Зачем нужна паяльная станция?

Что такое паяльная станция?

Когда возможностей обычного паяльника становится недостаточно, имеет смысл задуматься об использовании специальной паяльной станции (ПС). Провести качественный монтаж на печатную плату некоторых элементов без специального оборудования бывает либо очень сложно либо и вовсе невозможно. Современные печатные платы, собираются на автоматизированных линиях при помощи специальных ПС. Логично, что для ремонта необходимо использовать подобные устройства. Тем более, что при нагревании обычным паяльником (пусть и с тончайшим жалом), велик риск перегреть сам элемент или текстолитовую основу, на которой он смонтирован.

Для чего и кому нужна паяльная станция.

Паяльная станция – это комплекс специализированных инструментов для выполнения операций одиночной и групповой пайки. И нужна она, прежде всего, тем, кому возможностей обычного паяльника уже мало.

Паяльная станция является более сложным устройством, чем простой паяльник. Соответственно, имеет перед ним ряд преимуществ:

  • температура нагревательного элемента стабильна, электронный блок управления поддерживает заданный режим неограниченное время;
  • наличие гальванической развязки от сети, что критично при пайке элементов запитанной схемы;
  • необгораемое жало — если обращаться аккуратно, может прослужить очень долго.

В минимальный состав ПС входят следующие узлы?

  • Паяльник со сменным жалом
  • Блок регулировки
  • Подставка
  • Термофен
  • Оловоотсос
  • Очиститель жала

Основное преимущество паяльной станции перед паяльником заключается в наличии электронного блока управления режимами работы.

Электронный блок управления обеспечивает:

  • Плавная и точная регулировка температуры
  • Поддержание температуры в заданном диапазоне
  • Защита от перегрузок в сети

Таким образом, паяльная станция обеспечивает пайку там, где критически важно исключить воздействие высоких температур на монтажные элементы и текстолитовую основу, сохраняя при этом высокую прочность и долговечность соединений.

Назначение отдельных модулей

Основным рабочим модулем паяльной станции является устройство питания с электронным или аналоговым блоком управления на основе автотрансформатора. Оно позволяет регулировать амплитуду подаваемого на нагревательный элемент напряжения и поддерживать температуру в заданном диапазоне. Паяльная станция может работать от напряжения 12В и 24В.

Следующие два устройства: паяльник и термофен. Оба предназначены для пайки элементов и различаются областью применения. Паяльник используется для пайки элементов с боковым расположением контактов, а фен для монтажа элементов с контактами под корпусом.

Подставка предназначена для безопасной фиксации паяльника и термофена в перерывах между выполнением пайки. Данное приспособление не является строго обязательным и входит в комплект поставки не всех ПС, но приобрести его крайне желательно. Безопасность и удобство работы при использовании подставки возрастает в разы.

Вакуумный оловоотсос. Необходим для очистки места пайки от остатков олова или припоя. Так же как и подставка, является опциональным элементом. Не влияет напрямую на процесс пайки, однако к приобретению крайне желателен, так как минимизирует следы ремонта и незаводского монтажа. Особенно актуально для неопытных радиомонтажников.

Очиститель жала. Наличие и применение обязательно! Дешевая ветошь из термостойкого материала для очистки паяльного жала от загрязнений и нагара. Вещь совсем уж дешевая, но экономить на жалах для паяльника поможет. Главное – не лениться и периодически их чистить.

Какие паяльные станции бывают

Строго классифицировать паяльные станции трудно из-за большого количества различных модификаций и способов применеия. Различные модели ПС отличаются друг от друга следующими параметрами:

  • По количеству одновременно подключаемых к рабочей станции паяльников. Одно- и двухканальные соответственно. Чаще всего, второй канал служит для подключения дополнительного, демонтажного, паяльника.
  • По типу управления рабочими режимами. Существуют цифровые и аналоговые модули управления. Цифровые более удобны в использовании и более точные.
  • По типу нагревательного элемента. Жало с нихромовым нагревателем, керамическим нагревателем и индукционным нагревателем.
  • По способу пайки. Различают контактные, бесконтактные и комбинированные станции.

У контактных ПС нагревательным элементом является жало. Бесконтактные могут нагревать элемент потоком горячего воздуха или инфракарасным излучением. Комбинированные сочетают в себе оба предыдущих вида.

Нужна ли калибровка паяльной станции?

Оговоримся сразу – в исправно работающей паяльной станции калибровка не требуется. Стабильность и точность поддержания режимов работы обеспечивается технологией изготовления самой станции на всем протяжении срока ее службы.

Если же оказывается, что ПС работает некорректно (частые явления – это слишком высокая или низкая температура нагревательного элемента, не соответствующая показаниям шкалы блока управления), то вероятнее всего, неисправен один из блоков. В данной ситуации никакая калибровка не принесет результата.

Немного по-другому дело обстоит с дешевыми китайскими паяльными станциями, которые в изобилии присутствуют на рынке. Низкое качество сборки многих моделей приводит к тому, что показания индикаторов температуры на блоке управления сильно отличаются от реальной температуры нагревательного элемента.

В этом случае, полезно провести небольшие измерения, чтобы определить: на какую величину «врет» шкала настройки.

Для измерения понадобится мультиметр с выносным термодатчиком и отвертка с тонким жалом. Следует включить паяльную станцию и дождаться ее прогрева до рабочей температуры. Далее, поднеся датчик вплотную к нагревательному элементу, необходимо сравнить показания на мультиметре с температурой, выставленной на шкале блока управления. В дальнейшем, при работе с паяльной станцией необходимо учитывать эту разницу и выставлять температуру пайки с поправкой на нее.

Как выбрать паяльную станцию?

Что важно знать при выборе паяльной станции

Освоив пайку обычным паяльником с медным жалом, начинающий любитель электроники задумывается о покупке более современного оборудования – паяльной станции.

Как выбрать? Ведь выбор просто поражает. Я расскажу, по каким критериям я сам выбирал себе станцию хобби-класса.

Керамический нагреватель или нихромовый?

Если погулять по интернет-магазинам и почитать описания к паяльным станциям, то можно заметить, что у многих указан тип нагревательного элемента — керамический. Но это не совсем корректно. Как ни странно, но и качественные керамические (японские типа Hakko-1321) и нихромовые нагреватели (тайваньские) подходят под это описание. У нихромовых спираль тоже запечатана в керамику, но в отличие от нагревателей Hakko-1321, устройство и характеристики у них совсем другие.

Устройство нихромового нагревателя.

Нихромовый нагреватель изготавливается так. Берётся стержень из керамики, на него наматывается спираль из высокоомного нихромового провода ближе к концу опорного стержня. Ширина намотки около 2 см. Также в опорный стержень запрессована термопара — она находится на торце опорного стержня. Затем всю эту конструкцию также запечатывают в керамику. Получается керамический нагреватель из нихрома с термопарой. На таких обычно есть надпись TAIWAN (Тайвань).

Недостатки:

Разогревается несколько минут;

При интенсивной эксплуатации нихромовый нагреватель перегорает в среднем за полгода. В случае если вы паяете не часто, то паяльник с нихромовым нагревателем может прослужить и 4, и 5 лет.

Использование термопары в качестве датчика температуры снижает точность настройки температуры жала.

Нихромовые нагреватели стоят в таких паяльных станциях, как Lukey 702, Lukey 898, Lukey 852D+FAN. Плюсом этих станций является то, что они цифровые.

Как делают качественные керамические нагреватели?

Качественный керамический нагреватель состоит из опорного стержня, на который наносится тонкий слой резистивного вещества и тонкоплёночный терморезистор. Далее всё это запекается в керамическую оболочку при высокой температуре. Поверхность нагревателя получается гладкой на ощупь, а на просвет виден витиеватый узор — тонкоплёночный слой нагревателя и терморезистора.

Недостатки:

Чувствителен к температурному перекосу (это когда неравномерно нагревается);

При образовании трещин выходит из строя;

Стоит дороже, чем нихромовый нагреватель (в 2 — 4 раза);

Насколько я знаю, качественные японские нагреватели HAKKO 1321 стоят в паяльных станциях Lukey 936D (у самого такая), Lukey 936+, Lukey 936D+, Lukey 852D+, Lukey 868, Lukey 853, Lukey 853D. Перед покупкой лучше проверить! О том, как это сделать, читайте далее.

Чем лучше нихрома?

Одним из неоспоримых преимуществ керамических нагревателей я считаю быстрый нагрев при включении – несколько секунд! На деле 10 – 30 секунд и уже можно паять. Для тех, кто паял ранее только обычным ЭПСНом – это шок ;

По сравнению с нихромовыми нагревателями обладает большим временем эксплуатации;

Прецизионный терморезистор более точно измеряет температуру жала;

Высокая мощность и хорошая теплоотдача.

Незнающему человеку отличить качественный керамический нагреватель от нихромового довольно сложно. Внешне они выглядят одинаково, так как их основа — керамика.

Как определить, что перед вами: керамика или нихром?

У нагревателя со спиралью из нихрома на торце своеобразная «капелька» – он как бы закруглённый.

У керамического же нагревателя на торце есть характерная «ступенька». В керамических нагревателях также встроен прецизионный тонкоплёночный терморезистор — датчик температуры. Узор в керамике от термодатчика и нагревателя виден даже невооружённым глазом. Вот взгляните.

Чтобы убедиться полностью – включите паяльник и оцените скорость нагрева жала. Если долго разогревается, то это нихром.

В своей Lukey 936D я обнаружил керамический нагреватель HAKKO 1321 (А1321) – на нагревателе соответствующая надпись.

Ещё когда выбирал её в магазине, обратил на это внимание. А вот у более дешёвой Lukey 936A (она без цифрового индикатора) я обнаружил нихромовый нагреватель с каплей на торце и надписью TAIWAN (Тайвань). Поэтому её покупать не стал. Жутко не люблю, когда паяльник долго разогревается

У станции Lukey 936+ (не А) уже керамический нагреватель Hakko-1321, а не нихром. Маленькое такое различие в названии, а какая разница в цене и качестве.

А вот уже нагревательный элемент паяльной станции A-BF GS90D на 90 Вт. Он также керамический, со ступенькой.

Читать еще:  Каким клеем лучше клеить пластмассу?

Если приглядеться, то на корпусе можно обнаружить надпись А1329 DC и «узоры».

Выглядит эта паяльная станция как обычный паяльник без отдельного блока. Несмотря на это, этот паяльник – настоящая термостатированная паяльная станция. Правда, без гальванической развязки — трансформатора в ней, естественно, нет 🙂

Контроль температуры жала (термостатирование).

Хорошая паяльная станция имеет нагреватель с температурным датчиком и посредством обратной связи поддерживает заданную оператором температуру жала. Если расковырять паяльник от той же Lukey 936D, то можно обнаружить, что керамический нагреватель имеет 4 вывода, два красных идут на спираль нагревателя, а два синих вывода идут от тонкоплёночного терморезистора.

Померив сопротивление на парах этих выводов, я получил следующие данные (комнатная t 0 ):

Нагреватель — 3,3 Ω (Ом);

Терморезистор — 50

Вывод: да, это настоящая керамика .

Откровенные подделки имеют нагреватель с 2 выводами. Вот простейший паяльник без термостабилизации.

В цифровых паяльных станциях контроль температуры осуществляется микроконтроллером. Сигнал с термодатчика в нагревателе оцифровывается и сравнивается с тем значением, которое задал оператор. Плюс цифрового управления — точность. Все цифровые паяльные станции имеют кнопки для установки температуры. Реже — энкодер. Например, Lukey 702 имеет нихромовый нагреватель, но цифровое управление. Поэтому и заслужила уважение среди радиолюбителей.

В аналоговых паяльных станциях для поддержания заданной температуры используется компаратор, например, на базе микросхемы LM358 (HA17358), а в качестве задатчика температуры используется обычный переменный резистор. К таким станциям относится Lukey 936D. Разбирал лично и убедился в этом.
Аналоговый контроль температуры хуже, так как дополнительную ошибку вносят механические элементы (переменный резистор), сопротивление контактов термодатчика, контактов разъёма, изменение параметров элементов. Некоторые модели аналоговых станций требуют калибровки перед использованием.

Стоит различать регулировку мощности и термостабилизацию. Возможно, кто-то уже делал так называемый регулятор температуры жала паяльника. Простейшие его схемы просто уменьшают мощность, подаваемую на нагреватель паяльника, и не имеют обратной связи по температуре. Благодаря снижению мощности можно снизить и температуру жала.

Применялись такие приставки в основном для электрических паяльников с медным жалом. При простое, жало такого паяльника сильно нагревается и выгорает. Чтобы как-то уменьшить такой эффект и применялась регулировка по мощности. Если сильно уменьшить мощность, то теплоёмкости жала может не хватить и припой будет залипать. Пайка будет затруднена.

Паяльники с термостабилизацией отслеживают именно температуру жала (обратная связь). Остыло — побольше мощности, перегрелось — меньше.

Мощность паяльной станции.

Весьма важный параметр. Для начала нужно представлять, зачем нужна паяльная станция. Можно ведь и вёдра паять:). Для пайки радиоэлектронных компонентов достаточно паяльной станции на 40-60W, но лучше иметь и помощнее. Для себя, кроме Lukey 936D (нагреватель А1321 на 50W, 24V), я приобрёл ещё и A-BF GS90D (нагреватель А1329 на 90W, 220V). Хотел на 110 Вт купить – модель A-BF GS110D, но для неё желательны жала 900L, хотя подходят и 900M.

Как видим, у обеих станций нагревательные элементы на разное рабочее напряжение. У 936-ой низковольтный (24V), а у A-BF GS90D — высоковольтный (220V). Если безопасность на первом месте, то лучше использовать паяльную станцию с низковольтным нагревателем. Так, например, насколько мне известно, ранее в детских кружках радиолюбителей запрещалось использовать паяльники на 220V, допускалось паять только низковольтными на 36V.

Также при ремонте чувствительной аппаратуры, например, мобилок, лучше использовать станцию с низковольтным паяльником. Тут тебе и гальваническая развязка от электросети через трансформатор, и заземление жала. Убить статикой элемент будет крайне трудно.

Сменные жала.

Выбирая паяльную станцию, стоит подумать о том, насколько доступны сменные жала для данной модели паяльника. Самые распространённые — это жала серии 900M. Вот они на фото.

Советую прикупить хотя бы ещё одно жало для паяльной станции. Родное жало, как правило, не ходовое – конусообразной формы.

Если не собираетесь дымить паяльником каждый день, то можно купить медные жала 900M. Они намного дешевле, но довольно быстро «выгорают». Медь со временем растворяется в припое и, максимум, что можно сделать с жалом – это заточить его напильником. Можно на пробу взять медные жала разных профилей и поработать ими. Если каким-то работать очень понравится, то уже потом купить качественное, невыгораемое жало.

Защита от статического электричества.

Наверное, уже видели такую надпись – ESD SAFE. Обычный электрический паяльник не имеет защиты от статического электричества и электрического разряда. Кроме того, медный стержень отлично передаёт все электромагнитные всплески из электросети на паяемый элемент, ведь нихромовая спираль — это, по сути, катушка индуктивности.

В паяльных станциях суть ESD SAFE сводится к следующему. Штуцер, который фиксирует печатную плату с нагревателем и втулку, которая контактирует со сменным жалом, заземляют — подключают к третьему, заземляющему выводу сетевой вилки. В этом не трудно убедиться, если замерить сопротивление от жала до третьего вывода вилки.

Беда в том, что не в каждом доме смонтирована электропроводка с заземлением. Так что имейте это в виду, если впредь будете работать с особо капризными электронными компонентами.

Также в качестве защитного «экрана» от электромагнитных импульсов выступает и керамический нагреватель. Керамика — отличный изолятор.

Ремонтопригодность.

Это качество можно оспорить, так как сейчас цена паяльных станций хобби-уровня невелика и вряд ли кто-то станет ремонтировать неисправную. Но всё же. Основная рабочая деталь паяльных станций – это нагревательный элемент. Он легко меняется, если родной вышел из строя. С обычными паяльниками такого трюка не пройдёт, так как если сгорела нагревательная спираль, то такой паяльник можно смело выбрасывать.

Паяльная станция

Паяльная станция – это приспособление, упрощающее процесс проведения пайки. А направление движения целиком определяется условиями. Чем точнее выдерживаются условия пайки, тем качественнее получается шов, но потребуется дополнительное оборудование.

Из истории пайки и металлургии

Известны сведения, что пайка применялась в Месопотамии уже 5000 лет назад. Избранные шумерские мечи за 3000 лет до Рождества Христова собирались указанным методом. Неправильный процесс пайки приводит к печальным последствиям. Экспедиция Скотта к Южному полюсу погибла из-за того, что ёмкости, паяные оловом, растеряли запас горючего. Небольшие знания в области металлургии сумели бы коренным образом изменить ход истории. Ведь Скотт достиг полюса первым и уже возвращался назад… Поэтому важен научный подход.

В США зарегистрировано общество сварщиков. Это официальная организация, которая занимается специфическими вопросами соединения металлов. Любой желающий вправе проверить на aws.org. Американское общество сварщиков стало некоммерческой организацией, основанной в 1919 году с целью изучения и описания процессов сварки и пайки. Издания упомянутого социума полны наукоёмких определений.

Логотип Американского общества сварщиков

AWS охватывает свыше 73.000 человек и состоит из 22 отделов, делящихся на 250 секций, раскиданных по миру. Благодаря этой организации, знания, касающиеся сварки и пайки, постоянно систематизируются и поддерживаются в свежести. Первые трудности американское государство стало испытывать в период I мировой войны, когда скорость создания боевой техники сильно пострадала из-за отсутствия стандартов. Президент Вудроу Вилсон обратился за помощью к профессору Комфорту Адамсу для создания специального комитета, способного заняться вопросом.

28 марта 1919 года родилось AWS. Уже за первый год существования организация выросла до 217 участников, обзавелась собственными публикациями и штаб-квартирой. В первые годы общество жило за счёт сборов в пользу собственного журнала. Сегодня общество занимается обучением профессионалов мира, продолжает научные публикации, ведёт аккредитацию специалистов.

Процесс пайки: припой, флюс, технологические режимы

Не каждый сразу понимает, зачем нужна паяльная станция. Для большинства это просто удобная подставка. Мы утверждаем, что технологический режим часто определяет успех или неудачу мероприятия. Пайкой принято называть процесс соединения двух металлов при помощи припоев без плавления. В процессе активно участвует флюс, в задачи которого входит удаление оксидной плёнки, улучшение свойств смачиваемости и прочие. К припою предъявляется ряд условий:

  1. От припоя зависит прочность будущего соединения.
  2. Сплав, использующийся в этом качестве, обязан хорошо смачивать соединяемый металл.
  3. В местах контакта неизбежно образуется диффузия, процесс не должен снижать прочности.

Если говорить подробно, характеристики припоя удобно отображать в виде температурных диаграмм, наподобие тех, что иллюстрируют состояния стали. Оказывается, у смеси двух металлов вне зависимости от процентного состава композиции одинаковая точка отвердевания. Но окончательное плавление происходит при разной температуре. К примеру, при смешивании серебра и меди образуется сплав с соотношением компонентов 72:28, причём точка плавления (ликвидус) максимально приближена к кристаллизации (солидус). Этим обеспечивается гомогенность припоя при работе. В противном случае подвижные его фракции при относительно низких температурах отделяются.

Все это приводит к возникновению неоднородности, что затрудняет процесс пайки. Припой, для которого ликвидус и солидус различаются слишком сильно, рекомендуется заранее прогревать чуть сильнее необходимого уровня. Много трудностей ждёт человека, неправильно выдерживающего технологию. Список явлений, влияющих на процесс пайки и снижающих качество:

  • Водородная хрупкость присуща сталям, меди и серебру. Суть явления – окислы металлов восстанавливаются атомами водорода, легко проникающими в кристаллическую решётку. Получившаяся вода внутри создаёт гигантское давление, разрушающее металлы в области шва. Сложнее прочего приходится с медью, а сталь можно на время предварительно выдержать при температуре до 100 градусов Цельсия, чтобы избавиться от водорода.
  • В сталях (и прочих сплавах), содержащих хром, при пайке идёт активное образование карбида металла. В результате коррозийная стойкость шва резко снижается. Карбид обнаруживает тенденцию откладываться в некоторых частях кристаллической решётки. Процесс возможно выправить нагревом до 1000 – 1130 градусов, что заставит соединение вновь раствориться, но для большинства паяных швов подобный подход недопустим. Вместо этого применяется нагрев лишь до 870 градусов с последующим охлаждением в печи до 540 градусов.
  • В ходе термических нагрузок при пайке часто замечается растрескивание металла. Чтобы избежать этого, вместо закалки часто применяют отжиг. Стараются сборные соединения выполнить без механического напряжения в точках шва. Нагрев производится постепенно. Обратная сторона монеты – массивные детали доводят до кондиции по возможности быстро. В этом случае нагрев при пайке не успевает захватить весь объем, что значительно снижает напряжение. Ключом становится правильная технология. Играет роль правильный выбор припоя.

Сплав для работы

Задача паяльной станции

Важно правильным образом выдержать режим. Особенно сказанное касается температуры. Если брать микросхемы BGA (поверхностный массив шариков), паяльник в этом случае бессилен. Вместо этого подложка предварительно прогревается феном до нужной температуры, потом чип ставится на место. Технология основана на том, что нижняя контактная часть поверх многочисленных ножек содержит небольшие шарики припоя. Они формируются из специальных заготовок с использованием металлических шаблонов.

Для поддержания нужной температуры используется паяльная станция. Важно поверхность после процедуры спиртом очистить от флюса. Чтобы в дальнейшем избежать коррозии. Потому нередко паяльные станции содержат наряду с традиционным жалом подобие строительного фена. Причём устройство регулируется для подстройки температуры.

Обычно используется раскалённый воздух, удаётся найти в продаже модели, работающие за счёт инфракрасного излучения или явления индукции (как новейшие кухонные плиты). Паяльная станция позволяет полностью контролировать процесс. Если это рабочее место для монтажа SMD-чипов, подложка предварительно прогревается до 150 градусов Цельсия, порой бывает и горячее. Так, что компоненты гибридной схемы снимают при помощи пинцета. Температура специально подбирается такой, чтобы ударно действовать на припой, но не вызывать порчу чуткой электронной начинки.

Домашняя станция для пайки

Параметры и особенности паяльных станций

Назначение

Паяльная станция предназначена для разных целей. Для микросхем BGA (ножки скрыты под корпусом чипа) применяется бесконтактный метод (фен), им в некоторых случаях возможно пользоваться и в отношении SMD (боковое расположение ножек). Нужно чётко представлять, что получится в конечном итоге, ведь расходные материалы применяются разные. Для мелких микросхем в комплекте неплохо иметь специальные ухваты (чаще называют вакуумными пинцетами либо присосками), а выравнивание в небольших пределах производится обычными стальными пинцетами.

Иногда указанная оснастка идёт в комплекте паяльной станции, несложно присмотреть в магазине, к примеру, на Алиэкспресс. Если речь идёт о бесконтактной пайке, выглядит разумным отыскать в продаже оборудование со специальным куполом для предварительного подогрева платы. Можно на Ютуб лицезреть видео, где неопытный мастер терпит неудачу в процессе демонтажа SMD чипа по простой причине, что поверхность кристалла велика, а ножки расположены на большом протяжении. Требуется нагреть всю конструкцию до температуры 210 – 350 градусов (в зависимости от марки припоя). Тут же выложен ролик, где другой профи удаляет начинку платы обычным пинцетом, предварительно прогрев все на куполе. Выводы делайте самостоятельно.

Температура

Косвенно максимальная температура воздуха (или жала) зависит от потребляемой мощности. В продаже найдутся паяльные станции, греющиеся до 425 градусов Цельсия. Этого хватит, чтобы работать с легкоплавкими припоями (до 450 градусов Цельсия). Если потребуется применить медно-цинковый сплав, в таких условиях не получится. Зато удастся без труда орудовать оловянно-свинцовыми или серебряными припоями. Если обратить взор на строительный рынок, легко найти фен с температурой струи 800 и даже 900 градусов Цельсия. Это позволит легко растопить медно-цинковый припой, но контроль над процессом нагрева окажется не столь точным.

Настройка температуры для работы

В отдельных условиях это не слишком важно, а иногда – наоборот – критично. Увеличение массовой доли цинка снижает температуру плавления, возрастает и хрупкость. Контроль нагрева выполняется через потенциометрические регуляторы (вращающиеся ручки). На хорошей паяльной станции имеется небольшой дисплей, где температура отображается в цифрах. Это удобно, настроить режим с точностью до долей процента возможно только в этом случае. От мощности зависит косвенно максимальная температура, это влияет и на скорость выхода на режим. Паяльную станцию нельзя назвать главным потребителем. Редко мощность прибора превышает 100 Вт (эквивалентно системному блоку персонального компьютера).

Комплектация

При работе контактным методом потрудитесь приобрести губку для очистки паяльного жала. Это негорючая ветошь полимерного происхождения, помогающая держать инструмент в чистоте. Жало в тяжёлых случаях очищается напильником или надфилем, применяется и флюс, снимающий оксидную плёнку и остатки припоя. Поверхность делается практически зеркальной для пайки микроэлектроники. На Ютуб посоветуют иметь для горячей зачистки контактных площадок платы медной оплётки высокой гибкости, служащей абразивом.

Без элементарного оборудования провести операцию реболлинга не удастся. К общим приспособлениям относят:

  1. Флюс для очистки контактных поверхностей.
  2. Металлические маски по форме контактных площадок микросхемы.
  3. Набор шариков из припоя по размерам отверстий шаблона.

Профессиональные мастера иной раз обходятся без увеличительного стекла, но новичку спаять микросхему со стороной 2 мм сложно в отсутствие специальных приспособлений.

Как работать с SMD и кому нужна паяльная станция?

Исаев Александр
Адрес Email —
isaev51 (at) bk.ru
(замените (at) на @)

Современная электроника немыслима без применения SMD- технологии поверхностного монтажа. Она проникла во все виды аппаратуры, включая бытовую. Большинство новых микросхем не имеют вариантов в корпусе DIP. Номенклатура микросхем в DIP- корпусах постоянно падает в цене, так как пользуется всё меньшим спросом и становится невыгодной для производителя. Есть основания полагать, что через 5-7 лет микросхемы в корпусах DIP полностью исчезнут на рынке электронных компонентов. Поэтому с поверхностным монтажём приходится иметь дело и при ремонте аппаратуры и при разработке новой аппаратуры, включая радиолюбительскую. Ремонт аппаратуры, изготовленной по SMD- технологии, требует нового инструментария и новых приёмов работы. Главной проблемой при работе с SMD является демонтаж неисправных компонентов, то есть удаление их с платы при условии сохранения целостности печатных проводников и контактных площадок посадочных мест заменяемых компонентов.

Найболее агрессивно рекламируемым инструментом для работы с SMD являются паяльные станции. Паяльные станции делятся на монтажные и демонтажные. Монтажная паяльная станция- это обыкновенный паяльник с терморегулятором и цифровым индикатором температуры. Зачем всё это нужно-сия тайна велика есть! Лучше купить два десятка паяльников, чем такую «станцию». Для работы с SMD такие станции не дают никаких новых возможностей.
Демонтажные станции простейшие состоят из монтажной станции, но паяльник дополнен отсосом. Цены на эти станции такие, что брать их тоже совершенно невыгодно- лучше купить в придачу к двум десяткам паяльников ещё и два десятка китайских паяльников- отсосов. Более сложные станции дополнены термопинцетом, который элементарно заменяется двумя паяльниками. Платить за отсос, термопинцет и никому не нужный цифровой индикатор температуры цену, как за хороший системный блок ПК- слишком большая роскошь! Да и в плане демонтажа SMD-микросхем такая станция тоже бесполезна. Следующий класс паяльных станций- станции на горячем воздухе. Простая станция на горячем воздухе- это по сути электротермофен с вакуум- присоской. Станция комплектуется аж четырьмя- шестью насадками для выпайки микросхем, при том что число типов SMD- корпусов SOIC, TSOP, QFP и BGA порядка семи десятков! Дополнительные насадки имеют такие цены, словно зто не насадки из жести, а ювелирные изделия. Можно правда отпаять микросхему и без насадки, при этом спалив и саму микросхему и всё, что с ней рядом. Сложные станции имеют всё- и горячий воздух со всеми насадками, и термопинцет, и отсос и инфракрасный подогрев и вакуум- присоски, но стоят уже не как системный блок, а как хороший подержанный импортный джип, типа как Honda CRV. Россия- страна богатых паразитов, но им паяльные станции не нужны, а у радиолюбителей нет денег покупать такие дорогие игрушки. Из всего сказанного понятно, что купить простую станцию- «деньги на ветер», а сложную есть смысл покупать только для больших сервис- центров по принципу «одна на всех, мы за ценой не постоим!».

Итак, возникает вопрос-как работать с SMD без паяльной станции? Сразу оговорюсь, речь идёт о SMD- компонентах с шагом выводов 0.6мм и более. Монтаж вручную компонентов с меньшим шагом невозможен не только без паяльной станции, но и при её наличии. Не следует думать, что крутой паяльной станцией можно делать всё. На промышленных сборочных линиях применяются компьютеризованные системы автоматического 3D- позиционирования и автоматического нанесения паяльной пасты с рентгеновской видеотехникой! Таких систем нет на паяльных станциях любой сложности.

Выпайка двухвыводных компонентов.

Двухвыводный компонент можно выпаять, воспользовавшись сразу двумя паяльниками. При ремонте аппаратуры это терпимо. Но этот метод имеет недостатки: велика вероятность перегрева компонента, загрязнения монтажа платы припоем, длительное время операций. Гораздо лучший результат даёт применение паяльника со специальным жалом:

Берём паяльник 40 Ватт с диаметром жала 6мм, загнутым под 45 градусов и молотком расплющиваем загнутую часть до плоского вида толщиной примерно 3мм. Затем надфилем делаем пропил 1 и ножовкой пропил 2. Работать паяльником нужно совместно с пинцетом. Пинцет должен быть таким, чтобы его губки свободно проходили в пропил 1. Отпаиваемый компонент за счёт поверхностного натяжения припоя застревает в пропиле 1, и его сразу вынимаем пинцетом. При демонтаже плат сначала снимаем все компоненты одного типоразмера, затем, сжимая щель 2 пассатижами, или, расширяя её отвёрткой, устанавливаем новую ширину пропила 1 и снимаем с платы компоненты другого типоразмера и т. д. Я таким образом снимаю все двухвыводные компоненты с платы винчестера, CD-ROM или видеокарты примерно за 30-40 минут. При этом порчи компонентов практически нет.

Выпайка многовыводных компонентов.

Приёмов выпайки микросхем в SMD- корпусах существует два. Первый способ заключается в обрезании острым ножом выводов микросхемы от её корпуса с последующей отпайкой выводов паяльником. Второй способ- к плате припаивают тонкий провод МГТФ- 0.13 во фторопластовой изоляции или эмалированный провод ПЭВ-2. Второй конец провода пропускают под выводами микросхемы и, нагревая выводы микросхемы жалом 90-100 Ваттного паяльника, натягивая рукой второй, не припаянный конец провода, протаскивают провод под выводами микросхемы, тем самым отделяя выводы от платы. Как показала практика, первый способ даёт отрывы контактных площадок практически для всех SMD- корпусов, а второй способ даёт хорошие результаты только для корпусов SOIC. При корпусах TSOP и QFP контактные площадки отрываются. Мне удалось найти третий способ выпайки микросхем, дающий отличные результаты для любых корпусов.

Когда-то, в незапамятные времена, великий Архимед сказал:»Дайте мне точку опоры и я переверну Землю».
Суть метода следующая. Берём швейную иглу среднего размера. От любого подходящего провода отрезаем кольцо изоляции длиной около 2мм и это кольцо с натягом одеваем на швейную иглу на расстоянии 1-2см от острия иглы. Вот это кольцо изоляции на игле и есть та самая точка опоры! Выводы микросхемы отпаиваем по одному. Подсовываем иглу под первый вывод (только под один!), а сверху вывод нагреваем миниатюрным паяльником с диаметром жала 2-2.5мм и, поворачивая иглу на опоре, проводим остриё иглы под выводом микросхемы параллельно плате, не поднимая острия. Паяльник должен сверху прогревать вывод всё время поворота иглы, то есть всё одновременно. Тем самым отделяем первый вывод микросхемы от платы. Отпаянный первый вывод загибаем вертикально вверх, освобождая тем самым путь острию иглы под второй вывод. И так, по одному выводу, отпаиваем все выводы микросхемы. Если корпус микросхемы приклеен к плате, то нагреваем корпус паяльником, одновременно поворачивая его пинцетом, пока краска не будет сорвана. Тянуть пинцетом корпус от платы не следует, так как это может привести к отрыву печати под корпусом микросхемы. Таким способом можно отпаивать и транзисторы в корпусах SOT23, SOT223 и др. без их повреждения, а также компоненты с 4 выводами. Компоненты с 5 и 6 выводами можно отпаивать, делая последнюю отпайку с каждой стороны по 2 вывода сразу. Чем толще отпаиваемые выводы, тем крупнее берём иглу. Обычно после нескольких выводов игла залуживается, чего нельзя допускать. Можно обчистить залудившуюся иглу ножом, можно заворонить остриё иглы, а можно и заготовить сразу несколько игл с точками опоры. Иглы стоят семь копеек кубометр, так что не заглатывайте наживку не в меру расплодившихся эксплюзивных killerов и officeанальных дристебуторов!

FAQ по паяльным станциям

Вопрос:
Что такое паяльная станция, и чем она отличается от обычного паяльника

Ответ:
Возьмите обычный паяльник. Купите ему необгораемое жало. Купите трансформатор(для гальваноразвязки). Купите диммер и термопару. Создайте обратную связь между термопарой и диммером, так, чтоб добиться устойчивой температуры. У вас есть паяльная станция!

Вопрос:
Она мне нужна, или того паяльника, что достался от дедушки хватит?

Ответ:
Это вам решать.
Преимущества паяльной станции:
Есть гальваноразвязка от сети. Это сведет к минимуму возможные последствия от пайки работающей или запитанной схемы. Начиная от черного дыма, на котором работают все микросхемы, и заканчивая ударом тока.
Температура стабильна. Это критично при пайке нежных микросхем и плохого текстолита. Согласитесь, неприятно, когда от последней платы отваливается дорожка, или дорогой контроллер, еще минуту назад на макетке радостно мигавший светодиодом, на плате не подает признаков жизни.
Необгораемое жало. Спорно, спорно, потому как не все признают это жало, и не всем оно нравится. Тем не менее, если его не перегревать, и не чистить напильником оно гораздо удобнее в обращении, чем медное.

Преимущества паяльника:
Недорогой. Паяльник стоит 200р, станция — от 1000. В год вы покупаете 5 паяльников. Через сколько вы окупите станцию?
Маленький.

Вопрос:
В чем разница между керамическим и нихромовым нагревателем в паяльнике?

Ответ:
Керамический гораздо более долговечен. Может выдавать бОльшую мощность. Быстрей (процентов на 20) нагревается. Ощутимо дороже нихромового. Более хрупкий. На деле же, в работе, разница особо не заметна. Керамику обычно ставят на рабочии станции монтажников, т.к. в режиме работы 8 часов 5 дней в неделю нихромовый нагреватель выдерживает не более полугода, а то и того меньше. Керамика же в таких условиях может работать годами. Плюс керамики еще в том, что проихводят их всего несколько брендов и внутри кроме качественной грелки еще и хороший термодатчик(термопара или полупроводниковый терморезистор, имеющий нелинейную зависимость, для более точного определения температуры. Иногда, в качестве датчика выступает сам нагреватель, так как он имеет зависимость сопротивления от температуры), расположенная в самом кончике нагревателя.

Вопрос:
Как отличить керамику от нихрома.

Ответ:
Обычно нихромовый нагреватель выполнен в виде трубки, внутрь которой вставляется жало. Как в старых советских паяльниках. Керамическй нагреватель это такая белая керамическая палочка, длинной около 8см и диаметром около 4мм. И вставляется она внутрь полого жала. Отдавая жалу максиум мощности, тогда как нихромовый трубчатый нагреватель еще и неплохо атмосферу дополнительно подогревает.

Правда последнее время китайцы освоили выпуск нихромовых нагревателей подло косящих под керамику. Та же палочка и поди их различи. Но если знаешь, то разница видна с первого взгляда.

1. У нихромовой грелки торец округлый, замазан чем то похожим на цемент или известку. То же самое может быть и в задней части (хотя обычно задняя часть накрыта термооплеткой). На просвет нихромовый нагреватель почти не просвечивает, т.к. там внутри плотно намотан нихром.

2. У керамического нагревателя торец имеет ярко выраженную ступеньку и гладкий.

Это связано с технологией производства. Т.е. на керамическую палочку, диаметром 2мм наматывают керамическую ленту с напыленной на нее грелкой. И вот эта намотка выделяется над трубочкой примерно на миллиметр, образуя ступеньку. Потом вся конструкция запекается при 1500С образуюя керамическую грелку. На просвет же керамика, если хорошо поглядеть, выдает свою внутренниюю струкутуру. Можно разглядеть этакие плоские зигзагообразные дорожки. Как правило они идут группами по три, одна за другой.

Вопрос:
Паяльная станция — это паяльник или фен? или вместе?

Ответ:
Нет четкого ответа. Обычно, когда говорят паяльная станция, имеют в виду паяльник с установкой температуры. Неясно, стоит ли причислять обычные паяльники с регулировкой к паяльным станциям? Видимо нет.
Если помимо паяльника, есть еще и термофен, то называется она, видимо паяльная станция с термофеном.

Вопрос:
Термофен — что это? Для чего он нужен?

Ответ:
Вкратце — это насос+нагреватель+термопара. Служит для создания потока горячего воздуха со стабильной(или не очень — зависит от модели) температурой. Удобен для пайки множества элементов сразу, правда паять придется паяльной пастой.

Вопрос:
Чем они отличаются, термофены эти?

Ответ:
Ценой. 🙂 если честно, их можно разделить на два вида — компрессорные и вентиляторные(турбинные). Отличия — в названиях. В вентиляторных поток воздуха гонит вентилятор, как в бытовом фене. Т.к. производительность у него мала, зачастую его монтируют прям в рукоятку фена. Отсюда — вибрация, неравномерный поток воздуха, завывания.
В компрессорных(они, правда, чуть дороже) воздух гонит компрессор, находящийся в основном блоке. За счет более высокой производительности,
он с легкостью может прокачать большой объем воздуха по тонкой трубке. Как следствие — более равномерный поток воздуха, а значит, меньше колебаний температуры. Ну и шума меньше.

Вопрос:
Паяльник стал неудобен. Перегревает и отрывает дорожки. Что взять, чтоб не сильно дорого?

Ответ:
Если бюджет до 1000 — возьмите термостатированный паяльник. Это паяльник с термодатчиком, и регулировкой температуры.
Самая известная модель это CT-95. Китайцы выпускают копии: тыц и жала к нему. Стоить будет 400 рублей за все.

Тысячи за две уже можно поискать станции: тыц, еще тыц, и тынц.
Если найдете, можете взять что-нибудь из линейки SL от Solomon.

Бум и бах не берите — CT-95 лучше. Слишком они маломощные.

Вопрос:
А какой взять термофен?

Ответ:
Лучше компрессорный. 850 серия — дешево и сердито. Температуру держит, правда на напечатанные деления не ориентируйтесь, выставьте вручную, например по температуре плавления припоя, и поставьте точку белым маркером 🙂
Например, SUNKKO 850A, LINKO 850

В комментариях принимаются ЛЮБЫЕ вопросы по этой тебе. Буду отвечать и добавлять в фак.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector