Как правильно паять светодиоды SMD

Монтаж компонентов электронных схем выполняется разными способами. Одним из наиболее распространенных вариантов является пайка, обеспечивающая надежный контакт и прочное крепление деталей к печатной плате.

Она не представляет большой сложности и доступна даже начинающим радиолюбителям. Пайка светодиодов SMD отличается особенностями и правилами. Они призваны сохранить элементы и защитить их от перегрева. Несоблюдение требований приводит к потере светильников, поэтому полезно будет рассмотреть вопрос подробнее.

Основные принципы пайки и распространенные ошибки

Процесс пайки SMD светодиодов состоит в нанесении тонкого слоя припоя (легкоплавкого оловянно-свинцового сплава с различными добавками) одновременно на контакты присоединяемой детали и токоведущих дорожек печатной платы. Используются физические процессы:

• смачивание металлов расплавом;
• капиллярное пропитывание мелких зазоров между контактами, обеспечивающее соединение как в механическом, так и в электрическом отношении.

Для того, чтобы паять диоды SMD, необходимо использовать специальный паяльник с малой мощностью и ограничивать время контакта ЛЕД прибора с горячим рабочим органом. Специалисты рекомендуют не превышать 3-5 секунд. Распространенной ошибкой является использование паяльников с тонким жалом. Это снижает эффективность теплопередачи и не позволяет качественно нагреть контакты и дорожки печатной платы.

Опытные люди рекомендуют пользоваться нормальным жалом, сточенным под углом. Большая масса обеспечит быстрый прогрев площадок и расплав припоя, исключая перегрев светодиода. Жидкий припой под действием эффектов смачивания и капиллярного впитывания затекает в мельчайшие зазоры между ножками элемента и дорожкой печатной платы, после чего горячий паяльник убирают в сторону. Припой застывает и создает монолитный участок прочного соединения деталей.

Вторая ошибка, приводящая к выходу светодиода из строя — перегрев. Чрезмерно долгое прикосновение паяльника к ножкам ЛЕД элемента приводит к повышению температуры излучающего кристалла. Если постоянно не контролировать длительность прикосновения жала к детали, избежать чрезмерного нагрева не удастся.

Пайка в заводских условиях

В заводских условиях используются другие технологии пайки, позволяющие одновременно спаять несколько плат. Специальный робот устанавливает необходимые элементы на основание, на рабочую сторону которого методом шелкографии нанесена паяльная паста. Она содержит припой и флюс, при нагреве они переходят в другую фазу и выполняют свои задачи. Флюс обезжиривает контакты и обеспечивает смачивание, а припой под действием капиллярного эффекта затекает в зазоры соединений и обеспечивает прочное соединение SMD элементов.

Процесс происходит в специальной печи, где плата выдерживается определенное время. Длительность контакта и режим нагрева подбираются таким образом, чтобы не вредить SMD светодиодам. Процедура происходит достаточно быстро и обеспечивает пайку элементов в промышленных объемах.

Важно! Повторить такую технологию в домашних условиях не получится, поскольку необходимо обладать полным комплектом оборудования и материалов. Поэтому для любителей важно освоить процесс ручной пайки SMD светодиодов с использованием обычных инструментов и материалов.

Необходимые материалы и инструменты

Для пайки SMD светодиодов потребуются:

• паяльник, обладающий нужными параметрами;
• бокорезы, пинцет, ножницы;
• монтажная игла или тонкое шило;
• припой и флюс. Подойдет обычная канифоль или специальный жидкий состав, представляющий собой спиртовой раствор. Часто используют таблетку аспирина;
• тонкая кисточка для нанесения жидкого флюса;
• лупа на регулируемой подставке (кронштейне), которой пользуются ювелиры;
• паяльный фен (компонент паяльной станции).

Обойтись без флюса не удастся, так как расплавленный припой без него не смачивает контакты и не оседает на металле. Спиртовый раствор канифоли специалисты не рекомендуют, так как он малоэффективен и оставляет несмываемый белый налет.

Выбор паяльника является важным этапом подготовки. Оптимальный вариант — паяльная станция с функцией регулировки температуры. Однако, подойдет и обычный низковольтный экземпляр с напряжением питания от 12 до 36 В и мощностью 20-30 Вт. Работать со стандартным устройством на 220 В не рекомендуется, так как их жало слишком сильно нагревается. От этого флюс испаряется быстрее, чем надо, не выполняя свою задачу в нужных пределах. Максимальная температура нагрева — 260°.

Большое значение имеет тип наконечника жала. Обычный конусный — не лучший вариант, оптимальным выбором будет т.н. микроволна. Это срезанный примерно под 45° пруток с небольшим углублением, сделанном в осевом направлении. Оно наполняется жидким припоем и позволяет эффективнее наносить материал на площадки SMD светодиода и платы. При необходимости микроволна действует как отсос излишков припоя, что позволяет избежать капель и потеков.

Оптимальный тип припоя — тонкая проволочка с канифолью внутри. Этот вид позволяет успешно паять светодиоды практически любым паяльником.

Как паять SMD компоненты

Монтаж ЛЕД элементов технологически значительно отличается от подключения лампы. Пайка SMD светодиодов требует некоторого опыта и навыков. Если их нет, рекомендуется сначала потренироваться на каких-нибудь ненужных кусочках провода. Это поможет овладеть искусством пайки и позволит сохранить светодиоды в рабочем состоянии. Перед началом работы следует осмотреть поверхность платы. Если она покрыта лаком или слоем силикона, следует освободить от них токоведущие дорожки, к которым будут припаяны светодиоды.

Специфика монтажа SMD светодиодов заключается в отсутствии обычных длинных выводов. Элементы устанавливаются на плату и припаиваются к дорожкам, для чего по бокам корпусов ЛЕД приборов имеются маленькие площадки. Работа требует аккуратности и внимания. Важно помнить об опасности нагрева, максимально сокращая время прикосновения паяльника к SMD деталям. Если нет соответствующего инструмента, на жало обычного паяльника наматывают медный провод толщиной около 1 мм. Один конец этой обмотки служит жалом, температура нагрева которого значительно ниже, чем у основного элемента. Рассмотрим порядок действий детальнее:

Порядок работ

Процесс пайки состоит из следующих операций:

• удаление перегоревшего светодиода (если это необходимо);
• зачистка токопроводящих дорожек, нанесение флюса на место пайки;
• установка нового ЛЕД элемента на место;
• пайка контактов;
• очистка места пайки от остатков флюса.

Необходимо постоянно помнить о времени прогрева контактов, максимально сокращая его до приемлемых значений. Готовая пайка должна быть аккуратной, ровной, без наплывов или потеков припоя. Излишки материала можно собирать кусочком плетеного экрана, нагревая припой и прикасаясь к нему пучком проводков. 

Как паять при помощи фена

Пайка с помощью фена чем-то напоминает промышленный способ монтажа SMD светодиодов, только вместо печи с нужной температурой используется специальный фен. Процесс производится поэтапно:

• на поверхность платы наносим специальную термопасту. Не следует полностью покрывать ей основание, достаточно нанести материал только на контактные площадки;
• устанавливаем светодиод с помощью пинцета;
• направляем поток горячего воздуха и припаиваем плату к ЛЕД элементу. Для защиты от перегрева рекомендуется прикрыть его металлическим предметом.

При подаче горячего воздуха паста расплавляется, образуя слой флюса и жидкого припоя. Флюс быстро испаряется, оставляя прочную спайку.

Фен удобно использовать для демонтажных работ. Если требуется выпаять сразу много светодиодов (например, для замены перегоревших элементов на линейной подсветке), фен позволит быстро нагреть плату и легко отсоединить даже наклеенные детали.

Пайка ленты покрытой силиконом

Силиконовая защита наносится для исключения контактов ленты с влагой. Для пайки необходимо удалить слой покрытия. Для этого ленту надрезают острым ножом и аккуратно снимают защиту. После этого тщательно зачищают и обезжиривают токоведущие дорожки, наносят флюс и припаивают светодиоды. По окончании работы необходимо вновь нанести на очищенный участок слой прозрачного силикона. Можно использовать обычный сантехнический состав, который застывает около суток (в зависимости от толщины слоя).

Основные выводы

Пайка светодиодов SMD не представляет большой сложности, но требует аккуратности и осторожности. Следует помнить об опасности перегрева элементов, результатом которого будет их выход из строя. Необходимо обеспечить соблюдение условий:

• использовать маломощный паяльник с температурой нагрева не выше 260°;
• применять качественный флюс (специалисты рекомендуют специальный состав для пайки алюминия);
• ограничивать время контакта светодиодов с жалом паяльника.

Помимо этого, надо помнить о соблюдении полярности, следить за состоянием токоведущих дорожек. Свои варианты пайки SMD светодиодов излагайте в комментариях.