Приспособление для пайки мощных SMD — светодиодов в домашних условиях. Пайка SMD компонентов в домашних условиях Как паять диоды на плату

При изготовлении светотехнических изделий, в которых применяются светодиоды поверхностного монтажа – пайка SMD светодиодов производится автоматически. Ручная пайка таких светодиодов может потребоваться в нескольких случаях – при ремонте устройств или при их макетировании в процессе проектирования изделия. Иногда паяют вручную при начале мелкосерийного производства новых изделий.

В процессе ручной и механизированной пайки главная проблема при пайке светодиодов на плату – выдержать необходимый температурный режим и не перегреть корпуса светодиодов. Точнее на перегрев плохо реагируют полупроводниковые материалы светоизлучающего кристалла.

Последствием перегрева кристалла может быть ускоренная деградация светодиода, при которой:

• уменьшается яркость свечения светодиода;
• меняется оттенок света;
• светодиод может за считанные недели или даже дни почти погаснуть или физически выгореть от перегрева.

Процедура ручной пайки SMD-светодиодов на плату

Если вы будете ремонтировать светотехническое изделие с SMD-светодиодами, то процедура будет состоять из таких этапов:

1. демонтаж светодиода, вышедшего из строя;
2. подготовка места пайки нового светодиода;
3. установка светодиода на место и его крепление;
4. пайка светодиода;
5. промывка пайки и ее защита.

Для демонтажа можно использовать обычный маломощный паяльник, например, мощностью 25 Вт. Ему утончают жало до 1 – 2 мм и облуживают кончик.

Если пайки были покрыты защитным лаком, то его или смывают, или аккуратно сдирают небольшую часть скальпелем или монтажным ножом. Очищенное место быстро прогревают жалом паяльника до расплавления припоя и «промокают» его кусочком экранирующей оплетки, снятой с кабеля. Можно для этой цели скрутить в «кисточку» несколько тонких проводков.

Так распаивают и очищают все контакты корпуса светодиода, после чего снимают его с платы. Контактные площадки на плате паяльником очищают от остатков припоя. Новый светодиод устанавливают на его штатное место. Смачивают контактные площадки и контакты SMD-корпуса спирто-канифольным флюсом и пропаивают их.

Делать это нужно быстро, чтобы не была превышена допустимая температура пайки светодиодов.

Полученные пайки должны иметь гладкую блестящую поверхность и полностью покрывать контакт на корпусе и контактную площадку на плате.

После проверки качества пайки они промываются спиртом от остатков флюса. После чего они и корпуса светодиодов защищаются от внешнего воздействия нанесением слоя защитного лака. Так паяют вручную при мелкосерийном производстве.

Если имеется возможность изготовления трафаретов для нанесения паяльной пасты на контактные площадки на плате, то одному человеку можно делать до 5 и более тысяч паек за смену. Паяльная паста – это смесь флюса и пылеобразного припоя.

Можно на нашем сайте.

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.

Пайка SMD-компонентов

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.

Заводская пайка SMD-деталей

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.

Пинцет для установки и снятия SMD-компонентов

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.

Процесс пайки SMD-компонентов

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.

Светодиоды присутствуют в электронных приборах, детских игрушках и бытовой технике, где сигнализируют работу определенной функции или исполняют декоративную роль.

Из мощных лампочек собирают источники света: прожектора, лампы, ленты для подсветки. В случае сгорания детали требуется пайка светодиодов, а во время монтажа освещения возникает проблема соединения кусков лент.

Обычный индикаторный светодиод для печатных плат состоит из стеклянной колбы с токоведущими ножками и напоминает маленькую лампочку.

Пайку осуществляют паяльником мощностью до 60 Вт с температурой нагрева жала 260 °C. Сначала провода или контакты платы лудят припоем с канифолью.

Аналогичное действие выполняют с токоведущими ножками светодиода. Когда все будет готово, с помощью флюса и олова осуществляют пайку. Время нагрева каждой точки не должно превышать 5 секунд.

SMD светодиоды, обычно применяемые для освещения, не имеют токоведущих ножек. Вместо них на корпусе детали расположены контактные площадки.

Пайка осуществляется паяльником мощностью 12 Вт с двойным разветвлением жала.

Как устроена светодиодная лента

Гибкая основа ленты служит печатной платой с токоведущими нитями для SMD светодиодов. На лицевой поверхности расположен диодный блок. Он сгруппирован по три элемента, включающие диод и ограничительный резистор.

Каждый блок отделяет разметка в виде рисунка ножниц. На этом месте светодиодная лента перерезается, если надо ее укоротить или повернуть при прокладке в другую сторону. Светодиодный блок имеет токоведущие контакты для припаивания проводов или установки соединительных коннекторов.

С тыльной стороны нанесен клеящий слой, закрытый защитной пленкой. Во время монтажа лента просто приклеивается к алюминиевому профилю или на любую чистую поверхность.

Работает лента от постоянного тока напряжением 12 или 24 вольта. Источником служит блок питания. Бывают ленты, рассчитанные на напряжение 36 и 48 вольт, но в быту они редко используются.

Для светодиодных лент применяют одноцветные и трехцветные SMD диоды. Самый распространенный – первый вариант с одним кристаллом. Диоды светятся белым, синим, красным или другим цветом.

Второй вариант – это лампочки с тремя кристаллами. Один RGB диод способен светиться, например, красным, синим и зеленым цветом. Переключение свечения осуществляется контроллером.

Продаются светодиодные ленты рулонами длиной по 5 м. На каждый 1 м может быть припаяно 30, 60 и более лампочек. Для защиты от влаги и механических повреждений производят изделия с силиконовым покрытием.

Правила соединения

Куски светодиодной ленты соединяют, соблюдая полярность. Изделие с одноцветными лампочками имеет 2 контакта. На RGB ленте присутствует 4 контакта. Провод используют сечением 0,75–0,8 мм в разноцветной изоляции, чтобы не спутать полюса.

Для пайки проводов используют паяльник мощностью 25–60 Вт. Максимальная температура нагрева жала – 300 °C. Потребуется флюс, тонкий припой и канифоль. Без паяльника соединение выполняют коннекторами.

Пайка проводов под углом

Когда светодиодная подсветка выполнена из нескольких параллельных полос, для их спаривания провода к каждому куску ленты лучше припаять под углом 90°. Причем минус и плюс фиксируют на контактах двух соседний диодных блоках.

На свечение диодов такое подключение не влияет, зато провода располагаются без накладки. У RGB ленты под углом припаивают 4 провода.

Пайка ленты покрытой силиконом

Защитное покрытие из силикона скрывает под собой токоведущие контакты. Чтобы к ним добраться выполняют зачистку острым ножом.

Если придется паять провода к ленте с защитой IP68, то после всей процедуры оголенный край заталкивают внутрь защитной оболочки. Пустоту заливают жидким силиконом на глубину 10 мм и ставят заглушку, продев сквозь технические отверстия токоведущие жилы.

Когда коннекторы нужны

Чтобы быстро соединить ленту с проводами или два куска между собой без пайки используют коннекторы. Соединительные элементы подбирают соответствующей ширины. Самый распространенный размер – 8 и 10 мм. Количество контактов в коннекторе и на светодиодной ленте должно соответствовать.

Коннекторы делятся на три вида:

• прямые элементы для сращивания двух кусков лент;
• для соединения двух кусков под углом 90°;
• для соединения проводами, чтобы получить произвольный угол.

По типу подключения коннекторы бывают:

• прижимные;
• с защелкой;
• прокалывающие.

Потребность в коннекторе возникает при отсутствии паяльника или для временного соединения.

Недостатки соединительных коннекторов

Коннектор удобен для быстрого соединения и не требует дополнительной изоляции. Однако в точке соединения токоведущих контактов уменьшается сечение. Во время длительной работы происходит нагрев.

Контакты подгорают, ухудшая проводимость тока. От нагрева страдают светодиоды, расположенные рядом с коннектором. Детали выходят из строя или снижается яркость свечения.

Отсутствие пайки сопровождается окислением контактов. Медь от воздействия кислорода зеленеет. Ток слабее проходит через контакты. Диоды начинают притухать, мигать, а со временем перестают гореть.

Соединение внахлест без проводов

Чтобы правильно соединить два куска внахлест, концы светодиодной ленты отрезают впритык к токоведущим контактам. С тыльной стороны одного куска счищают клеящий слой. Контакты смазывают флюсом, лудят оловом до появления серебристой пленки.

Два куска ленты стыкуют внахлест, соблюдая полярность. Контакты прогревают паяльником не более 5 секунд. За это время олово создаст прочное соединение.

Порядок работ

При соединении коннектором подбирают элемент, соответствующий по ширине светодиодной ленты и количеству контактов. Если есть силиконовое покрытие, его удаляют острым ножом.

Открывают крышечку коннектора, вставляют один конец ленты так, чтобы контакты совпали с токоведущими площадками. Крышечку прочно сжимают пальцами до легкого щелчка. Аналогичную процедуру повторяют со вторым концом ленты.

Чтобы на парных контактах припаять провода к светодиодным лентам выполняют следующие действия:

• конец провода зачищают от изоляции длиной 5 мм;
• оголенные медные жилы сгибают под углом 90 °C;
• с помощью флюса и припоя лудят токоведущие парные контакты, а также оголенные концы медных жил;
• луженый конец жилы прикладывают к токоведущему контакту и быстрым прикосновением паяльника наплавляют на соединение олово;
• аналогично надо припаивать ко второму контакту провод.

У RGB ленты 4 контакта расположены близко друг к другу. Провода разумно припаять по два штуки на соседних модулях, чтобы не получилось замыкание.

Полярность диодов

Когда требуется самостоятельно спаять схему на печатной плате, надо определить полярность светодиодов, иначе они не будут светить. Находят плюс и минус тремя способами.

Зрительное определение. На корпусе мощных SMD светодиодов стоят обозначения «–» и «+» или цветная маркировка. Индикаторные диоды в виде лампочки определяют по токоведущим ножкам.

У новой детали минус длиннее плюса. А если посмотреть через прозрачную колбу на кристалл, то минусовая ножка будет отходить от его низа – подставки.

Определение свечением при подключении к аккумулятору. Для простого эксперимента светодиод соединяют последовательно с резистором сопротивлением от 680 Ом.

Вторую токоведущую ножку диода и выход сопротивления подключают к аккумулятору 12 вольт. Зная плюс и минус батареи, определяют полярность светодиода, когда появится свечение.

Измерение мультиметром. Тестер переводят в режим измерения сопротивления и щупами касаются концов токоведущих ножек.

Если плюсовой провод красного цвета правильно попал на плюс диода, а черный провод на минус, мультиметр покажет сопротивление примерно 1,7 кОм. При неправильной полярности на тестере ничего не отобразится.

Из всех вариантов самым безопасным считается определение полярности мультиметром.

Ошибки при пайке

Допущенные ошибки пайки и соединения приведут к миганию светодиодов, а также выходу лампочек из строя. Плохое соединение получится, если ставить коннектор на токоведущие контакты ленты, подвергавшиеся перед этим пайке. Проблема связана с разной толщиной наплавления олова.

Пайка паяльником, перегретым до температуры выше 300 °C, сжигает внутри ленты токоведущие нити. Не допускается вместо флюса использование кислоты. Агрессивный раствор аналогично разъедает контакты.

Большинство дешевых китайских лент имеют контакты из сомнительных сплавов. Даже при соблюдении результат будет отрицательным. От подобных изделий лучше отказаться.

SMD светодиоды представляют собой чипы, которые установлены на плате методом поверхностного монтажа. Чипами выступают светодиодные кристаллы, генерирующие цвет.

В этой статье мы рассмотрим процесс припаивания SMD светодиодов.

Различные характеристики SMD светодиодов могут отличаться.

Размер светодиодов указывается в четырехзначном числе на плате. Первые две цифры определяют длину светодиода, а следующие две определяют его ширину. К примеру, для типа 5050 ширина и длина составят 5 мм на 5 мм.

SMD светодиоды могут быть одноцветными, двухцветными и многоцветными. Многоцветные могут собираться по схеме RGB . Устройство SMD ленты так же может быть одноцветным или собранным по схеме RGB .

У разных SMD светодиодов различная яркость. К примеру, светодиод 5050 в 3 раза ярче, чем у 3528 и т.д. Яркость светодиодов напрямую зависит от силы тока, которая протекает через кристалл и от конфигурации чипа. Наиболее яркие светодиоды характеризуются большим допустимым током.

SMD светодиоды, как в одноцветные, так и RGB можно паять в домашних условиях. Светодиоды имеют медные соединительные площадки, так что проблем с этим не возникнет.

Рассмотрим припайку наиболее распространенного светодиода SMD 5050.

Рассматриваемый светодиод имеет 3 кристалла, которые, в свою очередь, могут быть одного цвета или же 3 разных. Светодиод SMD 5050 имеет срез на верхушке это минус светодиода, так что все, что нам остается, это рассчитать сопротивление и подобрать резисторы.

Чтобы подключить RGB к блоку питания и контролеру, можно спаять провода, либо использовать контакторы. Все, что нужно учесть, это маркировку проводов, чтобы вывод одного цвета паять с соответствующим выводом контроллера.

Сверхяркие светодиоды, которые устанавливаются на подложке так же можно паять в домашних условиях. Их следует паять на специальной пластине-радиаторе, необходимой для отвода тепла. Для этого Вам, по мимо обычного набора для пайки так же потребуется термопаста.

Поскольку светодиоды боятся перегрева, паять их максимально следует быстро.