Заняття в гуртку "Основи робототехніки на платформі Arduino" "Інструменти та матеріали, необхідні для паяння. Паяльник та паяльна станція. Припої, флюси та пасти для паяння"

ТМ. Онлайн заняття № __ в гуртку

«Робототехніка на платформі Arduino»

«_____»________2026р.

 

Тема: «Інструменти та матеріали, необхідні для паяння. Паяльник та паяльна станція. Припої, флюси та пасти для паяння».

 

Пайка — це одна із базових навичок, яка набуває особливої актуальності в наш час. Розвиток електроніки, популярність дронів, DIY- проєктів, робототехніки, а також зростаючий попит на кваліфікованих спеціалістів у сфері монтажу електроніки робить вміння паяти не лише корисним, а й затребуваним. Навіть у побуті вміння паяти, дроти чи прості чи складні радіоелектронні компоненти може заощадити гроші й час.

Що потрібно для того, щоб паяти? Сучасна пайка не вимагає великого бюджету, але без якісного обладнання навчання паяти може перетворитися на суцільне розчарування. Передусім, перш ніж приступити до заповітного процесу – навчання паяти, треба переконатися у наявності всього необхідного.

 

Для, якісного паяння, виконання монтажу електронного пристрою необхідне обладнання та витратні матеріали.

 

І. Основне обладнання.

 

1. Паяльники

На сьогоднішній день вибір паяльників на ринку настільки великий, що навіть досвідченому майстру часом важко розібратися в широкому асортименті запропонованих товарів. Але варто пам'ятати, що основна характеристика паяльника - це його потужність. Цей показник безпосередньо визначає не лише кількість енергії, що споживає пристрій, але й сферу його застосування. Загалом, за цим критерієм паяльники поділяються на три групи:

• невисокої потужності (30-50 Вт) - відмінно підходять для паяння радіодеталей, плат та інших дрібних компонентів;
• середньої потужності (60-70 Вт) – це універсальні прилади, які в умілих руках можна використовувати практично для будь-яких цілей;
• високопотужні (80-100 і більше Вт) – це серйозні пристрої, призначені для масивних деталей та товстих дротів.

Пам'ятайте, що незалежно від потужності паяльника ви можете придбати прилад з регулюванням температури, що дозволить вам самостійно обирати сферу застосування пристрою: від роботи з безсвинцевими припаями до паяння тонких дротів або мікросхем.

 

2. Паяльна станція — багатофункціональний настільний паяльний інструмент, спеціально призначений для застосування у галузі електроніки. Дозволяє якісно виконувати паяні з'єднання чутливих електронних компонентів з максимальним дотриманням усіх встановлених для цього технічних регламентів по температурі та тривалості пайки, рівномірності та швидкості нагрівання, розмірам зони нагріву тощо. Також може застосовуватися для виконання паяльних робіт в електротехніці.

У порівнянні зі звичайним паяльником, цей пристрій набагато зручніший та найчастіше ефективніший у використанні.

Паяльні станції в середньому мають потужність 30-80 Вт, а також оснащені терморегуляторами. У вмілих руках навіть проста паяльна станція здатна творити чудеса ремонтних робіт.

Конструктивно складається з одного або декількох паяльних пристроїв, під'єднаних до основного блоку. Цей блок також містить органи керування приладом і засоби індикації. Прості паяльні станції зустрічаються також у побуті, в складі домашніх майстерень.

Температура робочого органу паяльної станції вільно налаштовується оператором в широкому діапазоні, який знаходиться на проміжку від 100 до 480 °C. Станції з температурами вище 500 °C практично не зустрічаються, що робить їх придатними для паяння з використанням виключно м'яких припоїв. Варто зазначити, що окремі паяльні станції мають фіксовану оптимальну робочу температуру без можливості її зміни користувачем.

Працювати з паяльною станцією набагато зручніше. Точна установка і відображення температури нагріву полегшують контроль за дотриманням температури під час паяння та його процесом. Головне – пам'ятати, що екстремальні навантаження на паяльник швидше збільшують швидкість зносу, ніж розширюють функціонал апарату.

3. Припій

Припій це сплав з температурою плавлення нижче, ніж у деталей, що з'єднуються. Основна його функція — створювати міцне з’єднання. Деякі види припою забезпечують герметичність, інші дають хорошу електропровідність.

Всі припої можна розділити на дві великі групи:

• свинцеві;
• безсвинцеві.

 

Сьогодні майже вся техніка та електроніка функціонує на безсвинцевих припаях, адже, як відомо, свинець, будучи важким металом, токсичним для людського організму, може спричинити серйозні захворювання.

Безсвинцеві припої створюють механічно міцніше з’єднання. Також вони є екологічно чистішими для навколишнього середовища та відповідають нормам директиви RoHS. 

Свинцеві припої мають нижчу температуру плавлення, що робить їх простішими у використанні. Температура плавлення більшості популярних олов'яно-свинцевих припоїв коливається в діапазоні від 180 до 190 ° C, що робить їх дуже зручними для роботи навіть зі "слабким" паяльником.

Припій роблять у вигляді дроту різної товщини – від 0,3 мм до 3 мм. Його намотують на котушки. Довжина дротяного припою — кілька метрів, але продають його по вазі - в грамах і кілограмах.

Варто окремо сказати кілька слів про популярний, навіть не побоюсь цього слова, легендарний сплав Розе. Це легкоплавкий припій, із якими працюють при температурах 90-100 °C. Основна сфера його використання – радіоелектроніка. Його застосовують для паяння найдрібніших компонентів плат, чутливих до перегріву. Крім того, цей сплав чудово підходить для лудіння контактів.

 

4. Флюси

Одним з основних правил успішного паяння є використання флюсу. Флюс потрібен для видалення оксидної плівки з поверхонь перед паянням, забезпечує хороше розтікання припою по всій площині контактної площадки під час паяння, щоб полегшити процес лудіння.

Найкращі флюси не вигоряють і при нагріванні мало випаровуються.

Як правило, флюс уже входить до складу багатьох класичних припоїв. І тим не менш, флюс рекомендують використовувати окремо для видалення оксидної плівки з поверхонь, що спаюються. Завдяки цьому можна досягти рівномірного розподілу припою по всій площі та полегшити процес лудіння.

 

За характеристиками флюси поділяють на 3 групи:

• нейтральні — до них відносять каніфоль. Використовують цей тип при паянні дрібних радіотехнічних компонентів та мікросхем. Не мають агресивних кислот в складі, забезпечують захищеність виробів від корозії. Нейтральні флюси – не вимагають змивання після використання, продаються у вигляді пасти чи рідини;
• середньо активні — мають стійкий антикорозійний ефект. Свої активні властивості виявляють лише на піку нагрівання, поступово втрачаючи їх при охолодженні до кімнатної температури, тож, зазвичай, не потребують змивання. Найчастіше використовуються для пайки SMD-компонентів.  Середньо активні флюси - також здебільшого не вимагають змивання, оскільки виявляють свої активні властивості лише на піку нагрівання, поступово втрачаючи їх при охолодженні до кімнатної температури, а також мають стійкий антикорозійний ефект;

• активні — застосовують для паяння металів, які важко піддаються лудінню. З ними варто бути обережними, адже вони володіють високими реакційними властивостями. Працювати з цим типом потрібно лише у добре вентильованих приміщеннях, тому що активні флюси мають не тільки різкий запах, але ще й токсичні. Активні - флюси, що використовуються для паяння металів, які важко піддаються лудженню (алюміній, нержавіюча сталь та ін.) Варто використовувати ці речовини з великою обережністю, адже, володіючи високими реакційними властивостями, вони здатні завдати шкоди як людині, так і навколишнім предметам. І пам'ятайте, що працювати з такими речовинами необхідно лише у приміщеннях з гарною вентиляцією та циркуляцією повітря, адже вони мають не тільки різкий запах, але також токсичні.

Каніфоль.

Мабуть, це найпопулярніший і найпоширеніший флюс. Будучи чудовим діелектриком, каніфоль не вимагає змивання. До того ж на основі цієї речовини виготовляються майже всі популярні флюси. Щоб виготовити флюс самостійно, достатньо подрібнити каніфоль до стану порошку та залити етиловим спиртом у кількісному співвідношенні 2:3. Приготувавши такий розчин, ви зможете використовувати його замість дорогих флюсів, наносячи на місце паяння та отримувати відмінний результат. Змивати флюси при необхідності можна як звичайним спиртом, так і спеціальними засобами для змивання або очищувачами для плат. Для цього необхідно змочити стару зубну щітку одним з вищезгаданих розчинів і плавними рухами пройтися по поверхні, що очищується. Головне не перестаратися з механічним тиском, тому що в такому разі доведеться спаювати деталі заново.

Правила  використання флюсу при паянні:

- флюс необхідно наносити на кожну основу, яка буде з’єднуватись з припоєм;

- не додавати велику кількість флюсу, бо він при нагріванні вступає в активну фазу, тому малої кількості достатньо для видалення плівок та очищення матеріалу;

- видаляти залишки флюсу, якщо це вказано на етикетці люсу.

 

5. Паяльна паста

Це суміш припою, флюсу та інших сполучних компонентів. Використовується для BGA та SMD пайки. 

Хороша паяльна паста не повинна окислюватися та розбризкуватися при впливі джерела нагріву, має зберігати властивості в'язкості та клейкості.

Види паст: 

- каніфольні – розрізняються за активністю: активовані, помірно активовані та неактивовані. Найпоширенішими є пасти з помірною активністю. Вони добре розходяться по поверхні та змочують елементи. Проте вони можуть спричинити корозію, тому робочу поверхню потрібно відмити водним розчином або розчинниками.

- водозмивні – в основі мають органічні кислоти. При використанні цього типу виходить хороший шов, але їх обов'язково потрібно відмити гарячою водою так-як вони є струмопровідними.

- безвідмивні – виготовлені із натуральних смол, тому не потребують змивання. Навіть якщо якісь частини залишаться на деталі, це не принесе шкоди.

 

6. Стрічка для зняття припою (обплетення для випаювання).

Це мідна стрічка, що складається з безлічі сплетених, просочених слабоактивним флюсом дрібних проводів. Використовується для усунення залишків припою. Має високу теплопровідність, хорошу здатність протистояти окисленню та корозії. Для використання необхідно помістити виріб у зону пайки та нагріти жалом паяльника так, щоб припій під обплетенням розплавився. Далі стрічка як губка вбере весь зайвий припій, залишивши на поверхнях, що спаюються, лише необхідну його кількість.

Цей виріб чудово підійде для новачків, які ще не навчилися розраховувати необхідну кількість припою.

При виборі стрічки варто звернути увагу на ширину. Найчастіше використовуються шириною 1,5-2 мм.

ІІ. Додаткові пристрої і матеріали для процесу паяння

Для комфортного та успішного паяння вам обов'язково знадобляться:

• підставка для паяльника;
• утримувач  типу "третя рука";
• очищувач жала;

 

1. Підставка для паяльника

Не варто недооцінювати роль цього пристосування. З метою дотримання правил техніки безпеки та для комфортності процесу, паяльник повинен мати чітке місце на столі та бути надійно фіксований, коли він не знаходиться у вас в руках. Це допоможе зберегти в цілісності не лише робочий стіл, а й убереже вас від неприємних опіків.

 

2. Утримувач "Третя рука"

.Утримувач «третя рука» — загальна назва пристосувань, що дозволяють фіксувати деталі у потрібному положенні без участі рук. Така назва цього допоміжного інструменту цілком виправдана, адже він справді виконує саме цю функцію

Утримувач здебільшого складається з основи та однієї чи кількох гнучких «рук» (зазвичай шарнірних, що складаються з декількох колін) з встановленим на кінці затискачом типу «крокодил» або пінцетом. Додатково для роботи з особливо дрібними деталями може обладнуватися лупою, підсвічуванням і міні-витяжкою (вентилятором), а іноді і утримувачем та подушечкою для паяльника. Для більших деталей може встановлюватися струбцина. У переважній більшості випадків, виготовляється з металу. Може встановлювався на робочому місці як стаціонарно, так і без фіксації.

 

3. Очищувач жала

   Потрібно розуміти, що під час паяння наконечник паяльника безперервно окислюється і на ньому утворюється тонка плівка, що перешкоджає теплопередачі та адгезії припою. Боротися з цим явищем досить просто – потрібно періодично використовувати очищувач для жала, який видаляє наліт механічним шляхом. Для цього часто використовуються целюлозні губки або спеціальна металічна стружка. Необхідно просто занурити паяльник усередину та очистити жало від нальоту зворотно-поступальними та обертальними рухами. Це також може допомогти видалити зайвий припій.

   Окремо варто сказати про нікелеві жала паяльників. Одна з їх відмінних рис - неможливість очищення механічним шляхом. Тому для видалення нагару та оксидної плівки використовуються так звані “активатори паяльного жала”. Це спеціальна суміш, яка на хімічному рівні розчиняє непотрібні речовини, залишаючи жало паяльника чистим та готовим до роботи.

 

ІІІ. Ручний інструменти.

 

  Вочевидь, що у процесі паяння не обійтися без мінімального набору ручних допоміжних інструментів. До них відносяться:

• Кусачки (бокорізи);
• пінцети;
• затискачі, тримачі, щітки та ін.

Із пінцетів вам знадобляться прямі інструменти та вироби з вигнутим кінцем. З їх допомогою зручно працювати з дрібними деталями, проводити демонтаж компонентів плат та паяти тонкі дроти. Крім того, зверніть увагу на наявність в асортименті спеціальних антистатичних пінцетів, які допоможуть працювати з деталями, чутливими до статичної електрики.

                  

   Пінцет.       Бокорізии           Круглогубці          Шило

 

Кусачки (бокорізи) допоможуть розібратися з нерівними кінцями проводів, а також мають широке застосування у побуті. Наявність цього інструменту є обов'язковим, якщо ви плануєте багато працювати з проводами.

Для очищення отворів друкованій платі від флюсу, а часто і залишків  припою використовують шмло.

 

Техніка безпеки при роботі з паяльною станцією та паянні.

 

1.Загальні положення.

1.1.   Інструкція поширюється на виконання робіт з паяння і лудіння, що виконується здобувачами освіти  в  лабораторії..

2. Здобувачі освіти  знаходяться на робочому місці протягом  всього заняття.
3. Паяння використовується для утворення нероз'ємного з'єднання радіоелектронних компонентів з друкованою платою. Лудіння застосовується при підготовці деталей до паяння, а також для захисту виробів від корозії.
4. Робота виконується з допомогою паяльної станції періодичного нагрівання (електричних паяльників).
5. При паянні використовуються флюси різного складу і призначення.
6. До виконання робіт допускаються здобувачі освіти, що пройшли первинний інструктаж з ОП при паянні і лудінні, мають навички роботи з паяльною станцією (паяльниками різного типу).
7. Електричні паяльники повинні бути напругою не більше 42В, місцеве освітлення має бути справним і напругою не більше 42В.

1.8.    Роботи виконуються на столах з діелектричним покриттям на спеціальних підставках. Електропаяльники    забезпечені    підставками,    що    запобігають    пошкодженню    столів    від перегрівання.

1.9.  Основними небезпечними факторами при паянні  є:

- робота з електропаяльниками;

- висока температура деталей, розплавлений припій;

- наявність флюсів, які розкладаються і окисляються при високій температурі виділенням шкідливих речовин;

- використання речовин для хімічного обезжирювання деталей.

 

2. Вимоги безпеки перед початком роботи.

1. Надіти спецодяг так, щоб він не утруднював рухів, всі ґудзики повинні бути застібнуті.
2. Уважно оглянути робоче місце і підготувати його до роботи:

прибрати всі зайві для роботи предмети, інструменти, матеріали розмістити у зручному порядку,

 

3. Вимоги безпеки під час роботи.

3.1.    Підтримувати  на робочому  місці  чистоту  і  порядок,  працювати тільки при  включеній вентиляції.

3.2.  При виконанні робіт бути уважним, не відволікатись сторонніми справами і розмовами.

3.3.  Очищення   паяльників   від   залишків   припою   виконувати   серветкою,   не   допускати струшування.

4. Паяльник повинен лежати на підставці.
5. Вимикати паяльну станцію (паяльник) з розетки потрібно за корпус вилки.
6. У паяльника ручка повинна бути сухою.  

 

4. Вимоги безпеки після закінчення роботи.

1. Відключити паяльну стацію (паяльник), вимкнути вимикач на паяльній станції.
2. Вимкнути автомат подачі живлення на робочий стіл.
3. Привести в порядок робоче місце.
4. Зняти спецодяг і покласти у відповідне для нього місце.
5. Вимити руки з милом.
6. По закінченні заняття залишити лабораторію.

 

5 Вимоги безпеки в аварійних ситуаціях.

1. У разі виникнення будь-якої аварійної ситуації (виходу зі строю обладнання, пожежі, техногенної аварії, тощо) , при небезпеці для людей тощо треба негайно зупинити роботу, повідомити керівника гуртка.
2. У випадку відключення електроенергії, виявлення несправності паяльного обладнання слід терміново вимкнути все електрообладнання, яке знаходиться в роботі, підключення його можна виконувати з дозволут керівника гуртка і тільки після того, як напруга електромережі буде відповідати нормам.
3. Якщо сталася пожежа, виконувати всі вказівки керівника гуртка щодо ліквідації небезпеки та евакуації з приміщення.
4. У разі виникнення нещасного випадку або травмування повинен повідомити про нещасний випадок керівника гуртка і вжити заходів щодо надання необхідної допомоги потерпілому.

 

 

ІV. Як правильно паяти?

 

Крок 1.  Зачекайте, це тема вже наступного заняття.

 

 

Керівник гуртка   Б. Смичок