О Соединение холодной пайкой, Вы когда-нибудь сталкивались с холодной пайкой в прошлом? Как Вы решили эту проблему? Получили ли Вы онлайн-помощь?
Большинству инженеров приходится сталкиваться с производством ненадежной электроники из-за соединений холодной пайкой. Это происходит во время промышленной сборки печатных плат. Или же при создании прототипов с учётом новых тенденций (например, при использовании гибких печатных плат).
Как профессиональный производитель печатных плат, WellPCB в прошлом часто беспокоился о холодной пайке. Мы решили подробнее изучить эту тему и попытаться ответить на вопросы, которые могут беспокоить разработчиков печатных плат из-за этих проблем.
Это издание представляет собой сборник информации о соединениях холодной пайкой, что может помочь вам разработать более совершенные печатные платы.
1. Холодная пайка
1.1 Первое, что такое пайка?
Пайка — это процесс формирования электрических и механических соединений на печатной плате (PCB) путем соединения электронных компонентов с платой. Это делается с использованием сплава расплавленного свинца и олова.
Это фундаментальный навык в электротехнике, поскольку он является центральной частью разработки и устранения неисправностей цепей.
Пайка часто выполняется с помощью паяльной станции или паяльника и проволочного припоя (сплав олова и свинца). Тонкий металлический наконечник (или соответствующий металлический материал) прикрепляется к управляемому нагревательному элементу, подключенному к источнику питания во время пайки.
Со временем наконечник паяльника нагревается до такой степени, что может расплавить проволочный припой. Это способствует созданию паяного соединения. Пайка-это навык, который отвечает за установку монтаж электрических компонентов на печатных платах.
1.2 Расскажите мне о паяльных соединениях
Паяное соединение-это просто специфическая паяная точка соединения электронного компонента с печатной платой. Поперечное сечение идеального паяного соединения должно иметь гладкий и глянцевый расплавленный припой вогнутой формы. Припой поднимается вверх по контакту элемента, подлежащего пайке, как показано на рисунке 1 ниже:
Рисунок 1: идеальное паяльное соединение
Как Вы можете догадаться из простого объяснения (или из опыта), хорошая пайка-это приобретенный навык, требующий большой практики. У большинства из нас этот навык совершенствуется со временем, в ходе повторяющихся схем и экспериментов с ними.
Этот процесс обучения включает в себя метод проб и ошибок с большим количеством фраз “…смонтировать это”, “…демонтировать то».”
Более того, даже в этом случае Вы не будете не совершать ошибки. Вы всего лишь сделаете это немного лучше, чем было до этого.
Это означает, что каждый раз, когда Вы паяете элемент, появляется шанс сделать это лучше, чем в прошлый раз. Или можно узнать, как исправить ошибку, сделанную в прошлый раз.
1.3 Общие проблемы с паяными соединениями
Есть разные ошибки, которые Вы, вероятно, можете совершить в процессе пайки. Вот некоторые из распространенных ошибок, которые Вы можете совершить во время пайки:
1. Нарушенное соединение: образуется, когда паяное соединение повреждается до того, как расплавленный припой затвердеет.
2. Холодное соединение: такое соединение, где припой не может расплавиться полностью после пайки.
3. Перегретое соединение: эта проблема возникает, когда паяльная проволока не плавится, несмотря на нагрев. Это приводит к перегреву флюса на плате, что усложняет процесс пайки.
4. Недостаточное смачивание: Эта проблема возникает либо на контакте, либо на плате. Это показатель того, что припой не нагревается неравномерно на плате и контакте. Недостаточное смачивание контакта показывает, что Вы нагрели контакт больше, чем плату. С другой стороны, недостаточное смачивание платы может указывать на нанесение малого количества смачивающего материала.
Подробнее об этих проблемах будет рассказано в других главах.
1.4 Итак, что же такое соединение холодной пайкой?
Я уверен, что теперь Вы можете догадаться, что такое “соединение холодной пайкой”, не так ли? Как уже отмечалось, соединение холодной пайкой — это проблема паяного соединения, которая часто возникает во время пайки. В таком случае припой не может полностью расплавиться и принять форму для того, чтобы образовать идеальное паяное соединение.
Холодные паяные соединения часто оказывается тусклыми и приводят к выпуклым соединениям схемы на выводах и гибких участках платы. Иногда они также принимают грубые формы, как показано на рисунке 2.
Рисунок 2: соединение холодной пайкой
Соединение холодной пайкой часто возникает, когда перед пайкой не удается должным образом нагреть припой перед пайкой. В некоторых случаях это может произойти, когда кто-то повредил или плату, или припаянный контакт до того, как расплавленный припой затвердеет.
В следующих главах мы рассмотрим более подробную информацию об обнаружение и ремонте соединений холодной пайкой. Мы также предложим методы, которые помогут вам свести к минимуму возникновение холодных паяных соединений.
2. Обнаружение и тестирование холодных паяных соединений
2.1 Почему Вы должны проверять наличие холодных паяных соединений?
Никто не осознает важность тестирования соединений холодной пайкой так, как те, кто работает над большими электрическими проектами.
Смотрите, вот неприятный этап, с котором я сталкиваюсь, работая в одиночку над электронными схемами. Интересно, относится ли такая история и к вашей повседневной работе? Это выглядит примерно так:
Я работаю над электрическим модулем для крупного промышленного проекта. Моя задача — разработать один из основных аппаратных компонентов для более масштабного проекта. У меня уже есть программное обеспечение и электрические компоненты. Они протестированы на обычной плате для прототипирования и загружены на микроконтроллер, готовый к пайке.
Я собираю свои “профессиональные инструменты” и начинаю шлифовать, стараясь спаять всё как можно быстрее. Примерно через 30 минут я заканчиваю весь проект. С моей стороны все выглядит нормально (по крайней мере, я бы так сказал).
Итак, я включаю его и начинаю наблюдать за ним. И угадайте что? Моя схема не работает. «… Ну, может, резистор не в порядке», — думаю я. «Я подозревал это раньше», — приходит мне в голову.
Поэтому я заменяю резистор на другой. Однако, все равно, это не работает. Я проверяю мультиметр и начинаю оценивать каждый компонент. Замечаю одно соединение холодной пайкой и фиксирую его.
Устройство работает, но потом дает неожиданные показания. Я готовлюсь к новой проверке схемы с помощью объектива. Позже я обнаруживаю другое соединение холодной пайки (примерно через час или около того) и исправляю его.
На этот раз мне удается взять его под контроль (после долгой и кропотливой работы, которая иногда может привести Вас к отставанию от графика).
Понимаете? Вот почему нужно проверять наличие холодных паяных соединений. Не проводя оценку холодных паяных соединений, Вы рискуете получить неисправную электронику. С учетом сказанного давайте рассмотрим некоторые из тестов, которые Вы можете проводить на схемах, чтобы установить соединения холодной пайки.
2.2 Тест первый: визуальная проверка соединений холодной пайкой
Визуальная проверка соединений холодной пайкой и их фиксация должны быть основным шагом при разработке схем. Мы уже описывали, как может выглядеть идеальное паяное соединение (в первой главе). Прежде всего, соединение холодной пайки может выглядеть тусклым, беловатым, выпуклым или деформированным.
Я знаю, что все это больше похоже на “здравый смысл”, не так ли? Более того, возможно, вам интересно, почему я заговорил об этом. Иногда это выходит за рамки того, что мы видим своими глазами.
Возможно, Вам понадобится взять увеличительную линзу и проверить паяные соединения, чтобы заметить выпуклую форму и то, что припой заполнил зазоры. Вы не должны видеть свет, проходящий через стыки.
Линзы иногда могут помочь вам обнаружить те стыки, где припой был недостаточно нагрет. Часто такие стыки при тщательном осмотре кажутся грубыми.
Кроме того, когда сомневаетесь, есть ли стык, Вы должны попытаться наклонить элемент, установленный на стыке. Таким образом Вы сможете увидеть, не отсоединяется ли он. Если такое произойдет, попробуйте исправить это с помощью методов, которые мы обсудим в следующей главе.
Также очень важно следить за тем, чтобы припой не перетекал на другие стыки, так как это может привести к короткому замыканию внутри цепи.
2.3 Тест второй: Использование мультиметра для проверки соединений холодной пайкой
При тестировании соединений холодной пайкой с помощью мультиметра Вы можете использовать два метода для определения такого соединения. Это:
2.3.1 Тестирование с использованием сопротивления (Ом)
Здесь Вы начнете с переключения мультиметра на измерение сопротивления. Часто это обозначается символом Ом (Ω). В зависимости от типа мультиметра Вы будете или вращать индикатор, или нажимать диски управления для переключения. Для этого эксперимента используйте сопротивление около 1 кОм.
Затем вы подключаете одну клемму мультиметра напрямую к другой клемме мультиметра. Здесь было бы полезно, если бы Вы просчитали сопротивление ноль Ом. Этот шаг предназначен для проверки правильности работы вашего мультиметра.
Как только вы убедитесь в этом, подключите клемму измерителя к разъему на одном конце. Другой же подключите к другому разъему через компонент. Для нерезисторных электрических компонентов следует соблюдать ноль. Любое значение выше нуля может указывать на холодное соединение.
2.3.2 Тестирование с использованием непрерывности
Используя тот же мультиметр, который мы использовали в тесте 2.3.1, переключите измерение мультиметра на измерение непрерывности. Подключите два конца мультиметра и обратите внимание, что мультиметр издаёт звуковой сигнал, указывая на целостность цепи.
Рисунок 3: Фото с указанием отметки непрерывности
Как только Вы будете удовлетворены, повторите процесс, подключив два конца мультиметра к двум концам цепи. Если мультиметр пищит, значит всё в порядке. Все остальное является признаком нарушения непрерывности, что может быть результатом холодного паяного соединения
2.4 Помните: ошибки при пайке – это путь вперёд
Ни одно специальное устройство не может проверить наличие соединений холодной пайкой. Все описанные выше тесты основаны на методе проб и ошибок. Этот факт является причиной того, что при этом нельзя быть уверенным, что вы не допустите ошибок. Когда вы становитесь слишком наивными и думаете, что не будете делать ошибки с электроникой, Вы в конечном итоге совершите их.
Таким образом, Вы должны всё делать смело и быть готовыми исправить всё, с чем столкнётесь (с помощью методов, описанных в главе 3).
Со временем, исправляя ошибки (которые вы делаете), Вы начинаете становиться немного лучше, чем раньше. Как новичок совершает ошибки, так и профессионалы ошибаются.
Единственное различие заключается в типе ошибок и количестве времени, которое требуется для их устранения. Итак, чего Вам бояться?
3. Ремонт соединений холодного паяния
Соединения холодной пайкой часто возникают как разрушенные холодные паяные соединения или просто соединения холодной пайкой. Происходит это из-за недостаточного нагрева припоя во время пайки. Начнем с:
3.1 Нарушенные соединения холодной пайкой
Это основные типы проблем соединений холодной пайкой для инженеров. Эти паяные соединения возникают, когда или элемент, или печатная плата смещаются до того, как расплавленный припой зафиксируется правильно.
Они имеют вогнутую форму и наклонный контакт внутри припоя. При внимательном осмотре они также могут показаться грубыми и немного мёрзлым.
Прежде всего, их нельзя классифицировать как соединения холодной пайкой. Так как соединения этого типа иногда могут быть выполнены из хорошо расплавленного припоя. Однако они действительно очень похожи на стандартные соединения холодной пайкой.
Более того, это связано с тем, что припой не охлаждается должным образом перед монтажом электроники.
3.1.1 Как устранить соединения холодной пайкой
Как отмечалось выше, этот тип соединения холодной пайкой возникает, когда во время пайки разрушается плата или элемент во время пайки. Таким образом, Вам нужно будет постоянно работать над своей задачей по пайке, чтобы решить эту проблему.
Чтобы пройти через это успешно, Вам может понадобиться специальный стол, устойчиво прикреплённый к земле во время пайки. Если работаете в ограниченном пространстве, Вы можете приобрести паяльные тиски и установить их на сплошную стену рядом с паяльной станцией.
3.2 Соединения холодной пайкой
В предыдущих главах мы определили соединения холодной пайкой как соединения, образованные из-за недостаточного нагрева припоя. Такая проблема легко заметна, поскольку приводит к образованию комков вблизи паяных соединений, при этом компоненты не фиксируются на печатной плате.
Из-за этой проблемы соединение стыков может быть очень плохим и может привести к растрескиванию. И даже разъединению компонентов, прикрепленных к паяному соединению.
Соединения холодной пайкой часто возникают, когда на паяльник не снабжён достаточной мощностью. Иногда это может быть признаком “грязного” наконечника паяльника.
3.2.1 Как решить проблемы с соединением холодной пайкой
Для инженеров, использующих паяльные станции, единственная возможная причина, по которой можно столкнуться с проблемами холодной пайки, — это грязь. Она обычно собирается на наконечнике паяльного пистолета. Эта проблема также может привести к перегреву паяных соединений.
Поэтому первым шагом к решению проблемы соединений холодной пайкой является очистка должным образом наконечника паяльника.
Во-вторых, вам нужно будет снабдить паяльник соответствующим количеством электроэнергии для нагрева паяльной проволоки. В некоторых других случаях Вам потребуется только отрегулировать регулятор вашей паяльной станции / нагревателя соответствующим образом.
После того, как подтвердите нагрев, Вам нужно будет снова нагреть припой и установить его.
В других случаях Вы можете подумать о покупке бессвинцового припоя, такого как припой SN96. Такой припой имеет короткое время для перехода в состояние пластика. Этот тип сварки снижает вероятность неполного сгорания во время пайки.
В оставшихся главах мы обсудим вопросы пайки, связанные с сопротивлением соединения и его последствиями. Затем мы дополним его практическими рекомендациями, которые помогут Вам избежать соединений холодной пайкой.
4. Проблемы с соединениями холодной пайкой
4.1 Соединения холодной пайкой и сопротивление
Во второй главе мы выделили тест на сопротивление как тест для обнаружения соединения холодной пайкой. Мы упустили только то, что не указали ни причину, ни возможное влияние сопротивления на соединения холодной пайкой.
Теперь важно отметить, что все соединения проявляют некоторый уровень сопротивления мощности в цепи. Однако это из-за неполного сгорания припоя из сплава свинца и олова, используемого при пайке.
Холодные паяные соединения могут иметь более высокое сопротивление потоку электрических зарядов.
Эта проблема не всегда проявляется мгновенно. Однако со временем это приводит к большему энергопотреблению. А при длительном использовании холодные паяные соединения могут перегреваться и в конечном итоге привести к неисправности устройства.
4.2 Влияние сопротивления в соединениях холодной пайкой
Высокое сопротивление холодных паяных соединений-это своего рода “бомба замедленного действия” для электроники. Время от времени эффекты проявляются мгновенно, их легко заметить и легко исправить. Однако иногда последствия могут быть не такими заметными и могут сохраняться в производстве дефектных устройств.
Вот некоторые из эффектов, которые могут возникнуть в результате сопротивления в соединениях холодной пайкой:
Неполные цепи: Эта проблема возникает, когда холодное паяное соединение не может соединить компонент и цепь. Хотя эта проблема нежелательна, ее легче всего обнаружить и устранить на ранней стадии. Так как устройство с этой проблемой не будет работать.
В других случаях сопротивление может объединяться с сопротивлением других подключенных резисторов в цепи, чтобы дать ошибочные показания. В таких случаях Вы можете применить уже рассмотренные методы тестирования и решения для устранения этой проблемы.
Цепи перегрева: Цепи перегрева возникают, когда несколько различных холодных контуров соединены между собой. Это самая трудная для обнаружения проблема сопротивления холодному стыку. В большинстве случаев схемы с этой проблемой будут работать на этапе тестирования и даже могут быть произведены для промышленного использования.
Проблема в том, что при длительном использовании эти цепи перегреваются и разрывают цепи электроники. Как следствие это вызывает сбои в работе устройств.
Лучший способ обнаружить проблемы с сопротивлением, вызванные холодными соединениями, — это использовать мультиметр для их обнаружения. Это было описано во второй главе.
Семь методов пайки, которые Вам нужно практиковать
Вот семь золотых приемов, которые могут помочь вам избежать случаев холодной пайки в ваших электронных проектах.
1. Иметь соответствующие инструменты. В частности, вложить деньги в хороший паяльник. Паяльник часто отвечает за нагрев припоя. Таким образом, крайне важно инвестировать в идеальный паяльник, который позволит вам регулировать и контролировать количество тепла, используемого при пайке.
2. При пайке нужно использовать минимальное количество припоя.
3. Регулярно очищайте наконечник паяльника.
4. Иметь надежный источник питания, который может питать нагреватель/паяльник при пайке.
5. По возможности используйте бессвинцовую паяльную проволоку (материал).
6. Всегда давайте расплавленному припою достаточно времени, чтобы он остыл. Не торопитесь паять.
7. Никогда не паникуйте при пайке. Я знаю, что уже опытным инженерам в этом нет необходимости, но большинство новичков сталкиваются с холодными паяными соединениями из-за паники.
Заключение
Я постоянно подчеркивал необходимость выдерживать процесс пайки, поскольку это является основной причиной холодного паяного соединения. Как мы видели раньше, вам нужно повторять некоторые из этих ошибок снова и снова, чтобы стать немного лучше, чем были раньше.
Чтобы узнать больше о пайке, просмотрите наш веб-сайт для получения более подробной информации.
Если вам понадобиться, напечатать надежную и профессиональную печатную плату, Вы можете оставить счёт или запрос на нашем сайте.
