Технологии пайки SMD-компонентов и их реализация в домашних условиях

За последние несколько лет, технология поверхностного монтажа радиокомпонентов стала очень популярной и применяется при производстве большинства современных электронных устройств. Аббревиатура SMD расшифровывается как — surface mounted device, что в свою очередь можно перевести как «прибор монтируемый на поверхность». Собственно само название данной технологии полностью раскрывает ее суть — радиокомпоненты монтируются непосредственно на поверхность платы, но в отличии от навесных компонентов, SMD-компонентам не нужны специальные отверстия для монтажа.

Отсутствие специальных отверстий для установки радиокомпонентов позволило сделать печатные платы компактнее. Применение технологии поверхностного монтажа позволяет значительно экономить место на плате, что в свою очередь позволяет увеличить плотность радиокомпонентов и делать более сложные устройства.

Кроме того, большинство SMD-компонентов имеют миниатюрный размер, за счет того, что им не требуются крупные выводы, как у выводных компонентов. Но многие ошибочно считают, что все без исключения SMD-компоненты очень маленькие. Среди них довольно часто встречаются и крупные радиодетали, которые отличаются от своих “выводных” собратьев лишь типом выводов (что логично).

Но давайте перейдем к сути статьи, а именно вопросу — как же осуществляется пайка SMD-компонентов и можно ли реализовать ее в домашних условиях.

SMD и обычный электрический паяльник

Довольно часто при мелкосерийном производстве или производстве прототипов устройств специалисты используют обычные электрические паяльники. Как же паять SMD-компоненты с помощью контактного паяльника?

1. Сперва на место, где должен быть установлен компонент наноситься флюс.

2. Далее устанавливается сам компонент, который необходимо припаять.

3. На жало паяльника наноситься немного припоя. Главное не переборщить и не нанести слишком много.

4. Капля припоя наноситься на контакты компонента. Благодаря флюсу, припой хорошо растекается и надежно скрепляет компонент с контактом на плате.

Если припоя будет слишком много — место пайки выйдет неаккуратным. Излишки припоя с легкостью убаюкаться специальной лентой, или же просто жалом паяльника.

Для пайки SMD-компонентов обычным паяльником лучше заменить стандартное жало на тонкое. Если же такого нет, можно использовать и стандартное, но перед тем, как приступать к серьезной работе потребуется небольшая тренировка.

Плюсы такого способа в его простоте. Если есть обычный паяльник, то кроме него собственно ничего и не потребуется. Минусы также очевидны — скорость работы будет довольно низкой (особенно при отсутствии навыков пайки SMD).

Пайка с помощью термовоздушной паяльной станции (фена)

Такой способ также часто используется при мелкосерийном производстве и ремонте. При этом, качество пайки будет гораздо выше, чем при использовании обычного паяльника. Пайка термовоздушной паяльной станцией, или феном происходит следующим образом:

1. На плату наноситься специальная паяльная паста.

2. устанавливается SMD-компонент который необходимо припаять.

3. компонент и место пайки прогреваются феном. При этом, из паяльной пасты испаряется флюс, а мельчайшие крупинки припоя плавятся и растекаются, припаивая компонент к контактам платы.

Плюсы такого метода — аккуратное место пайки компонента к плате и простота выполнения всего процесса. Главное не наносить слишком много пасты. При этом не всегда требуется нанесение дополнительной порции флюса, так как он уже содержится в пасте.

Минус такого способа всего один — термовоздушная паяльная станция может быть довольно дорогой. Также, поток воздуха воздействует не точечно, а на определенной области. Если не установить насадку для работы с миниатюрными SMD-компонентами, есть большая вероятность прогреть и расплавить припой на уже припаянных компонентах.

Пайка инфракрасной паяльной станцией

Домашняя реализация такого типа пайки может быть затруднительной, так как весь процесс осуществляется с помощью инфракрасной паяльной станции. Как видно из названия, нагревание флюса производиться с помощью инфракрасного излучения. При этом важен контроль температуры нагрева, а также не обойтись без подогрева самой платы. Это необходимо для предотвращения ее деформации при нагреве инфракрасным паяльником.

Существует множество видов инфракрасных паяльных станций, среди которых можно найти как любительские, так и профессиональные, предназначенные для работы на мелкосерийном производстве и в сервисных центрах. Единственный недостаток таких паяльных станций — высокая стоимость, в сравнении даже с хорошими термовоздушными станциями.

Как происходит процесс пайки с помощью такого оборудования?

1. Сперва на плату наносится паяльная паста.

2. Далее устанавливаются компоненты, которые необходимо припаять.

3. Компонент вместе с местом пайки прогреваются инфракрасным излучением, вследствие чего компонент надежно припаивается к месту пайки.

Существуют сложные, программируемые паяльные станции, которые способны самостоятельно припаивать элементы на плату. Достаточно лишь нанести на места пайки пасту и компоненты, а паяльная станция сделает все остальное. При этом, наблюдать за процессом можно с экрана монитора, отслеживая прогресс работы и температурные показатели.

Преимущество такого способа очевидны — с хорошей паяльной станцией процесс производства плат можно сделать полуавтоматическим. При этом, качество выполненной работы всегда будет на высоте. Но есть и некоторые недостатки — паяльная станция стоит довольно дорого, а для использования полуавтоматических станций требуются определенные навыки и знания.

Некоторые умельцы собирают свои собственные паяльные станции. Их стоимость гораздо ниже, чем у заводских, но сам процесс сборки и программирования довольно сложный.

Пайка в индукционной печи

Данный процесс применяется в промышленном производстве печатных плат. Он позволяет производить десятки, а то и сотни печатных плат в час, при этом, весь процесс может быть полностью автоматизирован. Как происходит процесс индукционной пайки и подготовка к нему?

1. На плату наноситься специальный трафарет.

2. Через трафарет, на плату наносят слоя паяльной пасты.

3. Далее, на плату устанавливаются компоненты.

4. Плата отправляется в индукционную печь, где и происходит весь процесс пайки.

Плюсы индукционной пайки — высокая скорость производства, возможность полной автоматизации процесса. Минусы — такое мини-производство сложно реализовать в домашних условиях. А по большей части это еще и не выгодно.

Так что в итоге?

Несмотря на сложность некоторых методов пайки, все их можно реализовать в домашних условиях:

• Пайка обычным электрическим паяльником наиболее доступный способ монтажа SMD-компонентов. После небольшой тренировки Вы сможете паять даже сложные компоненты с большим количеством выводов.
• Пайка термовоздушной паяльной станцией дает оптимальное качество пайки и не вызовет особых затруднений даже у новичков, но такая станция стоит гораздо дороже, чем обычный паяльник. Но если Вы истинный радиолюбитель и часто работаете с SMD-компонентами такие затраты будут оправданными.
• Инфракрасная паяльная станция обеспечивает отличное качество пайки. Если фирменная станция не по карману, можно попробовать собрать свою собственно, своими силами. Существует множество любительских проектов, где даже есть списки всех необходимых компонентов, а также можно загрузить прошивку с открытым исходным кодом. Но помните, что сборка собственной паяльной станции требует определенных навыков и знаний.
• Индукционная пайка наиболее сложная, так как требует наличия знаний, навыков и редких компонентов. Тем не менее, все это можно реализовать в домашних условиях, но подумайте — стоит ли оно того и нужно ли Вам производить платы устройств в около промышленных масштабах.