Какой температурой выпаивать smd с материнской платы
Инструментальная электроника развивается одновременно с электроникой общей, что выливается в непрерывное совершенствование применяемых во время ремонта инструментов.
Одним из таких инструментов стал паяльный фен. Многие современные бытовые приборы, такие как телевизоры, планшеты, ноутбуки, можно отремонтировать только с его помощью.
Что необходимо для работы
Паяльный фен, который еще называют термовоздушной паяльной станцией, представляет собой многокомпонентный инструмент с большим числом функций, для ремонта современных устройств. Он позволяет выполнять пайку компонентов СМД, конденсаторов, светодиодов и других деталей. То же касается и чипов BGA-типа, делающих монтаж более плотным. Сегодня почти каждая электронная начинка в современных устройствах изготовлена таким образом.
Чтобы паять смд-компоненты, необходимы такие материалы и приборы:
- собственно, сам фен;
- насадки к нему;
- флюс с паяльной пастой;
- оплетка из меди;
- какое-нибудь приспособление для поддевания деталей (пинцет, например);
- средне-мягкая щеточка;
- линза;
- паяльник с более тонким жалом по сравнению со стандартным;
- трафарет для «перекатки».
Грамотно работать паяльным феном – значит соблюдать осторожность, иметь ангельское терпение, и быть предельно аккуратным.
Последовательность действий на примере смд-компонента
Допустим, на рабочей печатной поверхности ремонтируемого электронного блока находится сгоревшая смд-шка, нуждающаяся в демонтаже. Чтобы ее удалить и поставить новую, нужно выбрать для фена компактную насадку и подготовить флюс.
Температурный режим на паяльном фене устанавливают в пределах 345-350 градусов при помощи регулятора. Потом наносят флюс на подлежащую замене деталь, и приступают к медленному «прогреву».
Напор воздуха в процессе не должен быть чересчур сильным, в противном случае есть риск сдуть рядом стоящие элементы. Виновника поломки продолжают греть до начала плавления припоя, что сразу будет заметно.
На прогрев может уйти минуты три, и это нормально, спешка не нужна. При продолжительном «упорстве» припоя нужно добавить градусов 5.
После разжижения припоя осторожно демонтируют смд деталь. В процессе важно не ушатать компонентов-соседей, так как они наверняка потеряли устойчивость из-за расплавления удерживающего их припоя.
По завершению операции медной оплеткой нужно выполнить зачистку «пятачков» (контактных площадок), потом обеспечить мелкие бугорки на тех же местах паяльной пастой или припоем.
Исправный smd укладывают на старое место при минимальном количестве флюса. Греют деталь паяльным феном до кондиции, когда припой ярко заблестит, растекаясь по каждому из контактов.
Особенности работы с микросхемами BGA
При пайке микросхем типа BGA выбирается тот же температурный диапазон от 345 до 350 градусов с обеспечением умеренного воздушного напора для предотвращения сдувания «соседей». В процессе работы паяльный фен должен удерживаться под углом 90 градусов по отношению к плате. Во избежание выхода из строя чипа не стоит его прогревать только по центру, лучше обходить монтажный элемент по периметру.
После истечения 1-3 минуты можно сделать попытку слегка приподнять чип над платой при помощи пинцета. Если чип не поддается, значит припой все еще твердый. Чтобы избежать повреждения токопроводящих дорожек платы, нужно регулятором на фене «накинуть сверху» градусов 5 температуры и продолжить греть.
Подогрев снизу
Данный прием не только полезен в работе с паяльным феном, но и повышает удобство пайки.
Плату закрепляют зажимом, устанавливают 200-градусную температуру и прогревают в течение пяти минут, после чего начинают работать, как обычно.
При помощи термоскотча можно экранировать рядом стоящие элементы.
После снятия чипа вышеупомянутой оплеткой очищают контакты. Аналогичным образом поступают и с платой.
Все процедуры надо проводить аккуратно, чтобы не допустить повреждений схемы. Если под рукой нет оплетки из меди, удалить припой можно при помощи паяльника с утонченным жалом.
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.
Источник
При монтаже мелких радиоэлементов на печатные платы наилучшие результаты дает пайка микросхем специальным феном. Этот процесс требует определенных знаний и навыков, поэтому мы расскажем, как нужно паять феном с флюсом без повреждения платы и компонентов на ней.
Особенности пайки
Сейчас развитие электроники идет по пути все более плотного монтажа компонентов на печатной плате. Помимо очевидных достоинств, прогресс приводит к трудностям ремонта из-за очень компактных размеров. Это очень затрудняет работу паяльником, и поэтому для монтажа планарных деталей, микросхем и смд-конденсаторов обычно применяется пайка с помощью специального фена.
Термофен – это отдельный элемент паяльной станции. Он создает узкий поток воздуха, нагретого до температуры 400–500 градусов и двигающегося с определенной скоростью.
Поэтому при работе с ним нужно учитывать ряд особенностей.
- Температуру нагрева следует регулировать в зависимости от выполняемой работы, размера компонента и вида припоя.
- Скорость потока воздуха должна быть наименьшей, иначе при работе фен может сдуть соседние мелкие компоненты. Но от нее зависит скорость прогрева, поэтому ее нужно регулировать индивидуально.
- Фен комплектуется несколькими насадками, которые регулируют мощность воздушного потока. Правило простое – для мелких деталей лучше выбирать узкую насадку.
- При нагреве припой, закрепляющий соседние компоненты, может размягчиться. Тогда эти детали сдвинутся, нарушится контакт между ними, и плата будет работать некорректно. Во избежание этого их нужно экранировать фольгой или термоскотчем, чтобы они не нагрелись.
- Фен нужно держать строго перпендикулярно поверхности платы.
Исходя из этого, к работе нужно подойти максимально ответственно.
Инструменты и материалы
Для паяния печатных плат нам понадобятся:
- собственно, паяльная станция с феном и набором насадок;
- флюс (например, Interflux IF8001) – это весьма важный компонент, он обеспечивает хороший контакт элементов при сборке и дальнейшую работоспособность платы;
- паяльная паста;
- трафарет для нанесения паяльной пасты на микросхему;
- легкоплавкие припои (например, сплав Вуда, сплав Розе), они помогут при выпаивании компонента с платы;
- средство для удаления лишнего припоя, это может быть шприц для отсоса или медная оплетка («косичка» из тонкой проволоки);
- пинцет или плоская отвертка;
- технический спирт для промывки соединения.
Этот набор подбирается индивидуально для каждого мастера. А кроме того, потребуются качественное освещение и линза для осмотра паяльного шва.
И еще – предельная внимательность и море терпения.
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.
- Перед снятием по краю корпуса микросхемы на плате нанесите риски, определяющие ее положение. Например, иголочкой аккуратно оставьте царапины. Достаточно отметить 2-е перпендикулярные стороны.
- Установите на паяльной станции температуру нагрева. Она должна быть 345–350 градусов. Скорость потока воздуха желательно выбрать наименьшую.
- Нанесите флюс на паяльный шов.
- 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.
- Греть нужно не только по центру компонента, а еще и по периметру микросхемы. Пройдитесь феном по всей длине паяльного шва.
- 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.
Важно! Поднимать старую деталь нужно строго вверх, не допуская ее перемещения в стороны. Иначе расплавленный припой замкнет соседние контакты, и удалить его будет непросто.
Или еще хуже – от платы оторвется дорожка, восстановить которую еще сложнее.
Далее переходим к подготовке контактных площадок платы.
- Расплавьте припой на месте контакта.
- Если есть шприц, удалите с его помощью лишний металл.
- 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.
Трафарет – это металлическая пластина со множеством отверстий, в которые ножками вставляется деталь.
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.
Внимание! Паяльная паста должна быть качественной, иначе припой не сможет закрепиться на контактах. При выборе пасты нагрейте ее небольшое количество.
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.
Способы
Работу можно значительно облегчить, если воспользоваться некоторыми методами профессионалов.
- Для облегчения съема старого компонента можно применить подогрев платы снизу. Для этого закрепите ее зажимом, переверните и прогрейте феном в течение 5 минут. После этого работайте как обычно. Процесс пойдет быстрее.
- Чтобы выпаять старый компонент без риска перегрева, можно использовать легкоплавкие припои (сплав Вуда, сплав Розе). Для этого покройте шов флюсом и нанесите этот сплав. Температура его плавления меньше, чем у олова. Когда вы начнете греть, он расплавится и смешается с оловом на плате, тогда деталь выпаяется быстрее и без перегрева.
- При пайке нежелательно использовать спирто-канифольный флюс, поскольку у него низкое удельное сопротивление.
При работе всегда соблюдайте технику безопасности, особенно с нагретым оборудованием. Работайте в хорошо проветриваемом помещении с достаточным количеством света.
О пайке микросхем феном смотрите далее.
Источник
SMD — Surface Mounted Devices — Компоненты для поверхностного монтажа — так расшифровывается эта английская аббревиатура. Они обеспечивают более высокую по сравнению с традиционными деталями плотность монтажа. К тому же монтаж этих элементов, изготовление печатной платы оказываются более технологичными и дешевыми при массовом производстве, поэтому эти элементы получают все большее распространение и постепенно вытесняют классические детали с проволочными выводами.
Монтажу таких деталей посвящено немало статей в Интернете и в печатных изданиях, в своей статье про выбор главного инструмента я уже писал немного по этой теме. Сейчас хочу ее дополнить.
Надеюсь мой опус будет полезен для начинающих и для тех, кто пока с такими компонентами дела не имел.
Выход статьи приурочен к выпуску первого датагорского конструктора, где таких элементов 4 шт., а собственно процессор PCM2702 имеет супер-мелкие ноги. Поставляемая в комплекте печатная плата имеет паяльную маску, что облегчает пайку, однако не отменяет требований к аккуратности, отсутствию перегрева и статики.
Инструменты и материалы
Несколько слов про необходимые для этой цели инструменты и расходные материалы. Прежде всего это пинцет, острая иголка или шило, кусачки, припой, очень полезен бывает шприц с достаточно толстой иголкой для нанесения флюса. Поскольку сами детали очень мелкие, то обойтись без увеличительного стекла тоже бывает очень проблематично. Еще потребуется флюс жидкий, желательно нейтральный безотмывочный. На крайний случай подойдет и спиртовой раствор канифоли, но лучше все же воспользоваться специализированным флюсом, благо выбор их сейчас в продаже довольно широкий.
В любительских условиях удобнее всего такие детали паять при помощи специального паяльного фена или по другому — термовоздушной паяльной станцией. Выбор их сейчас в продаже довольно велик и цены, благодаря нашим китайским друзьям, тоже очень демократичные и доступны большинству радиолюбителей. Вот например такой образчик китайского производства с непроизносимым названием. Я такой станцией пользуюсь уже третий год. Пока полет нормальный.
Ну и конечно же, понадобится паяльник с тонким жалом. Лучше если это жало будет выполнено по технологии «Микроволна» разработанной немецкой фирмой Ersa. Оно отличается от обычного жала тем, что имеет небольшое углубление в котором скапливается капелька припоя. Такое жало делает меньше залипов при пайке близко расположенных выводов и дорожек. Настоятельно рекомендую найти и воспользоваться. Но если нет такого чудо-жала, то подойдет паяльник с обычным тонким наконечником.
В заводских условиях пайка SMD деталей производится групповым методом при помощи паяльной пасты. На подготовленную печатную плату на контактные площадки наносится тонкий слой специальной паяльной пасты. Делается это как правило методом шелкографии. Паяльная паста представляет собой мелкий порошок из припоя, перемешанный с флюсом. По консистенции он напоминает зубную пасту.
После нанесения паяльной пасты, робот раскладывает в нужные места необходимые элементы. Паяльная паста достаточно липкая, чтобы удержать детали. Потом плату загружают в печку и нагревают до температуры чуть выше температуры плавления припоя. Флюс испаряется, припой расплавляется и детали оказываются припаянными на свое место. Остается только дождаться охлаждения платы.
Вот эту технологию можно попробовать повторить в домашних условиях. Такую паяльную пасту можно приобрести в фирмах, занимающихся ремонтом сотовых телефонов. В магазинах торгующих радиодеталями, она тоже сейчас как правило есть в ассортименте, наряду с обычным припоем. В качестве дозатора для пасты я воспользовался тонкой иглой. Конечно это не так аккуратно, как делает к примеру фирма Asus когда изготовляет свои материнские платы, но тут уж как смог. Будет лучше, если эту паяльную пасту набрать в шприц и через иглу аккуратно выдавливать на контактные площадки. На фото видно, что я несколько переборщил плюхнув слишком много пасты, особенно слева.
Посмотрим, что из этого получится. На смазанные пастой контактные площадки укладываем детали. В данном случае это резисторы и конденсаторы. Вот тут пригодится тонкий пинцет. Удобнее, на мой взгляд, пользоваться пинцетом с загнутыми ножками.
Вместо пинцета некоторые пользуются зубочисткой, кончик которой для липкости чуть намазан флюсом. Тут полная свобода — кому как удобнее.
После того как детали заняли свое положение, можно начинать нагрев горячим воздухом. Температура плавления припоя (Sn 63%, Pb 35%, Ag 2%) составляет 178с*. Температуру горячего воздуха я выставил в 250с* и с расстояния в десяток сантиметров начинаю прогревать плату, постепенно опуская наконечник фена все ниже. Осторожнее с напором воздуха — если он будет очень сильным, то он просто сдует детали с платы. По мере прогрева, флюс начнет испаряться, а припой из темно-серого цвета начнет светлеть и в конце концов расплавится, растечется и станет блестящим. Примерно так как видно на следующем снимке.
После того как припой расплавился, наконечник фена медленно отводим подальше от платы, давая ей постепенно остыть. Вот что получилось у меня. По большим капелькам припоя у торцов элементов видно где я положил пасты слишком много, а где пожадничал.
Паяльная паста, вообще говоря, может оказаться достаточно дефицитной и дорогой. Если ее нет в наличии, то можно попробовать обойтись и без нее. Как это сделать рассмотрим на примере пайки микросхемы. Для начала все контактные площадки необходимо тщательно и толстым слоем облудить.
На фото, надеюсь видно, что припой на контактных площадках лежит такой невысокой горочкой. Главное чтобы он был распределен равномерно и его количество на всех площадках было одинаково. После этого все контактные площадки смачиваем флюсом и даем некоторое время подсохнуть, чтобы он стал более густым и липким и детали к нему прилипали. Аккуратно помещаем микросхему на предназначенное ей место. Тщательно совмещаем выводы микросхемы с контактными площадками.
Рядом с микросхемой я поместил несколько пассивных компонентов керамические и электролитический конденсаторы. Чтобы детали не сдувались напором воздуха нагревать начинаем свысока. Торопиться здесь не надо. Если большую сдуть достаточно сложно, то мелкие резисторы и конденсаторы запросто разлетаются кто куда.
Вот что получилось в результате. На фото видно, что конденсаторы припаялись как положено, а вот некоторые ножки микросхемы (24, 25 и 22 например) висят в воздухе. Проблема может быть или в неравномерном нанесении припоя на контактные площадки или в недостаточном количестве или качестве флюса. Исправить положение можно обычным паяльником с тонким жалом, аккуратно пропаяв подозрительные ножки. Чтобы заметить такие дефекты пайки необходимо увеличительное стекло.
Паяльная станция с горячим воздухом — это хорошо, скажете вы, но как быть тем, у кого ее нет, а есть только паяльник? При должной степени аккуратности SMD элементы можно припаивать и обычным паяльником. Чтобы проиллюстрировать эту возможность припаяем резисторы и пару микросхем без помощи фена одним только паяльником. Начнем с резистора. На предварительно облуженные и смоченные флюсом контактные площадки устанавливаем резистор. Чтобы он при пайке не сдвинулся с места и не прилип к жалу паяльника, его необходимо в момент пайки прижать к плате иголкой.
Потом достаточно прикоснуться жалом паяльника к торцу детали и контактной площадке и деталь с одной стороны окажется припаянной. С другой стороны припаиваем аналогично. Припоя на жале паяльника должно быть минимальное количество, иначе может получиться залипуха.
Вот что у меня получилось с пайкой резистора.
Качество не очень, но контакт надежный. Качество страдает из за того, что трудно одной рукой фиксировать иголкой резистор, второй рукой держать паяльник, а третьей рукой фотографировать.
Транзисторы и микросхемы стабилизаторов припаиваются аналогично. Я сначала припаиваю к плате теплоотвод мощного транзистора. Тут припоя не жалею. Капелька припоя должна затечь под основание транзистора и обеспечить не только надежный электрический контакт, но и надежный тепловой контакт между основанием транзистора и платой, которая играет роль радиатора.
Во время пайки можно иголкой слегка пошевелить транзистор, чтобы убедиться что весь припой под основанием расплавился и транзистор как бы плавает на капельке припоя. К тому же лишний припой из под основания при этом выдавится наружу, улучшив тепловой контакт. Вот так выглядит припаянная микросхема интегрального стабилизатора на плате.
Теперь надо перейти к более сложной задаче — пайке микросхемы. Первым делом, опять производим точное позиционирование ее на контактных площадках. Потом слегка «прихватываем» один из крайних выводов.
После этого нужно снова проверить правильность совпадения ножек микросхемы и контактных площадок. После этого таким же образом прихватываем остальные крайние выводы.
Теперь микросхема никуда с платы не денется. Осторожно, по одной припаиваем все остальные выводы, стараясь не посадить перемычку между ножками микросхемы.
Вот тут то нам очень пригодится жало «микроволна» о котором я упоминал вначале. С его помощью можно производить пайку многовыводных микросхем, просто проводя жалом вдоль выводов. Залипов практически не бывает и на пайку одной стороны с полусотней выводов с шагом 0,5 мм уходит всего минута. Если же такого волшебного жала у вас нет, то просто старайтесь делать все как можно аккуратнее.
Что же делать, если несколько ножек микросхемы оказались залиты одной каплей припоя и устранить этот залип паяльником не удается?
Тут на помощь придет кусочек оплетки от экранированного кабеля. Оплетку пропитываем флюсом. Затем прикладываем ее к заляпухе и нагреваем паяльником.
Оплетка как губка впитает в себя лишний припой и освободит от замыкания ножки микросхемы. Видно, что на выводах остался минимум припоя, который равномерно залил ножки микросхемы.
Надеюсь, я не утомил вас своей писаниной, и не сильно расстроил качеством фотографий и полученных результатов пайки. Может кому-нибудь этот материал окажется полезным. Удачи!
С уважением, Тимошкин Александр (TANk)
Александр (TANk)
РФ, г.Ижевск
С паяльником с детства. По этой причине попал в спецшколу, где вместо уроков труда в старших классах были уроки радиоэлектроники.
Потом физфак университета. Работа технологом в цехе микроэлектроники на оборонном заводе, пока завод не развалили.
Потом преподавал всяческую физику в университете. И вот уже лет двадцать – лужу паяю, компы починяю.
Источник