Перепайка реле в плате

Пайка компонентов 0201. Слабонервных просьба удалиться от экранов

Доброго времени суток, Хабр!

Хочу поделиться опытом пайки плат. Также затрону тему установки совсем маленьких компонентов с типоразмером 0201.

Предыстория

У меня ранее уже была статья на похожую тему «Ручной монтаж сложных плат на компонентах 0402, 0603, QFN, LQFP и THT». Я кратко показал, как можно запаивать довольно сложные платы, с большим количеством компонентов, с помощью пинцета и фена. До недавнего времени, я ни разу не разрабатывал платы с пассивом 0201, но все когда-то бывает в первый раз.

Типоразмеры

Для начала, давайте определимся с типоразмерами пассивных компонентов. Будем говорить только о резисторах и конденсаторах, так как их обычно больше всего на платах и их сложнее всего устанавливать вручную.

В своих проектах я все чаще стал переходить на 0402, так как это позволяет делать более плотную компоновку и оставлять место на верхних слоях для полигонов и проводников.

Рис.1. Резисторы 0603, 0402 и 0201.

Я сфотографировал три ленты (Рис.1.) с различными типоразмерами резисторов, чтобы можно было визуально их сравнить.

Метрические размеры резисторов Yageo:

• 0603 – 1,6х0,8мм;
• 0402 – 1,0х0,5мм;
• 0201 – 0,6х0,3мм.

Как видно, отличия существенные.

Инструменты

За более чем десять лет разработки плат и пайки своих макетов я стал больше внимания уделять инструментам. Их не обязательно должно быть много, но они должны быть «подходящими». Я не стал размещать фотографии, кому интересно, можете погуглить. Информация дана не ради рекламы, а для понимания какой инструмент можно использовать.

Пинцет. Первые три года я использовал пинцет «ProsKit 1pk-101t». Тогда я ставил компоненты 1206, 0805 и 0603. После этого, в течение пяти лет я использовал «VETUS ESD-10», устанавливая им еще и 0402 компоненты. Он немного мягче первого и такой же по размерам. Последние несколько лет у меня два одинаковых «goothelp gt-11ESD». Это узкий, удлиненный, мягкий экземпляр и разводится всего на 8мм (он на титульном фото к статье). Только им я смог нормально захватить 0201. Помимо этого набора пинцетов (они сохранились у меня все), я использую «goot TS-13», широкий, для захвата больших компонентов (микросхемы, индуктивности и т.д.). Были различные промежуточные, но они не достойны внимания.

Паяльная станция у меня одна уже на протяжении семи лет, даже не помню какая была до этого. «Lukey 852D+».

Паяльная паста «SolderPlus 7020199 62NCLR-A». Флюс «FluxPlus 7019074 6-412-A». Их я смешиваю примерно 1:1 и наношу получившуюся смесь на контактные площадки компонентов с помощью шприца.

Расстановка компонентов на плату

С инструментом разобрались. Теперь немного об Altium и как он нам поможет в расстановке. Я использую свою библиотеку компонентов и частично рассказывал о необходимых полях в другой своей статье «Разработка модуля на iMX8. Особенности переноса трассировки.». Итак, если все необходимые поля у компонентов присутствуют, то задача упрощается. Нажимаем ПКМ на компоненте и выбираем пункт меню Find Similar Objects.

Рис.2. Поиск компонентов на плате

В появившемся окне ставим фильтры по слою, номиналу и посадочному месту. Нажимаем кнопку ОК и видим, что все необходимые компоненты выделены. Теперь мы знаем их расположение на плате. Важно перейти на слой шелкографии (кнопки + и – на клавиатуре), чтобы увидеть подписи к компонентам, так будет еще проще.

Рис.3. Выделенные компоненты

После этого можно начинать расставлять компоненты. Я обычно ставлю сначала ту сторону (если плата с двухсторонним монтажом), на которой есть большие разъемы. После того, как я запаяю всю сторону, можно переворачивать плату и не бояться, что компоненты сдвинутся при запаивании второй стороны (можно использовать захваты для плат). Сначала я ставил пассив 0201 и 0402, затем 0603 и индуктивности. После этого можно ставить QFN и все остальное.

Рис.4. Запаивание компонентов (а)

Рис.5. Запаивание компонентов (б)

После того как все компоненты расставлены, я их пропаиваю феном за один раз, параллельно выравнивая.

BGA устанавливаю после того, как все остальное уже запаяно и плата отмыта от флюса. Мою в ультразвуковой ванне либо спиртом, либо отмывочной жидкостью.

Рис.6. Установленные 0603, 0402 и 0201

По плате видно, что плотность монтажа невысокая. Если постараться, можно было бы уместить 0402 вместо 0201, но в некоторых местах на плате это было бы сложно и, скорее всего, в ущерб трассировке. Это, так сказать, проба пера, чтобы понимать насколько это трудоемко и стоит ли в будущем использовать такие типоразмеры в проектах.

Заключение

Не буду утверждать, что данный способ является самым простым. Ручная пайка актуальна только на макетных образцах, когда речь не идет о серийности изделий. Несколько раз мы паяли макеты на производстве и один раз столкнулись с тем, что были запаяны не те номиналы резисторов 0402 (они не имеют маркировки). Проблему искали несколько дней, так как на плате было более 2000 компонентов и сбои в работе изделия были не регулярны. В этом случае, сначала начинаешь искать проблему в схемотехнике и трассировке и не подозреваешь что проблема совершенно в другом. Вероятность ошибки при ручной пайке (именно этим способом) минимальна, так как ставится сразу группа компонентов и даже если я ошибусь с установкой одного номинала, ошибка будет найдена, когда я буду ставить другой. Скажу больше, ни разу не было ошибок в расстановке при ручной пайке. Отлаженное производство на заводе, конечно, не даст ошибок, но при пайке макетного образца очень важно знать, что все компоненты на своих местах, иначе можно потратить куда больше времени на поиск несуществующей проблемы.

Если нужны еще какие-то нюансы — спрашивайте!

Источник

Как выпаять радиодетали из плат?

Вышедшие со строя электрические приборы вовсе не обязательно сразу отправлять в утиль, ведь отдельные электронные компоненты с них могут запросто пригодиться для ремонта или конструирования различных самоделок.

Единственная проблема, с которой сталкиваются начинающие электрики — как выпаять радиодетали. Несмотря на кажущуюся простоту, этот процесс требует особого внимания и применения специальных приспособлений, значительно упрощающих выпаивание радиодеталей.

Инструменты, которые нам понадобятся

Многие инструменты могут уже быть в наличии радиолюбителей, занимающихся изготовлением самоделок. В противном случае их придется приобрести или сделать самостоятельно из подручных материалов.

Поэтому прежде чем выпаять радиодеталь обзаведитесь такими приспособлениями:

• Паяльник нужной мощности и конструкции для прогревания контактов радиодеталей. Можете взять готовый, а можно изготовить своими руками, процесс изготовления детально изложен в следующей статье: https://www.asutpp.ru/payalnik-svoimi-rukami.html
• Пинцет или зажим – применяются для манипуляций с радиодеталями. Позволяет придерживать элементы с помощью пинцета, фиксировать их положение и осуществлять дополнительный отвод тепла, когда вы пытаетесь их выпаять.
• Иглы трубчатой формы – продаются готовые, но если таковых нет под рукой, их можно заменить обычной медицинской иголкой от шприца, главное, чтобы внутренний диаметр надевался на ножку радиодетали. Кроме иголок можно использовать трубки или гильзы, с их помощью разогретые радиодетали отделяются от припоя.

Рис. 1. Набор иголок для пайки

• Демонтажная оплетка – также выступает вспомогательным средством, если вам нужно выпаять те элементы, которые имеют большое количество ножек на печатной плате. Можно как приобрести готовую, так и изготовить ее своими руками.

Рис. 2: демонтажная оплетка

• Оловоотсос – устройство для удаления припоя с места крепления, позволяет быстро выпаивать большое количество радиодеталей. Конструктивно включает в себя вакуумную колбу, обратную пружину и поршень, приводимый ею в движение. Помимо приобретения заводской модели, можно изготовить оловоотсос своими руками.

Рис. 3. Оловоотсос

Неискушенные электрики могут возразить, что такого количества инструментов для выпаивания радиодеталей будет слишком много. Ведь пайка выполняет при помощи обычного паяльника, но все вышеперечисленные приспособления помогут вам выпаять нужные элементы и быстро, и аккуратно. Это особенно актуально при больших объемах контактных ножек в плате. Теперь рассмотрим применение каждого из описанных выше инструментов на практике.

Методы демонтажа радиодеталей из плат

Демонтаж радиодеталей может производиться при помощи классического паяльника, когда вы прикладываете нагревательный элемент к выпаиваемой детали и поддеваете ее слесарным инструментом. Но эта методика не требует особых разъяснений, поэтому далее мы разберем более сложную работу и способы ее реализации в домашних условиях.

Феном

Паяльный фен представляет собой бесконтактный вариант паяльника, который не менее эффективно позволяет выпаять радиодетали. Преимущества такого метода вполне очевидны, к примеру, при демонтаже микросхемы вам нет необходимости выпаивать каждую ножку микросхемы. Достаточно нагреть потоком воздуха определенную область на печатной плате, и весь припой расплавится одновременно. Затем радиодеталь поддевается отверткой или вытягивается пинцетом.

Недостатком выпаивания с помощью фена является нагрев непосредственно самих деталей, что впоследствии может привести к выходу их со строя. Поэтому если вы решили выпаять микросхемы, конденсаторы или транзисторы за счет общего нагрева места их фиксации, обязательно после этого проверьте их работоспособность.

Чтобы выпаять радиодетали феном необходимо выполнить следующий порядок действий:

• Зафиксируйте плату в устойчивом положении, учтите, что с обратной стороны вам придется орудовать пинцетом или отверткой. Радиолюбители часто используют специальные подставки для фиксации печатной платы, поэтому если вы планируете часто заниматься пайкой, следует обзавестись таким приспособлением.

Рис. 4. Держатель для плат

• Запустите паяльный фен и разогрейте контакты выпаиваемой радиодетали. Не задерживайте поток воздуха в одной точке, особенно, если вы собрались выпаивать smd радиодетали. Постоянное перемещение нагревательного воздействия позволит избежать перегрева и выхода со строя smd компонентов. Если нужно, прогревайте участок по нескольку раз, чтобы появились признаки оплавления припоя.
• Когда олово станет пластичным, приподнимите smd микросхему и отделите ее от поверхности. Если вся деталь отделяется по частям, вытягивайте ее аккуратно, чтобы не переломить микросхему или не оторвать ножки.

С гильзой

Гильза представляет собой полую конструкцию из металла, в которую должна поместиться ножка радиодетали. Наиболее ярким представителем гильз являются насадки, крепящиеся к жалу паяльника или паяльные иголки.

Их использование актуально в тех случаях, когда вам нужно прогреть конкретный участок или воздействовать на определенную ножку. Они позволяют выпаять конденсаторы, прогревая вывод по всей окружности, из-за больших размеров, прогревать их напрямую довольно сложно. Технология пайки с помощью гильзы приведена на рисунке ниже:

Рис. 5. Технология выпаивания гильзой

Преимуществом данного метода является равномерное прогревание только оловянного слоя, вся радиодеталь не подвергается прямому воздействию паяльника. Гильза при этом выступает в роли термического распределителя относительно вывода.

Если у вас нет под рукой заводских насадок или набора иголок, их можно заменить медицинской иглой или металлической трубкой подходящего диаметра. Главное, чтобы ее можно было надеть на ножки транзистора или электрического конденсатора, который вы собираетесь выпаять.

Если вы собираетесь постоянно выпаивать элементы, будет целесообразно приобрести набор иголок, тем более что их стоимость не так уж и велика.

Процесс демонтажа радиодетали со старых плат с помощью иглы заключается в следующем:

• Наденьте иглу на ножку, размер отверстия подбирается таким образом, чтобы она легко надевалась, но не болталась, а свободно входила бы в отверстие на плате.
• Включите паяльник и разогретым жалом начните плавить припой.
• По мере размягчения начните проворачивать иглу, чтобы отделить вывод радиодетали от олова.
• Все ножки отделяются достаточно легко и остаются целыми, благодаря чему радиоэлемент останется пригодным к дальнейшей эксплуатации.

Единственное, что может препятствовать повторному использованию детали – это наличие свинцово-оловянной смеси на ножках, которая собирается полостью гильзы. Но ее довольно легко удалить разогретым паяльником.

С оловоотсосом

Данный метод позволяет выпаять радиодетали, втягивая разжиженный припой в отдельную емкость. Оловоотсос может представлять собой как шприц, так и резиновую грушу с носиком из негорючего термоустойчивого материала. Он продается в заводской комплектации, но при отсутствии такового можно сделать его самостоятельно из резиновой вакуумной груши или медицинского шприца, которые присоединяются к металлической трубке.

Он продается в заводской комплектации, но при отсутствии такового можно сделать его самостоятельно из резиновой вакуумной груши или медицинского шприца, которые присоединяются к металлической трубке.

Чтобы выпаять радиодетали оловоотсосом разогрейте место соединения паяльником, пока олово не перейдет в разжиженное состояние. Затем взведите приспособление и втяните припой из-под контакта вакуумным отсосом.

При большом объеме выпаиваемых радиодеталей, трубку оловоотсоса необходимо периодически чистить. Этот метод позволяет оставить чистую плату, что весьма актуально в тех ситуациях, когда вы хотите заменить вышедшею со строя радиодеталь.

С помощью демонтажной оплетки

Демонтажная оплетка представляет собой медную проволоку маленького диаметра, собранную в плоский шлейф и пропитанную канифолью. При отсутствии заводской оплетки ее можно сделать из брони коаксиального кабеля или медного многожильного провода.

Процесс выпаивания радиодеталей заключается в следующем:

• Разогрейте паяльник до такой температуры, чтобы он легко расплавил нужный вам припой.
• Приложите к выводам радиодетали оплетку и начните разогревать ее паяльником.

Рис. 7. Разогрейте демонтажную оплетку

• Когда олово впитается в оплетку, удалите радиодеталь с помощью пинцета.

При больших объемах пайки демонтажная оплетка расходуется в довольно большом количестве.

Источник