Пайка SMD-компонентов в домашних условиях

При работе с SMD-компонентами, радиолюбители обязательно сталкиваются с проблемой их пайки. Столкнувшись однажды с необходимостью пайки более тысячи компонент (что растянулось на три недели), я сел, почесал репу и придумал следующую технологию. Сразу хочу сказать – технология пригодна только для пайки плат, на которых SMD-компоненты расположены с одной стороны. Если такие компоненты есть с обоих сторон, вторую сторону придется паять руками.

Для увеличения - щелкните по картинке. (откроется в новом окне)

1. Необходимо приобрести паяльную пасту. Мне в руки попалась вот такая. Возможно, в природе есть и другие сорта. Брал я ее здесь. Паста представляет собой порошок припоя в смеси с хлористым цинком и какой-то вязкой дрянью на водной основе. 2.Вначале на бумажке, на которой выведен рисунок печатной платы (лучше в натуральную величину и с указанием всех деталей) раскладываем по своим местам все SMD-компоненты, которые нужно будет припаять. Не нужно пропускать этот этап – когда будет выполнен следующий пункт, у Вас останется очень мало времени для установки компонент на плату, поэтому все должно быть заранее под рукой. 3. Протравленную печатную плату зачищают шкуркой и покрывают с помощью кисточки паяльной пастой. Особо обратите внимание – отверстия в плате сверлить нельзя, их нужно будет высверлить только после пайки! Паста должна едва покрывать дорожки, чтобы они все «просвечивали» через слой пасты. Чтобы равномернее размазать пасту по плате, очень не помешает капнуть на плату одну каплю воды. Избыток воды крайне вреден – при ее выкипании (см далее) детали могут сдвинуться с мест. Большие пустые места на плате, естественно, мазать пастой не надо. Пасту лучше наковырять со дна емкости, поскольку припой оседает вниз, и в верхней части в основном располагается вязкая дрянь. Механических усилий при ковырянии нужно применять минимум, чтобы порошок припоя не слипся от давления (я обычно просто переворачиваю банку и даю пасте время стечь вниз). В инструкции по применению пасты рекомендуется работать в респираторе и в вентилируемых помещениях. На мой взгляд, этих рекомендаций очень даже стоит придерживаться . 4. На подготовленную таким образом плату перекладываем с бумажки все компоненты по своим местам. Стремиться как-то особо точно устанавливать компоненты не нужно, главное, чтобы выводы компонентов попали на свои контактные площадки. Большие детали с плоской поверхностью (например, мощные ключи) нужно при установке слегка прижать, остальные детали каких-либо прижимов не требуют. 5. Берем, ясен перец, утюг – какой же радиолюбитель без утюга ! Ставим утюг подошвой вверх, устанавливаем терморегулятор в районе (***), включаем и ждем, пока пару раз не сработает терморегулятор (чтобы стабилизировалась температура поверхности). Правильно нагретый утюг должен плавить на подошве олово, но не жечь плату. 6. На поверхность утюга кладем четыре ненужных SMD-резистора, а на них – плату с разложенными деталями (резисторы нужны, чтобы исключить контакт платы с поверхностью утюга). Терпеливо ждем. Когда паста на поверхности начнет плавиться (момент чуда см. на картинке), ждем, чтобы она расплавилась по всей поверхности платы, затем аккуратно снимаем плату и даем ей остыть. Не вздумайте что-то при этом трогать или прижимать (особенно большие детали с плоской поверхностью) – припой немедленно из-под них вытечет и что-нибудь обязательно замкнет – проверено! Если пасты намазан минимум, никаких посторонних замыканий (в том числе и под корпусами SMD-микросхем) никогда не происходит, как это ни невероятно. 7.Остывшую плату обязательно моем кисточкой с моющим средством («Капля», «Фейри» и т.д.), а после этого – спиртом или ацетоном. Если пасты было много, на поверхности платы будет масса мелких и мельчайших шариков припоя – их все, естественно, нужно отчистить этой же кисточкой. Повторюсь еще раз - пасты должен быть минимум.

Cверлим отверстия. Устанавливаем обычные компоненты. Наслаждаемся .

Пайка получается очень аккуратная – почти как заводская. Скорость пайки возрастает не просто в разы – на порядки. Главная проблема – приноровиться с температурой утюга и с толщиной слоя пасты. Рискну также предположить, что таким способом не стоит паять входные каскады усилителей с высоким входным сопротивлением – остатки пасты наверняка вожгутся в поверхностный слой платы и все напортят. Конечно, вместо утюга намного лучше была бы паяльная станция с феном, но, увы...

PS. Более чем полуторагодовой опыт применения этой технологии выявил несколько проблем - и, естественно, несколько путей их решения. Коротко перечислю их:

• паять описанным способом односторонние платы нежелательно. Причина проста - коэффициент теплового расширения меди и стеклотекстолита несколько отличается друг от друга (хотя и немного). По этой причине при пайке изгиб платы может достигать 0.2..0.3 мм, из-за чего она нагревается неравномерно, и края ее слегка подгорают. К тому же у некоторых марок одностороннего стеклотекстолита при таком нагреве начинается внутреннее расслоение (образование пузырей). Выход простой - всегда использовать двухсторонний стеклотекстолит, а неиспользуемую сторону меди просто удалять. На двухстороннем стеклотекстолите описанные выше явления ни разу не наблюдались, да и пайка с ним получается намного более "ровная" (видимо, из-за того, что медь с нижней стороны платы обеспечивает равномерное распределение тепла по поверхности платы).
• при пайке могут возникать проблемы в высоковольтных цепях. Дело в том, что при пайке на поверхности платы неизбежно остается и флюс, и мельчайшие шарики олова. На напряжениях до 50..100 В диэлектрические свойства платы практически не ухудшаются, а вот при более высоких напряжениях на поверхности начинается "бенгальский огонь" с неизбежно печальными последствиями для конструкции. Для устранения этой неприятности следует придерживаться некоторых правил:
  • ни в коем случае не зачищать плату перед пайкой. Шкурка неизбежно оставит следы на клеевой основе, которой была приклеена к стеклотекстолиту медь, и на этих бороздах обязательно осядут и олово, и флюс. Вместо зачистки платы шкуркой ее необходимо перед пайкой протереть раствором кислоты (уксусной, соляной), после чего сполоснуть. Азотную и серную кислоты использовать не следует, поскольку первая оставляет серьезные следы на меди, а вторая разрушает основу платы.
  • повторю рекомендацию - минимум пасты. Ее практически не должно быть. Идеальный случай, когда после пайки все дорожки платы блестят, но ни на одной не заметно ни одной капли припоя.
  • если плата будет работать в высоковольтных цепях, после мойки ее желательно минут пять прокипятить в воде (это не дурацкая шутка, а абсолютно серьезная рекомендация). В воду желательно добавить несколько капель уксуса. После кипячения плату следует промыть еще раз, а затем высушить в тепле.
  • плату обязательно нужно покрыть цапон-лаком или лаком ISOTEMP.

Автор - Черномырдин Александр