На какой температуре выпаивать феном

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.

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.

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.

После этого переходите к установке нового радиокомпонента.

1. Нанесите небольшое количество флюса.
2. 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.
3. 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.
4. 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.
5. Дождитесь полного остывания припоя. Место пайки желательно протереть спиртом.

После этого остается только проверить плату на работоспособность.

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.

Классификация припоев.
Припоем называется металл или сплав, выполняющий роль связки при соединении твердых металлических тел методом паяния. В настоящее время число активно применяемых припоев очень велико. Раньше припои делили на 2 класса:

Мягкие (на оловянной и свинцовой основах)
Твердые (преимущественно на медной и серебряной основах)
С появлением большого количества новых припоев (например на цинковой или алюминиевой основах) принятая ранее классификация потеряла смысл.
Наиболее рационально делить все припои на классы по температуре плавления:

Легкоплавкие (с температурой плавления ниже 400-500С, к ним относятся: на оловянной, свинцовой, кадмиевой, висмутовой и цинковой основах).
Тугоплавкие (с температурой плавления выше 400-500С, к ним относятся: на медной, серебряной, золотой, алюминиевой, магниевой и никелевой основах).
Требования предъявляемые к припоям:

температура плавления припоя должна быть меньше температуры плавления паяемых металлов;
расплавленный припой должен хорошо смачивать паяемый металл и легко растекаться по его поверхности;
в расплавленном состоянии припой должен обладать высокой жидкотекучестью, необходимой для хорошего заполнения шва;
прочность и пластичность припоя должны быть достаточно высокими;
в паре с паяемыми металлами припой должен быть коррозионно-устойчивым;
коэффициент термического расширения припоя не должен резко отличаться от коэффициента расширения металла основы;
припои, применяемые для паяния токопроводящих изделий, должны иметь высокую электропроводность;
металлы, входящие в состав припоя, не должны быть дефицитными и чрезмерно дорогими.
По прошествии определенного времени на практике были выделены следующие группы сплавов, применяемых в качестве припоев:

свинцово-оловянные сплавы, как в чистом виде, так и с присадкой сурьмы, кадмия, серебра и др.;
сплавы на цинковой основе с алюминием, оловом и медью;
сплавы на медной основе с цинком, оловом, никелем, марганцем, фосфором и серебром;
сплавы на серебряной основе с медью, цинком, оловом, кадмием, марганцем, фосфором и никелем;
сплавы на алюминиевой основе с кремнием и медью.
Роль флюса в процессе пайки комплексная и сводится к:

очистке поверхности твердого металла,
уменьшению поверхностного натяжения расплавленного металла
а также высаживания на поверхности твердого металла металлических ионов, как имеющихся в самом флюсе, так и образующихся за счет растворения припоя во флюсе.
Технологический процесс паяния.
Для получения наилучших результатов технологический процесс паяния должен состоять из следующих операций:

механической или химической очистки;
покрытия флюсом;
нагревания (паяльником, паяльной лампой, на горне);
предварительного облуживания припоем;
скрепления мест для спаивания, покрытия их флюсом и нагревания;
введения припоя, его расплавления и удаления излишков припоя, а также остатков флюса.
Лужение – процесс покрытия металлических поверхностей оловом или специальным сплавом на оловянной основе (полудой). Предварительное лужение имеет весьма важное значение, так как в этом случае достигаются повышенные прочность и плотность спая. В случае невозможности предварительного лужения паяние ведут и по чистой поверхности, но результаты, конечно, будут более низкими.
Для предварительного лужения применяется тот же припой, какой применяется и для последующего паяния. Если, например, паяние производится припоем марки NPAI-Sn63, то и предварительное лужение должно быть осуществлено тем же припоем.

Задача быстрой, качественной и недорогой ручной пайки усложняется в условиях массового перехода к технологии поверхностного монтажа (SMT): ведь эффективная площадь соприкосновения объектов при SMT в сотни раз меньше, чем при пайке компонентов в отверстия!

Для выполнения большинства видов паяльных работ (в том числе c монтажом на поверхность, за исключением новейших корпусов) по-прежнему может использоваться паяльник. Однако это уже не “обычный” паяльник, а инструмент в составе паяльной станции. Основа паяльной станции – электронный блок стабилизации температуры инструмента. Два фактора: стабильность температуры и достаточная (но не избыточная) продолжительность пайки играют при прочих равных условиях ключевую роль в обеспечении качества паяного соединения.

При ручной пайке продолжительность операции находится во власти радиомонтажника, а обеспечение стабильности температуры возлагается на инструмент. Формирование идеального паяного соединения осуществляется в течение двух секунд при температуре 220°C. В конвекционных печах температура на фазе оплавления поддерживается в диапазоне 225°C..235°C, в инфракрасных печах – 225°C..250°C, а в машинах пайки волной – 240°С..250°C.

При ручной пайке миниатюрных электронных узлов температуру инструмента стремятся держать в диапазоне 235°C..295°C, а время пайки каждого соединения в последнем случае сокращают приблизительно до одной секунды. К сожалению, температура “обычного” паяльника существенно изменяется при выполнении серии паек: сначала (и после пауз) она находится далеко за верхним пределом оптимальной рабочей зоны (например, 375°C..400°C), а после нескольких операций за короткий промежуток времени опускается ниже оптимальной рабочей зоны. Длительность пайки постепенно увеличивается, а температура может снизиться вплоть до области холодной пайки. Холодная пайка имеет место при температурах выше 183°C, но ниже 220°C – когда припой уже оплавился, но диффузия металлов на достаточную глубину еще не произошла. Прочность такого соединения низка.

С другой стороны, завышенная температура пайки или избыточное время нахождения припоя в жидком состоянии тоже влияют на прочность, уменьшая эластичность соединения.

Монтажные флюсы.
Материалы, предлагаемые в качестве флюсов для пайки электронных изделий, могут относиться к смолосодержащим и смолоНЕсодержащим. Все смолоНЕсодержащие флюсы имеют ионогенные компоненты, от которых платы нужно очищать! Споры по поводу смывать остатки флюса или нет, идут вокруг смолосодержащих флюсов.

Основу смолосодержащих флюсов составляет канифоль, представляющая собой смесь органических кислот. Главный компонент этой смеси – абиетиновая кислота. Органические кислоты – такие как салициловая, молочная, стеариновая, лимонная, муравьиная и т.д. – также могут быть использованы для подготовки поверхности к пайке, однако, в силу их большей активности, они требуют более аккуратного обращения и тщательной промывки изделий после пайки. Эти кислоты, как и некоторые их соединения, чаще используются в качестве активаторов и добавок к флюсам на основе канифоли.

Уровень кислотности флюса на основе чистой канифоли очень мал, но в результате ее растворения и в процессе нагрева при пайке происходит ее активация. Процесс активации канифоли начинается при температуре около 170С. При сильном нагреве (более 300С) происходит интенсивное разложение канифоли и потеря ее флюсующих свойств.

Классификация флюсов импортного производства:

Тип «R» (rosin – канифоль) представляет собой чистую канифоль в твердом виде или растворенную в спирте, этилацетате, метиленэтилкетоне и подобных растворителях. Это наименее активная группа флюсов, поэтому ее используют для пайки по свежим поверхностям или по поверхностям, которые были защищены от окисления в процессе хранения. В соответствии с рекомендациями отечественного отраслевого стандарта ОСТ4ГО.033.200, эта группа флюсов не требует удаления их остатков после пайки.
Тип «RMA» (rosin mild activated – слегка активированная канифоль) – группа смолосодержащих флюсов с различными комбинациями активаторов: органическими кислотами или их соединениями. Эти флюсы обладают более высокой активностью по сравнению с типом R. Предполагается, что в процессе пайки активаторы испаряются без остатка. Но очевидно, что процесс пайки должен быть гарантированно завершен полным испарением активаторов. Такие гарантии может обеспечить только машинная пайка с автоматизацией температурно-временных процессов (температурного профиля пайки).
Тип «RA» (rosin activated – активированная канифоль). Эта группа флюсов предназначена для промышленного производства электронных изделий массового спроса. Несмотря на тот факт, что данный вид флюса отличается более высокой активностью по сравнению с упомянутыми выше, он преподносится рекламой как не требующий отмывки. Поскольку его остатки якобы не проявляют видимой коррозионной активности.
Тип «SRA» (super activated rosin – сверхактивированная канифоль). Эти флюсы были созданы для нестандартных применений в электронике. Они могут использоваться для пайки никелесодержащих сплавов, нержавеющих сталей и материалов типа сплава ковар. Флюсы типа SRA очень агрессивны и требуют тщательной отмывки при любых обстоятельствах, поэтому их использование в электронике строго регламентировано.
Тип «No clean» (не требует смывки). Эта группа специально создана для процессов, где нет возможности использовать последующую отмывку плат или она затруднена по каким-то причинам. Основное отличие этой группы состоит в крайне малом количестве флюса на плате по окончании процесса пайки.