При какой температуре происходит плавление оловянного припоя

Не существует какой-то универсальной температуры паяльника и пайки, подходящей абсолютно для всех случаев. Многие зависит от припоя, от того, с какими именно материалами работает мастер, а также от целей, которые он преследует.

И в целом подбор оптимальной температуры – не такое уж простое дело. Обычно жало паяльника разогревают до тех пор, пока оно не начнет расплавлять припой. Но в некоторых случаях требуется более тонкая настройка.

Аксессуары необходимые для пайки и распайки

Паяльник — инструмент, используемый для пайки. Паяльник состоит из ручки и жала, нагревающего припой. Наконечник очень горячий, будьте осторожны чтобы не обжечься и не поджечь случайно окружающие предметы!

Паяльник

Припой чаще всего делается на основе олова и свинца, который плавится при 185 С. Но в последнее время из-за ограничительных бессвинцовых стандартов по защите окружающей среды, используется сплав на основе олова с примесью серебра, меди, висмута или сурьмы, что привело к значительному повышению температуры плавления до 220 C, и поэтому стало труднее паять его «обычным» паяльником. К счастью, оловянные и свинцовые припои все еще есть в продаже.

Припой

Канифоль — это легко плавящаяся смола, благодаря которой легче паять, потому что олово лучше растекается по поверхностям. Канифоль хорошо растворяется в спирте, например в салициловом спирте — можно использовать его и растворить смолу, а затем аккуратно нанести кистью на плату, которую будете паять, и тем самым значительно облегчите работу.

Канифоль

Всасывающее устройство для олова (также известное как оловоотсос или экстрактор) — используется для отсасывания излишков расплавленного припоя. Это простой шприц-инструмент, состоящий из поршня, пружины и приемника для отсасываемого припоя. Он имеет сменный всасывающий наконечник с одной стороны, ручку с другой и кнопку разблокировки сбоку.

Оловоотсос

Оплетка для паяния — это плетеные медные провода, которые при наложении на горячее олово на распаянных элементах убирают на себя излишки.

Оплетка паяльная

Плоскогубцы — ими срезаются ножки спаянных элементов (можно использовать обычные косметические кусачки, но они довольно быстро повреждаются).

Кусачки: а) обычные; b) косметические

Прочие принадлежности для пайки:

Флюс — упрощает пайку за счет удаления примесей с паяемой поверхности, облегчает плавление, увеличивает текучесть олова. Флюс, в отличие от канифоли, не оставляет коричневых следов, но остатки флюса необходимо удалить (например, ацетоном), поскольку они могут вызвать коррозию.

Флюс паяльный

Пинцет — облегчает удержание небольшого припаиваемого элемента, так как если держать рукой, то можно обжечься.

Пинцет

Очиститель — для очистки горячего кончика паяльника от остатков олова и других загрязнений.

Очиститель жала

Далее представлены фото различных видов универсальной монтажной платы — односторонней и двусторонней:

Универсальные платы: а) односторонние — точки пайки только с одной стороны; b) двусторонние — точки пайки с двух сторон

Температура жала относительно используемого припоя

Рабочая температура паяльника для каждого процесса подбирается отдельно. Во время пайки однотипных контактов с использованием одного и того же припоя допускается применение одинаковых параметров инструмента. В иных случаях даже приходится менять паяльник, чтобы подстроиться под нужные характеристики. Для работы с определенными припоями температура паяльника для пайки всегда должна быть немного выше, чем температура плавления припоя. Разница должна быть небольшой, всего в 5-10 градусов. С современной техникой таких показателей легко добиться, если есть регулятор мощности и точный датчик разогрева.

Безопасность при пайке

• Наконечник горячего паяльника имеет очень высокую температуру, что позволяет легко поджечь что-либо, расплавить пластмассовые предметы или обжечься самому.
• Положено естественно держать нагретый паяльник только за предназначенную для этого ручку.
• Не разбирайте паяльник — это может привести к поражению электрическим током, так как при сборке не гарантируется надёжная изоляция проводов нагревательных (под напряжением 220 В) от металла корпуса.
• Паяльные пары токсичны независимо от используемого присадочного металла. Будьте осторожны, не вдыхайте их. Убедитесь что помещение, в котором паяете, хорошо вентилируется.

Кроме того, при пайке рекомендуется защитить глаза, например надев защитные очки — попав случайно на жидкость раскалённый припой может брызнуть в стороны. Помните чем кончается выливание свинца в воду?

Техника пайки проводов

Порядок действий, как правильно паять провода:

1. Удалить изоляцию на нужную длину, обычно 3-5 см.
2. Если нужно, зачистить и обезжирить жилы (в зависимости от типа провода).
3. Плотно скрутить провода между собой.
4. Покрыть место пайки флюсом.
5. Набрать припой на жало и пропаять скрутку. Важно равномерно прогреть провода, чтобы припой покрыл все поверхности и заполнил полости.
6. Изолировать полученное соединение с помощью термоусадочной трубки (надевать нужно перед пайкой) или обычной изоленты.

Существуют разные способы соединения и пайки проводов. Их не всегда обязательно скручивать. Если жилы мягкие, к примеру из меди, их лучше скрутить для надёжности контакта.

Если провода твёрдые и хрупкие, их можно приложить друг к другу, а затем спаять без скрутки. Это исключит риск перелома в процессе скручивания.

При пайке без скрутки крайне рекомендуется предварительно залудить оба провода. Инструкция, как залудить провода паяльником:

1. Очистить каждый провод от изоляции.
2. При необходимости снять лаковое покрытие с проводов. Это лучше всего делать острым ножом или наждачной бумагой.
3. Обработать жилу флюсом.
4. Равномерно нанести расплавленный припой на поверхность с помощью паяльника.

Правильно залуженный провод должен быть полностью покрыт слоем припоя. Далее эти провода скручивают или плотно прикладывают друг к другу, и пропаивают. При этом не нужно использовать много припоя, поскольку каждый из проводов уже им покрыт.

Пайка электродеталей на универсальной плате

Итак, хватит теории, переходим к практике. Подберите подходящую универсальную монтажную плату. Она сделана из стекловолокна и в ней просверлено множество отверстий. Данная печатная плата двусторонняя, а это значит, что можем припаивать к ней элементы с обеих сторон. В односторонних универсальных платах припаиваем компоненты только с одной стороны, со стороны точек пайки — серебристые кольца вокруг отверстий.

Паяльник следует подключить к источнику питания (USB, станции или сети 220 В) и положить в безопасное место, жало должно находиться в воздухе, чтобы ничего не расплавить и не обжечься случайно коснувшись его (обожгётесь всё-равно, и не раз).

Паяльник на тарелке

Наконечник прогревается некоторое время. Пока просуньте ножки паяемого элемента через соответствующие отверстия в печатной плате. Также подготовьте канифоль.

Ножки резистора продеты через отверстия в универсальной плате

Теперь поднесите жало паяльника ближе к плате и припаянной ножке.

Использование паяльника для нагрева паяемых ножек резисторов

Затем коснитесь кончиком детали. Делайте это быстро, так как если удерживать жало слишком долго, расплавится слишком много всего. Весь процесс пайки одного припоя должен занимать от 2 до 3 секунд.

Припаяйте ножку резистора, одновременно приложив жало горячего паяльника и олово

Уберем олово, чтобы излишки не остались на месте пайки

Припаиваем вторую ножку резистора к плате

Правильная (слева) и неправильная (справа) пайка:

Ножки резистора припаяны к плате: левая — правильная; правильно — неверно (слишком много припоя)

а) правильно; b) неправильно (слишком много олова, припой похож на шарик); c) неправильно (слишком мало)

Используйте плоскогубцы, чтобы отрезать слишком длинные ножки припаянных компонентов.

Резка плоскогубцами возле торца слишком длинной ножки резистора

Паяный резистор с обрезанным выводом (левая сторона); длинный вывод (справа)

Подготовка паяльника и деталей

Если паяльник новый, его нужно включить на несколько минут и дать поработать «вхолостую». Это необходимо для выгорания заводской смазки. При такой подготовке паяльник может дымить, поэтому не стоит пугаться.

Обычно паяльники продаются уже с залуженным (покрытым слоем олова) жалом. Если жало непокрыто, его нужно слегка зачистить наждачной бумагой, нагреть, затем окунуть в флюс и покрыть припоем.

Иногда даже лужёное жало необходимо перед пайкой слегка зачистить. В процессе работы жало покрывается оксидной плёнкой, из-за которой ухудшается прилипание припоя. Для этого его слегка счищают наждачной бумагой или тряпочкой, в зависимости от степени загрязнения.

Для подготовки деталей необходимо:

1. Снять изоляцию (если паяются провода).
2. Обезжирить.
3. Покрыть деталь флюсом.
4. Залудить с помощью паяльника.

Далее можно непосредственно приступать к пайке. Лудить обычно необходимо обе детали. Для удаления окислов можно использовать жало паяльника, наждачную бумагу или острый нож.

Чистка паяльника

Губку для чистки паяльника следует смочить водой. Жало горячего паяльника осторожно протереть несколькими быстрыми движениями. Если слишком долго держать наконечник на одном месте, можно повредить губку.

Чистка (протирание) кончика грязного паяльника влажной губкой

Жало паяльника не нужно очищать после пайки отдельного элемента. Это следует делать при заметном загрязнении наконечника.

Расплавление различных материалов

У мастера вполне может возникнуть необходимость пайки меди – речь, к примеру, может идти о трубах отопления или иных изделиях из данного цветного металла.

Работать паяльником с медью и её различными сплавами можно, применяя разные припои, как мягкие, так и твёрдые. При этом температура пайки медных элементов мягкими припоями составляет 250-300 ℃, а твёрдыми – 700-900 ℃.

А какова должна быть температура жала паяльника, если надо паять, допустим, полипропиленовые изделия? В данном случае оптимальной будет температура в +260 ℃, а условный допустимый диапазон – от +255 до +280 ℃.

Но стоит отметить, что если перегреть паяльник выше 271 ℃ и уменьшить время нагрева инструмента, то поверхность зоны пайки прогреется значительно больше внутренней части. Это означает, что в результате сварочная плёнка окажется очень тонкой.

Дефекты паяных соединений

Дефектами паяного соединения считаются:

• Паяные соединения с трещинами.
• Разрушенные паяные соединения.
• «Холодная» пайка. Термин «холодные соединения» относится к паяным соединениям, образованным с признаками неполного оплавления, такими, как зернистый вид поверхности, неправильная форма соединения или неполное слияние частиц припоя.
• Галтель припоя нарушает минимальный электроизоляционный промежуток между контактными площадками или выводами компонента, или касается корпуса компонента. Галтель припоя — поверхность, образованная припоем в процессе пайки
• Отсутствие смачивания или плохая смачиваемость контакта или контактной площадки — отсутствие (полное или частичное) способности смачивания контактной площадки или металлизированного контакта компонента расплавленным припоем, уменьшение площади контактной площадки или вывода, покрытой припоем.
• Перемычки припоя между соединениями, кроме случаев, когда электрический контакт между этими соединениями предусмотрен конструкцией изделия

Критерии оценки качества паяных соединений выводных компонентов, монтируемых в монтажные отверстия платы

Контактный угол между галтелью припоя и контактной площадкой печатной платы

Признаком хорошего паяного соединения является наличие низких или нулевых контактных углов (Ө) между галтелью припоя и контактной площадкой (угол Ө меньше 90˚). Галтель припоя вогнутая, припой на присоединяемом элементе образует застывший шов.

Признаком некачественного паяного соединения является образование галтели припоя с контактным углом (Ө), равным или более 90˚.

Дефект – для классов 1, 2, 3:

● Непропай – припой образовал шарик на поверхности, похожий на те, которые образует вода на вощеной поверхности. Галтель припоя выпуклая, контактный угол (Ө) больше 90˚,

застывшего шва не видно. (Reject – брак).

Выступание выводов над контактными площадками платы

Выступание выводов не должно привести к нарушению минимального электрического пространства, повреждению паяных соединений вследствие деформации выводов, проникновению выводов через защитную антистатическую упаковку (пленку) при последующих операциях или при эксплуатации изделия.

Выводы выступают над контактной площадкой в пределах от Lmin до Lmaх таблицы 1, если нет специальных требований в КД.

Таблица 1. Выступание выводов

Примечание:

1 для односторонних плат выступание выводов или проводов (L) составляет по крайней мере 0,5 мм для классов 1 и 2. Для класса 3 должно быть достаточное для различения выступание выводов.

2 для плат толщиной более 2,3 мм с металлизированными монтажными отверстиями выступание выводов компонентов в DIP-корпусах, сокетов, разъемов, имеющих выводы фиксированной длины, может быть не очевидно.

Дефект – для класса 3:

Выступание выводов не отвечает требованиям таблицы 1.

Заполнение припоем металлизированного монтажного отверстия платы и смачивание припоем вывода и стенок отверстия

При монтаже выводных элементов в сквозные металлизированные отверстия припой должен хорошо смачивать все контактные поверхности, смачивание стенок и заполнение отверстия припоем должны соответствовать рисунку и требованиям таблицы 2: .

1 — Высота заполнения отверстия припоем. 2 — Сторона установки компонентов. 3 — Сторона пайки.

Таблица 2. Пайка выводных компонентов в металлизированные отверстия, минимально допустимые критерии качества паяных соединений.

Примечание:

(1) Относится к припою, нанесённому в процессе пайки.

(2) Незаполненные 25% высоты отверстия включают в себя незаполненные припоем полости на стороне пайки и на стороне установки компонента, то есть в сумме с обеих сторон платы.

Внимание: для некоторых областей применения изделий может требоваться 100%-ное заполнение монтажного отверстия припоем. Это условие должно быть дополнительно оговорено в технологическом процессе.

Дефект – для классов 1, 2, 3:

паяное соединение не соответствует таблице 2.

Вертикальное заполнение монтажного отверстия припоем:

Эталон – для классов 1, 2, 3:

100%-ное смачивание припоем вывода, контактных площадок и стенок металлизированного монтажного отверстия, полное заполнение припоем монтажного отверстия вокруг вывода:

1. вывод компонента;
2. припой;
3. контактная площадка;
4. стенка монтажного отверстия;
5. паяльная маска печатной платы;
6. базовый материал печатной платы (прессованные слои стеклотекстолита, пропитанные эпоксидной смолой, ламинированные медной фольгой);
7. металлизированные проводящие слои многослойной печатной платы.

Допустимо – для классов 1, 2, 3:

не менее 75% полости монтажного отверстия по высоте заполнено припоем, допускается незаполнение припоем отверстия по высоте на 25% (суммарно с обеих сторон платы):

Дефект — для классов 2, 3:

вертикальное заполнение отверстия припоем составляет менее 75%.

Периферийное (круговое) смачивание припоем вывода и стенки монтажного отверстия на стороне пайки

Допустимо – для класса 3:

Минимум на 270˚ (на 3/4) по диаметру отверстия вывод и стенка монтажного отверстия покрыты припоем.

Дефект – для класса 3:

Менее, чем на270˚ (менее, чем на ¾) по диаметру отверстия вывод и стенка монтажного отверстия покрыты припоем.

Смачивание припоем кольцевой контактной площадки металлизированного монтажного отверстия на стороне установки компонента

Допустимо – для классов 1, 2, 3:

Контактная площадка на стороне установки компонента может быть не покрыта припоем.

Смачивание припоем кольцевой контактной площадки металлизированного монтажного отверстия на стороне пайки вывода компонента

Допустимо – для классов 1, 2:

минимум на 270˚ (на ¾) по диаметру монтажного отверстия галтель припоя покрывает кольцевую контактную площадку, стенки отверстия и вывод.

Допустимо – для класса 3:

минимум на 330˚по диаметру монтажного отверстия галтель припоя покрываеткольцевую контактную площадку, стенки отверстия и вывод.

Допустимо – для классов 1, 2, 3:

припой смачивает минимум 75% площади кольцевой контактной площадки монтажного отверстия.

Различимость конца вывода в припое

Допустимо – для классов 2, 3:

галтель выпуклая¸ конец вывода из-за избытка припоя неразличим, но визуально определяется наличие вывода в отверстии на стороне установки компонента.

Дефект – для классов 1, 2, 3:

конец вывода из-за избытка припоя неразличим, со стороны установки компонента вывод деформирован и не очевидно, что конец вывода полностью вошел в монтажное отверстие.

Припой на формованной части (на сгибе, «плече») вывода компонента

Допустимо — для классов 1, 2, 3:

припой затек на сгиб вывода, но не касается корпуса компонента.

Дефект – для классов 1, 2, 3:

припой затек на «плечо» вывода и касается корпуса компонента.

ПЕРЕЧЕНЬ ОСНОВНЫХ И ВСПОМОГАТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ,

разрешенных для использования при выполнении операций облуживания или пайки

Конкретные материалы для облуживания или пайки указаны для каждого изделия в операционных картах технологического процесса.

• Проволочный припой ПРв КР1 или ПРв КР2 ПОС 61 ГОСТ 21930-76,Ø 1 мм, Ø2 мм.
• Одноканальный трубчатый припой ПОС 61Т1А ГОСТ 21930-76, Ø 1 мм, Ø 2 мм.
• Многоканальный трубчатый припой с флюсом, не требующим отмывки, SN62 Х39 ф. Multicore Solders (на основе сплава SN 62, серебросодержащий), Ø 0,56.
• Многоканальный трубчатый припой с флюсом, не требующим отмывки, SN60 Х39 ф. Multicore Solders (на основе сплава SN 60), Ø 0,7 мм, Ø 1,2 мм.
• Многоканальный трубчатый припой с флюсом, не требующим отмывки, JM-20 ф. Koki (на основе сплава SN 60), Ø 0,8 мм, Ø 1,0 мм, Ø 1,2 мм.
• Многоканальный трубчатый припой с флюсом, не требующим отмывки, 60EN Crystal 502 ф. Multicore Solders(на основе сплава SN 60), Ø 1,2 мм.
• Многоканальный трубчатый припой с флюсом, не требующим отмывки, CW-801 ф. Indium (на основе сплава SN 63), Ø 0,8 мм, Ø 1 мм.
• Флюс спирто-канифольный ФКСп ОСТ 4Г 0.033.200.
• Флюс твердый «канифоль сосновая марки «А»» ГОСТ 19113-84.
• Флюс однокомпонентный, не требующий отмывки, Х33-12i (MF-210) ф. Multicore Solders илиWF-9942 ф. Indium.
• Спирт этиловый ГОСТ 18300-87.
• Нефрас С2 80/120 ТУ 38 401-67-108-92
• Промывочная жидкость VIGON EFM ф. Zestron.
• Серебряная оплетка для удаления припоя (внешний проводник кабеля радиочастотного РК-75-1-22 ТУ 16.505.198-91) илимедная оплетка DESOLDERING WICK или аналогичная.
• Кисть филеночная круглая КФК № 8, № 12 ГОСТ 10597-87.
• Кисть филеночная плоская КФП № 8, № 12 ГОСТ 10597-87.
• Кисть художественная КХЖК № 1, № 3 «белка» ОСТ 17880-80.
• Обрезки х/б арт. 361 ГОСТ 4644-75.
• Перчатки трикотажные с полимерным покрытием типаМультекс код Пер 306 по каталогу ф. Тракт.
• Антистатические перчатки ESD CLOVES 8745 PVCB 6.
• Паста ТТС-LF или аналогичная для очистки и лужения наконечников.

Преимущества твердых припоев

Преимущественные области применения твердых припоев:

1. ПСр72 и ПСр50 – для спаивания металлокерамических контактов и разных токопроводящих деталей, которые должны выдерживать удары и выгибание.
2. ПСр45 – для того чтобы спаивать медные элементы и ее сплавы, а также части из нержавеющей стали, обмоток роторов и обмоток нагруженных электрических аппаратов. Этот припой дает большую плотность, а вместе с тем и большую прочность полученных соединений.
3. ПСр25 – для спаивания медных элементов или частей из ее сплавов, деталей из нержавеющей стали. Является заменителем ПСр45 при создании простых спаек.
4. ПСр71 – для спаивания тех же самых деталей, что и ПСр72, но применяется, когда нужна высокая жидкотекучесть.
5. ПСр25ф; ПСр15 и ПМФ7 – для спаивания медных или из ее сплавов деталей, частей аппаратов, проводящих ток, которые не должны выдерживать выгибание и удары.
6. Л63 и ЛОК59-0,1–0,3 – для спаивания медных частей или деталей из чугуна. Такое спаивание очень прочное и подходит в сложных условиях выгибаний и ударов.
7. ПЖЛ500 – спаивание частей, с температурой эксплуатации до шестисот градусов Цельсия.

Нихромы

Для изготовления нагревателей, мощных сопротивлений требуются сплавы со следующими требованиями:

• Относительно высокое удельное сопротивление — иначе нагреватель придется делать длинным и тонким, что отрицательно скажется на долговечности.
• Устойчивость к окислению на воздухе. Если в колбу лампы накаливания попадет воздух, то спираль очень быстро сгорит. При высоких температурах скорости химических реакций растут, и кислород воздуха начинает окислять даже стойкие при комнатной температуре металлы.
• Иметь приемлемые механические характеристики. Низкая пластичность и повышенная хрупкость негативно скажется на надежности изделия.

Нагреватели обычно изготавливают из следующих сплавов:
Нихром

(55-78% никеля, 15-23% хрома) рабочая температура до 1100 °C хотя нихромы — это целый класс сплавов с небольшой разницей в составе.
Фехраль
, название образовано от состава FeCrAl (12-27% Cr, 3.5-5.5% Al, 1% Si, 0.7% Mn, остальное Fe) рабочая температура до 1350 °C (Иногда называют канталом — kanthal, это не марка сплава, а торговая марка, которая стала нарицательной, как например «термос»).

Добавка хрома обеспечивает образование защитной пленки на поверхности сплава, благодаря чему нагреватели из нихрома могут длительное время работать на воздухе с высокой температурой поверхности.

Фехраль после нагрева становится ломким. Нихром после нагрева еще можно как-то гнуть. При этом фехраль дешевле нихрома, в рознице не так заметно, но ощутимо в оптовых партиях.

Нихромовая спиралька с фитилем внутри — испаритель электронной сигареты. Нихромовой струной, подогреваемой электрическим током, режут пенополистирол. Также из нихрома изготавливают термосьемники изоляции — на сегодняшний день самый надежный способ снять изоляцию с провода и не повредить токопроводящую жилу.

На удивление, достаточно трудно купить нихром в виде проволоки в небольших количествах, местные продавцы о количествах менее килограмма даже слышать не хотят. Так что, если понадобится изготовить нагревательный элемент — то проще перемотать нихром с какогонибудь неисправного тепловентилятора.

Концы нагревательных элементов обычно приваривают к тоководам или зажимают механически — винтом или опрессовкой.