Как научиться паять с нуля схемы


Пайка для начинающих / Хабр

Мои отношения с радио- и микроэлектроникой можно описать прекрасным анекдотом про Льва Толстого, который любил играть на балалайке, но не умел. Порой пишет очередную главу Войны и Мира, а сам думает «тренди-бренди тренди-бренди...». После курсов электротехники и микроэлектроники в любимом МАИ, плюс бесконечные объяснения брата, которые я забываю практически сразу, в принципе, удается собирать несложные схемы и даже придумывать свои, благо сейчас, если неохота возиться с аналоговыми сигналами, усилениями, наводками и т.д. можно подыскать готовую микро-сборку и остаться в более-менее понятном мире цифровой микроэлектроники.

К делу. Сегодня речь пойдет о пайке. Знаю, что многих новичков, желающих поиграться с микроконтроллерами, это отпугивает. Но, во-первых, можно воспользоваться макетными платами, где просто втыкаешь детали в панель, без даже намека на пайку, как в конструкторе.

Так можно собрать весьма кучерявое устройство.

Но иногда хочется таки сделать законченное устройство. Опять-таки, не обязательно «травить» плату. Если деталей немного, то можно использовать монтажную плату без дорожек (я использовал такую для загрузчика GMC-4).

Но вот паять таки придется. Вопрос как? Особенно, если вы этого никогда раньше не делали. Я, возможно, открою Америку, но буквально несколько дней назад я сам для себя открыл волшебный мир пайки без особого геморроя.

До сего времени мое понимание сути процесса ручной пайки было следующим. Берется паяльник (желательно с жалом не в форме шила, а с небольшим уплощением, типа лопаточки), припой и канифоль. Для запайки пятачка, ты берешь капельку припоя на паяльник, макаешь паяльник в канифоль, происходит «пшшшшш», и пока он идет, ты быстро-быстро касаешься паяльником места пайки (деталь, конечно, должна быть уже вставлена), и после нескольких мгновений разогрева припой должен каким-то волшебным образом переходить на место пайки.

Увы, у меня такой метод работал очень плохо, практически не работал. Детали нагревались, но припой никуда с паяльника не переходил. Очевидно, что проблема была в катализаторе, то есть канифоли. Того «пшшшшш», что я делал, опуская конец паяльник в канифоль, явно не хватало, чтобы «запустить» процесс пайки. Пока ты тащишь паяльник к месту пайки, вся почти канифоль успевает сгореть. Именно поэтому, кстати, мне была совершенно непонятна природа припоя, внутри которого уже содержится флюс (какой-то вид катализатора, типа канифоли). Все равно, в момент набирания припоя на паяльник весь флюс успевает сгореть.

Экспериментальным путем я нашел несколько путей улучшить процесс:

  • Лудить места пайки заранее. Реально, при пайке деликатных вещей, типа
    микросхем это крайне непрактично. Тем более, обычно, их ножки уже
    луженые.
  • Крошить канифоль прямо на место пайки. Аккуратно кладешь кристаллик канифоли прямо на место пайки, и тогда «пшшшшш» происходит прямо там, что позволяет припою нормально переходить с паяльника. Увы, после такой пайки плата вся обгажена черными заплесами горелой канифоли. Хотя она и изолятор, но порой не видно дефектов пайки.Поэтому плату надо мыть, а это отдельный геморрой. Да и само выкрашивание делает пайку крайне медленной. Так я паял Maximite.
  • Использовать жидкой флюс. По аналогии с выкрашиваем канифоли, можно аккуратно палочкой класть капельку жидкого флюса (обычно, он гораздо «сильнее» канифоли), и тогда будет активный «пшшшшш», и пайка произойдет. Увы, тут тоже есть проблемы. Не все жидкие флюсы являются изоляторами, и плату тоже надо мыть, например, ацетоном. А те, что являются изоляторами все равно остаются на плате, растекаются и могут мешать последующей внешней «прозвонке». Выход — мыть.

Итак, мы почти уже у цели. Я так подробно все пишу, так как, честно, для меня это было прорыв. Как я случайно открыл, все, что нужно для пайки несложных компонент — это паяльник, самый обычный с жалом в виде шила:

и припой c флюсом внутри:

ВСЕ!

Все дело в процессе. Делать надо так:

  • Деталь вставляется в плату и должна быть закреплена (у вас не будет второй руки, чтобы держать).
  • В одну руку берется паяльник, в другую — проволочка припоя (удобно, если он в специальном диспенсере, как на картинке).
  • Припой на паяльник брать НЕ НАДО.
  • Касаетесь кончиком паяльника места пайки и греете его. Обычно, это секунды 3-4.
  • Затем, не убирая паяльника, второй рукой касаетесь кончиком проволочки припоя с флюсом места пайки. В реальности, в этом месте соприкасаются сразу все три части: элемент пайки и его отверстие на плате, паяльник и припой. Через секунду происходит «пшшшшш», кончик проволочки припоя плавится (и из него вытекает немного флюса) и необходимое его количество переходит на место пайки. После секунды можно убирать паяльник с припоем и подуть.

Ключевой момент тут, как вы уже поняли, это подача припоя и флюса прямо на место пайки. А «встроенный» в припой флюс дает его необходимое минимальное количество, сводя засирание платы к минимуму.

Ясное дело, что время ожидания на каждой фазе требует хотя бы минимальной практики, но не более того. Уверен, что любой новичок по такой методике сам запаяет Maximite за час.

Напомню основные признаки хорошей пайки:

  • Много припоя еще не значит качественного контакта. Капелька припоя на месте контакта должна закрывать его со всех сторон, не имея рытвин, но не быть чрезмерно огромной бульбой.
  • По цвету пайка должна быть ближе к блестящей, а не к матовой.
  • Если плата двухсторонняя, и отверстия неметаллизированные, надо пропаять по указанной технологии с обоих сторон.

Стоит заметить, что все выше сказанное относится к пайке элементов, которые вставляются в отверстия на плате. Для пайки планарных деталей процесс немного более сложен, но реален. Планарные элементы занимают меньше места, но требуют более точного расположения «пятачков» для них.

Планарные элементы (конечно, не самые маленькие) даже проще для пайки в некотором роде, хотя для самодельных устройств уже придется травить плату, так как на макетной плате особого удобства от использования планарных элементов не будет.

Итак, небольшой, почти теоретический бонус про пайку планарных элементов. Это могут быть микросхемы, транзисторы, резисторы, емкости и т.д. Повторюсь, в домашних условиях есть объективные ограничения на размер элементов, которых можно запаять обычным паяльником. Ниже я приведу список того, что лично я паял обычным паяльником-шилом на 220В.

Для пайки планарного элемента уже не получится использовать припой на ходу, так как его может «сойти» слишком много, «залив» сразу несколько ножек. Поэтому надо предварительно в некотором роде залудить пятачки, куда планируется поставить компонент. Тут, увы, уже не обойтись без жидкого флюса (по крайне мене у меня не получилось).

Фаза 1

Капаете немного жидкого флюса на пятачек (или пятачки), берете на паяльник совсем немного припоя (можно без флюса). Для планарных элементов припоя вообще надо очень мало. Затем легонько касаетесь концом паяльника каждого пятачка. На него должно сойти немного припоя. Больше чем надо, каждый пятачек «не возьмет».

Фаза 2

Берете элемент пинцетом. Во-первых, так удобнее, во-вторых пинцет будет отводить тепло, что очень важно для планарных элементов. Пристраиваете элемент на место пайки, держа его пинцетом. Если это микросхема, то надо держать за ту ножку, которую паяете. Для микросхем теплоотвод особенно важен, поэтому можно использовать два пинцета. Одним держишь деталь, а второй прикрепляешь к паяемой ножке (есть такие пинцеты с зажимом, которые не надо держать руками). Второй рукой снова наносишь каплю жидкого флюса на место пайки (возможно немного попадет на микросхему), этой же рукой берешь паяльник и на секунду касаешься места пайки. Так как припой и флюс там уже есть, то паяемая ножка «погрузится» в припой, нанесенный на стадии лужения. Далее процедура повторяется для всех ног. Если надо, можно подкапывать жидкого флюса.

Когда будете покупать жидкий флюс, купите и жидкость для мытья плат. Увы, при жидком флюсе лучше плату помыть после пайки.

Сразу скажу, я ни разу не профессионал, и даже не продвинутый любитель в пайке. Все это я проделывал обычным паяльником. Профи имеют свои методы и оборудование.

Конечно, пайка планарного элемента требует куда большей сноровки. Но все равно вполне реально в домашних условиях. А если не паять микросхемы, а только простейшие элементы, то все еще упрощается. Микросхемы можно покупать уже впаянные в колодки или в виде готовых сборок.

Вот картинки того, что я лично успешно паял после небольшой тренировки.

Это самый простой вид корпусов. Такие можно ставить в колодки, которые по сложности пайки такие же. Эти элементарно паяются по первой инструкции.

Следующие два уже сложнее. Тут уже надо паять по второй инструкции с аккуратным теплоотводом и жидким флюсом.

Элементарные планарные компоненты, типа резисторов ниже, весьма просто паяются:

Но есть, конечно, предел. Вот это добро уже за пределами моих способностей.



Под занавес, пару дешевых, но очень полезных вещей, которые стоит купить в дополнение к паяльнику, припою, пинцету и кусачкам:

  • Отсос. Изобретателю этого устройства стоит поставить памятник. Налепили много припоя или запаяли не туда? Сам припой, увы, обратно на паяльник не запрыгнет. А вот отсосом убирается элементарно. Одной рукой разогреваете паяльником место «отпайки». Второй держите рядом взведенный отсос. Как «оттает», нажимаете на кнопку, и припой прекрасным образом спрыгивает в отсос.

  • Очки. Когда имеешь дело с ножками и проводами, может случиться, что разогретая ножка отпружинит, и припой с нее куда-то полетит, возможно, в глаз. С этим лучше не шутить.


Успехов в пайке! Запах канифоли — это круто!

Как паять: Полное руководство для начинающих


Изучение того, как паять с использованием правильных методов пайки, является фундаментальным навыком, которым должен овладеть каждый производитель. В этом руководстве мы кратко изложим основы работы с паяльниками, паяльными станциями, типами припоя, демонтажем и наконечниками по безопасности. Собираете ли вы робота или работаете с Arduino, умение паять вам пригодится.

БЕСПЛАТНАЯ электронная книга (PDF) - Руководство по пайке (17 страниц)

Если вам нужно было разобрать любое электронное устройство, содержащее печатную плату, вы увидите, что компоненты прикреплены с помощью техники пайки.Пайка - это процесс соединения двух или более электронных частей вместе путем плавления припоя вокруг соединения. Припой - это металлический сплав, и когда он остывает, он создает прочную электрическую связь между деталями. Несмотря на то, что пайка может создать постоянное соединение, его также можно отменить с помощью приспособления для удаления припоя, как описано ниже.

В обучении пайке хорошо то, что для начала вам не нужно много. Ниже мы расскажем об основных инструментах и ​​материалах, которые вам понадобятся для большинства ваших паяльных работ.

Паяльник

Паяльник - это ручной инструмент, который подключается к стандартной розетке переменного тока на 120 В и нагревается, чтобы расплавить припой вокруг электрических соединений. Это один из самых важных инструментов, используемых при пайке, и он может быть в нескольких вариантах, например, в форме ручки или пистолета. Новичкам рекомендуется использовать паяльник в виде ручки мощностью от 15 до 30 Вт. Большинство паяльников имеют сменные наконечники, которые можно использовать для различных паяльных работ.Будьте очень осторожны при использовании паяльника любого типа, потому что он может нагреваться до 896 ° F, что очень сильно.

Паяльная станция

Паяльная станция - это более совершенная версия базовой автономной паяльной ручки. Если вы собираетесь много заниматься пайкой, это будет здорово, поскольку они предлагают большую гибкость и контроль. Основное преимущество паяльной станции - это возможность точно регулировать температуру паяльника, что отлично подходит для множества проектов.Эти станции также могут создать более безопасное рабочее пространство, поскольку некоторые из них включают усовершенствованные датчики температуры, настройки предупреждений и даже защиту паролем для безопасности.

Жала паяльника

В конце большинства паяльников находится сменная деталь, известная как паяльное жало. Есть много разновидностей этого наконечника, и они бывают самых разных форм и размеров. Каждый наконечник используется для определенной цели и имеет явное преимущество перед другим.Наиболее распространенные наконечники, которые вы будете использовать в проектах по электронике, - это конический наконечник и наконечник зубила.

Конический наконечник - Используется при пайке точной электроники из-за тонкого наконечника. Благодаря заостренному концу он может доставлять тепло в меньшие области, не влияя на окружающую среду.

Chisel Tip - Этот наконечник хорошо подходит для пайки проводов или других более крупных компонентов из-за его широкого плоского наконечника.

Кредит изображения - Sparkfun.com

Латунь или обычная губка

Использование губки поможет сохранить чистоту жала паяльника, удалив образующееся окисление.Наконечники с окислением будут иметь тенденцию становиться черными и не принимать припой, как когда они были новыми. Вы можете использовать обычную влажную губку, но это сокращает срок службы насадки из-за расширения и сжатия. Кроме того, влажная губка временно снизит температуру наконечника при протирании. Лучшая альтернатива - использовать латунную губку, как показано слева.

Подставка под паяльник

Подставка для паяльника очень проста, но очень полезна и удобна в использовании.Эта подставка помогает предотвратить контакт горячего утюга с легковоспламеняющимися материалами или случайную травму руки. Большинство паяльных станций поставляются со встроенным фильтром, а также включают губку или латунную губку для очистки жала.

Припой

Припой - это металлический сплав, который плавится для создания прочной связи между электрическими частями. Он бывает как в свинцовом, так и в бессвинцовом вариантах с диаметрами 0,032 ″ и 0,062 ″, которые являются наиболее распространенными.Внутри сердечника припоя находится материал, известный как флюс, который помогает улучшить электрический контакт и его механическую прочность.

Для пайки электроники наиболее часто используется припой на основе канифоли, не содержащей свинца. Этот тип припоя обычно состоит из сплава олова и меди. Вы также можете использовать припой на основе канифоли с содержанием свинца 60/40 (60% олова, 40% свинца), но он становится все менее популярным из-за проблем со здоровьем. Если вы все-таки используете свинцовый припой, убедитесь, что у вас есть надлежащая вентиляция и что вы мойте руки после использования.

При покупке припоя НЕ используйте припой с кислотным сердечником, так как это может повредить ваши схемы и компоненты. Припой с кислотным сердечником продается в магазинах товаров для дома и в основном используется для сантехники и металлообработки.

Как упоминалось ранее, припой бывает нескольких диаметров. Припой более толстого диаметра (0,062 дюйма) хорош для более быстрой пайки более крупных соединений, но может затруднить пайку более мелких соединений. По этой причине всегда полезно иметь под рукой оба размера для разных проектов.

Рука помощи (Третья рука)

Рука помощи - это устройство, к которому прикреплены 2 или более зажимов из кожи аллигатора, а иногда и увеличительное стекло / светильник. Эти зажимы помогут вам удерживать предметы, которые вы пытаетесь припаять, пока вы используете паяльник и припой. Очень полезный инструмент в вашем рабочем пространстве.

Теперь, когда вы знаете, какие инструменты и материалы требуются, пора кратко обсудить способы обеспечения безопасности при пайке.

Паяльники

могут нагреваться до 800 градусов по Фаренгейту, поэтому очень важно всегда знать, где находится ваш паяльник.Мы всегда рекомендуем использовать подставку для паяльника, чтобы предотвратить случайные ожоги или повреждения.

Убедитесь, что вы выполняете пайку в хорошо вентилируемом помещении. Когда припой нагревается, выделяются пары, которые вредны для ваших глаз и легких. Рекомендуется использовать вытяжной вентилятор, который представляет собой вентилятор с угольным фильтром, который поглощает вредный дым от припоя. Вы можете посетить такие сайты, как Integrated Air Systems для систем фильтрации воздуха.

Всегда рекомендуется надевать защитные очки на случай случайных брызг горячего припоя.Наконец, не забудьте мыть руки после пайки, особенно при использовании свинцового припоя.

Перед тем, как приступить к пайке, необходимо подготовить паяльник, залудив жало припоем. Этот процесс поможет улучшить передачу тепла от утюга к паяльному элементу. Лужение также поможет защитить наконечник и уменьшить износ.

Шаг 1: Начните с того, что убедитесь, что наконечник прикреплен к утюгу и плотно прикручен на место.

Шаг 2: Включите паяльник и дайте ему нагреться.Если у вас есть паяльная станция с регулируемым контролем температуры, установите ее на 400 ° C / 752 ° F.

Шаг 3: Протрите кончик паяльника влажной губкой, чтобы очистить его. Подождите несколько секунд, чтобы наконечник снова нагрелся, прежде чем переходить к шагу 4.

Шаг 4: Возьмите паяльник в одну руку, а другой припаяйте. Прикоснитесь припоем к наконечнику утюга и убедитесь, что припой равномерно течет по наконечнику.

Для продления срока службы наконечник утюга следует оловить до и после каждого сеанса пайки.В конце концов, каждый наконечник изнашивается и его нужно будет заменить, если он станет шероховатым или изъеденным.

Чтобы лучше объяснить, как паять, мы собираемся продемонстрировать это на практике. В этом примере мы собираемся припаять светодиод к печатной плате.

Шаг 1: Установите компонент - Начните с того, что вставьте выводы светодиода в отверстия на печатной плате. Переверните доску и загните выводы наружу под углом 45 футов. Это поможет компоненту лучше соединиться с медной площадкой и предотвратит ее выпадение во время пайки.

Шаг 2: Нагрейте стык - Включите паяльник и, если он имеет регулируемый контроль нагрева, установите его на 400 ° C. На этом этапе одновременно коснитесь кончиком утюга медной площадки и вывода резистора. Паяльник нужно подержать на месте в течение 3-4 секунд, чтобы нагреть площадку и вывод.

Шаг 3: Нанесите припой на соединение - Продолжайте удерживать паяльник на медной площадке и выводе и коснитесь припоем соединения. ВАЖНО - Не касайтесь припоем непосредственно кончика утюга. Вы хотите, чтобы соединение было достаточно горячим, чтобы расплавить припой при прикосновении. Если стык будет слишком холодным, соединение будет плохим.

Шаг 4: Обрежьте выводы - Снимите паяльник и дайте припою остыть естественным образом. Не дуйте на припой, так как это приведет к плохому соединению. Когда он остынет, вы можете отрезать лишний провод от выводов.

Правильный припой должен быть гладким, блестящим и иметь форму вулкана или конуса.Вам нужно ровно столько припоя, чтобы покрыть все соединение, но не слишком много, чтобы он превратился в шарик или пролился на соседний вывод или соединение.

А теперь пора показать вам, как спаять провода. Для этого рекомендуется использовать руки помощи или другие зажимные приспособления.

Начните с удаления изоляции с концов обоих проводов, которые вы паяете вместе. Если проволока многожильная, скрутите жилы вместе пальцами.

Убедитесь, что ваш паяльник полностью нагрет, и коснитесь наконечником конца одного из проводов.Подержать на проводе 3-4 секунды.

Удерживая утюг на месте, прикоснитесь припоем к проводу, пока он полностью не покроется. Повторите этот процесс с другим проводом.

Удерживая два луженых провода друг над другом, коснитесь паяльником обоих проводов. Этот процесс должен расплавить припой и равномерно покрыть оба провода.

Снимите паяльник и подождите несколько секунд, чтобы паяное соединение остыло и затвердело. Используйте термоусадку, чтобы закрыть соединение.

Преимущество использования припоя заключается в том, что его можно легко удалить методом, известным как распайка. Это пригодится, если вам нужно удалить компонент или исправить электронную схему.

Для демонтажа стыка вам понадобится припой, также известный как оплетка для удаления припоя.

Шаг 1 - Поместите кусок распаянной оплетки поверх стыка / припоя, который вы хотите удалить.

Шаг 2 - Нагрейте паяльник и коснитесь наконечником верхней части оплетки.Это нагреет припой, который затем впитается в оплетку для распайки. Теперь вы можете удалить оплетку, чтобы увидеть, что припой извлечен и удален. Будьте осторожны, прикасаясь к косе, когда нагреваете ее, потому что она сильно нагревается.

Дополнительно - Если вы хотите удалить много припоя, вы можете использовать устройство, называемое присоской для припоя. Это ручной механический пылесос, который всасывает горячий припой одним нажатием кнопки.

Чтобы использовать, нажмите на поршень на конце присоски для припоя.Нагрейте стык с помощью паяльника и поместите кончик присоски для припоя на горячий припой. Нажмите кнопку фиксатора, чтобы всосать жидкий припой. Чтобы опорожнить присоску для припоя, нажмите на плунжер.

БЕСПЛАТНО - Руководство по пайке (17 страниц)

.

Как паять: Пайка через отверстие

Добавлено в избранное Любимый 54

Введение

Пайка - один из самых фундаментальных навыков, необходимых для работы в мире электроники. Они сочетаются друг с другом, как горох и морковь. И хотя можно изучать и создавать электронику без необходимости брать паяльник, вы скоро обнаружите, что с помощью этого простого навыка открывается целый новый мир.Мы в SparkFun считаем, что пайка должна быть в арсенале каждого. Мы считаем, что в мире все более технологической среды важно, чтобы люди повсюду могли не только понимать технологии, которые они используют каждый день, но также иметь возможность создавать, изменять и исправлять их. Пайка - один из многих навыков, которые помогут вам в этом.

В этом уроке мы рассмотрим основы пайки в сквозные отверстия - также известной как пайка в сквозные отверстия (PTH), обсудим необходимые инструменты, рассмотрим методы правильной пайки и покажем вам, куда вы можете пойти. оттуда.Мы также обсудим доработку, относящуюся к пайке через отверстие, и дадим вам несколько советов и приемов, которые сделают починку любой части электроники легким делом. Это руководство предназначено как для начинающих, так и для экспертов. Если вы никогда раньше не прикасались к утюгу или хотите немного освежиться, в этом руководстве каждый найдет что-то для себя.

Рекомендуемая литература

Как было сказано ранее, вы можете изучать и собирать электронику, не касаясь паяльника. Если вы хотите узнать больше о теории электроники, прежде чем научиться паять, мы рекомендуем начать с некоторых из этих руководств:

Что такое схема?

Каждый электрический проект начинается со схемы.Не знаю, что такое схема? Мы здесь, чтобы помочь.

Что такое электричество?

Мы можем видеть электричество в действии на наших компьютерах, освещающее наши дома, как удары молнии во время грозы, но что это такое? Это непростой вопрос, но этот урок прольет на него некоторый свет!

Если вы хотите узнать больше о создании схем, не прибегая к паяльнику, ознакомьтесь с нашим руководством по созданию макетов без пайки:

Как использовать макетную плату

Добро пожаловать в чудесный мир макетов.Здесь мы узнаем, что такое макетная плата и как с ее помощью построить вашу самую первую схему.

Наконец, мы будем основываться на некоторых предыдущих руководствах, поэтому рекомендуется, чтобы вы прочитали и поняли эти предметы, прежде чем двигаться дальше в этом руководстве:

Основы печатной платы

Что такое печатная плата? В этом руководстве мы разберем, из чего состоит печатная плата, и разберем некоторые общие термины, используемые в мире печатных плат.

Полярность

Введение в полярность электронных компонентов. Узнайте, что такое полярность, в каких частях она есть и как ее определить.


Если вы все увлечены вышеизложенным, давайте приступим прямо к делу!


Что такое припой?

Перед тем, как научиться паять, всегда целесообразно немного узнать о припое, его истории и терминологии, которая будет использоваться при его обсуждении.

Припой , как говорится, можно использовать двумя разными способами. Припой, , существительное , относится к сплаву (веществу, состоящему из двух или более металлов), который обычно выпускается в виде длинной тонкой проволоки в катушках или трубках. Припой, , глагол , означает соединение двух металлических частей в так называемое паяное соединение . Итак, паяем припоем!

Паяльная проволока продается в катушке (слева) и в трубке (справа). Они бывают как свинцовыми, так и бессвинцовыми. Свинцовый припой

против бессвинцового припоя - краткая история

Одна из самых важных вещей, о которых следует помнить, когда дело доходит до припоя, заключается в том, что традиционно припой состоял в основном из свинца (Pb), олова (Sn) и нескольких других металлов. Этот припой известен как свинцовый припой . Как стало известно, свинец вреден для человека и может привести к отравлению свинцом при воздействии больших количеств. К сожалению, свинец также является очень полезным металлом, и он был выбран в качестве основного металла для пайки из-за его низкой температуры плавления и способности создавать отличные паяные соединения.

Поскольку известно о вредных последствиях пайки с выводами свинца, некоторые ключевые лица и страны решили, что лучше больше не использовать этилированные припои. В 2006 году Европейский Союз принял Директиву об ограничении использования опасных веществ ( RoHS ). Эта директива, сформулированная просто, ограничивает использование свинцового припоя (среди других материалов) в электронике и электрическом оборудовании. При этом использование бессвинцового припоя стало нормой в производстве электроники.

Бессвинцовый припой очень похож на свой свинцовый аналог, за исключением того, что, как указано в названии, он не содержит свинца.Вместо этого он состоит в основном из олова и других металлов в следовых количествах, таких как серебро и медь. Этот припой обычно маркируется символом RoHS, чтобы потенциальные покупатели знали, что он соответствует стандарту.

Выбор подходящего припоя для работы

Когда дело доходит до производства электроники, лучше всего использовать бессвинцовый припой, чтобы обеспечить безопасность ваших продуктов. Однако, когда дело касается вас и вашей электроники, выбор припоя остается за вами. Многие люди по-прежнему предпочитают использовать этилированный припой из-за его превосходной способности действовать как соединительный агент.Тем не менее, другие предпочитают безопасность функциональности и выбирают бессвинцовые. SparkFun продает обе разновидности, чтобы люди могли сделать этот выбор сами.

Бессвинцовый припой не лишен недостатков. Как уже упоминалось, свинец был выбран потому, что он лучше всего работает в таких ситуациях, как пайка. Когда вы убираете вывод, вы также лишаетесь некоторых свойств припоя, которые делают его идеальным для того, что он был предназначен - для соединения двух металлических частей. Одно из таких свойств - температура плавления.Олово имеет более высокую температуру плавления, чем свинец, поэтому для достижения текучести требуется больше тепла. И хотя олово выполняет свою работу, иногда ему требуется небольшая помощь. Многие варианты бессвинцовых припоев имеют так называемый сердечник из флюса . А пока просто знайте, что флюс - это химический агент, который способствует растеканию бессвинцового припоя. Хотя можно использовать бессвинцовый припой без флюса, это значительно упрощает достижение тех же эффектов, что и при использовании свинцового припоя. Кроме того, из-за дополнительных затрат на изготовление бессвинцового припоя он иногда может быть дороже, чем свинцовый припой.

Помимо выбора припоя, содержащего свинец или бессвинца, при выборе припоя следует учитывать ряд других факторов. Во-первых, помимо свинца и олова существует множество других составов припоя. Посетите страницу пайки в Википедии, чтобы ознакомиться с обширным списком различных типов. Во-вторых, припой бывает разной толщины или ширины. При работе с небольшими компонентами часто лучше использовать очень тонкий кусок припоя - чем больше число, тем меньше калибр. Для крупных компонентов рекомендуется использовать более толстую проволоку.Наконец, припой бывает и в других формах, кроме проволоки. Приступая к пайке поверхностного монтажа, вы увидите, что паяльная паста является предпочтительной формой. Однако, поскольку это руководство по пайке через отверстие, паяльная паста не рассматривается подробно.

Покупка припоя

SparkFun предлагает множество размеров катушек припоя как с свинцовым, так и с бессвинцовым припоем. Если вам нужно достаточно для одного проекта или запасы на предстоящую зиму, у SparkFun есть то, что вам нужно.

Вы также можете посетить категорию пайки каталога SparkFun, чтобы узнать о других вариантах пайки.


Теперь, когда вы знаете, как выбрать лучший припой для работы, давайте перейдем к инструментам и дополнительной терминологии.


Паяльники

Есть много инструментов, которые помогают при пайке, но ни один из них не является более важным, чем паяльник. По крайней мере, вам понадобится как минимум утюг и немного припоя для выполнения поставленной задачи. Паяльники бывают разными, от простых до сложных, но все они работают примерно одинаково.Здесь мы обсудим детали утюга и различные типы утюгов.

Анатомия паяльника

Вот основные части, из которых состоит паяльник.

  • Жала для паяльника - Ни один утюг не обходится без жала. Наконечник - это часть железа, которая нагревается и позволяет припою течь вокруг двух соединяемых компонентов. Хотя припой при нанесении будет прилипать к наконечнику, распространенное заблуждение состоит в том, что наконечник переносит припой.Наконечник фактически передает тепло, повышая температуру металлических компонентов до точки плавления припоя, и припой соответственно плавится. Большинство утюгов дают вам возможность поменять наконечник, если вам потребуется заменить старый наконечник или если вам нужно перейти на другой тип наконечника. Наконечники бывают разных размеров и форм, чтобы подходить к любому компоненту.

Несколько типов насадок. Слева направо: кончик конуса (также известный как кончик копыта), два конических кончика различной ширины и кончик долота.

Замена наконечника - это простой процесс, который состоит из либо отвинчивания палочки, либо простого надавливания и вытягивания наконечника.

Наконечник: Эффективность передачи тепла от жала к стыку зависит от размера жала паяльника, которое вы используете. Обычно вам нужно иметь паяльное жало примерно такой же ширины, как и паяльная площадка, к которой вы паяете. Для получения дополнительной информации ознакомьтесь с этой статьей Hakko.
  • Палочка - Палочка - это часть утюга, которая удерживает наконечник.Это тоже часть, которой занимается пользователь. Палочки обычно изготавливаются из различных изоляционных материалов (например, резины), чтобы предотвратить передачу тепла наконечника наружу палочки, но они также содержат провода и металлические контакты, которые передают тепло от основания или выхода к наконечнику. . Эта двойная роль нагрева и предотвращения ожогов делает высококачественные палочки очень ценными.

Две разновидности жезлов. Обратите внимание на то, как наконечники ввинчиваются в палочку, обеспечивая взаимозаменяемость.У некоторых жезлов есть наконечники, которые просто вдавливаются и вынимаются без каких-либо крепежных механизмов.

Некоторые утюги состоят из палочки, которая подключается к розетке. Эти утюги настолько просты, насколько это возможно, и в них нет никаких элементов управления для изменения температуры. В этих утюгах нагревательный элемент встроен непосредственно в трубку.

Простой паяльник, состоящий только из палочки. Некоторые из этих утюгов не имеют сменных наконечников.
  • База - Основа паяльника - это блок управления, позволяющий регулировать температуру.Палочка прикрепляется к основанию и получает тепло от внутренней электроники. Существуют аналоговые базы, на которых есть циферблат, который контролирует температуру, и есть цифровые базы, на которых есть кнопки для установки температуры и дисплей, который сообщает вам текущую температуру. Некоторые основания даже имеют дополнительные функции, такие как тепловые профили, которые позволяют быстро изменять количество тепла, подаваемого на наконечник для пайки различных компонентов.

Два варианта основания паяльника.Слева цифровая база с кнопками управления и цифровым дисплеем. Справа аналоговая база, которая использует циферблат для контроля температуры.

База обычно состоит из большого трансформатора и нескольких других управляющих электронных устройств, которые позволяют безопасно изменять температуру наконечника.

Внутренности основания паяльника

  • Подставка (подставка) - подставка для утюга (часто называемая подставкой) - это то место, где находится утюг, когда он не используется.Подставка может показаться тривиальной, но оставлять без присмотра утюг на столе или верстаке представляет собой потенциальную опасность: он может вас обжечь или, что еще хуже, обжечь стол и вызвать пожар. Опять же, они могут быть такими же простыми, как металлическая подставка, или могут быть сложными, предлагая функцию автоматического отключения, которая снижает температуру наконечника, когда палочка помещается в подставку. Это помогает предотвратить износ насадки со временем.

Различные типы железных опор.Обратите внимание, что некоторые позволяют использовать обычную губку, а другие - латунную губку.

  • Латунная губка - Во время пайки ваш наконечник будет окисляться , что означает, что он станет черным и не захочет принимать припой. В припое, особенно в бессвинцовом припое, есть примеси, которые имеют тенденцию накапливаться на кончике вашего железа, что вызывает это окисление. Вот тут-то и пригодится губка. Время от времени следует тщательно очищать наконечник, удаляя этот налет.Традиционно для этого использовалась настоящая влажная губка. Однако использование влажной губки может значительно сократить срок службы наконечника. Если протереть наконечник прохладной влажной губкой, наконечник имеет тенденцию расширяться и сжиматься при изменении температуры. Это расширение и сжатие приведет к износу наконечника и иногда к образованию отверстия сбоку наконечника. Если в наконечнике есть отверстие, его нельзя паять. Таким образом, латунные губки стали стандартом для очистки наконечников. Латунные губки вытягивают излишки припоя с наконечника, позволяя наконечнику сохранять свой текущий уровень нагрева.Если у вас нет латунной губки, лучше использовать обычную губку, чем ничего.
Латунная губка. Если на вашей железной подставке нет места для латунной губки, вы можете приобрести ее с собственным основанием.

Покупка паяльника

Независимо от того, новичок вы или опытный профессионал, у нас есть паяльник для вас!

Наши рекомендации:

Ищете другие варианты паяльника? Нажмите на кнопку ниже, чтобы увидеть дополнительные опции в каталоге!

Щелкните здесь, чтобы увидеть больше паяльников и станций

Принадлежности для пайки

Теперь, когда вы знаете все тонкости паяльника, пришло время обсудить другие инструменты, которые помогут вам в вашем приключении по пайке.

  • Solder Wick - ластик для паяльного карандаша. При решении таких проблем, как перемычки или снятие деталей (распайка), фитиль для припоя очень удобен. Фитиль для припоя, также известный как оплетка для распайки, состоит из тонкой медной проволоки, сплетенной вместе. Припой пропитан медью, что позволяет «стереть» лишние капли припоя.
  • Tip Tinner - это химическая паста, используемая для очистки жала паяльника.Он состоит из слабой кислоты, которая помогает удалить пригорелые остатки (например, когда вы случайно оплавили жало на компоненте) и помогает предотвратить окисление (неприятный черный материал), который накапливается на жале паяльника, когда он не используется.
  • Вакуумный припой (Solder Sucker) - отличный инструмент для удаления припоя, оставшегося в сквозных отверстиях при делении компонентов. Мы рассмотрим, как использовать этот инструмент немного позже в этом руководстве.

Припой вакуумный

В наличии TOL-13203

Пылесос для пайки, отличный (а иногда и недооцененный) маленький инструмент для доработки припоя.Он позволяет вытягивать расплав…

7
  • Водорастворимая ручка для флюса - Флюс - это химический агент, который способствует растеканию бессвинцового припоя. Ручки для флюса позволяют наносить жидкий флюс на труднопроходимые компоненты, чтобы улучшить внешний вид паяных соединений. Рекомендуется очистить и удалить остатки водорастворимого флюса на доске.
  • No Clean Flux Pen - Флюс - еще один химический агент, который способствует растеканию бессвинцового припоя.Ручки для флюса позволяют наносить жидкий флюс на труднопроходимые компоненты, чтобы улучшить внешний вид паяных соединений. Очистка и удаление флюса не требуется. Тем, кто заинтересован в удалении остатков флюса, необходим изопропиловый спирт (IPA).

Другие предлагаемые инструменты

В этих инструментах нет необходимости, но они действительно иногда облегчают пайку.

  • Третья рука (третья рука) - Третья рука отлично подходит для удержания печатных плат, проводов и компонентов на месте во время пайки.

Третья рука

Распродано TOL-09317

Это лучший помощник паяльщика, третья рука. Поставляется с тяжелым основанием, двумя зажимами из кожи аллигатора, держателем паяльника и…

10

Комплект для третьих рук SparkFun

Распродано TOL-11784

Вас расстраивает отсутствие ловкости у большинства третьих рук? SparkFun Third Hand дает вам возможность держать…

56
  • Panavise Jr.- Vacuum Base - еще один отличный инструмент для удержания печатных плат, проводов и компонентов на месте во время пайки и ремонта платы.
  • Плоскогубцы-иглы - Мини-плоскогубцы необходимы любому любителю или инженеру-электрику. Очень важно для вставки устройств в макеты и сгибания штифтов.

Плоскогубцы для иглы

В наличии TOL-08793

Мини-плоскогубцы.Это отличные маленькие плоскогубцы! Незаменим для любого любителя или инженера-электрика. Решающее значение для вставки устройства…

1

Электронные снипперы

В наличии TOL-10447

Хотя наши маленькие диагональные фрезы отлично подходят для хобби, иногда вам нужно что-то с немного большим кусочком.Эти электро…

5

Диагональные фрезы

В наличии TOL-08794

Мини-диагональные фрезы. Это отличные маленькие резаки! Незаменим для обрезки выводов и дополнительных хвостовиков для припоя.4 дюйма в длину.

2
  • Резаки для заподлицо - Позволяют аккуратно обрезать провода и близко к паяному соединению. Диагональные резаки хороши, но если вам действительно нужно подойти поближе и лично, то резаки заподлицо - это то, что вам нужно.

Фрезы заподлицо - Xcelite

В наличии TOL-14782

Это простые резаки заподлицо от Excelite, которые позволяют аккуратно обрезать провода и близко к паяному соединению.

1

Защитные очки SparkFun

В наличии SWG-11046

С этими защитными очками SparkFun у вас будет пара легких, экономичных и стильных линз для защиты вашего драгоценного…

3
  • Monocle - Полезно для проверки паяных соединений и компонентов SMD на печатной плате.Светодиод обеспечивает достаточное освещение на рабочем расстоянии.
комплектов в комплекте! Обратите внимание на следующие наборы инструментов с некоторыми паяльниками и принадлежностями, перечисленными ранее!

Набор сумок для инструментов SparkFun

Распродано TOL-14683

Этот набор инструментов отлично подходит для тех из вас, кому нужен портативный инструмент для сборки с большим количеством места, чтобы добавить свой собственный.


Пайка первого компонента

Давайте применим все эти инструменты в действии. В этом первом видео рассказывается об основах пайки вашего первого компонента - заголовков!

Ознакомьтесь с версией для Vimeo здесь.

Обзор

Это действительно так просто! Следуйте простым правилам Дэйва, чтобы каждое паяное соединение было надежным.

  • Будьте осторожны при обращении с горячим утюгом
  • Во время пайки
  • удерживайте платы третьими руками или тисками.
  • Поставьте утюг на хороший средний огонь (325-375 градусов C)
  • Если вы видите дым от припоя, уменьшите нагрев
  • Лужите наконечник припоем перед каждым соединением, чтобы подготовить соединение
  • Используйте сторону наконечника (или зону наилучшего восприятия), а не самый наконечник утюга
  • Нагрейте площадку и деталь, которую вы хотите припаять, равномерно и одновременно
  • Снимаем припой, затем утюг
  • Хороший паяный шов должен быть похож на вулкан или поцелуй Херси, а не на клубок или комок

Мы также составили эту биграмму, чтобы помочь вам лучше понять, что делает хорошее паяное соединение.

Щелкните, чтобы увеличить изображение.

Когда закончите, залудите жало, чтобы продлить срок его службы, прежде чем выключать паяльник.


Расширенные методы и устранение неполадок

Расширенный PTH

После того, как вы освоите основы создания хороших паяных соединений, пора изучить некоторые из более продвинутых методов PTH, которые вы можете использовать. В этом видео рассматривается использование флюса, снятие перемычек припоя, демонтаж компонентов, а также некоторые другие советы и рекомендации.

Вот еще несколько советов по пайке PTH:

  • Удаление припоя часто может быть лучшим способом научиться паять. Есть много причин для демонтажа детали: ремонт, модернизация, утилизация и т. Д. Многие методы, используемые в видео, помогают процессу демонтажа.

  • Существует еще один метод удаления припоя из сквозных отверстий, который мы называем методом щелчка.

  • Если вы не уверены, что созданное паяное соединение обеспечивает электрическое соединение, вы можете использовать мультиметр для проверки целостности цепи.

Удерживание заголовков напротив платы

Для тех, у кого есть ловкость, вы можете установить ряд заголовков, удерживая штифты напротив платы! Вы можете попробовать использовать ленту и липкую ленту, как упоминалось ранее. Ниже приведен пример установки женских заголовков на ProtoShield. Однако вы можете использовать штыревые разъемы или использовать эту технику для пайки разъемов на любой плате.

Возьмите штабелируемый жаток с внутренней резьбой и сдвиньте его с верхней стороны щита.Рукой для пайки потяните заглушку указательным и большим пальцами к краю платы. Другой рукой надавите на жатку указательным пальцем и возьмитесь за доску большим пальцем. Удерживайте заголовок средним пальцем. Старайтесь не прикасаться к контактам разъема в местах соприкосновения паяльника.

Возьмите паяльник рукой и закрепите один из контактов.Повторите для каждого заголовка. Прикрепив по одному штырю к каждому заголовку, вы должны убедиться, что штифты прямые и перпендикулярны вашей доске. Если это не так, вы можете попытаться повторно нагреть штифт жатки и отрегулировать выравнивание жатки.

Если заголовки выровнены, вы можете припаять остальные контакты на плате, чтобы закончить установку заголовков на плату!

Продвинутый SMD

Ищете другие советы и рекомендации, используя только свой паяльник? По словам Пита, ознакомьтесь с этими передовыми методами переделки SMD-компонентов.

Очистка остатков флюса

При работе с бессвинцовым припоем флюс имеет тенденцию попадать повсюду, будь то флюс в припое или внешний флюс, нанесенный пользователем. Определенные типы флюса могут со временем разъедать печатную плату и компоненты, поэтому полезно знать, как очистить печатные платы, чтобы на них не осталось остатков флюса. Это также может вызвать короткое замыкание между штырями из-за влажности воздуха и образования крошечных дендритов.Общие проблемы могут варьироваться от загрузки кода в Arduino с помощью преобразователя последовательного интерфейса в USB до ошибок при отправке данных через I 2 C.

Как они выглядят? Что ж, давайте посмотрим на изображения ниже. На изображении слева видны остатки водорастворимого флюса на паяных соединениях. Они могут проявляться в виде желтого или коричневого налета на паяных соединениях или вокруг них. На изображении справа не видно чистого потока, который использовался на SparkFun Edge. Они могут казаться белыми на доске.Он непроводящий, поэтому его можно оставить на плате.

Если у вас есть остатки водорастворимого флюса на плате, вы захотите удалить их с платы. Никакого чистого флюса, удалять его не нужно. Самый простой способ удалить водорастворимый флюс с доски - использовать маленькую щетку с жесткой щетиной (зубные щетки отлично подходят) или ватную палочку. Затем протрите паяное соединение горячей деионизированной водой, чтобы удалить водорастворимый флюс. Изопропиловый спирт можно использовать вместо воды. Если вам необходимо удалить с плиты флюс, не требующий очистки, лучше всего использовать изопропиловый спирт, а не воду.Имейте в виду, что вам нужно будет проверить документацию на свой припой для правильной методики очистки, поскольку для других типов флюсов может потребоваться ацетон.

Удаление водорастворимого флюса с помощью кисти Удаление водорастворимого флюса с помощью ватной палочки Удаление чистого флюса с помощью ватной палочки

Если вы паяете более нескольких плат, может потребоваться их чистка партиями.Для этого мы рекомендуем мультиварку, наполненную дистиллированной водой. Дистиллированная вода защищает ваш контур от других примесей и загрязнений. Ниже показано изображение очищаемых держателей батарей. Не все доски можно так окунуть в воду. Таким образом, вам может потребоваться вручную очистить паяные соединения. Если наполнить мультиварку горячей деионизированной водой, процесс ускорится.

Макать доски в мультиварке Очистка паяных соединений светодиодной ленты вручную

Избегайте попадания датчиков воды или компонентов, которые могут удерживать воду.Некоторые компоненты чувствительны к воде, поэтому вам следует избегать погружения этих плат в воду и не допускать намокания этих компонентов. Вот краткий список компонентов, которым следует избегать контакта с водой. Если вода попадет в них и вы включите плату, это, вероятно, повредит компонент.

  • Символьные ЖК-дисплеи
  • 7-сегментные светодиодные дисплеи
  • Батарейки
  • Модули GPS
  • Беспроводные модули
  • Датчики атмосферного давления
  • Потенциометры скользящие
  • Микрофоны
  • Динамики
  • ИС для монитора сердечного ритма

Когда вы закончите чистку доски, удалите с нее излишки воды.Сжатый воздух творит чудеса, так что вам не нужно ждать, пока он испарится. Вы также можете высушить доску бумажными полотенцами, но при этом могут остаться ворсинки. Таким образом, для сушки доски лучше использовать салфетки с низким содержанием ворса. Если у вас есть термофен, вы также можете использовать его для нагрева доски. Только убедитесь, что на доске ничего не расплавлено.

Сжатый воздух для сушки картона Салфетки с низким содержанием ворса для сушки доски

Нет необходимости чистить плату на 100%, однако это значительно увеличит срок службы вашей схемы.Кроме того, данные, передаваемые через последовательный порт, будут надежными, когда плата чистая. Для получения дополнительной информации о чистке печатной платы щелкните ниже.

Сборка электроники: мойка

Тестирование и устранение неисправностей паяных соединений

После того, как вы закончите чистку, не стесняйтесь проверять свои паяные соединения с помощью мультиметра, установленного в режим непрерывности, как указано ранее. Это полезно, если вы столкнулись с проблемами и вам нужно проверить, правильно ли припаян штифт к плате. Для получения дополнительной информации ознакомьтесь с нашим руководством по использованию мультиметра.

Ищете советы по устранению неполадок? Ознакомьтесь с контрольным списком оборудования в нашем руководстве для получения дополнительной информации!

Ресурсы и движение вперед

Мы только начали спускаться по кроличьей норе для пайки. После того, как вы освоите пайку PTH, вы можете попробовать свои силы в этих других навыках и учебных пособиях.

.

Методы пайки напряженных проводов к печатным платам

Я пытаюсь починить плату на своем универсальном пульте дистанционного управления. Припой , удерживающий красный положительный провод (+) и черный отрицательный провод (-), постоянно ломает . Часть печатной платы, с которой у меня возникли проблемы, - это то место, куда идут батареи для питания пульта дистанционного управления. Я припаял провода обратно к + и - соединениям батареи несколько раз, но он ломается после того, как я вставляю батареи. Когда я вставляю батареи , это оказывает небольшое давление на область батарейного отсека, и провода вырываются из припоя .Можете ли вы сказать мне, есть ли более надежный или постоянный способ припаять провода, чтобы они не выпали и не сломались при приложении напряжения?

Похоже, вы неправильно паяете или у вас плохой припой. Для уверенности можно попробовать использовать высококачественный многожильный припой . Убедитесь, что ваш паяльник достаточно нагревается. Также убедитесь, что вы используете флюс из канифольной пасты , чтобы припой правильно прикрепился к паяным соединениям.

Если при установке батарей за провода натягиваются, необходимо прижать их вниз, чтобы они не выдергивались. Чтобы провода не выдергивались снова, просверлите по 2 крошечных отверстия с каждой стороны каждого провода. Используйте крошечные кабельные стяжки, проденьте их через монтажную плату и оберните вокруг проводов, чтобы удерживать их на месте. Это предотвратит выдергивание проводов. Если провода недостаточно длинные для этого, см. Ниже несколько других методов.

Процесс пайки

Способы удержания припаянных проводов на месте для снятия натяжения:
(Убедитесь, что клейкие элементы ниже не попадают в паяные соединения)
1. Используйте каплю горячего клея из клеевого пистолета, чтобы удерживать провода.
2. Попробуйте нанести каплю контактного клея, чтобы закрепить провода.
3. Просверлите 2 отверстия для каждого провода и проденьте каждый провод через них, а затем обратно, прежде чем паять.
4. Просверлите отверстия с каждой стороны провода, добавьте небольшую кабельную стяжку для фиксации.
5. Вы можете отпаять старые провода и припаять более длинные провода.

ПРИМЕЧАНИЕ. Этот метод пайки может хорошо работать с батареями испарителей для электронных сигарет, платами для экспериментов с электронными схемами, raspberry pi, пультами дистанционного управления телевизорами, радиоуправляемыми самолетами, вертолетами, дронами и квадрокоптерами. Практически любой тип электронной платы, которая может удариться или отскочить.

Метод пайки для снятия натяжения (при вытягивании проволоки при использовании компонента)


Как припаять печатную плату


Как спаять 2 многожильных провода вместе


Как удалить припой

Если соединение пропаяно правильно, его будет очень сложно развести. Обязательно используйте качественный многоядерный припой и качественный флюс.Перед нанесением припоя убедитесь, что соединение очень чистое и на нем нет жира или мусора. Для закрепления используйте сильный нагрев и каплю припоя . Вы также можете попробовать припой, в который встроен флюс. Уровень качества используемого припоя имеет большое влияние на прочность паяного соединения. Используйте высококачественный припой и высококачественный паяльный пистолет.

Знаете ли вы о других методах припаивания проводов к стыкам на печатных платах ? Пожалуйста, оставьте комментарий ниже.

Пожалуйста, поделитесь нашими проектами помощи по ремонту DIY:

.Основы печатных плат

- learn.sparkfun.com

Обзор

Одно из ключевых понятий в электронике - это печатная плата или печатная плата. Это настолько фундаментально, что люди часто забывают объяснить, что такое PCB . В этом руководстве мы разберем, из чего состоит печатная плата, и разберем некоторые общие термины, используемые в мире печатных плат.

На следующих нескольких страницах мы обсудим состав печатной платы, рассмотрим некоторую терминологию, взглянем на методы сборки и кратко обсудим процесс проектирования, лежащий в основе создания новой печатной платы.

Рекомендуемая литература

Перед тем, как начать, вы можете ознакомиться с некоторыми концепциями, которые мы используем в этом руководстве:


Переводы

Минь Туун любезно перевел это руководство на вьетнамский язык. Посмотреть перевод можно здесь.

Что такое печатная плата?

Печатная плата - наиболее распространенное название, но ее также можно назвать «печатными монтажными платами» или «печатными монтажными платами». До появления печатных плат схемы создавались посредством трудоемкого процесса двухточечной проводки.Это приводило к частым сбоям в соединениях проводов и коротким замыканиям, когда изоляция проводов начинала стареть и трескаться.

->
предоставлено пользователем Википедии Wikinaut <-

Значительным достижением стала разработка обмотки проводов, при которой провод небольшого калибра буквально наматывается на столб в каждой точке соединения, создавая газонепроницаемое соединение, которое является очень прочным и легко заменяемым.

По мере того, как электроника перешла от электронных ламп и реле к кремниевым и интегральным схемам, размер и стоимость электронных компонентов стали уменьшаться.Электроника стала более распространенной в потребительских товарах, и давление, направленное на уменьшение размеров и затрат на производство электронной продукции, заставило производителей искать лучшие решения. Так родилась печатная плата.

PCB - это аббревиатура от печатной платы . Это доска, на которой есть линии и контактные площадки, соединяющие различные точки вместе. На картинке выше есть следы, которые электрически соединяют различные разъемы и компоненты друг с другом. Печатная плата позволяет передавать сигналы и питание между физическими устройствами.Припой - это металл, который обеспечивает электрические соединения между поверхностью печатной платы и электронными компонентами. Припой, являясь металлом, также служит прочным механическим клеем.

Состав

Печатная плата похожа на слоеный пирог или лазанью - есть чередующиеся слои разных материалов, которые ламинируются вместе с помощью тепла и клея, так что в результате получается один объект.

Давайте начнем с середины и проработаем свой выход.

FR4

Основным материалом или подложкой обычно является стекловолокно. Исторически наиболее распространенным обозначением этого стекловолокна является «FR4». Этот прочный сердечник придает печатной плате жесткость и толщину. Также существуют гибкие печатные платы, построенные на гибком жаропрочном пластике (каптон или аналог).

Вы найдете много печатных плат различной толщины; наиболее распространенная толщина продуктов SparkFun - 1,6 мм (0,063 дюйма). В некоторых наших продуктах - платах LilyPad и Arudino Pro Micro - используется 0.Доска толщиной 8мм.

Более дешевые печатные платы и перфорированные платы (показанные выше) будут изготавливаться из других материалов, таких как эпоксидные смолы или фенолы, которые не обладают долговечностью FR4, но намного дешевле. Вы поймете, что работаете с этим типом печатной платы, когда припаяете к ней - они имеют очень неприятный запах. Эти типы подложек также обычно используются в бытовой электронике низкого уровня. Фенольные смолы имеют низкую температуру термического разложения, что приводит к их расслаиванию, дымлению и обугливанию, когда паяльник слишком долго удерживается на плате.

Медь

Следующий слой - это тонкая медная фольга, которая ламинируется на плату с помощью тепла и клея. На обычных двусторонних печатных платах медь наносится на обе стороны подложки. В более дешевых электронных устройствах печатная плата может иметь медь только с одной стороны. Когда мы говорим о двухсторонней плате или двухслойной плате , мы имеем в виду количество слоев меди (2) в нашей лазаньи. Это может быть всего 1 слой или до 16 или более слоев.

Печатная плата с открытой медью, без паяльной маски и шелкографии.

Толщина меди может варьироваться и указывается по весу в унциях на квадратный фут. Подавляющее большинство печатных плат содержат 1 унцию меди на квадратный фут, но некоторые печатные платы, которые работают с очень высокой мощностью, могут использовать 2 или 3 унции меди. Каждая унция на квадрат соответствует примерно 35 микрометрам или 1,4 тысячным дюйма толщины меди.

Паяльная маска

Слой поверх медной фольги называется слоем паяльной маски. Этот слой придает печатной плате зеленый (или, в SparkFun, красный) цвет.Он накладывается на медный слой, чтобы изолировать медные следы от случайного контакта с другим металлом, припоем или токопроводящими насадками. Этот слой помогает пользователю паять в нужных местах и ​​предотвращает возникновение перемычек.

В приведенном ниже примере зеленая паяльная маска применяется к большей части печатной платы, закрывая небольшие следы, но оставляя открытыми серебряные кольца и контактные площадки SMD, чтобы их можно было припаять.

Паяльная маска обычно зеленого цвета, но возможен почти любой цвет.Мы используем красный почти для всех плат SparkFun, белый для платы IOIO и фиолетовый для плат LilyPad.

Шелкография

Белый слой шелкографии наносится поверх слоя паяльной маски. Шелкография добавляет к печатной плате буквы, числа и символы, которые упрощают сборку, и индикаторы для лучшего понимания платы людьми. Мы часто используем метки шелкографии, чтобы указать, какова функция каждого контакта или светодиода.

Шелкография чаще всего белая, но можно использовать чернила любого цвета.Широко доступны черный, серый, красный и даже желтый цвета шелкографии; Однако редко можно увидеть более одного цвета на одной доске.

Терминология

Теперь, когда у вас есть представление о структуре печатной платы, давайте определим некоторые термины, которые вы можете услышать при работе с печатными платами:

  • Кольцевое кольцо - кольцо из меди вокруг металлического сквозного отверстия в печатной плате.

Примеры кольцевых колец.

  • DRC - проверка правил проектирования.Программная проверка вашего дизайна, чтобы убедиться, что он не содержит ошибок, таких как неправильное касание, слишком тонкие следы или слишком маленькие отверстия.
  • Удар сверла - места на конструкции, где нужно просверлить отверстия или где они действительно просверливались на доске. Неточные удары сверла, вызванные затупившимися долотами, являются распространенной производственной проблемой.

Не очень точные, но функциональные попадания сверла.

  • Палец - открытые металлические площадки по краю платы, используемые для соединения двух печатных плат.Распространенные примеры - по краям компьютерных плат расширения или памяти и старых видеоигр на картриджах.
  • Мышиные укусы - альтернатива v-score для отделения плат от панелей. Несколько ударов сверла сгруппированы близко друг к другу, создавая слабое место, где доску можно легко сломать постфактум. См. Хороший пример платы SparkFun Protosnap.
Укусов мыши на LilyPad ProtoSnap позволяет легко отделять печатную плату.
  • Контактная площадка - часть открытого металла на поверхности платы, к которой припаян компонент.

Контактные площадки PTH (сквозное отверстие) слева, контактные площадки SMD (устройство для поверхностного монтажа) справа.

  • Панель - большая печатная плата, состоящая из множества небольших плат, которые перед использованием будут разобраны. У автоматизированного оборудования для работы с печатными платами часто возникают проблемы с меньшими платами, и, если объединить несколько плат одновременно, процесс можно значительно ускорить.
  • Трафарет для пасты - тонкий металлический (или иногда пластиковый) трафарет, который накладывается на плату и позволяет наносить паяльную пасту на определенные участки во время сборки.

ReplaceMeOpen

ReplaceMeClose

Abe быстро демонстрирует, как выровнять трафарет с пастой и нанести паяльную пасту.

  • Самовывоз - машина или процесс, с помощью которого компоненты размещаются на печатной плате.

ReplaceMeOpen

ReplaceMeClose

Боб показывает нам машину SparkFun MyData Pick and Place. Это довольно круто.

  • Плоскость - сплошной медный блок на печатной плате, обозначенный границами, а не дорожкой. Также обычно называют «заливкой».

Различные части печатной платы, на которых нет следов, но вместо них нанесен грунт.

  • Металлизированное сквозное отверстие - отверстие на плате, имеющее кольцевое кольцо и покрытое металлической пластиной на всем протяжении доски.Может быть точкой соединения для компонента со сквозным отверстием, переходным отверстием для передачи сигнала или монтажным отверстием.
Резистор PTH, вставленный в плату FabFM, готовый к пайке. Ножки резистора продеваются сквозь отверстия. К металлическим отверстиям могут быть прикреплены следы на передней и задней части печатной платы.
  • Pogo pin - подпружиненный контакт, используемый для временного подключения в целях тестирования или программирования.
Популярная булавка с заостренным концом.Мы используем их огромное количество на наших испытательных стендах.
  • Reflow - плавление припоя для создания стыков между контактными площадками и выводами компонентов.
  • Silkscreen - буквы, цифры, символы и изображения на печатной плате. Обычно доступен только один цвет и разрешение обычно довольно низкое.

Шелкография, идентифицирующая этот светодиод как светодиод питания.

  • Паз - любое отверстие в плате некруглой формы.Слоты могут иметь покрытие, а могут и не быть. Слоты иногда увеличивают стоимость платы, поскольку требуют дополнительного времени на вырезку.
В ProtoSnap - Pro Mini врезаны сложные слоты. Также показано множество укусов мышей. Примечание: углы пазов не могут быть сделаны полностью квадратными, потому что они прорезаются круговой фрезой.
  • Паяльная паста - маленькие шарики припоя, взвешенные в гелевой среде, которые с помощью пасты наносятся на контактные площадки для поверхностного монтажа на печатной плате перед размещением компонентов.Во время оплавления припой в пасте плавится, создавая электрические и механические соединения между контактными площадками и компонентом.

Паяльная паста на печатной плате незадолго до размещения компонентов. Обязательно ознакомьтесь с описанием * пасты трафарета выше. *

  • Горшок для припоя - горшок, используемый для быстрой пайки плат со сквозными отверстиями. Обычно содержит небольшое количество расплавленного припоя, в который быстро погружается плата, оставляя паяные соединения на всех открытых площадках.
  • Soldermask - слой защитного материала, нанесенный на металл для предотвращения коротких замыканий, коррозии и других проблем. Часто зеленый, хотя возможны и другие цвета (красный SparkFun, синий Arduino или черный Apple). Иногда упоминается как «сопротивляться».

Паяльная маска закрывает сигнальные дорожки, но оставляет контактные площадки для пайки.

  • Перемычка припоя - небольшая капля припоя, соединяющая два соседних контакта на компоненте на печатной плате.В зависимости от конструкции, для соединения двух контактных площадок или контактов вместе можно использовать паяльную перемычку. Это также может стать причиной нежелательных коротких замыканий.
  • Поверхностный монтаж - метод конструкции, который позволяет просто устанавливать компоненты на плату, не требуя, чтобы провода проходили через отверстия в плате. Сегодня это преобладающий метод сборки, который позволяет быстро и легко устанавливать платы.
  • Thermal - небольшой след, используемый для подключения контактной площадки к плоскости. Если контактная площадка не подвергается термической разгрузке, становится трудно нагреть контактную площадку до достаточно высокой температуры для создания хорошего паяного соединения.Контактная площадка с неправильной термической разгрузкой будет казаться «липкой», когда вы попытаетесь припаять ее, и для ее оплавления потребуется слишком много времени.

Слева паяльная площадка с двумя небольшими дорожками (термиками), соединяющими контакт с заземляющей пластиной. Справа - переходное отверстие без термиков, полностью соединяющее его с заземляющей пластиной.

  • Воровство - штриховка, линии сетки или точки из меди, оставленные в областях платы, где нет плоскости или следов.Снижает сложность травления, поскольку для удаления ненужной меди требуется меньше времени в ванне.
  • Trace - непрерывный путь меди на печатной плате.

-> Небольшой след, соединяющий площадку Reset с другим местом на плате. Более крупная и толстая дорожка подключается к выводу питания 5V . <-

  • V-образный разрез - частичный разрез доски, позволяющий легко зафиксировать доску вдоль линии.
  • Via - отверстие в плате, используемое для передачи сигнала от одного уровня к другому. Шатровые переходные отверстия закрыты паяльной маской, чтобы защитить их от припаивания. Переходные отверстия, к которым должны быть прикреплены соединители и компоненты, часто не закрыты (открыты), поэтому их можно легко припаять.

Передняя и задняя часть одной и той же печатной платы со сквозным соединением. Это переходное отверстие передает сигнал с передней стороны печатной платы через ее середину на заднюю сторону.

  • Волновой припой - метод пайки, используемый на платах с компонентами со сквозными отверстиями, когда плата пропускается над стоячей волной расплавленного припоя, который прилипает к открытым контактным площадкам и выводам компонентов.

Создай свой собственный!

Как вы подходите к разработке своей собственной печатной платы? Все тонкости проектирования печатных плат слишком подробны, чтобы здесь углубляться, но если вы действительно хотите начать, вот несколько советов:

  1. Найдите пакет САПР: на рынке существует множество недорогих или бесплатных вариантов проектирования печатных плат.Что нужно учитывать при выборе пакета:
    • Поддержка сообщества: много ли людей используют пакет? Чем больше людей будет им пользоваться, тем больше у вас шансов найти готовые библиотеки с нужными вам частями.
    • Простота использования: если пользоваться им больно, не откажитесь.
    • Возможности: некоторые программы накладывают ограничения на ваш проект - количество слоев, количество компонентов, размер платы и т. Д. Большинство из них позволяют вам платить за лицензию для обновления их возможностей.
    • Переносимость: некоторые бесплатные программы не позволяют экспортировать или преобразовывать ваши проекты, ограничивая вас только одним поставщиком.Может быть, это справедливая цена за удобство и цену, а может, и нет.
  2. Посмотрите на макеты других людей, чтобы увидеть, что они сделали. Оборудование с открытым исходным кодом делает это проще, чем когда-либо.
  3. Практика, практика, практика.
  4. Сохраняйте низкие ожидания. У вашего первого дизайна доски будет много проблем. У вашего 20-го дизайна доски будет меньше, но все равно будет. Вы никогда не избавитесь от них всех.
  5. Схемы важны. Пытаться спроектировать плату без хорошей схемы вначале - бесполезное занятие.

Наконец, несколько слов о полезности разработки собственных печатных плат. Если вы планируете реализовать более одного или двух проектов в рамках одного проекта, окупаемость разработки платы будет довольно хорошей: схемы подключения точка-точка на прототипной плате - это хлопот, и они, как правило, менее надежны, чем специально разработанные. доски. Это также позволяет продавать свой дизайн, если он окажется популярным.

.

Смотрите также