Совет.
Каждый вид флюса лучше справляется с определенным материалом проводника: канифоль хороша для медных проводников, а вот для пайки железа лучше использовать т. н. «паяльную кислоту» (раствор хлорида цинка).
Совершенно особые условия пайки и специальные флюсы необходимы для такого известного металла, как алюминий — пленка окиси на его поверхности не удаляется никакой механической обработкой, так так тут же образуется вновь (алюминий — химически очень активный металл). Если бы не совершенно особые свойства этой пленки (окись алюминия имеет твердость, близкую к твердости алмаза, температуру плавления около 2000 градусов, и в самом прямом смысле «спасает» металл от кислорода воздуха), то любая алюминиевая деталь за несколько минут рассыпалась бы в порошок.
Увы, то, что сделало алюминий незаменимым в машиностроении, напрочь закрыло ему дорогу в электронику — в электронных устройствах используются только медные провода.
Для обеспечения стабильных свойств паяного соединения используются сложные сплавы на основе олова. Чаще всего, второй компонент сплава — это свинец. Такой сплав, во-первых, имеет более низкую температуру плавления (например, сплав ПОС-60 плавится при температуре около 190 градусов, тогда как чистое олово — около 240, а свинец — около 320 градусов), а, во-вторых, чистое олово при низкой температуре изменяет свою структуру, постепенно рассыпаясь в порошок (это явление получило название «оловянная чума», и наиболее заметно при температуре -33 градуса).
Примечание.
По этой причине паять схемы (особенно предназначенные для работы на морозе) чистым оловом нельзя.
В сплаве со свинцом этого эффекта нет, но есть другая проблема — свинец ядовит. За рубежом сейчас широко применяются бессвинцовые припои (в основном с добавлением небольшого процента серебра). Эти припои, как правило, имеют еще более низкую температуру плавления, а переходное сопротивление паяного контакта у них значительно меньше (серебро, как известно — самый лучший проводник электрического тока). Кроме олова и свинца, в припоях могут присутствовать и другие элементы (обычно от долей до нескольких процентов), придающие им особые механические свойства.
Итак, в общих чертах процесс пайки выглядит следующим образом:
♦ приводим в соприкосновение два (или более) проводника, которые необходимо спаять
♦ наносим на них флюс, чтобы обеспечить химическую очистку поверхности проводников от посторонних химических соединений
♦ наносим на них расплавленный припой
♦ ждем остывания припоя
Ну а теперь — разберем каждую их этих стадий подробно, ибо, как известно, дьявол кроется в деталях.
Приводим в соприкосновение проводники. Специфическая особенность пайки в электронных устройствах заключается в той цели, с которой выполняется пайка, а цель здесь одна — обеспечить электрический контакт.
Если бы нам нужно было просто механическое соединение, проводники можно было бы и склеить!
Совет.
Первый шаг нужно выполнить таким образом, чтобы обеспечить максимально большую площадь соприкосновения проводников — чем больше площадь соприкосновения, тем меньше будет переходное сопротивление контакта. Поэтому, если Вы спаиваете вместе два проводника, их нужно обязательно зачистить и плотно скрутить между собой (если проводники толстые, не поленитесь взять в руки плоскогубцы).
Если в детали предусмотрен контакт с «ушком», обязательно пропустите в «ушко» провод и плотно оберните его вокруг контакта (даже если лень выпаивать весь тот мусор, что уже натыкан в «ушке»).
Внимание.
Напаивать «лесенкой» один провод на другой, затем третий на второй, а затем четвертый на третий совершенно недопустимо. Особенно это правило касается цепей, в которых проходят большие токи — степень нагрева контакта пропорциональна квадрату тока, проходящему через соединение, и отнюдь не случайно, что в сильноточных цепях все электрические соединения затягиваются могучими болтами, хотя никаких механических нагрузок там практически нет.
Крайне нежелательно, чтобы соединение двух проводников происходило через каплю припоя. Особенно это касается, как ни странно, сигнальных цепей — на медной поверхности всегда присутствует тонкий слой закиси меди, который являются полупроводником, и при некачественной пайке такой контакт может давать удивительнейшие эффекты, про которые потом долго рассказывают бывалые электронщики.
Нанесение флюса. Нельзя сказать, что на протяжении всей истории электроники культура пайки оставалась неизменной. «Дедовский способ», когда жало паяльника с каплей припоя тыкается в банку с канифолью, и затем уже несется к месту пайки, сейчас практически вышел из употребления — помимо того, что паяющий кадит, как служитель культа перед алтарем, требуется изрядное умение, чтобы донести хоть часть флюса до цели. Твердый флюс сейчас практически не применяется.
Наиболее популярные флюсы для меди — спиртовой раствор сосновой канифоли и флюс ЛТИ-120. На место пайки их необходимо наносить тонкой кисточкой, оптимальная температура пайки для них около 200 градусов. Стальные детали лучше паяются «паяльной кислотой» (хлорид цинка), температура пайки — около 280 градусов.
В радиолюбительской среде одно время предлагалось разводить канифоль ацетоном — на взгляд автора, такой рецепт хорош разве что для токсикомана, и, вдобавок, весьма пожароопасен (температура вспышки ацетона всего -19 градусов). Кстати, в качестве флюса для меди прекрасно подходит обыкновенная сосновая смола.
Флюс должен обладать еще одним свойством — легко удаляться после пайки, в том числе потому, что многие флюсы обладают неприятным свойством притягивать из воздуха пары воды и различных соединений, что неблагоприятно сказывается на работе конструкции (вплоть до выхода ее из строя).
Канифоль и флюс ЛТИ-120 легко отмывается спиртом или ацетоном, «паяльная кислота» — водой (кстати, сейчас промышленностью выпускается модифицированный флюс ЛТИ-120, который также отмывается водой). Большинство флюсов (за исключением, разве что, чистой канифоли) небезвредны для здоровья, поэтому при пайке необходимо пользоваться вытяжкой или хотя бы вентилятором. Кроме «отдельно стоящего» флюса промышленностью выпускается пара «припой-флюс», в которой флюс содержится внутри полой трубочки из припоя.
Иногда случается, что соединяемые поверхности до такой степени покрыты посторонними включениями, что спаять их не получится даже при наличии флюса. В таком случае соединяемые поверхности необходимо предварительно залудить, т. е. покрыть пленкой припоя, надежно механически связанной с поверхностью проводника. Лужение также применяется для защиты поверхности проводника от воздействия окружающей среды. В таких «аварийных» случаях следует пользоваться более радикальными средствами зачистки поверхности.
Очистка меди. Медные проводники и поверхности печатных плат можно зачистить либо механическим путем (мелкая наждачная шкурка), либо протереть крепким нашатырным спиртом. После протирки поверхность следует вымыть с мылом. Не следует применять для очистки меди кислоты — это гарантия, во-первых, получить изъеденную поверхность, и, во-вторых, получить проблемы с устройством в будущем.
Очистка серебра. Многие детали имеют посеребренные выводы, на которых со временем образуется черный налет сульфида серебра. Для его снятия пригоден либо механический (зачистка выводов), либо химический способ — тот же нашатырный спирт (деталь отмочить в нашатырном спирте примерно 1 час).
Не следует применять для этой цели кислоты — большинство их них на сульфид серебра не действуют, а проблемы создают те же, что и с медью. Если возиться с нашатырным спиртом желания