Уреди и средства за запояване

Запояването е специфичен и сложен процес, при който има умения и знания, които се придобиват при сериозно и задълбочено обучение. Спояването е процес на съединяване на две или повече електронни части заедно, чрез топене на спойка около връзката. Спойката или припоят е метална сплав, която при охлаждане създава силна електропроводима връзка между запоените части. При необходимост от демонтиране на запоената част се използва обратния процес, наречен разпояване. За да започнете запояването имате нужда от инструменти за запояване, аксесоари и консумативи. Накратко те са:

• Поялник. Това е основният инструмент за запояване. Представлява електрическо устройство, което се включва в контакта и има накрайник „човка”, който се нагрява за да стопи спойката около електрическите връзки. Когато е по-малък, може да е с формата на писалка, за по-фино запояване или с формата на пистолет, за по-големи спойки, изискващи по-висока температура. Поялникът може да е с нагревателен елемент, с индукционно нагряване или газов. Може да е с кабел или безкабелен. Има регулируеми и нерегулируеми поялници. Може да се избират по мощността във ватове (W). Колкото е по-мощен – толкова по-силно може да нагрее накрайника – човката. Човките са заменими и се подбират според вида на спояваните елементи.
• Поялна станция. Това е по-усъвършенстваната версия на поялника. Добре е да имате поялна станция ако запоявате често и се налага да правите много спойки, защото тя осигурява повече гъвкавост и контрол. Основното предимство на поялната станция е възможността за точно настройване и регулиране на температурата на запояване. Доколкото различните поялни сплави изискват различна температура на запояване (безоловните припои изискват по-висока температура на запояване), това е от съществена важност. Освен това, поялните станции имат режими заспиване и хибернация, което икономисва енергия и е щадящо за човките. Разполагат с удобна поставка за поялника, гъба за почистване, лесна замяна на работния инструмент в зависимост от вида запояване без изключване на станцията и др.
• Нагряващ се накрайник – човка. Човката на поялника е произведена от чисти медни сплави, покрити с метален слой, който защитава медната сърцевина. Човката е аксесоар, която се износва, като износването е по-голямо, колкото при по-висока температура се запоява и зависи също и от количеството калай в припоя. При по голямо количество калай – износването е по-голямо. Наличието на сребро, намалява точката на топене на безоловния припой, но е агресивно спрямо човката на поялника. С течение на времето човката може да потъмнее и да стане грапава, което пречи на прецизното запояване. Препоръчва се да се да се почисти с фина стоманена вълна или с фина шкурка. Човката може да бъде много видове, но най-често е конусовидна или длетовидна. Конусният накрайник се използва при прецизно запояване на дребни електронни елементи. Колкото е по-остър конуса – толкова по-фино може да бъде запояването, защото доставената до върха топлина е на по-малка площ и не засяга околните елементи, които често са много близо до запояваната точка. Длетото е подходящо за запояване на проводници или други по-големи компоненти, заради широкия си плосък, наклонен връх, който се нагрява с една и съща температура.

• Стойка за запояване. За къде без нея? Тя е много основен и полезен аксесоар. Стойката позволява да се предотврати допира на нагрятия край на поялника до запалими материали в близост до работната област и предотвратява изгаряне на ръцете. При повечето поялни станции тя е вградена и в основата и се намира месингова тел навита на кълбо или гъба за почистване на върха на поялника.+

• „Трета ръка”. Това е приспособление, което или е самостоятелно или е интегрирано в стойката за поялник. Разполага с 2 или повече щипки тип крокодилче, които да придържат проводник или друга част, която запоявате, докато с ръцете си държите поялника и припоя. Често е комбинирано с осветителна лампа или лупа.

• Припой. Той представлява леснотопима сплав, която се разтопява при докосването на нагорещения връх на поялника към него. Остава върху човката на поялника и така се пренася до мястото на запояване или човката на поялника се подава от едната страна, а припоя от другата в точката на запояване. При изстиване създава здрава проводима връзка между металните детайли. Сплавите при припоя са основно олово, калай, цинк, сребро, мед и др. Основно правило е точката на топене на припоя да е винаги по ниска от точката на топене на спояваните материали. Припоите се делят на две основни групи:
• високотемпературни над 450°C. Те са с по-голямо съдържание на сребро. Свързват метални части, които са подложени на механично натоварване;
• нискотемпературни от 90 до 450°C. Това са припоите, които се използват в електротехниката, електрониката и при запояване на платки. В тях има калай, олово с добавки на мед никел, желязо. За целите на електрониката калая трябва да е над 60%.

Вижте всички Уреди и средства за запояване във Викиват ТУК

Обикновено температурата на поялника следва да бъде с около 100°C по-висока от температурата на топене на припоя. При запояване с безоловни припои се препоръчва температурата на човката на поялника да е около 370-380°C. При по-високи температури износването на човката се ускорява.

Използването на олово в припоя се избягва, защото, както знаем, оловните пари са канцерогенни, а оловото замърсява и околната среда. Така днес на много места се използват безоловните припои, в които оловото е заменено със сребро. Заместител на оловосъдържащите припои са сплави като Sn/Ag, Sn/Cu и Sn/Ag/Cu. Тези припои създават доста проблеми при запояване, един от които е по-високата температура на втечняване на припоя. Това може да доведе до увреждане на електронни елементи чувствителни към толкова висока температура. Затова в много производства все още се ползват оловни припои, като, за да се предотврати вдишването на оловните изпарения се използва силна аспирация с различни филтри, а за да се предпазят очите от пръски флюс се ползват предпазни очила.

• • Тинол. Вид мек припой във вид на много тънка тръбичка пълна с флюс. Тинолът подобрява процеса на запояване, защото не се налага в точката на запояване да се добавя веднъж калаен припой и след това флюс. Името „тинол” идва от немската фирма, която за първи път внася тинол в България. Има различни видове тинол, според състава и диаметъра на жицата.

• Флюс. Подпомага запояването, като предпазва запояваната област от образуване на метални окиси и почиства от замърсявания. Флюсът може да бъде като химически активен елемент:
• кисел;
• основен;
• неутрален.

За предпочитане в електрониката е да се използва неутрален флюс базиран на колофон.

• Колофон. Добива се от смолата на иглолистни дървета. Има богата гама от цветове от бледо жълт до тъмно червен. Температурата му на топене също варира в широки граници от 50 до 130°C. Има много различни приложения освен при запояването. Лесно запалим е и гори с пушек. При запояването се използва като активно вещество и замества флюса, когато не е наличен.

За да се постигне качествена спойка е необходимо човката на поялника предварително да е добре омазана с припой (тинол), а спояваните елементи да са покрити с с флюс и да са нагряти достатъчно, за да се изравни температурата на припоя и запояваните елементи. Така ще има хомогенна здрава високопроводима връзка. Ако не се спазени тези изисквания може да се получи т.н. студена спойка. Тя, както говори името и се получава ако при запояване не е осигурена достатъчна температура на всички елементи на спойката: запоявани части, припой, колофон или флюс. Тогава на външен вид спойката, изглежда като нормална спойка, но при най-малкото движение спояваните части се отделят една от друга. Друга причина за счупване на студената спойка е повишаването на температурата. Причина за студената спойка може да е, че повърхностите са оксидирани и не са почистени предварително с флюс. Коварното при студената спойка е, че изделието изглежда напълно завършено и работещо. Преминава през всички тестове успешно и едва, когато бъде транспортирано и прибрано в склада, спойката се чупи и преустановява връзката между спояваните части.

Вижте всички Уреди и средства за запояване във Викиват ТУК

Как да направим качествена ръчна спойка?

1. Почистваме спояваните елементи със спирт и ги намазваме с флюс или колофон.
2. Допираме човката на поялника до запояваният елемент, но малко встрани от точката на запояване, като по този начин загряваме мястото на запояване.
3. Подаваме тинол към мястото на запояване, като ако температурата е подходяща, тинола са разлива върху спойката. Когато получим добра лъскава повърхност на точката на запояване, отстраняваме внимателно тинола и не мърдаме запояваните елементи. Ако има каквото и да е движение на елементите, спойката става матова и трябва да се запоява наново. Ако тинолът е малко, се виждат ясно краищата на спояваните елементи това се нарича суха спойка.
4. Оставете запоените части да се охладят преди да ги докосвате или движите.
5. Почистваме човката на поялника от остатъците припой и други остатъци от спойката чрез гъба или метално кече.
6. През цялата време на запояването, краят на поялника трябва да се поддържа омазан с припой, което предотвратява корозията му.

Винаги след запояване трябва да измиете ръцете си внимателно за да отстраните всякакви следи от олово по тях. Ако не сте доволни от получения резултат винаги може да пристъпите към разпояване. Това е отделен процес, който също си има своите особености, инструменти, като разпояващи станции, вакуум помпички за припой, разпояващи лентички (ширмовки) и др.

Запояването е увлекателен процес и ако искате да реализирате определена електронна схема трябва да го овладеете. Хубавото е, че инструментите и консумативите за него не са скъпи и когато придобиете опит става любимо хоби. Затова не се притеснявайте да опитвате и да експериментирате.

Текст: Д. Костов