Безопасность пайки

Пайка — главный ручной навык сборщика: на whoop «Мини» нет ни одного разъёмного силового контакта — двенадцать проводов моторов и четыре провода видеосистемы припаиваются прямо к плате AIO (оба шага — в гайде сборки модуля 7). Пайка соединяет металл с металлом через тонкий слой припоя — легкоплавкого сплава: паяльник расплавляет припой, тот смачивает соединяемые поверхности и после застывания держит их вместе и проводит ток. Инструменты гайда whoop-сборки: паяльник TS101, припой диаметром 0.5 мм — удобно дозировать каплю, флюс и мультиметр.

Флюс (flux) — химически активное вещество, которое при нагреве снимает оксидную плёнку с металла. Медь на воздухе мгновенно покрывается окислом, а припой к окислу не смачивается: капля собирается в шар и катается по поверхности, как вода по жирной сковороде. Флюс наносят до пайки — ему соединение обязано тем, что припой растекается «по-настоящему». Контактные площадки печатной платы называют пэдами (pad — контактная площадка): к пэдам припаивают провода, и пэд — самая хрупкая часть этой системы, потому что перегрев отслаивает его от основания вместе с дорожкой.

Качественная пайка — цикл из семи шагов, и порядок в нём не декорация. Жало вычищают от окисла: блестящее облуженное жало проводит тепло к детали, чёрная корка — изолятор. Дальше — флюс на пэд и провод. Затем жало прогревает обе поверхности сразу — пэд и провод вместе: припой растекается туда, где тепло, и на холодной стороне рождается дефект. Припой подают в точку касания, а не на жало: капля должна расплавиться от деталей — это живой индикатор того, что прогрев удался. Убирают сначала припой, потом жало, и до полного застывания соединение не шевелят.

Подготовку деталей называют лужением: залудить — покрыть поверхность тонким слоем припоя заранее. При пайке мотора сначала лудят пэд платы, потом провод — и только после этого соединяют их; полный порядок — в задании ниже.

Температура — паспортный режим whoop-сборки: 320–340 °C, жало 2 мм. Выше 400 °C перегрев отслаивает пэды и дорожки — невосстановимо, плата уходит в брак. Ниже ~300 °C припой течёт вяло, и соблазн «подольше погреть» греет пэд дольше, а не меньше. Жало 2 мм соответствует ширине whoop-пэдов: тепло вносится в точку, не растекаясь по соседним контактам.

Готовую пайку проверяют глазами, пальцем и прибором. Глаз: качественное соединение гладкое и блестящее, припой растёкся галтелью — вогнутым конусом от провода к пэду. Холодная пайка выглядит наоборот: поверхность зернисто-матовая, припой «лежит шаром», не смочив детали. Внутри такого соединения — рыхлая кристаллическая структура: контакт работает через раз и деградирует от вибрации моторов. Палец: лёгкое усилие на провод — провод не должен качаться в припое. Прибор: прозвонка — режим мультиметра (комбинированного измерительного прибора), в котором тот пищит при замыкании; цепь прозванивают и под лёгким изгибом провода — скрытый дефект проявляет себя на движении.

Холодная пайка сама «не дозревает»: её только перепаивают — прогрев с флюсом до полного расплавления и свежая капля. Половина холодных паек рождается из непрогретой стороны, поэтому цикл настаивает: прогреть обе поверхности до подачи припоя.

У каждого соединения есть сопротивление, и арифметика модуля 3 работает на масштабе миллиомов: U = I·R, а нагрев по закону Джоуля — Ленца P = I²R. При токах висения whoop — единицы ампер — лишний миллиом незаметен. Но пайка живёт и на пиковых токах, и разница «хороший контакт 1 мОм против плохого 10 мОм» при 20 А — это 0.02 В против 0.2 В падения и 0.4 Вт против 4 Вт тепла прямо на пэде: плохой контакт греется, окисляется и просаживает питание платы. Оба расчёта вы соберёте в заданиях модуля.

Поэтому после пайки, до первой подачи питания, плату прозванивают. Две обязательные проверки: плюс и минус силового разъёма не замкнуты между собой — иначе прямое короткое замыкание (КЗ) батареи; соседние моторные пэды не замкнуты — капля, перекинувшаяся на соседний контакт, перемешивает фазы и каналы. Это шаги 1–2 первого включения из модуля 5: прозвонка → Smoke Stopper → минута нагрева. Пайка заканчивается не словом «пропаял», а словами «пропаял и прозвонил».

Припой выбирают по составу — он написан на пачке. Sn63Pb37 — оловянно-свинцовый сплав: 63% олова и 37% свинца. Это эвтектика — состав с самой низкой температурой плавления среди всех пропорций смеси: 183 °C, причём плавится и застывает при одной и той же температуре, без вязкой «каши» полураствора. Практический бонус: галтели блестят, а новичку прощается медлительность. SAC305 — бессвинцовый сплав олово-серебро-медь (96.5/3.0/0.5%): плавится при 217 °C, галтели тусклее, к температуре и флюсу капризнее; промышленный стандарт — из-за отказа от свинца, но для учебной пайки объективно труднее.

Курс, как и гайд сборки, учит на свинцовом Sn63Pb37 — с жёсткой гигиеной: свинец токсичен и накапливается в организме. Руки моют после каждого подхода к паяльнику, а не «в конце дня»; паяльник и припой не подносят к лицу; за рабочим столом не едят.

У пайки три источника риска, у каждого — своя дисциплина. Горячее: жало при 320–340 °C втрое горячее кипятка. Паяльник живёт на подставке и в руках держится за ручку; за жало не берутся никогда — даже чтобы «проверить, остыл ли»: остывшее пальцем не проверяют. Дым: пары флюса раздражают дыхательные пути, поэтому паяют при вентиляции или с дымоуловителем — вытяжкой, которая всасывает дым у самого жала; наклоняться над пайкой и дуть на каплю — привычки, от которых отучают в первый день. Свинец: правило гигиены из прошлого блока — мытьё рук после каждой пайки.

Первая помощь при ожоге — протокол, который выучивают до первой пайки. Ожог охлаждают проточной холодной водой 10–15 минут: вода снимает боль и останавливает прогрев глубоких слоёв кожи — поэтому «полминуты под краном» не считаются. Пузырь, если он взялся, не прокалывают: это стерильная защита раны, а прокол — ворота для инфекции. Дальше на ожог накладывают стерильную повязку, при обширном ожоге идут к врачу. Смазывать маслом, прикладывать лёд, прокалывать пузырь — распространённые ошибки: масло удерживает тепло и углубляет ожог, лёд обмораживает повреждённую кожу, прокол открывает рану. Полный порядок действий — в задании-тренажёре ниже.