Как правильно паять. Часть 1

Добрый день, друзья!

Раз уж вы изучаете «железо» компьютеров и периферийных устройств, то рано или поздно вам придется взять в руки паяльник.

Для того, чтобы познакомиться с этим «железом» поближе!

Основные части компьютера – материнская плата, блок питания (и все остальное) смонтированы на заводе посредством пайки.

Да и все другие устройства, содержащие электрическую или электронную часть, используют эту технологию.

Все электронные компоненты компьютера и периферийных устройств содержат металлические выводы, посредством которых они могут быть объединены в электронную схему. Объединение может быть выполнено посредством пайки или путем разъемных соединений.

В первом случае менять эти компоненты без паяльника невозможно. Во втором случае деталь, имеющие выводы (штырьки) или контактные площадки, вставляют в разъем – специальную конструкцию, имеющую ответную контактную часть.

Такой подход позволяет при необходимости оперативно менять компоненты (процессор, микросхему BIOS) или целые модули (например, памяти) и платы расширения.

Рассмотрим более подробно

Что такое пайка и припой

Пайка – это процесс соединения компонентов электронной схемы в одно целое посредством припоя. Припой – это сплав легкоплавких металлов, основные из которых – олово и свинец. Температура плавления олова – 232, свинца – 327,5 ^о С.

Интересно отметить, что сплав этих двух металлов может иметь температуру плавления меньшую, чем каждый из них отдельно! Причем температура плавления сплава меняется в зависимости от процентного соотношения олова и свинца.

Широко известны марки припоя ПОС (Припой Оловянно-Свинцовый). Цифра после букв означает процентное содержание олова, например, ПОС-40 или ПОС-60.В припой, кроме олова и свинца могут входить и другие металлы – кадмий, висмут, сурьма. Такие припои имеют пониженную температуру плавления.

Так, сплав Розе (25 % олова, 25 % свинца и 50% висмута) имеет температуру плавления 94 ^о С, а сплав Вуда, содержащий кадмий, около 68 ^о С, т.е. они плавятся в кипятке!

Твердые и мягкие припои

Припои на основе свинца и олова относятся к так называемым мягким припоям.

Температура их плавления не превышает 300 ^о С.

Существуют и твердые припои, содержащие серебро, цинк, медь. Они имеют повышенную прочность и температуру плавления больше 300 ^о С.

Если ткнуть острым предметом в место пайки мягким припоем, останется заметная вмятина. А если использовался твердый припой – глубокой вмятины не будет, только царапина.

При пайке выводы деталей соединяются друг с другом (или с основой) посредством расплавленного припоя, который (как сплав металлов) обладает достаточно высокой электропроводностью.

Припой защищает соединений деталей от коррозии и окисления кислородом воздуха, обеспечивая надежный контакт.

Материнская плата компьютера содержит множество медных проводников, нанесенных на ее поверхность, которые обеспечивают необходимые соединения. Используется именно медь, как материал с высокой электро- и теплопроводностью. Кстати сказать, старые паяльники имели именно медное жало.

Бессвинцовые припои

Припои, которые применяются при монтаже материнских плат и других компонентов компьютера – мягкие.

Следует сказать, что в последние годы перешли на бессвинцовые припои.

Экологи считают, что свинец наносит вред окружающей среде. Поэтому была принята директива RoHS, регламентирующая, в частности, применение именно бессвинцовых припоев.

Устройства, смонтированные согласно этой директиве можно отличить по более светлым и блестящим местам паек. Такие припои чаще всего более тугоплавки, поэтому при ремонте их не всяким паяльником можно работать. В таких припоях вместе с оловом могут быть цинк, медь, серебро и другие металлы.

Электронные компоненты довольно чувствительны к перегреву. Поэтому при ремонте устройств, выполненных по технологии RoHS, надо следить за температурой жала паяльника, чтобы не допустить перегрева.

Существует версия, что внедрение бессвинцовых припоев было вызвано не только (и не столько) заботой об окружающей среде. Было и желание получить прибыль от продажи нового паяльного оборудования, которое точнее контролирует температуру в месте пайки.

А флюс зачем?

При пайке применяют не только припой, но и флюс. Флюс – это органическое или неорганическое вещество, помогающее процессу пайки. Многие металлы при нагревании окисляются.

При этом на их поверхности появляется пленка окислов (соединения металла с кислородом), которая не смачивается припоем. Она имеет гораздо худшую теплопроводность. К тому же оксидная пленка имеет гораздо большее сопротивление, чем металл.

Это препятствует установлению надежного контакта. Как же быть?

С одной стороны, чтобы соединить металлические выводы деталей посредством расплавленного припоя, их надо нагреть. С другой стороны, металл при нагревании покрывается пленкой оксида. Многие видели, что медное жало поработавшего паяльника имеет черный (а не красный блестящий) цвет. Это и есть окисел меди.

Флюс затем и нужен, чтобы воспрепятствовать появлению таких пленок на поверхности нагретого металла. Активные флюсы (содержащие кислоты или их производные) могут даже растворить пленки на поверхности смачиваемых припоем деталей.

При монтаже электронных устройств активные флюсы применяются ограниченно, так как они требуют тщательной отмывки. В противном случае остатки флюса постепенно разрушают паяное соединение.

Канифоль

В большинство флюсов входит канифоль – производное от сосновых смолистых выделений (живицы).

Это твердое полупрозрачное вещество, которое легко крошится. Используется, в частности, для натирания смычков музыкальных инструментов.

Она представляет собой смесь твердых смоляных кислот и их изомеров. Чем светлее канифоль, тем меньше в ней примесей (и тем приятнее она пахнет). Раствор канифоли в этиловом спирте более активен, чем просто кусковая канифоль.

Для приготовления жидкого флюса следует растворить 1 часть канифоли в 5-6 частях этилового 96% спирта. Такой флюс в целом нейтрален. Подавать флюс к месту пайки удобно посредством медицинского 5-10 кубового шприца.

Существует множество различных видов флюсов для самых разных задач. Бывают флюсы на основе так называемых жирных кислот и канифоли. В состав могут добавлять глицерин и другие вещества.

Заканчивая первую часть, скажем, что припой выпускается в виде прутков различного диаметра или в виде проволоки, скрученной в бухту. Иногда такой пруток или проволока содержат в себе сердцевину из канифоли.

В некоторых случаях это удобно. Но для ремонтных работ лучше иметь прутковый припой без канифоли внутри и жидкий спиртоканифольный флюс.

В этом месте прервемся и сделаем паузу. В следующей части мы внимательно посмотрим на главный паяльный инструмент – паяльник. Не пропустите!

До встречи на блоге!