой будет нагреваться и излучать различные соединения. Подобные газы вредят человеческому здоровью.

Следует опасаться и воздействия раскаленного припоя, важно использовать средства для защиты: маски, перчатки и респираторы