Как правильно паять SMD? Рано или поздно всем электронщикам приходилось сталкиваться с таким вопросом.
Бывают случаи, когда простым паяльником не подобраться к SMD элементам . В этом случае лучше всего использовать паяльный фен и тонкий металлический пинцет.
В этой статье мы с вами поговорим о том, как же правильно запаивать и отпаивать SMD. Тренироваться будем на трупике телефона. Красным прямоугольничком я показал, что мы будем отпаивать и запаивать обратно.
За дело берется Паяльная станция AOYUE INT 768
Для фена нужна подходящая насадка. Выбираем самую маленькую, так как отпаивать и припаивать будет маленькую smd-шку.
А вот вся конструкция в сборе.
С помощью зубочистки наносим флюсплюс на smd-шку.
Вот так мы ее смазали.
Выставляем на паяльной станции температуру фена 300-330 градусов и начинаем жарить нашу детальку. Если припой не плавится, то его можно разбавить сплавом Вуда или Розе с помощью тонкого жала паяльника. Как увидим, что припой начинает плавиться, с помощью пицента аккуратно снимаем детальку, не задев smd-шки, которые рядом.
А вот и наша деталька под микроскопом
Теперь припаяем ее обратно. Для этого чистим пятачки (если вы не забыли – это контактные площадки) с помощью медной оплетки.
После того, как мы их почистили от лишнего припоя, нам нужно сделать бугорки с помощью нового припоя. Для этого на кончике жала паяльника берем совсем чуть-чуть припоя.
И делаем бугорки на каждой контактной площадке.
Ставим туда smd-детальку
И пригреваем ее феном, до тех пор, пока припой не растечется по стенкам детальки. Не забывайте про флюс, но его надо очень немного.
Готово!
В заключении хотелось бы добавить, что данная процедура требует умение работать с мелкими детальками. Сразу все не получится, но кому это надо, со временем научится припаивать и выпаивать SMD-компоненты. Некоторые умельцы припаивают smd-шки с помощью паяльной пасты. Паяльную пасту я использовал при запаивании BGA микросхем в этой статье.
Выпаивание микросхем с платы – задача нетривиальная, вне зависимости от типа контроллера. Отпаиваешь одну ножку, но пока занимаешься другой, она застывает. Можно отгибать ножки после отпаивания, но снова встает проблема отлома контактов. Возникает вопрос, как выпаять микросхему из платы паяльником? Ответ достаточно прост: использовать знания физики и подручные предметы. Существует ряд вариантов аккуратного снятия микрочипов с платы. Но сначала немного теории.
Типы микросхем
В настоящее время существует ряд корпусов, но наиболее широко распространены всего два, да и по факту все остальные разновидности являются вариантами двух основных типов:
- DIP – грубо говоря, этот вариант корпуса для внутреннего монтажа, ножки этого контроллера помещаются в отверстия на плате;
- SMD – этот тип микрочипов предназначен для поверхностного монтажа, в этом случае на плате размещаются «пятачки», к которым и припаяны ножки микросхемы.
Каждый вариант обладает своими достоинствами и недостатками. Но в рамках статьи интересны их особенности в плане распайки. Как выпаять микросхему в том или ином корпусе, разберём чуть ниже.
Демонтаж DIP-корпуса
Как уже отмечалось, эта разновидность микросхем отличается монтажом в отверстия на монтажной плате. Это налагает определённые ограничения на процесс её демонтажа. Для того чтобы аккуратно извлечь её ножки из отверстий, нужно удалить из места соединения припой, практически полностью освободив ножки. Нужно отметить, что поочерёдный нагрев и демонтаж отдельного контакта тут не подойдёт, так как, остывая, оставшийся на месте припой будет снова фиксировать микрочип на месте. Поэтому распайка DIP корпуса оптимальна следующими методами:
- Использование подручных средств – для этой цели подойдут иглы от медицинских шприцов или специальные полые трубочки, продающиеся сейчас в магазинах электротехники. Но вариант использования медицинской иглы наиболее дешевый и доступный. Для этого нужно подобрать иглу диаметром чуть меньше, чем посадочные гнезда для ножки микрочипа. Затем срезать её заостренную часть надфилем либо просто откусить, после чего напильником сточить сплющенную часть. После этого установив получившуюся полую трубку с ровным срезом на посадочное гнездо, просто нагреть её паяльником, освободив этим ножку чипа;
- Второй вариант – это перетягивание припоя с места припайки на медные провода, смоченные флюсом, таким, например, как спиртовая канифоль. Нагреваемый паяльником провод с флюсом постепенно перетягивает на себя припой с места пайки. Этот вариант занимает больше времени, но также достаточно эффективен;
- Использование паяльника с отсосом припоя – в этом случае особых сложностей в демонтаже не предвидится. Главное – контролировать температуру нагрева в зоне контакта, чтобы не повредить плату и саму деталь.
Эти варианты позволят быстро и качественно выпаивать DIP-корпуса с платы.
Важно! Основным требованиям к использованию паяльника в этом случае будет постоянный контроль над давлением и температурой в зоне пайки. Перегрев и излишний нажим может вывести деталь из строя.
Важно! При использовании иглы медицинского шприца можно упростить задачу по её обрезке, для этого перед обрезкой достаточно прокалить докрасна место среза.
SMD контролёры
Поверхностное крепление корпуса более легко поддаётся демонтажу. В этом случае можно использовать широкое жало паяльника и медный провод с флюсом и отпаивать сразу несколько контактов одновременно. Но есть и более интересные методы распайки:
- Использование металлической полосы или половинки бритвенного лезвия для распределения тепла паяльника на один ряд ножек микросхемы. В этом случае на ряд контактов с одной стороны устанавливается стальная полоска и прогревается жалом до плавки припоя, после чего эта сторона чуть приподнимается над платой. Затем таким же образом плавится припой с другой стороны чипа;
- Использование длинного отрезка медной оплётки с нанесённым на неё флюсом. Отрезок укладывается на ножки микросхемы с одной стороны и прогревается паяльником; вытягивая на оплётку припоя, деталь приподнимаем пинцетом. Затем таким же образом убираем припой с другой стороны контроллера;
- Технически интересным вариантом является использование сплавов Розе или Вуда. Капли этого припоя наносятся на контакты и прогреваются, этим снижается температура плавления припоя. Далее припой постепенно прогревается, и микросхема демонтируется;
- Использование фена или паяльной лампы. Для использования этого инструмента на места пайки наносится флюс. После чего поверхность и деталь прогреваются, и пинцетом микросхема снимается с монтажных пятачков.
Нужно отметить, что каждый вариант демонтажа используется в конкретных условиях, главная задача в этом случае – подобрать наиболее оптимальный с точки зрения безопасности вариант и при его использовании не повредить саму деталь или дорожки платы.
Важно! При демонтаже микросхемы важно помнить, что любые детали или узлы на плате имеют свой температурный минимум, его превышение приведёт к выводу микросхемы из строя.
Использование подручных средств и паяльника при монтаже или демонтаже микроконтроллеров вполне оправдано, но требует как минимум наличия навыков работы с паяльником. При их отсутствии стоит предварительно потренироваться на ненужных деталях. Этот процесс позволит приобрести нужный опыт, как отпаять микрочип без повреждений, кроме того выбрать наиболее оптимальный вариант работы с конкретной платой и типом корпуса микросхемы.
Видео
Ко мне было много вопросов на тему демонтажа микросхем в различных корпусах. Предлагаю вам ознакомиться с самыми распространенными вариантами выпаивания микросхем в dip и smd корпусах.
В первую очередь, следует рассказать о демонтаже микросхем процессом, являющимся наиболее доступным радиолюбителям, но и несколько сложным, по сравнению с тем, который будет описан чуть позже.
Способ демонтажа микросхем в dip — корпусе с помощью паяльника и нескольких предметов, которые можно найти в доме.
Нужен паяльник и иголка от десятикубового шприца. Отрезаем острие иглы так, чтобы она была ровной, без острия. Вставляем полым отверстием иглу в ножку микросхемы с нижней стороны, потихоньку нагревая ее, пока игла не пройдет насквозь отверстие в плате. Не вынимая иглы, даем остыть поверхности и припою, вынимаем иглу. Удаляем излишки припоя с иглы, повторяем процесс на остальных выводах микросхемы. При некоторой сноровке получается аккуратно и эффективно - микросхема сама выпадает из платы без усилия со стороны.
Потребуется паяльник и оплетка медного кабеля. Наносим слой флюса на медную оплетку, накладываем на одну сторону ножки микросхемы и прогреваем. При нагревании оплетка «вытягивает» на себя припой с поверхности платы, на которой расположена микросхема. При насыщении оплетки просто отрезается ненужная часть, и продолжается демонтаж. Надо сказать, что этот способ подходит как для демонтажа Dip — компонентов, так и для Smd — компонентов.
Нужен для работы все тот же паяльник и что-то тонкое, типа пинцета или часовой отвертки с плоским жалом. Аккуратно подсовываем плоскую часть отвертки (или пинцета) между микросхемой и платой на некоторую разумную глубину, нагреваем ножки с обратной стороны, и медленно приподнимаем сторону. Повторяем тот же процесс, но теперь с другой стороны детали: вставляем отвертку, нагреваем ножки, приподнимаем. И повторяем этот процесс до тех пор, пока микросхема не будет удалена с платы. Способ очень быстрый, простой и даже грубоватый. Но не надо забывать, что и у дорожек на плате и у самой микросхемы есть свой температурный предел. Иначе есть возможность остаться без рабочей микросхемы, или с отслоившимися дорожками.
Необходим паяльник и отсос для припоя. Отсос для припоя представляет из себя нечто вроде шприца, но с поршнем, работающим по принципу отсоса. Нагреваем вывод микросхемы, тут же прикладываем отсос для припоя, нажимаем кнопку и создавшаяся разреженность внутри отсоса «выкачивает» припой с дорожки. К сожалению, все так легко и просто выглядит только на словах. На деле же, нагрев ножку, нужно почти мгновенно попасть на ножку отсосом, и «выкачать» припой, что требует высокой скорости исполнения, ибо припой застывает почти мгновенно, а если держать паяльник дольше, есть риск получить опять-таки отслоившиеся дорожки или сгоревший компонент.
Сейчас пойдет речь про демонтаж компонентов с помощью паяльного фена. Способ наиболее простой, эффективный, быстрый и качественный. Но, к сожалению, паяльный фен является инструментом не из дешевых.
Способ демонтажа микросхемы в dip — корпусе.
Нужен паяльный фен, пинцет, желательно немагнитный. Со стороны ножек наносится флюс, и начинается прогрев с той же самой стороны. Визуально ведется контроль над состоянием олова на выводах - когда он стал достаточно жидким, аккуратно прихватываем пинцетом деталь со стороны корпуса и вытягиваем из платы.
Демонтаж микросхемы в smd исполнении.
Принцип все тот же - наносится флюс вдоль дорожек, нагревается при определенной температуре, степень прогрева определяется путем легкого подталкивания детали пинцетом. Если деталь стала подвижна — медленно и аккуратно удаляем ее с поверхности платы пинцетом, придерживая за края, и стараясь не зацепить дорожек.
Очень важно не перегревать демонтируемые детали и поверхность! У каждой микросхемы и детали есть свой температурный предел, переступив который, деталь или плата окажется испорченной. Фен надо держать СТРОГО вертикально, подобрав нужную насадку, равномерно прогревая всю поверхность микросхемы. И не забыть выставить поток воздуха таковым, чтобы случайно не сдуть соседние компоненты.
Ну вот, пожалуй, все доступные способы демонтажа микросхем. Надеюсь, вы получили ответ на вопрос: как выпаять микросхему.
Неоднократно встречаются случаи ошибок при демонтаже неподготовленным специалистом SMD-компонентов с печатных плат, в частности - повреждение контактных площадок и проводников на фольгированном текстолите плат управления принтеров и МФУ. Хочу подсказать безопасный способ демонтажа сложных SMD-компонентов (QFP, PLCC, TSOP и SOIC) с целью предотвращения выхода из строя как самих компонентов, так и токопроводящих элементов на фольгированном текстолите.
Как правило, сложности возникают при демонтаже элементов поверхностного монтажа при отсутствии инструментальной базы (паяльная станция, флюсы), а также опыта работы с SMD-компонентами с контролем температуры нагрева.
Компания CHIP QUIK учла этот момент и выпустила продукт, который позволяет производить демонтаж при помощи жала антистатичного паяльника с регулировкой температуры нагрева, специального флюса, припоя и очистителя. Принцип работы основан на уменьшении температуры плавления припоя, который используется при монтаже элементов производителем (оплавление).
Рассмотрим процесс демонтажа на примере нового набора CHIP QUIK SMD-1 Removal Kit. В новинке учли возможность работы с бессвинцовым монтажом плат.
В комплект набора входит: флюс в герметично упакованном инсулиновом шприце, аппликатор (напоминает укороченную иглу), поршень для шприца, легкоплавкий припой (температура плавления 58°С/136°F), спиртовые салфетки, инструкция на английском языке.
Процесс демонтажа можно разделить на шесть этапов:
- Тщательно подготовьте рабочую поверхность: очистка от пыли; снятие лака с места пайки и контактов растворителем (встречается редко); очистка спиртовыми салфетками, которые входят в комплект.
- Равномерно нанесите флюс с помощью аппликатора на все контакты компонента.
- Перенос поверх флюса низкотемпературного припоя оплавлением плоским жалом паяльника с температурой нагрева 55°С-65°С на все контакты SMD-компонента.
- Равномерный прогрев всех контактов получившегося «бутерброда» температурой до 182°С-190°С до момента смешения припоя и образования «шарика» вокруг контакта. Для ускорения процесса можно предварительно прогреть с обратной стороны плату феном или ванной до 150°С. Если температура плавления заводского припоя была в пределах 260°С-320°С, то температура плавления образовавшегося сплава будет в районе 100°С-120°С.
- В момент, когда все контакты находятся в расплавленном припое, с помощью вакуумного экстрактора, пинцета или др. подручного инструмента демонтируем компонент с платы.
- Очищаем от флюса рабочую поверхность и контакты демонтированного компонента спиртовыми салфетками. Лишний припой удаляем с помощью оплётки для выпайки, пропитанной в обычном флюсе.
Для наглядности процесс демонтажа с применением набора от CHIP QUIK можно просмотреть видео-ролики.
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.
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.
SMD-компоненты
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.
Пайка SMD-компонентов
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.
Заводская пайка SMD-деталей
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.
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.
Процесс пайки SMD-компонентов
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.
