Выпаять smd микросхему. Учимся безопасно выпаивать радиодетали из плат

Когда я в очередной раз производил разборку в своих радиолюбительских «закромах», то обнаружил большое количество плат с SMD-компонентами, занимающих довольно много места. Выбрасывать вроде жалко, так как на платах содержится большое количество радиодеталей, которые могут пригодиться в работе. Поэтому я решил выпаять с этих плат наиболее ценные детали — полупроводники, микросхемы, индуктивности, кварцы и т.п. Т.е. те элементы, которые можно идентифицировать при помощи маркировки.

Распаять платы с SMD-компонентами можно несколькими способами, в том числе и обычным паяльником. Но это очень неудобный способ, приводящий к перегреву деталей и отслаиванию контактных площадок. Особенно затруднено выпаивание микросхем с большим количеством выводов. Наиболее удобным инструментом для этого дела является промышленный фен или паяльная станция со встроенным феном. К сожалению, у меня таких устройств нет, поэтому я решил соорудить небольшую «печку», для массовой выпайки SMD-элементов.

Конструкция

Основой устройства стала жестяная коробка взята от мультитула «Leatherman», размером 15х12х3,5см. В качестве нагревательного элемента применена 118 мм. галогенная лампа мощностью 300 Вт с цоколем R7s. Я не нашел патронов для монтажа этих ламп и в итоге пришлось немного переделать керамический патрон од другого типа лампы (штырьковой).

Первоначально я сделал крепления для двух ламп, но как показала практика и одной лампы хватает «за глаза»

Галогенная лампа подключается к любому регулятору соответствующей мощности. У меня он самодельный, собранный на интегральном регуляторе PR1500ST. Применение регулятора позволяет не перегревать плату и поддерживать «рабочую» температуру платы, чтобы легко снимать элементы.

Работа

Процесс демонтажа элементов достаточно прост. Участок платы, который необходимо распаять помещается над лампой, на высоте 1-3 см. Лампа включается почти на полную мощность. Через некоторое время — обычно 30-60 сек. плата начинает слегка дымиться (это испаряется защитный лак, остатки флюсов или клея). В это время я пробую снимать элементы в районе нагрева пинцетом. Обычно это легко удается секунд через 30-40 после того как пошел дым. Как только элементы начинают легко сниматься с платы, я уменьшаю мощность и начинаю методично «очищать» плату. Снятые детали помещаются на лист бумаги или картона. Таким способом элементы снимаются легко, без «соплей», даже если перед этим они были приклеены к плате (такие платы встречаются достаточно часто).

Для нагрева узкой платы, например сотового телефона я использую две металлические рейки.

Заключение

Вот в принципе и все. В итоге получается аккуратная кучка деталей которая в дальнейшем сортируется, каталогизируется и становится готовой к повторному применению в радиолюбительских устройствах.

Неоднократно встречаются случаи ошибок при демонтаже неподготовленным специалистом SMD-компонентов с печатных плат, в частности - повреждение контактных площадок и проводников на фольгированном текстолите плат управления принтеров и МФУ. Хочу подсказать безопасный способ демонтажа сложных SMD-компонентов (QFP, PLCC, TSOP и SOIC) с целью предотвращения выхода из строя как самих компонентов, так и токопроводящих элементов на фольгированном текстолите.

Как правило, сложности возникают при демонтаже элементов поверхностного монтажа при отсутствии инструментальной базы (паяльная станция, флюсы), а также опыта работы с SMD-компонентами с контролем температуры нагрева.

Компания CHIP QUIK учла этот момент и выпустила продукт, который позволяет производить демонтаж при помощи жала антистатичного паяльника с регулировкой температуры нагрева, специального флюса, припоя и очистителя. Принцип работы основан на уменьшении температуры плавления припоя, который используется при монтаже элементов производителем (оплавление).

Рассмотрим процесс демонтажа на примере нового набора CHIP QUIK SMD-1 Removal Kit. В новинке учли возможность работы с бессвинцовым монтажом плат.

В комплект набора входит: флюс в герметично упакованном инсулиновом шприце, аппликатор (напоминает укороченную иглу), поршень для шприца, легкоплавкий припой (температура плавления 58°С/136°F), спиртовые салфетки, инструкция на английском языке.

Процесс демонтажа можно разделить на шесть этапов:

1. Тщательно подготовьте рабочую поверхность: очистка от пыли; снятие лака с места пайки и контактов растворителем (встречается редко); очистка спиртовыми салфетками, которые входят в комплект.
2. Равномерно нанесите флюс с помощью аппликатора на все контакты компонента.
3. Перенос поверх флюса низкотемпературного припоя оплавлением плоским жалом паяльника с температурой нагрева 55°С-65°С на все контакты SMD-компонента.
4. Равномерный прогрев всех контактов получившегося «бутерброда» температурой до 182°С-190°С до момента смешения припоя и образования «шарика» вокруг контакта. Для ускорения процесса можно предварительно прогреть с обратной стороны плату феном или ванной до 150°С. Если температура плавления заводского припоя была в пределах 260°С-320°С, то температура плавления образовавшегося сплава будет в районе 100°С-120°С.
5. В момент, когда все контакты находятся в расплавленном припое, с помощью вакуумного экстрактора, пинцета или др. подручного инструмента демонтируем компонент с платы.
6. Очищаем от флюса рабочую поверхность и контакты демонтированного компонента спиртовыми салфетками. Лишний припой удаляем с помощью оплётки для выпайки, пропитанной в обычном флюсе.

Для наглядности процесс демонтажа с применением набора от CHIP QUIK можно просмотреть видео-ролики.

Ко мне было много вопросов на тему демонтажа микросхем в различных корпусах. Предлагаю вам ознакомиться с самыми распространенными вариантами выпаивания микросхем в dip и smd корпусах.

В первую очередь, следует рассказать о демонтаже микросхем процессом, являющимся наиболее доступным радиолюбителям, но и несколько сложным, по сравнению с тем, который будет описан чуть позже.

Способ демонтажа микросхем в dip — корпусе с помощью паяльника и нескольких предметов, которые можно найти в доме.

Нужен паяльник и иголка от десятикубового шприца. Отрезаем острие иглы так, чтобы она была ровной, без острия. Вставляем полым отверстием иглу в ножку микросхемы с нижней стороны, потихоньку нагревая ее, пока игла не пройдет насквозь отверстие в плате. Не вынимая иглы, даем остыть поверхности и припою, вынимаем иглу. Удаляем излишки припоя с иглы, повторяем процесс на остальных выводах микросхемы. При некоторой сноровке получается аккуратно и эффективно - микросхема сама выпадает из платы без усилия со стороны.

Потребуется паяльник и оплетка медного кабеля. Наносим слой флюса на медную оплетку, накладываем на одну сторону ножки микросхемы и прогреваем. При нагревании оплетка «вытягивает» на себя припой с поверхности платы, на которой расположена микросхема. При насыщении оплетки просто отрезается ненужная часть, и продолжается демонтаж. Надо сказать, что этот способ подходит как для демонтажа Dip — компонентов, так и для Smd — компонентов.

Нужен для работы все тот же паяльник и что-то тонкое, типа пинцета или часовой отвертки с плоским жалом. Аккуратно подсовываем плоскую часть отвертки (или пинцета) между микросхемой и платой на некоторую разумную глубину, нагреваем ножки с обратной стороны, и медленно приподнимаем сторону. Повторяем тот же процесс, но теперь с другой стороны детали: вставляем отвертку, нагреваем ножки, приподнимаем. И повторяем этот процесс до тех пор, пока микросхема не будет удалена с платы. Способ очень быстрый, простой и даже грубоватый. Но не надо забывать, что и у дорожек на плате и у самой микросхемы есть свой температурный предел. Иначе есть возможность остаться без рабочей микросхемы, или с отслоившимися дорожками.

Необходим паяльник и отсос для припоя. Отсос для припоя представляет из себя нечто вроде шприца, но с поршнем, работающим по принципу отсоса. Нагреваем вывод микросхемы, тут же прикладываем отсос для припоя, нажимаем кнопку и создавшаяся разреженность внутри отсоса «выкачивает» припой с дорожки. К сожалению, все так легко и просто выглядит только на словах. На деле же, нагрев ножку, нужно почти мгновенно попасть на ножку отсосом, и «выкачать» припой, что требует высокой скорости исполнения, ибо припой застывает почти мгновенно, а если держать паяльник дольше, есть риск получить опять-таки отслоившиеся дорожки или сгоревший компонент.

Сейчас пойдет речь про демонтаж компонентов с помощью паяльного фена. Способ наиболее простой, эффективный, быстрый и качественный. Но, к сожалению, паяльный фен является инструментом не из дешевых.

Способ демонтажа микросхемы в dip — корпусе.

Нужен паяльный фен, пинцет, желательно немагнитный. Со стороны ножек наносится флюс, и начинается прогрев с той же самой стороны. Визуально ведется контроль над состоянием олова на выводах - когда он стал достаточно жидким, аккуратно прихватываем пинцетом деталь со стороны корпуса и вытягиваем из платы.

Демонтаж микросхемы в smd исполнении.

Принцип все тот же - наносится флюс вдоль дорожек, нагревается при определенной температуре, степень прогрева определяется путем легкого подталкивания детали пинцетом. Если деталь стала подвижна — медленно и аккуратно удаляем ее с поверхности платы пинцетом, придерживая за края, и стараясь не зацепить дорожек.

Очень важно не перегревать демонтируемые детали и поверхность! У каждой микросхемы и детали есть свой температурный предел, переступив который, деталь или плата окажется испорченной. Фен надо держать СТРОГО вертикально, подобрав нужную насадку, равномерно прогревая всю поверхность микросхемы. И не забыть выставить поток воздуха таковым, чтобы случайно не сдуть соседние компоненты.

Ну вот, пожалуй, все доступные способы демонтажа микросхем. Надеюсь, вы получили ответ на вопрос: как выпаять микросхему.

Многие задаются вопросом, как правильно паять SMD-компоненты. Но перед тем как разобраться с этой проблемой, необходимо уточнить, что же это за элементы. Surface Mounted Devices – в переводе с английского это выражение означает компоненты для поверхностного монтажа. Главным их достоинством является большая, нежели у обычных деталей, монтажная плотность. Этот аспект влияет на использование SMD-элементов в массовом производстве печатных плат, а также на их экономичность и технологичность монтажа. Обычные детали, у которых выводы проволочного типа, утратили свое широкое применение наряду с быстрорастущей популярностью SMD-компонентов.

Ошибки и основные принцип пайки

Некоторые умельцы утверждают, что паять такие элементы своими руками очень сложно и довольно неудобно. На самом деле, аналогичные работы с ТН-компонентами проводить намного труднее. И вообще эти два вида деталей применяются в различных областях электроники. Однако многие совершают определенные ошибки при пайке SMD-компонентов в домашних условиях.

SMD-компоненты

Главной проблемой, с которой сталкиваются любители, является выбор тонкого жала на паяльник. Это связано с существованием мнения о том, что при паянии обычным паяльником можно заляпать оловом ножки SMD-контактов. В итоге процесс паяния проходит долго и мучительно. Такое суждение нельзя считать верным, так как в этих процессах существенную роль играет капиллярный эффект, поверхностное натяжение, а также сила смачивания. Игнорирование этих дополнительных хитростей усложняет выполнение работы своими руками.

Чтобы правильно паять SMD-компоненты, необходимо придерживаться определенных действий. Для начала прикладывают жало паяльника к ножкам взятого элемента. Вследствие этого начинает расти температура и плавиться олово, которое в итоге полностью обтекает ножку данного компонента. Этот процесс называется силой смачивания. В это же мгновение происходит затекание олова под ножку, что объясняется капиллярным эффектом. Вместе со смачиванием ножки происходит аналогичное действие на самой плате. В итоге получается равномерно залитая связка платы с ножками.

Контакта припоя с соседними ножками не происходит из-за того, что начинает действовать сила натяжения, формирующая отдельные капли олова. Очевидно, что описанные процессы протекают сами по себе, лишь с небольшим участием паяльщика, который только разогревает паяльником ножки детали. При работе с очень маленькими элементами возможно их прилипание к жалу паяльника. Чтобы этого не произошло, обе стороны припаивают по отдельности.

Пайка в заводских условиях

Этот процесс происходит на основе группового метода. Пайка SMD-компонентов выполняется с помощью специальной паяльной пасты, которая равномерно распределяется тончайшим слоем на подготовленную печатную плату, где уже имеются контактные площадки. Этот способ нанесения называется шелкографией. Применяемый материал по своему виду и консистенции напоминает зубную пасту. Этот порошок состоит из припоя, в который добавлен и перемешан флюс. Процесс нанесения выполняется автоматически при прохождении печатной платы по конвейеру.

Далее установленные по ленте движения роботы раскладывают в нужном порядке все необходимые элементы. Детали в процессе передвижения платы прочно удерживаются на установленном месте за счет достаточной липкости паяльной пасты. Следующим этапом происходит нагрев конструкции в специальной печи до температуры, которая немного больше той, при которой плавится припой. В итоге такого нагрева происходит расплавление припоя и обтекание его вокруг ножек компонентов, а флюс испаряется. Этот процесс и делает детали припаянными на свои посадочные места. После печки плате дают остыть, и все готово.

Необходимые материалы и инструменты

Для того чтобы своими руками выполнять работы по впаиванию SMD-компонентов, понадобится наличие определенных инструментов и расходных материалов, к которым можно отнести следующие:

• паяльник для пайки SMD-контактов;
• пинцет и бокорезы;
• шило или игла с острым концом;
• припой;
• увеличительное стекло или лупа, которые необходимы при работе с очень мелкими деталями;
• нейтральный жидкий флюс безотмывочного типа;
• шприц, с помощью которого можно наносить флюс;
• при отсутствии последнего материала можно обойтись спиртовым раствором канифоли;
• для удобства паяния мастера пользуются специальным паяльным феном.

Использование флюса просто необходимо, и он должен быть жидким. В таком состоянии этот материал обезжиривает рабочую поверхность, а также убирает образовавшиеся окислы на паяемом металле. В результате этого на припое появляется оптимальная сила смачивания, и капля для пайки лучше сохраняет свою форму, что облегчает весь процесс работы и исключает образование «соплей». Использование спиртового раствора канифоли не позволит добиться значимого результата, да и образовавшийся белый налет вряд ли удастся убрать.

Очень важен выбор паяльника. Лучше всего подходит такой инструмент, у которого возможна регулировка температуры. Это позволяет не переживать за возможность повреждения деталей перегревом, но этот нюанс не касается моментов, когда требуется выпаивать SMD-компоненты. Любая паяемая деталь способна выдерживать температуру около 250–300 °С, что обеспечивает регулируемый паяльник. При отсутствии такого устройства можно воспользоваться аналогичным инструментом мощностью от 20 до 30 Вт, рассчитанным на напряжение 12–36 В.

Использование паяльника на 220 В приведет к не лучшим последствиям. Это связано с высокой температурой нагрева его жала, под действием которой жидкий флюс быстро улетучивается и не позволяет эффективно смачивать детали припоем.

Специалисты не советуют пользоваться паяльником с конусным жалом, так как припой трудно наносить на детали и тратится уйма времени. Наиболее эффективным считается жало под названием «Микроволна». Очевидным его преимуществом является небольшое отверстие на срезе для более удобного захвата припоя в нужном количестве. Еще с таким жалом на паяльнике удобно собирать излишки пайки.

Использовать припой можно любой, но лучше применять тонкую проволочку, с помощью которой комфортно дозировать количество используемого материала. Паяемая деталь при помощи такой проволочки будет лучше обработана за счет более удобного доступа к ней.

Как паять SMD-компоненты?

Порядок работ

Процесс пайки при тщательном подходе к теории и получении определенного опыта не является сложным. Итак, можно всю процедуру разделить на несколько пунктов:

1. Необходимо поместить SMD-компоненты на специальные контактные площадки, расположенные на плате.
2. Наносится жидкий флюс на ножки детали и нагревается компонент при помощи жала паяльника.
3. Под действием температуры происходит заливание контактных площадок и самих ножек детали.
4. После заливки отводится паяльник и дается время на остывание компонента. Когда припой остыл - работа выполнена.

При выполнении аналогичных действий с микросхемой процесс пайки немного отличается от вышеприведенного. Технология будет выглядеть следующим образом:

1. Ножки SMD-компонентов устанавливаются точно на свои контактные места.
2. В местах контактных площадок выполняется смачивание флюсом.
3. Для точного попадания детали на посадочное место необходимо сначала припаять одну ее крайнюю ножку, после чего компонент легко выставляется.
4. Дальнейшая пайка выполняется с предельной аккуратностью, и припой наносится на все ножки. Излишки припоя устраняются жалом паяльника.

Как паять при помощи фена?

При таком способе пайки необходимо смазать посадочные места специальной пастой. Затем на контактную площадку укладывается необходимая деталь - помимо компонентов это могут быть резисторы, транзисторы, конденсаторы и т. д. Для удобства можно воспользоваться пинцетом. После этого деталь нагревается горячим воздухом, подаваемым из фена, температурой около 250º C. Как и в предыдущих примерах пайки, флюс под действием температуры испаряется и плавится припой, тем самым заливая контактные дорожки и ножки деталей. Затем отводится фен, и плата начинает остывать. При полном остывании можно считать пайку оконченной.