Каждый, кто хотя бы раз пытался отпаять микросхему паяльником, наверняка испытывал при этом определённые затруднения. Это объясняются тем, что для распайки большого количества ножек необходимо либо прогревать их все одновременно, либо освобождать от припоя поочерёдно.
Только в этом случае удаётся сохранить контакты на плате в хорошем состоянии, что позволяет впоследствии впаивать новую микросхему. Если полной уверенности в неисправности дорогой детали нет – естественно желание сохранить её в рабочем состоянии, не перегревая при демонтаже.
Особенности демонтажа
Известно множество технических приёмов, позволяющих выпаивать микросхему паяльником, каждый из которых имеет свои достоинства и недостатки.
Извлечь электронные детали из плат без повреждений контактов можно следующими способами:
- за счёт прогрева мест спайки одним лишь паяльником (с добавлением флюса);
- посредством специального отсоса, удаляющего расплавленный припой с контактных площадок;
- применением металлической оплётки от коаксиального кабеля, прикладываемой к отпаиваемой ножке;
- с использованием теплопроводящих металлических пластин (лезвий) или медных насадок, имеющих прорези под контактные пятачки микросхем.
Первые три метода пригодны при наличии паяльника, мощность которого превышает 25 Ватт.
Вариант применения специальных насадок предполагает замену рабочего жала и годится лишь в сочетании с «мощными» паяльными станциями (более 40 Ватт), способными прогреть её вместе с впаянными в плату контактами.
К тому же этот способ выпаять деталь годится только для микросхем с подходящим под конфигурацию насадки расположением ножек. Большее распространение получил подход, когда в качестве нагревателя используется обычное бритвенное лезвие.
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:
- 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.
Одним паяльником
Отпаять детали с платы обычным паяльником можно, если захватывать припой смоченным во флюсе жалом. Суть этого известного метода заключается в том, что после удаления очередной порции расплавленного олова оно стряхивается или обтирается о влажную тряпку. При каждом подходе остриё наконечника заново смачивается кисточкой со свежим флюсом, после чего производится захват очередной порции расплава.
Перед смачиванием рекомендуется хорошо прогреть жало в обычной паяльной канифоли.
Для беспрепятственного удаления деталей с большим количеством контактов (исключая планарные микросхемы) такая операция должна повторяться несколько раз. При её выполнении нужно следить за тем, чтобы контактные пятачки не перегрелись и не оторвались впоследствии вместе с ножками.
После того, как основная масса припоя удалена с соединительных площадок – можно будет с небольшим усилием поддеть микросхему со стороны платы и отделить её, выпаяв полностью.
Процедура реболлинга
Для проведения реболлинга чип помещают в трафарет, и закрепляют специализированной изолентой. С тыльной стороны пальцем или шпателем наносят паяльную пасту, затем настраивают фен на температурный режим около 300 градусов и начинают прогревать. После появления характерного блеска от расплавленной паяльной пасты дают припою полностью остыть.
Для освобождения трафарета от чипа убирают изоленту и прогревают трафарет примерно до 150 градусов, в конце процедуры деталь должна освободиться. Бывает, что сходу невозможно достать деталь из китайского трафарета, поэтому может возникнуть необходимость аккуратно ее зацепить.
Во время обратной пайки микросхемы оценивают риски, выкладывают чип необходимое количество раз для точного совпадения пяток и шаров. Потом выставляют на паяльном фене температуру от 330 до 350 градусов и греют до тех пор, пока расплавленный припой не даст возможность чипу самому встать на место.
Паяльная станция – незаменимый инструмент для электронщика. Обычно в комплектации станции есть как паяльник, так и фен. Если научиться ими пользоваться, то практически любая пайка будет казаться увлекательной и не очень сложной.
Особенность станций – регулировка температуры. Нужно сразу запомнить важное правило – избегать температуры выше 400 °C и более. Многие начинающие (и даже опытные) радиолюбители пренебрегают этим. Это критические значения для микросхем и плат.
Припой расплавляется примерно от 180 до 230 °C (свинец — содержащие припои) или от 180 до 250 °C (бессвинцовые). Это далеко не 400 °C. Почему тогда выставляют высокую температуру?
С применением бритвенного лезвия
Основной проблемой выпаивания микросхем является наличие у них нескольких ножек, из-за чего при разогреве одной из них остальные успевают остыть. Справиться с этим неудобством можно путём использования теплопроводящего приспособления, контактирующего сразу с несколькими ножками.
В этом случае тепловая мощность жала распределяется между ними равномерно и обеспечивает расплав припоя сразу в нескольких контактных зонах. В качестве такого приспособления может быть использовано простое бритвенное лезвие, для прогрева которого потребуется паяльник подходящей мощности или термофен.
При нагревании стального лезвия рекомендуется слегка раскачивать микросхему с выпаиваемой стороны, после чего можно будет с усилием выдернуть её из платы. Подобным же образом освобождается от припоя и второй ряд ножек.
Дополнительная тренировка
Для дополнительной тренировки можно попробовать паять различные ненужные платы от компьютеров и смартфонов. На материнских платах существует много SMD и DIP компонентов. Только долгие и упорные часы практики помогут развить навыки в пайке.
Сетка
В качестве упражнения можно попробовать спаять сетку из проводов. Качество пайки оценивается по нагрузке на эту спаянную сетку проводов. Если паяные соединения не рвутся под нагрузкой, то пайка отличная.
Конструкторы
Так же отлично помогают радиоконструкторы.
Они учат понимать электрические схемы и тонкости пайки. Следует начинать с простых конструкторов, например с мигалок или дверных замков. По мере повышения мастерства, можно повышать уровень сложности, доходя до сложных LED кубиков.
Пайка кислотой
Кислота используется только в крайнем случае, когда сильно окисленная поверхность не поддается лужению. Все детали, провода и разъемы могут отлично паяться без кислоты.Подробнее о паяльной кислоте
Использование специальной оплётки
Удаление микросхем паяльником основано на способности его жала притягивать на себя припой. Объясняется это тем, что качественно залуженное и обработанное флюсом остриё отличается повышенной смачиваемостью (то есть при пайке хорошо захватывает припой).
Этот эффект удаётся усилить за счёт применения снятой с коаксиального кабеля оплётки. Её роль может выполнить экран от антенного провода, снятый с него и обильно смоченный флюсом.
Если прижать расплетённую «косичку» экрана к контактному пятачку, а потом «пройтись» по этому месту паяльником – можно наблюдать интересный эффект. Из-за пористости и высокой гигроскопичности оплёточной структуры она хорошо впитывает припой, постепенно освобождая корпус микросхемы с ножками.
Типы микросхем
Большое разнообразие корпусов микросхем привело к тому, что методика выпаивания стала различаться. Раньше наибольшее распространение имели микросхемы со штыревыми выводами для монтажа в отверстия печатной платы. В дальнейшем, с увеличением степени интеграции, широким распространением автоматизированных линий пайки, стали использоваться элементы для поверхностного монтажа с плоскими или шариковыми выводами.
Для ИМС (интегральных микросхем) с выводами для пайки в отверстия характерны корпуса типа DIP и SIP с двумя и одним рядом выводов, соответственно.
Поверхностный монтаж (SMD) допускает установку ИМС с выводами таких типов:
- Плоские выводы, выведенные наружу корпуса, – SOIC, SOP, QFP (квадратный корпус);
- Плоские ножки, загнутые вовнутрь, под корпус, – SOJ, PLCC, QFJ;
- Шариковые выводы – BGA.
Каждая из разновидностей имеет по несколько подвидов. Общее число типов корпусов исчисляется десятками.
Корпус DIP
Демонтаж посредством отсоса
В основе этого метода выпаивания микросхем и других мелких деталей лежит принцип отсоса жидкости за счёт создания разряжения в зоне контакта.
Разряжение, в свою очередь, можно создать с помощью следующих инструментов:
- специального устройства, работающего по принципу велосипедного насоса (его называют оловоотсосом);
- отсоса в виде клизмы, который может совмещаться с паяльником и использоваться одновременно с разогревом контактной площадки.
Отсасывающие конструкции могут иметь самые различные исполнения (в виде поршня со штоком, например), но суть их от этого не меняется. Они были и остаются наиболее эффективным средством удаления жидкого припоя.
Порядок сборки
Непосредственная сборка паяльного устройства осуществляется в следующей последовательности.
Сначала на трубчатый каркас диаметром 5-6 миллиметров наматывается спираль из нихрома сечением порядка 0,4-0,5 миллиметра. Общая длина отрезка проволоки выбирается исходя из условия требуемого электрического сопротивления (не менее 70-90 Ом).
В качестве трубчатой основы можно взять соответствующую часть от магазинного изделия (паяльника) типа ЭПСН-100.
При намотке элемента отдельные витки спирали следует укладывать с равным шагом, так, чтобы они не касались друг друга. После этого готовый спиралевидный нагреватель с натягом обматывается куском стекловолокна нужного размера, а сверху обёртывается асбестовой прокладкой.
Последняя фиксируется на стекловолокне посредством термостойкого клея, после чего на неё надевается заранее отмеренная по размеру термоизоляционная трубка (для этого могут применяться фарфор, керамика или кварцевое стекло).
По окончании сборки этого узла концы намотанной и защищённой спирали выводятся наружу.
Затем готовый нагревательный элемент вставляется в выводной канал корпуса старого фена, который предварительно изолируется любым имеющимся под рукой термостойким материалом (слюдой, асбестом или кварцем).
Применение медицинских игл
За неимением специального отсоса начинающий мастер для того чтобы выпаять микросхему может воспользоваться медицинской иглой. Она должна быть достаточно тонкой для того, чтобы входить в освобождаемое отверстие. Одновременно с этим игла должна иметь толщину, позволяющую надевать её на выпаиваемую ножку.
Перед началом операций нужно надфилем спилить кончик так, чтобы из косого среза получился прямой, а затем немного развальцевать его.
Выпаять деталь с получившимся приспособлением совсем несложно. Для этого нужно сначала одеть до упора иглу на вывод микросхемы, а затем паяльником разогреть её вместе с контактом.
Пока припой находится в жидкой фазе, слегка проворачивая иглу, следует утопить её в монтажное отверстие (вращение желательно продолжать до момента схватывания расплава).
По завершении этой процедуры конец иглы вместе с ножкой окажется изолированным от платы. Подобным же образом поступают с остальными ножками, после чего микросхема отпаивается и достаётся без всякого труда.
Как правильно паять феном
Нужно закрыть все мелкие и уязвимые к перегреву компоненты защитой.
В данном случае используется алюминиевый скотч. Он хорошо защищает компоненты от температуры, плотно держит компоненты платы. Однако, прибавляет теплоёмкость к месту пайки. Термоскотч также хорошо защищает, только хуже держится на плате.
Плату размещается на таком материале, который наименее теплоёмкий и медленно отдает температуру в окружающую среду. Можно использовать, например, деревянную дощечку. И при этом, место пайки не должно находиться под наклоном.
Лучше всего нанести на контакты флюс. Он хорошо распространяет тепло, по сравнению с нагреваемым воздухом, однако не следует его добавлять слишком много. Он может вскипеть, зашипеть или помешать пайке.
Первым делом прогревается место пайки. Фен выставляется около 100 °C и максимальным потоком воздуха.
Нужно прогреть как саму деталь, так и окружающее место пайки с контактами круговыми движениями.
Далее, спустя около минуты следует плавно повысить нагрев.
Разница с контактами будет небольшая. Таким образом, в течение нескольких минут, повышаем до 300 °C.
Шаг около 20 — 30 °C на каждые десятки секунд.
Использование сплава «Розе»
Выпаять и снять микросхему из платы можно и с помощью специальных составов, называемых сплавами «Розе» или «Вуда». Отличительной их особенностью является пониженная температура плавления (не более 100 градусов).
Перед тем, как распаять микросхемы по этому методу несколько гранул выбранного состава насыпается непосредственно на их контакты. После этого с помощью хорошо прогретого паяльника делается ванна из припоя, равномерно растекающаяся по всем ножкам.
Благодаря воздействию гранул общая температура плавления в ванне из расплава также понизится, что приведёт к равномерному растеканию жидкого припоя по всей плоскости контактных площадок. В таком разогретом состоянии нужно попытаться вытащить микросхему из гнезда, ухватившись за неё пинцетом.
Анализируя способы демонтажа микросхем, можно отметить, что все они могут быть реализованы в домашних условиях (смотрите видео). Для этого потребуется лишь соответствующая подготовка, заключающаяся в изготовлении своими руками необходимого инструмента и приобретении нужных составов.
Оловоотсос для выпаивания радиодеталей
Пользуются оловоотсосом так: взводят пружину, подносят наконечник к прогреваемому паяльником контакту и нажатием кнопки спуска пружины, за счет создавшегося вакуума втягивают расплавленный припой внутрь оловоотсоса. Я пользуюсь таким как на фото, если оловоотсос перестает втягивать припой, нужно разобрать и почистить резиновое кольцо на поршне. Эти способы (оплеткой и оловоотсосом) имеют преимущества перед прогреванием места пайки паяльным феном в том, например при выпайке пластмассовых разъемов для дальнейшего использования нет риска, что они поплавятся. Также игла от шприца годится для устранения замыканий между «слипшимися” соседними ножками микросхем. В таком случае прогреваем место пайки паяльником и проводим иглой между ножками микросхемы с целью разъединить их, чтоб между ними не было контакта. Обзор подготовил AKV
.
Выпаивание микросхем с платы – задача нетривиальная, вне зависимости от типа контроллера. Отпаиваешь одну ножку, но пока занимаешься другой, она застывает. Можно отгибать ножки после отпаивания, но снова встает проблема отлома контактов. Возникает вопрос, как выпаять микросхему из платы паяльником? Ответ достаточно прост: использовать знания физики и подручные предметы. Существует ряд вариантов аккуратного снятия микрочипов с платы. Но сначала немного теории.
Что такое пайка
С точки зрения технологии, спаиванием называют операцию неразъемного соединения деталей из различных материалов, выполняемую с помощью легкоплавкого металла или сплава. Припой в расплавленном виде вводится между двух остающихся в твердом фазовом состоянии изделий, затекает в их мельчайшие поры и, застывая, прочно соединяет их.
Люди начали паять паяльником, нагревая его на открытом огне. Такая работа требовала большого навыка и даже определенного мастерства, чтобы научиться паять, у ученика уходили годы. В начале XX века появились электрические паяльники, поддерживающие постоянную температуру жала, и с тех пор освоить основы пайки по плечу любому за несколько часов. Пайка паяльником утратила тайны ремесла и превратилась в обычный навык домашнего мастера. Тем не менее, электропаяльник паяет не сам, и необходимо соблюдать определенные правила пайки.
