Как правильно паять смд светодиоды

Пайка SMD компонентов в домашних условиях

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.

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.

Припой для пайки

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.

Жало для паяльника «Микроволна»

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:

Необходимо поместить SMD-компоненты на специальные контактные площадки, расположенные на плате.
Наносится жидкий флюс на ножки детали и нагревается компонент при помощи жала паяльника.
Под действием температуры происходит заливание контактных площадок и самих ножек детали.
После заливки отводится паяльник и дается время на остывание компонента. Когда припой остыл — работа выполнена.

При выполнении аналогичных действий с микросхемой процесс пайки немного отличается от вышеприведенного. Технология будет выглядеть следующим образом:

Ножки SMD-компонентов устанавливаются точно на свои контактные места.
В местах контактных площадок выполняется смачивание флюсом.
Для точного попадания детали на посадочное место необходимо сначала припаять одну ее крайнюю ножку, после чего компонент легко выставляется.
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.

Фен для паяния мелких деталей

Как правильно перепаять светодиод

Лампочки со светодиодами потребляют меньше энергии, чем лампы накаливания. Также они служат гораздо дольше, поэтому владельцы домов и квартир постепенно переходят на экономичное освещение. Но несмотря на продолжительный срок службы, LED-лампочки постепенно могут выходить из строя из-за перегорания установленных внутри светодиодов.

Когда один из чипов портится, это не повод выбрасывать лампочку, её можно починить. Для этого понадобится тестер, чтобы определить поломку, затем можно заменить испорченный элемент или соединить цепь. В последнем случае ремонт негативно отразится на сроке службы лампы, она станет светить тусклее. Поэтому лучше заменить чип на другой. Для этого нужно знать, как паять светодиоды.

Как устроены диодные элементы

Внутри светодиодных ламп установлены диоды. Также их монтируют в линейки и ленты, которые часто используются в рекламных баннерах. Выводы контактов здесь отсутствует. Диоды установлены на пластиковую или алюминиевую печатную ленту и соединяются друг с другом специальной дорожкой во время пайки. Снять светодиод или установить новый не сложно, если под рукой есть газовая горелка паяльник и флюс.

В большинстве случаев светодиодные лампы изготавливают из алюминия, который способен обеспечить эффективный теплоотвод на радиатор. Внутри устанавливается разное количество светодиодов, что определяет мощность. Контактные выводы диодной ленты имеют с обратной стороны подложку для отвода тепла. Она припаивается к теплоотводящей площадке. Снимая один из диодов, её также придется отпаять.

Соблюдение техники безопасности

В процессе ремонта любого прибора, который запитывается от электросети, необходимо соблюдать технику безопасности. Осветительные приборы LED, как и лампочки накаливания, подключены к сети 220 вольт. Поэтому мастер должен быть внимательным и учитывать рекомендации:

после выключения лампы необходимо вручную выполнить разрядку конденсаторов. Для этого выводы закорачиваются металлическим прибором с ручкой из диэлектрика.
в процессе выпаивания нельзя оставлять паяльную станцию без присмотра, это может спровоцировать пожар;
включая установленную лампочку лучше отвернуться, так как есть вероятность, что из-за возможных ошибок она взорвется.

Пайка светодиодов непростой процесс для новичка. К ремонту следует приступать только в том случае, если вы имеете опыт работы с паяльником, знакомы с конструкцией и принципом работы чипов.

Как отпаять и припаять заново светодиод

Перед тем как приступить к пайке, необходимо изучить инструкцию и обзавестись материалами и инструментами для работы. Не стоит забывать о проверке приобретённых светодиодов. Иногда мастера пренебрегают этим правилом, из-за чего работу приходится выполнять дважды.

Что необходимо для работы

Для выпаивания светодиода из алюминиевой платы необходимы:

пинцет;
лезвие;
паяльник (рекомендуется с тонким жалом);
флюс;
держатель.

Если нет паяльника с тонким лезвием, можно сделать насадку из медной проволоки.

Температура пайки

Индикаторный диод, который устанавливается на печатную плату состоит из токопроводящих ножек и стеклянной колбы. Внешне он напоминает маленькую лампочку. Для пайки необходимо использовать паяльник с мощностью не более 60 Вт. Допустимая температура жала – 260 градусов. SMD-диоды не имеют токоведущих элементов. Их заменяют специальные контактные площадки на плате. В данном случае для пайки используют паяльник мощностью 12 Вт.

Пошаговая инструкция отпайки

На первом этапе снимают алюминиевую плату. Для этого корпус лампы отделяется от плафона. Здесь можно использовать нож, аккуратно, чтобы не повредить элементы. К основанию площадка крепится с помощью пары проводов (плюс и минус). Их следует отпаять, закрепив плату на держателе. С алюминиевого основания плату можно снять без помощи инструментов.

Перед тем, как начать выпаивать светодиод, нужно взять тестер и пройтись по всем чипам, чтобы проверить их работоспособность. В большинстве случаев повреждённые элементы можно заметить визуально. На прогоревшем светодиоде появляется черная точка.

Проверку лучше выполнять с помощью тестера, так как иногда поломка не влечет за собой видимых изменений.

Особое внимание рекомендуется уделять качеству пайки. Если брак был допущен на производстве, это отразится на функциональности чипов.

Схема пайки

Когда будут определены все сгоревшие диоды, можно приступить к пайке. Плата закрепляется на держателе. После горелку аккуратно подносят к обратной стороне платы. Через 3-5 секунд пайка должна ослабнуть, что даст возможность отсоединить диод. Исправный элемент должен быть закреплён до того, как остынет основание. Для этого на контактную площадку нужно поместить каплю флюса. Чип устанавливается сверху с учётом полярности.

Далее снова нагревают, при этом на кристалл нужно слегка надавить. Диод держать до того момента, пока контактные «ножки» надёжно не закрепятся в припое. Если светодиода нет, на его место можно припаять небольшой отрезок проволоки. Лампа продолжит работать, но светить будет тусклее. Такой вариант подойдёт, только если на плате установлено более 10-ти чипов.

По такой же схеме отпаиваются диоды из ламп «кукуруза». Это можно сделать, если лампочка небольшого размера и собрана по классической схеме. Вместо паяльника иногда используется фен, но уходит больше времени на работу.

Перед пайкой чипов линейку следует закрепить для предотвращения повреждения токоотводящих дорожек. Олово плавят паяльником, между платой и выводом одновременно продвигается лезвие. Когда будут освобождены все выводы, подложка от платы отсоединяется.

Видеопример: Замена светодиодов в лампе с помощью утюга.

Частые ошибки при пайке

Неопытные мастера часто допускают следующие ошибки:

установка коннектора на токоведущие контакты. Это приведёт к плохому соединению;
работа паяльником, разогретым до 300 °C и выше. Это спровоцирует сжигание токоведущих нитей;
использование агрессивного раствора приведёт к разъеданию контактов;
несоблюдение полярности при установке диода на плату.

Чтобы новый диод работал долго и не перегорел, перед установкой на плату с неё следует удалить остатки припоя. Для этого рекомендуется использовать проволочную оплётку от экранированного провода. Допущенные в процессе работы ошибки могут спровоцировать мгновенное перегорание или взрыв лампы при включении.

Как правильно паять смд светодиоды

Одна из проблем светодиодного освещения — перегрев кристалла. Чем мощнее светодиодный эммиттер, тем больше должна быть скорость отвода тепла от него. Для хорошего теплового контакта 3-х ваттных светодиодов с 45 миллиметровым чипом применяются специальные платы/радиаторы, обычно имеющие форму звездочек.

Решил попробовать паяльную пасту Mechanic MCN-300

Характеристики паяльной пасты

Производитель: HONG KONG WELSOLO METAL TECHNOLOGY CO., LIMITED
Состав: Олово 63/свинец 37
Размер частиц: 25-45мкм
Вес нетто 42г
Вес бруттно 50г

Процесс пайки:

Берем светодиоды на чипах Epistar и «звездочки» — охлаждающие площадки из фольгированного алюминия

При помощи зубочистки наносим пасту на место пайки и прижимаем туда светодиоды

Греем с обратной стороны термофеном (можно утюгом или газом). Получаем готовые светодиоды на «звездочках» с очень хорошим тепловым контактом

Весь процесс можно посмотреть на видео

Проверяем тепловой контакт при помощи тепловизора

У светодиода припаяны только выводы. Термопасты нет.
Светодиод припаян паяльником с КПТ-8
Светодиод припаян тепмофеном с MCN-300

101

2000

2001

2002

Распределение тепла при описываемом методе пайке гораздо более равномерное, нагревание более медленное, а остывание, наоборот, быстрее, чем при других методах пайки. Подробнее о результатах моих исследований можно узнать в этой статье

Вывод

При пайке паяльной пастой и феном достигается очень хороший результат с точки зрения отвода тепла от кристалла. И чем мощнее светодиод, тем выше эффективность данной технологии

Баночки на 42г хватит для пайки примерно 50-100 светодиодов.

47 комментариев на «Пайка светодиодов на паяльную пасту термофеном»

Температура фена какая? Производились ли измерения светоотдачи светика до и после пайки? Сам пользуюсь такой же пастой, но освещение делаю на 5730 и одноваттниках.
p.s. А синт второе увлечение?))) некоторые аккорды немного налажал)))

Тоже делаю на одноватниках, так свет более равномерно светит.

Автору за статью спасибо, будь тепловизор то же бы проверил, как отводится тепло термоклеем.

Alexey :

Температура фена 300-350С
Светоотдачу до и после не проверял, но разницы между паянными феном и паяльником не заметил.

На утюге не пробовали паять?

Alexey :

Нет. Не пробовал. Паял строительным термофеном Бош. Сейчас паяю термофеном от паяльной станции.

Мне кажется, проблема будет аккуратно убрать светодиод с утюга, так как припой там жидкий и при любом неловком движении или отклонении от горизонтали светодиод сползет с площадки вместе с припоем.

Но приспособится, наверное, можно.
Перегреть ничего не перегреете, так как нагрев в любом случае идет до тех пор, пока паяльная паста не превратится в капельки припоя.

при пайке таким способом на некоторых светодиодах вылазят артефакты вот такие https://www.dropbox.com/sc/tf2f37amgjuc7vx/AAAvRS7LfDkoLVJxtRZIQJmUa
вроде грею всех светодиодов одинаково на 350 градусах. что это может быть?

Alexey :

Не разу такого не было.
Может какой то люминофор особый?

Картинка тепловизора впечатлила — прямо снимок секретной ракетной бызы со шпионского спутника.
Я вот на звездочку радиатор смотрю… Там 6 контактных площадок, половина под плюс, другая половина под минус. Плюс в центре. Как я понимаю, центральная вообще не для питания а исключительно для теплоотвода.
Там можно по сути просто термопастой ведь, так?
Сама эта паяльная паста с ее свойствами электропроводимости нужна лишь на плюсе и минусе, да?

Alexey :

Как раз изюминка в том, чтобы припаять центральную охлаждающую площадку корпуса светодиода к звездочке. Так как у контакта пайкой теплопроводность на порядок меньше чем у любой термопасты. А паять контакты можно и обычным паяльником.

Здравствуйте, пробовал я один такой диод паяльником залудить со стороны площадки для теплоотдачи, а припой к ней вообще не пристаёт. Выходит, что она алюминиевая?
Как тогда паста к ней пристаёт?
Или бываю разные виды подложек?

Alexey :

Не должен быть алюминий. У меня знакомый паял площадки паяльником. Попробуйте с флюсом каким нибудь припаять

Здравствуйте, а у вас же в этом опыте диоды не на радиаторе, а грамотней наверное было бы их прилепить к радиатору, контарст был бы более заметен, а то на фотке с охлаждением вообще не понятно почему средний диод нагрет весь сильней чем правый.

Alexey :

Может быть.
Здесь зато нагрев быстрее и разница в температуре более ощутима
В этой статье все мерил. И с радиатором и без.

подскажите пожалуйста, где купить такие «звездочки» или как их правильное (полное) наименование?
спасибо

Alexey :

Ссылка на Али
Ключевые слова для поиска «20MM Aluminum Star PCB»

Алексей, есть ссылка на «правильные» диоды 660 и 445 на Aliexpress’e?
Уверен, что там есть правильные светодиоды, но хочется сразу получить рабочий вариант, а не перебирать десяток продавцов …

Alexey :

К сожалению, я такие светодиоды покупал только на ТАО. На АЛИ я бы выбрал продавца с высоким рейтингом и отзывами и с чипом Epistar или Bridgelux.

Отлично, спасибо за крайне полезное исследование!
Вынужден добавить, что для пайки алюминия подходит далеко не всякий флюс, в вашем случае — и само собой, при изготовлении изделия, рассчитанного на долгий срок службы — неизбежно произойдёт окисление.
Кстати, а как менять светодиод? Отпаять его можно или свойства пасты таковы, что не разрушив изделие, разъединить их не получится? Спасибо!

Попал сюда через отзывы на Али, словно путник пустыни в цветущий оазис. Сайт — находка! И фитоосвещение, и умелые ручки и, самое главное, чудо Кот (у меня была такая же черная кошка)… В общем, ныряю с головой.

подскажите! а как светодиоды на таких подложках-звездочках установить на алюминиевую пластину, профиль и т.д.(чтоб собрать фитолампу, например) Думаю использовать термоклей, но может есть вариант подешевле?

Alexey :

Неплохой теплопроводностью обладает «Герметик-прокладка» для двигателя производства г. Казань
От нагрева он не теряет свойств и светодиоды не отпадывают со временем, как с некоторыми клеями.
Высыхает только не очень быстро

Я на него последнее время клею «звездочки» и «полоски», а, иногда, и прямо светодиоды

Ух, ты! Спс попробую

Отличная статья, только в тексте есть некоторая неоднозначность. Здесь первый из тройки светодиодов припаян, а в статье про тепловизор та же фотка, но первый светодиод уже не припаян а только прижат к звёздочке. Где правда? Я как бы догадался, что припаян не сам светодиод, а только его выводы, но лучше уточнить это в тексте и не использовать разные подписи к одному рисунку.

Извините, тупой вопрос: зачем вообще греть паяльную пасту? Она что, изначально густая и должна расплавиться от нагрева и заодно «приклеить» светодиод к плате?

Alexey :

1. Что конкретно делать, если нет термофена? А нельзя ли обычным паяльником как-либо нагреть — может, через какую-то прокладку металлическую? Или просто пожжёшь звёздочку?

2. Наверное, доверять качеству китайской термораспайки не стоит? В смысле, покупать светики и звёздочки отдельно и потом паять их самому термопастой — нежели чем покупать термо-спаянные китайцами изделия светик+звёздочка?

Alexey :

1. Люди паяют при помощи утюга или духовки. Главное, нагреть до нужной температуры и не перегреть светодиоды.
Можно приноровиться паять обычным паяльником — лудите пятку светодиода и центральную теплоотводящую дорожку, затем расплавляете капельку олова на ней и быстро, пока олово не застыло пинцетом прикладываете диод.
Проверяете, сто припаялось крепко тем же пинцетом, затем припаиваете вываоды

2. При массовом производстве паять паяльной пастой быстрее чем паяльником, поэтому, в большинстве своем там должна быть нормальная пайка. Хотя на 100% никто не застрахован от того, что центральный пятак вообще не припаян. Также как и то, что сам кристалл в корпусе нормально припаян к пятаку. Эксплуатация выявит все проблемы

Нет, я имел в виду другое: можно ли при помощи паяльника как-либо паять термопастой, а не оловом?

Alexey :

Да можно, только не не рентабельно
После нагрева паяльная паста превращается в капельку припоя
А стоит она гораздо дороже чем припой

Пайка светодиодов SMD: как и чем правильно припаять смд диод, какой припой и подложку выбрать

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.