Электроника для начинающих (2-е издание) - Чарльз Платт Страница 44

8. Неподходящие материалы. Рекомендованный припой предназначен для пайки электронных компонентов. Он не подходит для алюминия, нержавеющей стали и многих других металлов. С его помощью, возможно, удастся спаять хромированные детали, но с большим трудом.

Совет

Качество пайки нельзя оценить, просто взглянув на соединение. Всегда проверяйте пайку под нагрузкой. Если вы сомневаетесь, просуньте под компонент наконечник отвертки и немного отогните его, или же используйте небольшие плоскогубцы, чтобы попытаться разъединить пайку. Не беспокойтесь о том, что вы испортите свою работу. Если ваше соединение не выдерживает серьезного испытания, то оно плохое.

Из перечисленных восьми ошибок холодная пайка – наихудший случай, потому что ее легко допустить и не заметить.

Альтернативные способы монтажа

В 50-х годах прошлого столетия монтажники вручную паяли все соединения внутри электронных устройств, например таких, как радиоприемники. Но рост объемов производства электронной аппаратуры обусловил необходимость поиска автоматизированного способа создания многочисленных надежных соединений при последовательном монтаже компонентов, и тогда появилась альтернатива – монтаж проводов накруткой.

В электронных устройствах с монтажом накруткой компоненты устанавливаются на плату с длинными позолоченными заостренными штырьками квадратного сечения, которые выступают с обратной стороны платы. Использовались особые посеребренные провода с оголенными примерно на 2,5 см концами. Вручную или с помощью электрического инструмента для монтажа накруткой конец провода наматывался вокруг одного из штырьков, создавая достаточное натяжение для «холодной сварки» мягкого серебряного покрытия провода со штырьком. В процессе намотки прикладывается значительное усилие для создания надежного соединения, особенно если число витков провода достигает семи-девяти, и каждый виток касается всех четырех ребер штырька.

В 70-х и 80-х годах этот способ переняли любители, которые создавали компьютеры у себя дома. Плата самодельного компьютера с монтажом проводов накруткой показана рис. 3.33. Эта технология использовалась агентством NASA для создания электрической схемы компьютера на космическом корабле Apollo, который отправился на Луну, но сегодня такой монтаж имеет ограниченное коммерческое применение.

Широкое промышленное применение компонентов со штырьковыми выводами, например, микросхем ранних серий, послужило толчком для развития способа пайки волной припоя, при которой «волна» расплавленного припоя наносится на обратную сторону предварительно нагретой монтажной платы со вставленными компонентами. Технология маскирования позволяет избежать налипания припоя там, где этого не требуется.

Сегодня компоненты для поверхностного монтажа (которые значительно меньше, чем их аналоги для монтажа в сквозные отверстия) приклеивают к монтажной плате паяльной пастой, а затем всю сборку нагревают, расплавляя пасту, чтобы создать прочное соединение.

Рис. 3.33. Монтаж накруткой в самодельном компьютере Стива Чемберлина (Steve Chamberlin). Соединение такой сети проводов при помощи пайки вручную заняло бы слишком много времени и, безусловно, привело бы к ошибкам. Фото предоставлено Стивом Чемберлином

Совершенствуем мастерство пайки

Теперь пришло время использовать паяльник на 15 Вт. И снова, вы должны оставить его включенным хотя бы на пять минут, чтобы он хорошо разогрелся. Тем временем не забудьте отключить другой паяльник и поместить в безопасное место для остывания.

Для второго нашего соединения возьмите припой потоньше. Он будет потреблять меньше тепла от маломощного паяльника.

На этот раз мне хотелось бы, чтобы вы расположили провода параллельно друг другу. Соединить их таким способом немного сложнее, чем при пересечении, но этому важно научиться. Иначе вы не сможете надеть термоусадочную трубку на готовое соединение, чтобы изолировать его.

Пять шагов по созданию этого соединения показаны на рис. 3.34–3.38. В исходном положении провода могут прилегать друг к другу не идеально плотно, припой заполнит любые маленькие зазоры. Но, как и прежде, место пайки должно быть достаточно горячим для растекания припоя, а когда вы используете маломощный паяльник, на предварительный нагрев потребуется больше времени.

Старайтесь подавать припой так, как показано на рисунках. Помните: не следует переносить припой к месту пайки на жале паяльника. Вначале разогрейте провода, а затем прикоснитесь припоем к ним и к жалу паяльника, при этом сохраняя контакт с проводами. Подождите, пока припой станет жидким, и вы увидите, как он с готовностью перетечет на провода, равномерно обволакивая их. Если этого не происходит, проявите терпение и продлите нагрев.

Рис. 3.34. Шаг 1: выровняйте провода

Рис. 3.35. Шаг 2: нагрейте место пайки

Рис. 3.36. Шаг 3: продолжая нагревать провода, нанесите припой. Подождите, пока он начнет плавиться. Проявите терпение

Рис. 3.37. Шаг 4: расплавленный припой находится прямо в точке соединения

Рис. 3.38. Шаг 5: готовое соединение блестит, припой равномерно распределен вдоль проводов

В итоге припоя должно быть достаточно, чтобы обеспечить прочность пайки, но не слишком много, чтобы не помешать надеванию термоусадочной трубки. Мы скоро перейдем к этому.

Передача тепла

Чем лучше вы понимаете процесс пайки, тем лучше у вас будут получаться паяные соединения.

Допустим, жало паяльника хорошо разогрето, и вы собираетесь передать это тепло соединению, которое необходимо сделать. Для улучшения теплопередачи можно отрегулировать угол наклона паяльника таким образом, чтобы по возможности увеличить площадь контакта (рис. 3.39 и 3.40).

Как только припой начал плавиться, он расширяет площадь контакта, что позволяет передать больше тепла, и поэтому процесс ускоряется естественным образом. Сложно лишь начать.

Другой аспект теплопередачи, который следует учитывать, заключается в том, что тепло может отводиться от необходимого места и поступать туда, куда не надо. Если вы пытаетесь припаять очень толстый отрезок медного провода, нагрев будет недостаточным, чтобы расплавить припой, потому что провод большого сечения отводит тепло от соединения. Вы обнаружите, что даже паяльник в 40 Вт не в состоянйи справиться с этой проблемой. С другой стороны, хотя медь не становится достаточно нагретой для плавления припоя, но тепла вполне хватает, чтобы оплавить изоляцию провода.

Рис. 3.39. Маленькая площадь контакта между паяльником и рабочей поверхностью не обеспечивает передачу тепла

Рис. 3.40. Большая площадь контакта увеличивает передачу тепла

Запомните правило: если вам не удается завершить пайку за 10 секунд, значит, подводимого тепла недостаточно.

Изоляция пайки

После того как вы сумели сделать хорошее ровное паяное соединение двух проводников, пора приступить к более легкой операции. Выберите термоусадочную трубку, которая имеет достаточный диаметр, чтобы ее можно было надеть на соединение,