В электронике применяется много разных видов микросхем. Они отличаются способом исполнения, строением корпуса, максимальными рабочими температурами, количеством ножек, их распиновкой, значениями напряжений и токов, с которыми они работают. Кроме того, есть различия и в способах их посадки на плату.
Инструменты, которые можно использовать для работы с микросхемами, тоже бывают разными. В принципе, какой паяльник лучше выбрать для микросхемы, зависит именно от посадки — сквозная она или планарная. Но совсем не последнюю роль в выборе того, что применять для её демонтажа с платы, играет количество ножек и их размер. В некоторых случаях применяется простой бытовой паяльник, а в некоторых нужен паяльный фен. Разберёмся в этом подробнее.
Паяльники для электротехнических работ
Самое простое и наверняка имеющееся у многих радиолюбителей устройство для проведения ремонтов техники разной сложности или создания собственных уникальных устройств под какие-либо конкретные нужды. Паяльники имеют несколько важных характеристик, ориентирование в которых поможет выбрать то, что подойдёт для выполнения поставленных задач. Это материал, из которого изготовлен нагревательный элемент, и мощность работы. Первый показатель поможет выбрать самое энергоэффективное устройство, позволяющее при минимально поданном напряжении достичь желаемой температуры жала. Второй — предназначен для выбора наиболее подходящего устройства под конкретный спектр задач.
По материалу нагревательного элемента среди паяльников, доступных в продаже, выделяют две группы:
- Спиральные — очень надёжные и долговечные, жила изготовлена из керамического стержня, на который намотана тугими витками проволока. Таким образом обеспечивается наилучшая сохранность стержня и хорошая передача тепла жалу. Единственный недостаток таких паяльников — их медленный нагрев и такое же неспешное остывание, что может осложнить некоторые технологические процессы, связанные с надобностью сменить жало с тонкого на более толстое и наоборот.
- Керамические — в основе лежит такой же стержень, но уже не армированный снаружи спиралью. Имеет очень хорошую теплопередачу, вследствие чего разогревается и остывает очень быстро. Недостаток кроется как раз в отсутствии поддерживающей конструкции — из-за частых циклов нагрева и охлаждения стержень может треснуть или даже сломаться. Рекомендуется соблюдать повышенные меры предосторожности с керамическими паяльниками.
По мощности паяльники имеют очень большой разброс, так как применяются они не только в радиотехнических работах, но и в ремонте крупных бытовых приборов и кухонной утвари:
- До 10 ватт — для работы со сверхчувствительными радиоэлектронными деталями и микропайки. Такая низкая мощность может уберечь от досадных ситуаций вроде повреждения дорожек платы в результате перегрева, порчи элементов цепи и даже неприятных спецэффектов — взрывов конденсаторов или транзисторов. Таким паяльникам вполне достаточно питания в 5−12 вольт, что делает их довольно практичными для домашнего использования, ведь они могут питаться даже от аккумулятора или батареи. Низкая стоимость и маленький компактный размер тоже говорят в пользу их выбора.
- 10−60 ватт. Самые распространённые из всех, имеют поразительную универсальность и покрывают самый широкий спектр задач, выполняемых на дому. Компактность и возможность работы от розетки делает их оптимальными профессиональными инструментами для покупки.
- 60−100 ватт — часто встречаются на автосервисах благодаря тому, что способны работать с кабелями, имеющими большую толщину жилы. Конструкция далеко не миниатюрная, могут идти в комплекте с собственным трансформаторным блоком питания. Для решения бытовых задач подходят слабо, так как применяются для ремонта крупногабаритной техники и электрических устройств.
- От 100 ватт — подходят для ремонта кухонной утвари (кастрюль с повреждённым в результате перегрева дном, например), батарей отопления, труб и других изделий с большой толщиной сечения. Такие паяльники могут иметь собственный инвертор для регулировки мощности и в некоторых случаях требуют наличия дополнительного заземляющего контура.
В общем, зная свои задачи и степень обеспеченности, вы будете знать, как выбрать хороший паяльник.
Как устроен прибор для пайки
В зависимости от типа у паяльника для электроники может быть множество дополнительных деталей, комплектующих и расходных элементов. Само же устройство паяльника довольно простое. Он состоит из таких частей:
- Стержня, в основном выполненного из меди, так как этот металл обеспечивает достаточно быструю доставку тепла от нагревательного элемента до жала и поддерживает температуру на протяжении всей работы.
- Жало — рабочий наконечник. Им выполняется работа, плавится припой на плате и подчищаются его остатки после выполнения задачи. В большинстве паяльников жала съёмные и их существует множество разновидностей под конкретные задачи специалиста.
- Нагревательный элемент — в него вставляется медный стержень, может быть как просто керамическим (или выполнен из слюды), так и со спиралью из нихромовой нити снаружи.
- Ручка или держатель — инструмент безопасности, выполняется из пластика, не проводит тепло и служит для предотвращения возможных ожогов пальцев.
Другие виды паяльников, например, индукционные, устроены по совершенно другому принципу — с использованием магнитной катушки и ферромагнитного наконечника. Но поскольку нагрев детали происходит при контакте и пропускании токов высокой частоты через деталь, для пайки элементов печатных плат такие устройства не подходят вообще.
Самостоятельное изготовление устройства
Понятно, что изготовить, например, стоваттный или даже более мощный паяльник в домашних условиях сложно. Но вот простой, бытовой инструмент для несложных задач и быстрых ремонтов — вполне реально. Он должен отвечать примерно таким требованиям:
- Иметь рабочую температуру жала не менее 270−300 градусов Цельсия. Это необходимо для лёгкого расплавления популярных марок припоя. ПОС-61, например, плавится при температуре, близкой к 200 градусам.
- Обеспечивать стабильный нагрев, чтобы избегать возможных падений температуры из-за большой длины устройства в результате значительных потерь тепла.
Для изготовления простейшего двухваттного паяльника из резистора своими руками необходимо несколько деталей:
- Сам резистор. Можно использовать марку МЛТ-2 с номиналом до 27 Ом для работы с напряжением 12 вольт или 51 Ом для вдвое большего напряжения.
- Мощный аккумулятор, выступающий в качестве источника тока для нагревательного элемента.
- Деревянная пластина, которая будет использоваться в качестве ручки.
- Два изолированных провода небольшой толщины.
Жалом паяльника в этом случае будет выступать один из выводов резистора.
Резистор необходимо надёжно прикрепить к ручке (с помощью скрученного проводка, например, или посадить на термостойкий клей). Два провода — к выводам резистора с одной стороны и к полюсам аккумулятора с другой. Паяльник маленьких деталей с мощностью в 2−3 ватта готов.
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.
Безопасность при выполнении работ
Для избежания травм при работе с расплавленными металлами, раскалёнными приборами и токсичными веществами, которые содержатся в припоях, необходимо соблюдать все меры предосторожности. Работы проводить в хлопчатобумажных халатах и защитных очках, не дотрагиваться до рабочей части паяльника и только что прогретых частей плат голыми пальцами, носить антистатические браслеты, помогающие снизить риск вывода из строя ремонтируемой техники разрядом статики.
Чтобы максимально снизить попадание токсичных веществ в лёгкие и кровь, следует работать в помещениях с достаточной вентиляцией и оборудованных мощными вытяжками. При использовании вытяжек следует обеспечить свободный приток свежего воздуха в помещение через открытую дверь или окно.
В случае попадания раскалённого металла на кожу, необходимо немедленно его удалить, а ожог обработать раствором изопропилового спирта или мазью против ожогов. Если припой попал в глаз, потерпевшего как можно быстрее необходимо доставить в больницу.
