Перейти к содержанию

Ручная пайка паяльником

Паяльник прощает многое, но не всё: керамический конденсатор трескается от теплового удара, микросхема перегревается, бессвинцовый припой быстро съедает жало. Разбираем по документам Kester, Murata, Johanson, NXP и Hakko, чем, при какой температуре и в каком порядке паять выводные детали, чипы 0603, SOIC и QFP.

Обновлено Редакция GAW

Содержание

Ручная пайка — соединение выводов компонента с площадками платы паяльником: жало нагревает вывод и площадку, расплавленный припой из проволоки смачивает оба металла, а флюс из сердечника снимает оксиды. Качество соединения решают четыре вещи: подходящее жало, температура, припой с флюсом и время контакта — а пределы по температуре и времени задаёт не паяльник, а самый нежный компонент на плате.

Коротко

Sn63Pb37
плавится при 183 °C (Kester, MG)
SAC305
217–220 °C, жало окисляется в 4–5 раз быстрее
Жало для Sn63Pb37
обычно 315–371 °C (Kester 44)
MLCC до 1206
жало ≤ 350 °C, подогрев ≥ 150 °C (Murata)
Микросхема SO
≤ 300 °C не дольше 10 с (NXP)
Флюс
класс по J-STD-004: ROL0, ROM1, REL0

Паяльник и станция

Для электроники нужен паяльник с регулировкой и стабилизацией температуры жала. NXP в разделе о ручной пайке микросхем отдельно оговаривает паяльник низкого напряжения — 24 В и меньше. Hakko советует выбирать паяльники с быстрым восстановлением температуры: тогда можно работать при меньшей уставке, и жало служит дольше. Johanson для керамических конденсаторов, наоборот, ограничивает паяльник 30 Вт — чтобы тепловой удар не расколол керамику.

Hakko советует держать температуру настолько низкой, насколько позволяет работа, выключать паяльник в долгих паузах и перед тем, как положить его в подставку, покрывать жало свежим припоем; окисленное жало восстанавливают химической пастой, а если она не снимает оксид — сначала полируют жало и затем снова обрабатывают пастой, чтобы припой опять смачивал жало. С бессвинцовым припоем это особенно важно — он окисляет жало в 4–5 раз быстрее эвтектического, потому что в нём нет свинца, который замедляет окисление.

Какое жало выбрать

Hakko классифицирует жала по форме:

  • B — конус: точечная пайка, можно подходить с любой стороны;
  • BC/C — цилиндр или конус со срезом: протяжка и лужение проводов, размер среза подбирают под деталь;
  • D — «отвёртка»: паять можно ребром и плоскостью, универсальная форма для выводных деталей;
  • K — «нож»: узкий шаг, протяжка, снятие перемычек; лезвие кладут на выводы целиком;
  • BCM/CM — срез с углублением: углубление держит запас припоя, поэтому такие жала удобны для протяжки и исправления перемычек.

Murata при пайке керамических конденсаторов ограничивает диаметр жала 3 мм и проволоку припоя — 0,5 мм; Johanson — тоже 3,0 мм.

Припои: интервал плавления

У сплава две температуры: солидус — начало плавления, и ликвидус — полностью жидкое состояние. Если они совпадают, сплав эвтектический: он застывает сразу, без кашеобразной стадии, и соединение труднее испортить, сдвинув деталь при остывании. Подробнее — в статьях «Эвтектический припой Sn63Pb37» и «Бессвинцовый припой».

СплавСолидусЛиквидусОсобенности
Sn63Pb37183 °C183 °Cэвтектика; MG 4880 — тот же 183 °C
Sn60Pb40183 °C190 °C7 °C кашеобразной зоны; Aimtek даёт ликвидус 191 °C
SAC305 (Sn96,5Ag3,0Cu0,5)217 °C220 °Cосновной бессвинцовый сплав
Sn99,3Cu0,7227 °C227 °Cбессвинцовая эвтектика, самая высокая из четырёх

Значения — таблица Kester «Technical data on soft solders». Разница в 1 °C между Kester и Aimtek для Sn60Pb40 — обычный разброс справочных данных разных изготовителей.

Интервалы плавления припоев Sn63Pb37, Sn60Pb40, SAC305 и Sn99.3Cu0.7Горизонтальные полосы от температуры солидуса до ликвидуса по таблице Kester: Sn63Pb37 плавится при 183 °C, Sn60Pb40 — от 183 до 190 °C, SAC305 — от 217 до 220 °C, Sn99.3Cu0.7 — при 227 °C. Ось температуры в масштабе.180190200210220230°CSn63Pb37183 °C, эвтектикаSn60Pb40183–190 °CSAC305217–220 °CSn99.3Cu0.7227 °C, эвтектикамедный цвет — оловянно-свинцовые, синий — бессвинцовые; полоса от солидуса до ликвидуса
Интервалы плавления по таблице Kester: эвтектики плавятся при одной температуре, Sn60Pb40 и SAC305 — в интервале; бессвинцовые сплавы начинают плавиться на 34–44 °C выше Sn63Pb37

Что выбрать для дома и мастерской, разобрано в ответе «Какой припой купить».

Флюс в проволоке и классы J-STD-004

В трубчатом припое флюс уже внутри. Kester 44 выпускают с тремя размерами сердечника: 66 — 3,3 % флюса по массе (рекомендуется для большинства работ), 58 — 2,2 %, 50 — 1,1 %; стандартный диаметр проволоки — 1,00 мм. У MG 4880 флюса 2,2 %.

На катушке и в TDS пишут класс флюса по J-STD-004 из четырёх знаков. Расшифровка по таблице 1-1 редакции J-STD-004B:

ПозицияЗначения
Основа (2 буквы)RO — канифоль, RE — синтетическая смола, OR — органический, IN — неорганический
Активность (буква)L — низкая, M — средняя, H — высокая
Галогениды (цифра)0: < 0,05 % при любой активности; 1: L1 — < 0,5 %, M1 — 0,5–2,0 %, H1 — > 2,0 %

Примеры: Kester 44 и MG 4880 — ROM1 (активированная канифоль, «RA»), бессвинцовая проволока MG 4900 — REL0, жидкий флюс Kester 951 — ORL0. Kester пишет, что остатки 44 не вызывают коррозии и не проводят ток в обычных условиях: после 72 ч при 38 °C и 94 % влажности коррозии нет, поэтому во многих изделиях их оставляют. Когда отмывать всё же нужно — см. «Чем отмыть флюс» и «Флюс для пайки».

Пределы компонентов при ручной пайке

Паяльник нагревает деталь резко и местно — Murata прямо называет такой перепад температуры причиной внутренних повреждений керамики. Поэтому производители дают отдельные пределы для паяльника. Строки Murata взяты из таблицы 3 раздела «Correction with a Soldering Iron» (Caution 4-3) — это условия исправления паяльником, то есть доработки и ремонта; для обычной ручной пайки тех же конденсаторов их разумно считать верхней границей (наше толкование):

КомпонентЖалоПодогревВремя, прочееИсточник
MLCC 0201–1206 (GRM03/15/18/21/31)≤ 350 °C≥ 150 °CΔT жало–деталь ≤ 190 °CMurata C02E, табл. 3 (исправление паяльником)
MLCC 1210 и больше (GRM32/43/55)≤ 280 °C≥ 150 °CΔT ≤ 130 °CMurata C02E, табл. 3 (исправление паяльником)
Керамические чипы Johanson≤ 280 °C, ≤ 30 Вт150 °C≤ 5 с, жало ≤ 3,0 ммJohanson 36S00160
Микросхемы в корпусе SO (TJA1050)≤ 300 °C—контакт не дольше 10 сNXP
То же, групповой инструмент270–320 °C—2–5 с на все выводыNXP
Выводы микросхемы SN75176B260 °C на выводе—10 с, в 1,6 мм от корпусаTI SLLS101I

Для керамики критичен не только нагрев, но и остывание: Murata запрещает резко охлаждать плату, Johanson — опускать горячую плату в холодную отмывочную жидкость. Механизм трещин — в статье «Трещины в керамических конденсаторах»; сводка пределов для разных деталей — в ответе «Какую температуру ставить на паяльнике».

Пайка выводных деталей

Kester описывает порядок так: жалом одновременно нагреть площадку и вывод, затем подать проволоку на площадку или вывод — не на жало. Припой плавится от нагретых металлов и растекается по ним — это и есть смачивание. Убрав проволоку, жало держат ещё мгновение и уводят; деталь не двигают, пока припой не застыл. Время контакта ограничивает компонент: по таблице TI для SN75176B — 260 °C на выводе не дольше 10 с.

SMD: чипы 0603 и SOIC

Чип-резисторы и конденсаторы паяют в два приёма: облуживают одну площадку, пинцетом кладут деталь и прогревают облуженную площадку, затем паяют вторую сторону. Для керамики — с подогревом платы. Припоя нужно немного: Murata требует, чтобы верх галтели был ниже 2/3 толщины конденсатора, а у типоразмеров 0603 и меньше — ещё и не выше 0,5 мм. Лишний припой повышает риск трещины при изгибе платы.

Корпуса SOIC и TSSOP выставляют по площадкам и прихватывают двумя диагонально противоположными выводами — так NXP описывает ручную пайку микросхем. Потом паяют остальные выводы по одному или протяжкой. Какие корпуса проще паять паяльником, сравнивает ответ «Какие SMD-корпуса проще всего паять».

QFP и TQFP: протяжка

Протяжка (drag soldering) — пайка целого ряда выводов одним движением жала с запасом припоя:

  1. Прихватить два диагональных вывода и проверить совмещение всех четырёх сторон: исправить перекос после пайки ряда трудно.
  2. Нанести флюс на выводы и площадки. Hakko подчёркивает: именно флюс до пайки предотвращает перемычки и непропай.
  3. Положить жало-нож лезвием на выводы целиком или набрать припой в углубление жала BCM/CM.
  4. Вести жало вдоль ряда медленно, давая припою распределиться по выводам; не задерживайте жало на одном выводе.
  5. Осмотреть ряд с увеличением; перемычки снять тем же жалом с флюсом или оплёткой — см. «Как убрать перемычку припоя».

Корпуса с контактами под днищем (QFN, BGA) паяют пастой с оплавлением — см. «Термопрофиль печи оплавления».

Пример: подогрев для конденсатора 0805 и 1210

Нужно впаять паяльником керамический конденсатор 0805 (Murata GRM21) бессвинцовым припоем SAC305. По таблице 3 Murata (условия исправления паяльником) жало не горячее 350 °C, разница температур жала и детали — не больше 190 °C:

Tподогр≥Tжала−ΔT=350−190=160 ∘CT_\text{подогр} \ge T_\text{жала} - \Delta T = 350 - 190 = 160\ ^\circ\text{C}

Это выше минимальных 150 °C из той же таблицы, так что плату надо подогреть до 160 °C. Для конденсатора 1210 (GRM32) предел жала 280 °C и ΔT ≤ 130 °C: 280 − 130 = 150 °C. При этом жало в 280 °C всего на 60 °C горячее ликвидуса SAC305 (220 °C) и на 97 °C — ликвидуса Sn63Pb37 (183 °C): с крупной керамикой оловянно-свинцовый припой даёт заметно больший запас по теплу (наш расчёт по данным Murata и Kester).

Типичные дефекты и их причины

  • Перемычки между выводами — мало флюса, слишком много припоя, неподходящее жало. Hakko: флюс до пайки и жало с углублением.
  • Припой не растекается по жалу — жало окислено. Hakko: держать температуру ниже, лудить жало, чистить проволочным очистителем.
  • Трещина в керамическом конденсаторе — пайка без подогрева, касание керамики жалом, резкое охлаждение, лишний припой (Murata, Johanson).
  • Растворение покрытия выводов (leaching) — слишком долгая доработка: Murata предупреждает, что прочность крепления выводов при этом падает.
  • Перегрев микросхемы — дольше 10 с или горячее 300 °C на выводе для корпусов SO по NXP.
  • Деталь сдвинулась при остывании — сплав с кашеобразной зоной (Sn60Pb40, SAC305) застывает не сразу; держите деталь неподвижной.

Когда деталь надо не только впаять, но и снять с готовой платы, порядок другой — см. «Rework: замена SMD-компонента». Если на плате есть влагочувствительные корпуса, перед нагревом феном проверьте их время вне пакета — «Сушка микросхем перед пайкой».

Частые вопросы

Какую температуру ставить на паяльнике для ПОС-63 и для SAC305?

Для Sn63Pb37 Kester пишет, что жало обычно держат при 315–371 °C. Бессвинцовый SAC305 плавится при 217–220 °C против 183 °C у эвтектики, поэтому жало приходится держать горячее, но Hakko советует ставить температуру как можно ниже: свинец замедляет окисление жала, а бессвинцовый припой окисляет его в 4–5 раз быстрее. Для керамических конденсаторов верхний предел жала задаёт производитель: Murata — 350 °C для типоразмеров до 1206 и 280 °C для 1210 и больше.

Чем Sn60Pb40 отличается от Sn63Pb37?

Sn63Pb37 — эвтектика, плавится и застывает при одной температуре 183 °C. Sn60Pb40 по таблице Kester начинает плавиться при 183 °C, а полностью жидким становится при 190 °C. В интервале 183–190 °C припой кашеобразный, поэтому деталь нельзя трогать, пока он не застыл полностью. MG Chemicals называет эвтектику одним из самых удобных в работе припоев именно из-за чёткой точки плавления и затвердевания.

Можно ли паять керамический конденсатор паяльником?

Производители не рекомендуют, но допускают с ограничениями. Murata для исправления паяльником (таблица 3 каталога) у типоразмеров 0201–1206 требует подогрев платы не ниже 150 °C, жало не горячее 350 °C и разницу температур жала и конденсатора не больше 190 °C; Johanson — жало до 280 °C, мощность до 30 Вт, не дольше 5 с и не касаться керамики. Без подогрева конденсатор может треснуть, и трещина не всегда видна.

Что означает ROL0 или ROM1 на катушке припоя?

Это класс флюса по J-STD-004: первые две буквы — основа (RO — канифоль, RE — синтетическая смола, OR — органический), третья — активность (L, M, H), цифра — галогениды. По таблице 1-1 J-STD-004B у класса L0 галогенидов меньше 0,05 %, у M1 — 0,5–2,0 %. Kester 44 — ROM1, проволока MG 4900 — REL0.

Как запаять QFP с шагом 0,5 мм паяльником?

Выставить корпус и прихватить два диагонально противоположных вывода, как предписывает NXP, проверить совмещение всех сторон, нанести флюс на выводы и площадки, затем вести по ряду жало-нож или жало с углублением (Hakko BCM/CM), медленно, с запасом припоя на жале. Перемычки снимают тем же жалом с флюсом или оплёткой.

Источники

  1. Kester. Technical Data on Soft Solders (alloy chart, 08 Dec 2005) — копия таблицы Kester на сервере JLab; солидус/ликвидус: Sn63Pb37 — 183/183 °C, Sn60Pb40 — 183/190 °C, Sn96.5Ag3.0Cu0.5 — 217/220 °C, Sn99.3Cu0.7 — 227/227 °C
  2. Kester. 44 Activated Rosin Cored Wire, Technical Data Sheet (Rev. 26Mar10) — классификация ROM1 по J-STD-004; температура жала обычно 315–371 °C для Sn63Pb37 и Sn62Pb36Ag02; сначала нагреть площадку и вывод, проволоку подавать на площадку или вывод, а не на жало; сердечник 66 — 3,3 % флюса, 58 — 2,2 %, 50 — 1,1 %; стандартный диаметр 1,00 мм (0,031 дюйма)
  3. M.G. Chemicals. Sn63/Pb37 Leaded Solder 488x, Technical Data Sheet (Ver. 1.03, 09 May 2017) — эвтектика: солидус = ликвидус = 183 °C; флюс ROM1 (RA), 2,2 % флюса; меры безопасности: не вдыхать дым, мыть руки, не глотать
  4. M.G. Chemicals. 4900 SAC305 No-Clean Solder Wire, Technical Data Sheet (Ver. 5.0, 24 September 2025) — бессвинцовая проволока SAC305 с безотмывочным флюсом, классификация REL0 по J-STD-004B
  5. MacDermid Alpha. Kester 951 Soldering Flux, Technical Data Sheet (issue 16 July 2026) — жидкий безотмывочный флюс с 2,0 % сухого остатка, классификация ORL0 по J-STD-004
  6. IPC. J-STD-004B with Amendment 1, Requirements for Soldering Fluxes — Table of Contents and Table 1-1 — табл. 1-1 Flux Identification System: основа RO (канифоль), RE (смола), OR (органика), IN (неорганика); активность L, M, H; галогениды: L0, M0, H0 — < 0,05 %; L1 — < 0,5 %; M1 — 0,5–2,0 %; H1 — > 2,0 %
  7. Murata. Chip Monolithic Ceramic Capacitors, catalog C02E-15 — копия каталога у дистрибьютора; Caution 4-3, табл. 3 «Correction with a Soldering Iron»: GRM03/15/18/21/31 — жало не выше 350 °C, подогрев не ниже 150 °C, ΔT ≤ 190 °C; GRM32/43/55 — 280 °C, 150 °C, ΔT ≤ 130 °C; для Sn-37Pb и Sn-3.0Ag-0.5Cu; жало Ø 3 мм и меньше, не касаться конденсатора; проволока Ø 0,5 мм и меньше; верх галтели ниже 2/3 толщины (для 0603 и меньше — или 0,5 мм); долгая доработка вызывает растворение выводов (leaching); не охлаждать резко
  8. Johanson Technology. Soldering Application Note for Ceramic Chip Components, 36S00160 — паяльником — подогрев платы и компонента до 150 °C, не касаться керамики жалом, мощность не более 30 Вт, жало не горячее 280 °C и не шире 3,0 мм, пайка не дольше 5 с; подогрев со скоростью 1–2 °C/с; остывать постепенно, без холодной отмывки сразу после пайки
  9. KYOCERA AVX. MLCC handling: mounting — soldering iron — подогреть конденсатор и плату до 150 °C и выше и держать их при этой температуре во время пайки; жало не горячее 350 °C; естественное охлаждение после пайки
  10. Philips Semiconductors (NXP). TJA1050 High speed CAN transceiver, product specification (2003 Oct 22) — Manual soldering: закрепить корпус двумя диагонально противоположными выводами; паяльник низкого напряжения (24 В и меньше) к плоской части вывода; контакт не дольше 10 с при температуре до 300 °C; специальным инструментом — все выводы за 2–5 с при 270–320 °C
  11. Texas Instruments. SNx5176B Differential Bus Transceivers, SLLS101I (revised August 2025) — Absolute Maximum Ratings: температура выводов на расстоянии 1,6 мм от корпуса в течение 10 с — 260 °C
  12. HAKKO (HK Wentworth). Tip selection: drag soldering; Why do tips oxidize easily with lead-free solder? — флюс на выводы и площадки до пайки предотвращает перемычки и непропай; жало BCM/CM с углублением держит припой, подавать припой в углубление и вести медленно; BC/C — срез, D — отвёртка, K — нож: класть всё лезвие и вести медленно; страница /maintenance/soldering-tip/oxidize: бессвинцовый припой окисляет жало в 4–5 раз быстрее эвтектического, плавится примерно на 30 °C выше; ставить температуру как можно ниже, лудить жало перед тем как положить в подставку

Нашли ошибку?

Смотрите также