Необходимость в использовании паяльного оборудования может в любой момент возникнуть даже в домашних условиях, но не каждый мастер знает, как , чтобы ее технические возможности отвечали сложившейся потребности.
А чтобы понять это, нужно разобраться в техническом потенциале современного паяльного оборудования.
Осуществление пайки предполагает не только наличие паяльника, но и необходимых комплектующих, минимальный набор которых состоит из контрольно-управляющего модуля и пружинного держателя.
Для использования паяльного прибора дома это оптимальный вариант комплектации, способный обеспечить стабильную температуру, защиту от перегрузок и статики.
Тогда как стандартная паяльная станция специального назначения, в том числе, промышленного, может быть укомплектована также:
термопинцетом (используется для монтажных и демонтажных операций миниатюрных компонентов);
феном локального подогрева (используется, в качестве вспомогательного подогревателя в месте пайки);
тепловым излучателем (применяется, чтобы разогреть плату, когда производится групповая пайка);
вакуумным пинцетом;
вспомогательной арматурой.
В зависимости от назначения паяльной станции, ее комплектация может включать устройства для проведения узкоспециализированных операций.
Именно комплектационный набор определяет, в конечном счете, классификацию оборудования для пайки.
Паяльная станция бывает:
термовоздушной — этот вид устройств оборудован феном и предусматривает пайку горячим воздухом;
индукционной — представляет собой миниатюрное, но очень мощное и выносливое устройство;
импульсной — применяется для монтажа и демонтажа любой современной схемы;
инфракрасной — наряду с газовыми паяльниками это лучшая возможность самостоятельно отремонтировать мобильный телефон или планшет.
Технологические особенности применения паяльных станций
В зависимости от типа выполняемой пайки, устройства подразделяются на 2 категории - свинцовые и бессвинцовые.
Оборудование для свинцовой пайки оснащено модулем, регулирующим уровень нагрева жала. Это могут быть как приборы, работа которых базируется на электроэнергии, так и станции индукционного типа.
Характерная особенность индукционных станций заключается в том, что их работу обеспечивает переменное магнитное поле.
При этом каждый элемент пайки обрабатывается с различной мощностью, выбор которой осуществляется автоматически, так как прибор самостоятельно определяет теплоемкость компонента пайки.
Использование индукционных станций для пайки удобно в управлении и отличается высокой теплоотдачей.
В тех случаях, когда необходимо сделать пайку мелких элементов схемы или труднодоступных компонентов, применяют способ бесконтактной пайки. К бесконтактным относятся термовоздушные и инфракрасные паяльные станции.
Принцип действия инфракрасного оборудования для пайки базируется на свойствах инфракрасных лучей, получаемых из керамических или кварцевых элементов.
Основная сфера применения станций инфракрасного типа - компьютерные схемы и материнские платы.
Станции термовоздушного типа работают по принципу точечной передачи горячего воздуха, поэтому с их помощью можно легко прогреть труднодоступные элементы, не задев при этом соседние контакты.
Именно этот вид паяльных устройств применяют обычно в мастерских по ремонту бытового электронного и мобильного оборудования.
Нюансы эксплуатации различных видов паяльного оборудования
Технологическое многообразие видов и категорий паяльного оборудования существенно усложняет его выбор.
Поэтому, прежде чем отдать предпочтение какой-либо модели, стоит подробно ознакомиться с их техническим потенциалом и рекомендуемой областью применения.
Мастера, использующие дома обычный паяльник, хорошо знакомы с ситуацией, когда чувствительные элементы прибора перегреваются, а отрегулировать температуру не представляется возможным.
Это одна из причин, по которой лучше отдать предпочтение паяльной станции, чем паяльнику.
Потому что в оснащение станции входит блок питания, а с его помощью можно изменять не только напряжение, но и температурный режим устройства.
Тем не менее, недостаточно просто выбрать паяльную станцию с системой термостабилизации. Важно также учесть мощность устройства, особенно, если используются тугоплавкие припои.
В противном случае негативных последствий не избежать:
завышенная температура пайки приводит к перегреву компонентов схемы;
долговечность жала паяльника по причине перегрева резко сокращается;
срок годности нагревательного элемента уменьшается;
дорожки на плате перегреваются;
качество пайки неудовлетворительное.
В подобных случаях рекомендуется обратить внимание на оборудование, специально предназначенное для бессвинцовой пайки - во-первых, мощность таких устройств значительно выше, а во-вторых, их можно использовать и для свинцовой пайки.
Способы управления паяльным оборудованием
Учитывая, что паяльные станции - это один из главных инструментов в сфере производства электроники, и уровень потребности в них высок, были созданы многофункциональные приборы, сочетающие технические возможности оборудования различных типов.
Такие устройства отличаются подключением нескольких модулей, позволяющих применять контактную или бесконтактную пайку, а также использовать несколько насадок и наконечников.
Отдельного внимания при выборе паяльного оборудования заслуживает способ управления станцией. Он бывает цифровым и аналоговым.
Устройства аналогового типа требуют постоянного контроля, потому что при достижении определенной температурной отметки, их необходимо отключать, чтобы не перегрелось паяльное жало.
С другой стороны, после отключения устройства температура падает, и чтобы осуществить пайку, необходимо опять дождаться ее повышения.
Устройства цифрового типа работают благодаря соответствующему программному обеспечению, которое обеспечивает контроль температуры нагревания жала автоматически.
А значит, цифровой способ контроля обеспечивает более стабильный и точный уровень поддержания температуры, чем аналоговый.
Принципы выбора паяльной станции
Главная задача паяльного оборудования - обеспечение качественного соединения элементов, что в свою очередь, зависит от следующих конструктивных и технических параметров:
- Типа нагревательного элемента. Современные производители предлагают паяльные станции с двумя видами нагревателей - керамическими и нихромовыми. Керамические нагреватели быстро нагреваются, но чувствительны к неравномерному прогреву и могут треснуть. Но при наличии термостабилизации, нагреватели из керамики показывают хорошую теплоотдачу, высокую мощность и долговечность. Тогда как нихром не способен обеспечить длительную эксплуатацию нагревателя и поэтому рекомендуется для нечастого использования. Правда, нагреватель из нихрома стоит значительно дешевле керамического;
- Диапазона регулируемых температурных показателей;
- Скорости разогрева;
- Мощности. Как правило, качественный уровень работы паяльной станции зависит от целесообразности ее эксплуатации. Все зависит от того, какого рода требуется пайка и для каких компонентов. Поэтому, мощность - это один из главнейших параметров, определяющих выбор паяльного оборудования. Особенно, если прибор будет использоваться для ремонта таких чувствительных видов аппаратуры, как мобильные телефоны, планшеты, навигаторы и т.д.;
- Напряжения;
- Эргономических показателей - веса, размера, формы.
Также объективными факторами, влияющими на выбор паяльного устройства, считаются:
- Принятые мировым сообществом стандарты, предусматривающие бессвинцовую пайку. Это означает, что для обеспечения пайки понадобится оборудование с рабочей температурой 250 °C;
- Размещение микросхем в корпуса типа BGA. С одной стороны, это оправданно, так как позволяет уменьшить размер изделий. С другой стороны, это усложняет все связанные с пайкой процессы ввиду труднодоступности компонентов.
Другие важные моменты выбора паяльной станции
Независимо от того, какого типа будет выбранная паяльная станция, опытные мастера рекомендуют заранее обеспечить себя запасом сменных жал.
Различные виды жал отличаются формой и площадью края, а от этих параметров во многом зависит конечный результат пайки.
Прежде всего потому, что чем больше площадь края, тем лучше теплообмен в процессе пайки. А во-вторых, от формы жала может зависеть не только вид обрабатываемых элементов, но и его температура.
Поэтому, хорошие производители следят, чтобы материал, из которого сделаны паяльные жала, отличался хорошей теплоотдачей.
Также при выборе стоит обратить внимание на возможность заменить детали паяльного оборудования, если они выйдут из строя.
Нет смысла вкладывать деньги в оборудование, которое ремонту не подлежит.
Очень часто задают вопрос: "Что лучше приобрести - паяльную станцию или паяльник?" Мы попытаемся предельно ясно ответить на него, рассказав о принципиальной разнице, а также о преимуществах и недостатках обоих устройств.
У паяльной станции есть блок питания от сети. Таким образом паяльник не подключается напрямую к розетке.
Паяльная станция гальванически отделена от сети.
Паяльник, напротив, включается напрямую в розетку. Между ними нет блока питания.
Как это влияет на пайку?
Благодаря блоку питания у паяльной станции больше функций, а также, как правило, больше мощность. Одной из важнейших функций является регулировка температуры.
Паяльник , напротив, не располагает большим количеством функций и, как правило, у него нет функции регулировки температуры. От каких-либо специальных функциональных возможностей придется отказаться.
Преимущества паяльной станции
Процесс пайки осуществляется гальванически отдельно от сети питания. Благодаря этому жало паяльника беспотенциально и чувствительные элементы таким образом защищены от опасного тока утечки. Паяльник у паяльной станции как правило более удобен в обращении.
Паяльная станция позволяет регулировать температуру и имеет больший температурный диапазон. Благодаря этому удается настроить оборудование на определённую задачу и в значительной степени расширить сферу применения станции.
Регулировка на блоке питания даёт больше возможностей и видимых дополнительных функций. Так можно сохранить часто запрашиваемую температуру и есть кнопка "Режим ожидания / выключения питания"
При выборе паяльной станции можно пользоваться очень большим ассортиментом жал и насадок.
Но у паяльной станции есть и недостатки:
Паяльную станцию лучше использовать в условиях стационарного рабочего места, её неудобно брать с собой, например для выполнения работ у клиента.
И еще один недостаток - паяльная станция как правило дороже паяльника.
Преимущества паяльника
Большим преимуществом в первую очередь является разумеется цена. И если Вы не собираетесь очень часто пользоваться оборудованием, разумеется имеет смысл остановить свой выбор на паяльнике.Также паяльник более удобен при транспортировке - его можно легко взять с собой для выполнения работ у клиента.
Недостатки:
Но недостатков у паяльника по отношению к паяльной станции всё же больше. Как правило нет возможности регулировки температуры и прочих дополнительных функций.
Приходится пользоваться несколькими паяльниками, поскольку сфера применения отдельно взятого паяльника ограничена.
Также ассортимент жал и запасных частей у паяльника чаще всего не очень велик.
Итак, если Вам не требуется регулярно выполнять работы, связанные с пайкой, а нужно, к примеру, лишь запаять пару кабелей, вам достаточно будет простого паяльника. Таким образом можно сэкономить и иметь возможность быстро выполнить необходимый ремонт. В этом случае можно отказаться от регулировки температуры и прочих функций.
Если же Вы постоянно имеете дело с пайкой, то Вам лучше выбрать паяльную станцию. Прежде всего, если Вы собираетесь много паять и часто испытывать новые паяльники. Для всех, кто рассматривает пайку как своё хобби, это просто "надо". Тут вообще не должен стоять выбор.
При сборке, тестировании ремонте радиоэлектронного оборудования не обойтись без паяльных работ. На данный момент пайка - это самый распространенный способ соединения электронных компонентов с печатной платой. Для пайки металлические выводы компонентов и металлические проводники печатных плат приводятся в соприкосновение друг с другом, нагреваются паяльником и заливаются припоем. Для растекания расплавленного припоя применяются флюсы - чаще всего канифоль или вещества на ее основе. Эти вещества способствуют повышению текучести расплавленного припоя.
Самым простым инструментом пайки до сих пор остается электрический паяльник. Устройство обычного паяльника очень просто - жало с нагревателем внутри или снаружи, ручка и провод от нагревателя, проходящий через ручку и оканчивающийся вилкой. Паяльники отличаются несколькими характеристиками:
Размером жала;
Мощностью, потребляемой от электрической сети;
Типом жала (прямое, изогнутое, круглое, овальное и т.д.) и его размером;
Напряжением питания;
Дополнительными приспособлениями, например, наличием оловоотсоса и термопинцета.
Мощность паяльника имеет одно из решающих значений при пайке, поскольку она задает температуру припоя. Если она недостаточна, то припой плохо плавится, и пайка получается рыхлой и некачественной. Оптимальной температурой при пайке свинец-содержащими припоями считается температура 180 - 230 ° C. Температура плавления большинства бессвинцовых припоев лежит в интервале 200 - 250 ° C.
|
Самой важной, пожалуй, характеристикой паяльной станции или паяльника является температура. Простейшие модели не обеспечивают стабильный температурный режим. При этом при недостаточном нагреве места пайки можно получить такой частый дефект как «холодная пайка» (рис. 1), при котором металл не растекается полностью вокруг вывода радиоэлемента, что приводит к ненадежному соединению припаиваемых элементов. Для исключения такого дефекта следует использовать паяльные станции с рабочей температурой, достаточной для пропаивания конкретных видов материалов. Для изоляции жала от нагревателя используются прокладки из слюды или керамическая трубка. Паяльники с керамической изоляцией лучше, поскольку предотвращают контакт спирали нагревателя с жалом. Такой контакт очень опасен, поскольку ведет к появлению на жале напряжения сети. Для выполнения достаточно удобной и качественной пайки зачастую одного паяльника оказывается недостаточно. |
|
|
Рис. 1 . Холодная пайка. |
В частности недостатком обычного паяльника является слишком большое (до 5-10 минут) время нагрева до температуры, достаточной для надежного расплавления припоя и осуществления пайки. Кроме того, температура жала снижается при попытке прогреть паяльником место пайки.
Более распространены специальные паяльные станции, состоящие из паяльника, подставки под него и блока питания паяльника с устройством стабилизации температуры. Таких станций выпускается достаточно много в разных ценовых диапазонах.
Плюсы паяльных станций по сравнению с обычными паяльниками:
Лучшая стабильность температуры жала паяльника;
Более быстрый нагрев до заданной температуры;
Улучшение динамики пайки;
Предотвращение остывания жала паяльника в момент контакта с объектами пайки;
Применение мер против статического электричества;
Применение множества насадок для операций демонтажа деталей и интегральных микросхем с многими выводами.
Рассмотрим виды паяльных станций по принципу взаимодействия:
Контактные:
- Для свинцовой пайки;
- Для бессвинцовой пайки;
Бесконтактные:
- Термовоздушные;
- инфракрасные.
Контактные паяльные станции являются простейшими и распространенными. В принципе, обыкновенный паяльник можно переделать в такую станцию, оснастив его термопарой возле жала паяльника, регулятором температуры с обратной связью для поддержания постоянного условия пайки с помощью регулятора мощности, механизмом простой смены жала паяльника и удобной подставкой. Наличие регулировки температуры при контактной пайке исключает перегрев полупроводниковых компонентов и последующий выход их из строя, что является неоспоримым плюсом паяльных станций в целом. Большая часть обыкновенных паяльников разогревают жало до температуры 400 ° С. Наличие регулятора напряжения в контактной (и не только) паяльной станции обеспечивает плавную регулировку рабочих температур. 250 - 350 ° С - это вполне комфортный и оптимальный режим для процесса пайки.
По применяемой технологии контактные паяльные станции можно разделить на станции для свинцовой и бессвинцовой пайки.
Станции для свинцовой пайки отличаются от бытового паяльника тем, что имеют модуль регулировки температуры нагрева жала.
Для бессвинцовой пайки применяются как классические, в которых нагревание наконечника происходит за счет электрического тока, так и более технологичные индукционные станции.
В основе принципа работы индукционных паяльных станций лежит свойство проводника (в роли которого выступает жало паяльника) быстро разогреваться в переменном магнитном поле. Жало, или наконечник выполняется из меди, причем в области хвостовика нанесено ферромагнитное покрытие. Последнее играет роль намагничивающегося сердечника катушки, которая и является источником достаточно сильного переменного магнитного поля.
|
За счёт поверхностных токов происходит быстрый разогрев наконечника, однако при достижении точки Кюри ферромагнетик теряет свои магнитные свойства, что приводит к скачкообразному уменьшению нагрева, и температура жала стабилизируется. Если таким наконечником коснуться детали, магнитные свойства мгновенно восстанавливаются, и наконечник снова начинает нагреваться, стремясь удержать температуру в районе точки Кюри. При этом, чем больше энергии отнимается у жала, тем сильнее будет происходить нагрев. Следовательно, происходит автоматический подбор мощности для каждой спаиваемой точки, в зависимости от её теплоемкости и массивности (рис. 2). Так как контроль нагрева происходит по точке Кюри, то каждый используемый наконечник представляет собой саморегулирующийся нагреватель, способный к поддержанию определённой температуры в соответствии со свойствами использованных при его изготовлении металлов. |
 |
|
Рис. 2. Устройство индукционного паяльника |
Это означает, что никаких дополнительных калибровок или настоек не требуется, причём в течение всего срока эксплуатации.
Далеко не со всеми задачами можно справиться контактным методом пайки. Так сейчас распространенный SMT-монтаж подразумевает использование миниатюрных SMD-компонентов и безвыводных BGA-микросхем с расположением контактных площадок под подложкой или под корпусом. А справиться с такими элементами с помощью паяльника не только сложно, но и, в большинстве случаев, просто нереально. Для такого рода работ применяются бесконтактные паяльные станции , и среди них наибольшее распространение получили термовоздушные.
Принцип работы термовоздушных паяльных станций достаточно прост: компрессор или турбина создают воздушный поток, который, проходя через спираль нагревательного элемента, набирает соответствующую температуру. Струю воздуха на выходе фена подают в зону пайки. При этом возможна не только регулировка температуры воздуха на выходе сопла, но и настройка оптимальной скорости воздушного потока путем изменения работы вентилятора (компрессора). Термовоздушные бесконтактные паяльные станции используют при ремонте мобильных телефонов, планшетов, материнских плат. Профиль их работы достаточно широк, однако, качественный процесс замены BGA чипов, из-за маленькой площади охвата, без применения нижнего подогрева и инфракрасных нагревателей невозможен.
Существуют также паяльные станции комбинированного типа , которые сочетают в себе инструменты для пайки и ремонта. Примером может служить распространенная модель Lukey 702. Станция представляет собой недорогое сочетание паяльника и термофена.
Бесконтактные паяльные станции с применением инфракрасного нагревателя относят к разряду профессиональной сервисной техники. Как правило, это дорогостоящее оборудование, оснащенное нижним подогревом для уменьшения влияния деформационных термических процессов платы и верхнего инфракрасного нагревателя, способного передавать тепло на большую площадь. В свою очередь, инфракрасный спектр волны способен точечно фокусироваться на определенном чипе, тем самым не подвергая воздействию нагрева окружающие объекты. Длина волны воздействует на кристаллическую решетку припоя, при этом, не разрушая полупроводник. Такие инфракрасные паяльные станции используют профессиональные ремонтные мастерские, поскольку они очень дороги, но качество пайки и очень широкие возможности позволяют производить высококвалифицированный ремонт современного оборудования.
Уже зарекомендовавший себя на рынке расходных паяльных материалов производитель Stannol (Германия) выпустил серию индукционных станций, удовлетворяющую всем категориям потребителей. Серия Industa состоит из этих трех паяльных станций:
. INDUSTA 550 (55W - для универсального применения)
. INDUSTA HF5100 (100W - для профессионального использования)
. INDUSTA HF5150 (150W - для профессионального использования)
|
Аналоговая паяльная станция Industa 550 характеризуется простотой в эксплуатации. Эргономичный дизайн, алюминиевый корпус (рис. 3). Температура легко устанавливается с помощью потенциометра. Показатели температуры отображаются на большом светодиодном дисплее. Тороидальный трансформатор обеспечивает питание 55Вт, что позволяет использовать бессвинцовый припой. Возможна пайка чувствительных электронных компонентов. |
 |
| Рис. 3. Аналоговая паяльная станция Stannol Industa 550 | |
|
Industa HF-5100 / HF-5150 - паяльные станции для профессионального использования (Рис. 4). Эти станции оснащены дополнительными функциями, необходимыми в профессиональной среде, например в производстве электроники. К ним относятся автоматические функции режима ожидания/ выключения, защита паролем от несанкционированных изменений настроек и возможностью калибровки инструментов. Также доступно выравнивание потенциалов для защиты чувствительных компонентов. Мощность 100Вт и 150Вт обеспечивают достаточный запас мощности для быстрой и надежной работы с бессвинцовыми припоями. Высокочастотный контроль с датчиком температуры вблизи наконечника позволяет чрезвычайно быстро переходить в режим холостого хода или повторного нагрева. |
 |
| Рис. 4. Stannol Industa HF 5100/5150Индукционные паяльные станции |
При частой необходимости проведения паяльных работ необходимо приобретать либо набор паяльников различной мощности, либо - современную паяльную станцию, имеющую регуляторы температур, автоподдержание заданной температуры и удобную подставку под паяльник.. Качественная паяльная станция в силу понятных причин потребует определенного материального вложения, но покупка набора различных паяльников, влекущая за собой приобретение насадок, отдельных видов припоя, требующая умения обращаться с оборудованием разного уровня, вряд ли будет выгодным занятием.
Обычный паяльник с медным жалом не очень пригоден для пайки современных миниатюрных плат с SMD монтажом. Пользоваться им можно, разве что, для пайки бытовой техники и печатных плат с выводными компонентами, что называется, от случая к случаю.
Для монтажа и ремонта современной электроники все чаще применяются паяльные станции, которые завоевали большую популярность, как у профессиональных электронщиков, так и у радиолюбителей. В этой статье дается краткий обзор паяльных станций, что, несомненно, поможет решить вопрос, какую же станцию лучше приобрести.
Контактные и бесконтактные паяльные станции
Все паяльные станции можно разделить на две большие категории, упомянутые в заголовке. Контактные станции, по сути дела это, обычные паяльники, управляемые электронным блоком. Раньше такая конструкция называлась паяльником с терморегулятором. Технология пайки такая же, как простым паяльником, которым пользовались практически все радиолюбители и профессиональные монтажники.
Как отпаять микросхему?
Миниатюризация электронных компонентов, появление многовыводных микросхем привели к тому, что отпаять микросхему стало невозможно. Некоторые микросхемы вообще не имеют выводов в классическом понимании, например, микросхемы в корпусах BGA (от английского Ball grid array — массив шариков).
Такие микросхемы устанавливаются на модулях памяти персональных компьютеров и на материнских платах. Эти модули видели и держали в руках многие пользователи. Внешний вид модуля памяти показан на рисунке 1.
Рисунок 1. Модуль памяти с микросхемами в корпусах BGA
Планарные микросхемы тоже стали очень многовыводными: многие из них имеют по сто и более ножек. Отпаять такую микросхему, не испортив плату, обычным паяльником просто невозможно. Фрагмент платы с многовыводной микросхемой показан на рисунке 2.
Рисунок 2. Многовыводная планарная микросхема
Именно такие микросхемы привели к созданию бесконтактных методов пайки. Сначала это был нагрев горячим воздухом с помощью термофена, позднее были созданы устройства, в которых нагрев производится инфракрасным излучением. Но не будем торопиться, начнем рассказ с контактных паяльных станций.
Контактные паяльные станции
Подразделяются на две большие категории. Это станции для пайки обычными оловянно-свинцовыми припоями и станции для пайки бессвинцовыми припоями. В качестве примера «свинцовых» станций можно привести станции нескольких моделей: Lukey 936+, AOYUE 936, AOYUE 937, Solomon SR-976 ESD.
Рисунок 3. Паяльная станция AOYUE 936
Рисунок 4. Паяльная станция AOYUE 937
На рисунках 3 и 4 показан внешний вид аналоговых паяльных станций AOYUE 936, AOYUE 937.
Технические данные обеих станций практически одинаковы. Обе оснащены паяльником типа 10087 с керамическим нагревателем и встроенным сенсором температуры. В комплекте с паяльником идет одно коническое жало, но, при желании, можно купить сразу целый набор, что позволит расширить диапазон производимых паяльных работ.
Мощность паяльника 40Вт при напряжении питания 24В, что позволяет без опасения паять элементы чувствительные к статическому электричеству. В дополнение к низкому напряжению питания жало паяльника заземлено. Электронный блок поддерживает температуру в диапазоне 200-480 ˚ C с точностью +/- 1 ˚С. Регулирование температуры бесступенчатое, плавное с помощью единственной ручки на лицевой панели прибора.
Размер паяльника 190 мм, при этом вес всего 55 г, что обеспечивает достаточно комфортную работу пользователя. Присоединение паяльника к электронному блоку осуществляется пятиштырьковым разъемом. В комплект поставки входит запасной нагревательный элемент HAKKO-003 с встроенным термосенсором, подставка для паяльника и губка для очистки жала.
Особых эксплуатационных различий между станциями нет, если не считать того, что паяльная станция AOYUE 937 снабжена цифровым индикатором текущей и установленной температуры. Это, по-видимому, позволяет выставлять требуемую температуру несколько точнее, чем при отсутствии индикатора. Но даже при наличии цифрового индикатора температуру приходится выставлять по принципу «чуть больше, чуть меньше» пока не будет достигнут наилучший результат.
Аналоговые и цифровые паяльные станции
По принципу управления все паяльные станции делятся на аналоговые и цифровые. В аналоговых станциях стабилизация температуры осуществляется по принципу включен/выключен: достигли заданной температуры - нагреватель отключили. Температура упала, нагреватель включается - начинается нагрев. По сути, нагревателем может управлять обычное электромагнитное реле. При таком способе управления часто возможен перегрев паяльного жала. Точность поддержания температуры невелика.
В цифровых паяльных станциях регулирование температуры осуществляется , реализованным . Если не вдаваться в подробности, то процесс регулирования тот же, что был приведен чуть выше, но мощность, подводимая к нагревателю, меняется. Если жало паяльника остыло чуть ниже установленной температуры, то потребная мощность нагрева невелика, все равно успеет нагреться, зато не «убежит» выше заданной температуры.
При пайке массивных деталей жало остывает быстрее, разность между заданной и текущей температурой большая. Чтобы поскорей «нагнать» установленную температуру ПИД-регулятор пропорционально увеличивает мощность нагрева. Естественно, что цифровой способ поддержания температуры более точен, нежели аналоговый.
Станции для пайки бессвинцовыми припоями
Отличаются от «свинцовых» станций лишь большей мощностью нагревательного элемента: 75…160Вт. Дело в том, что бессвинцовые припои тугоплавкие, температура плавления 300 ˚C (да и качество этих припоев, по сравнению с оловянно свинцовыми оставляет желать лучшего), и пока место пайки разогреется до расплавления припоя, жало успеет остыть до такой степени, что даже самый совершенный терморегулятор положение исправит не сразу. Поэтому спасти положение может лишь достаточно мощный нагреватель.
Бояться «излишней» мощности тут не надо, ведь даже если мощность будет хоть 1000 Вт, все равно температура жала выше заданной подняться не сможет, паяльник ни в коем случае не перегреется, зато жало нагревается очень быстро. Благодаря этому одинаково хорошо можно паять тонкие дорожки печатных плат и массивные детали типа реле или трансформаторов. С помощью «бессвинцовых» станций можно паять и .
Самыми распространенными паяльными станциями для бессвинцовой пайки являются Goot PX-501, GOOT RX-802AS, AOYUE 2900, GOOT RX-852AS, ATTEN AT80D, GOOT PX-201. Внешний вид паяльной станции ATTEN AT80D показан на рисунке 5.
Рисунок 5. Паяльная станция ATTEN AT80D
Станция комплектуется паяльником с керамическим нагревателем мощностью 80 Вт, подставкой для паяльника, губкой для очистки жала. Основные технические данные станции показаны на рисунке 6.
Рисунок 6. Технические данные паяльной станции ATTEN AT80
Для чего нужен термофен
Контактные паяльные станции относятся к классу монтажных: припаять деталь можно, но отпаять многовыводный корпус практически нельзя. Для этих целей существуют демонтажные паяльные станции. Наиболее распространены станции с термофеном. Часто для выпаивания многовыводных компонентов радиолюбители пользуются промышленными строительными фенами.
При помощи строительного фена желаемого результата добиться, все-таки, удается, но часто случается, что под мощным потоком воздуха с платы слетают ничем не виноватые детали. Чтобы последствия сдувания деталей были менее тяжелыми, лучше всего предварительно сделать фотографию платы. Тогда не надо будет думать и гадать, где же была эта деталь.
Поэтому вместо строительного фена лучше приобрести специальный фен для пайки горячим воздухом. Один из таких фенов показан на рисунке 7.
Конструкция, конечно, далека от совершенства, но для пользования от случая к случаю подойдет почти идеально. Одно из положительных качеств такого устройства - низкая цена.
Если и такая цена окажется непривлекательной, то термофено можно сделать и самостоятельно из подручных материалов. Конструкцию самодельного фена можно позаимствовать в интернете, благо их предостаточно.
Рисунок 7. Паяльный фен DADI 8032
В комплект поставки входят три круглых насадки различного диаметра, что позволяет изменять ширину потока горячего воздуха. Фен имеет встроенный вентилятор турбинного типа. На конце рукоятки имеются две ручки: нижняя (по рисунку) ручка позволяет регулировать температуру нагрева, верхняя изменяет расход воздуха. Между ручками имеется светодиодный индикатор: чем выше установленная температура, тем чаще мигание светодиода.
Со стороны ручки, обратной регуляторам, имеется клавишный выключатель. При выключении фена сначала выключается нагреватель, потом, с некоторой задержкой, отключается вентилятор. Таким способом осуществляется частичное охлаждение фена при выключении.
Какая получается температура на выходе неизвестно, но практика показывает, на что следует ориентироваться: на ручках регуляторов имеются шкалы с цифрами: приблизительно оценить степень нагрева вполне возможно.
Еще один вариант - просто померить температуру на выходе с помощью , которой оснащены некоторые мультиметры. Фены такой конструкции выпускаются и более совершенные, они имеют цифровой индикатор температуры и систему термостабилизации. Но такие фены стоят несколько дороже.
Бесконтактные паяльные станции
Более совершенны термовоздушные паяльные станции с отдельным электронным блоком. На рисунке 8 показана паяльная станция ATTEN 858 D+.
Рисунок 8. Паяльная станция ATTEN 858 D+
В комплект станции входят три круглых насадки, имеется регулировка потока воздуха и цифровая индикация температуры. Температура регулируется нажатием красных кнопок, процесс нагрева контролируется по красному светодиоду «CAL» на передней панели.
Вентилятор для подачи воздуха находится в ручке термофена, поэтому к термофену идут просто соединительные провода, что делает работу с феном достаточно комфортной, по сравнению с компрессорными фенами, где воздух подается с помощью шланга. Жесткий шланг связывает руки, затрудняет манипуляцию.
В некоторых паяльных станциях для нагнетания воздуха используется компрессор, расположенный в блоке управления. Тогда к фену вдобавок к проводам идет достаточно жесткий резиновый шланг, что несколько мешает при работе. Подобную конструкцию имеет, например, китайская паяльная станция Lukey 852D+, технические характеристики которой показаны на рисунке 9.
Рисунок 9. Технические характеристики термовоздушной паяльной станции Lukey 852D+
В комплект поставки входит электронный блок, паяльник с подставкой, термофен и четыре круглых насадки, что позволяет регулировать диаметр воздушного потока. Кронштейн для крепления термофена может устанавливаться на левой или правой стороне паяльной станции, ну, это как кому удобно.
Внешний вид станции показан на рисунке 10.
Рисунок 10. Паяльная станция Lukey 852D+
Внутри металлического корпуса находятся трансформатор, диафрагменный насос и плата с электронными компонентами. Из всех паяльных станций семейства Lukey, столь популярного у радиолюбителей эта модель является самой тяжелой, ее вес 4 кг. Металлический корпус не только утяжеляет конструкцию, но и повышает надежность устройства: в хаосе ремонтной мастерской паяльная станция может попасть куда угодно…
На передней панели находятся два цифровых индикатора температуры: отдельно для паяльника и фена. Соответственно имеются ручки для установки температуры и скорости потока воздуха. Такая станция называется двухканальной. Существуют станции с тремя каналами, например, Lukey 853. Она позволяет включить термофен и два паяльника с различными насадками. Внешний вид паяльной станции Lukey 853 показан на рисунке 11.
Рисунок 11. Паяльная станция Lukey 853
Термофены паяльных станций Lukey 852D+ и Lukey 853 компрессорного типа: компрессор находится внутри корпуса, а воздух подается к фену через шланг. В комплекте поставки идут несколько насадок с круглым отверстием. При необходимости можно купить дополнительные насадки, некоторые из которых показаны на рисунке 12.
Рисунок 12. Насадки для термофена компрессорного типа
Каждая насадка предназначена для пайки микросхем в том или ином корпусе. С помощью подобных насадок достаточно легко не только отпаять микросхему, но и запаять ее на плату. На самом деле насадок намного больше, чем на рисунке. Здесь показаны лишь некоторые из них.
Такие насадки предназначены для фена именно компрессорного типа. Если термофен имеет встроенную турбину-крыльчатку, то насадки применяются круглые, которыми комплектуется паяльная станция. Сменных насадок для термофена вентиляторного типа, кажется, не выпускается.
Хотя основное назначение паяльного термофена заключается в проведении паяльных работ, вовсе не исключается его применение для других целей. Это , разогрев термоклея, гибка и сварка пластмасс и просто что-то где-то посушить.
При пайке обычным паяльником с помощью термофена можно несколько подогреть участок платы, что сделает условия пайки более комфортными - не надо тратить запасенное в жале паяльника тепло на разогрев платы.
Некоторые станции имеют вентилятор встроенный непосредственно в термофен, например, Lukey-702. Она пришла на смену снятым с производства станциям Lukey 852D+ и Lukey 853. Внешний вид станции показан на рисунке 13.
Рисунок 13. Внешний вид паяльной станции Lukey-702
Управление станцией микроконтроллерное, что позволяет запоминать выставленную ранее температуру. Подставка фена имеет микровыключатель: если фен положен на подставку, то он отключается. Повторное снятие с подставки включает фен вновь, поэтому приходится дожидаться его разогрева, что не совсем удобно. Чтобы этого избежать, бывалые пользователи предлагают пользоваться для фена отдельной подставкой.
Станция имеет небольшие размеры, пластиковый корпус, вес станции не более 1,5 килограмма. По отзывам пользователей, станция менее шумная, чем Lukey 852D+ и потребляет меньше энергии. Идеально подходит для ремонта сотовых телефонов. Краткие технические характеристики паяльной станции Lukey-702 показаны на рисунке 14.
Рисунок 14. Характеристики паяльной станции Lukey-702
Для станции Lukey-702 существует большой набор сменных жал для паяльника, около сорока штук, которые показаны в сервисном мануале станции Service_manual_Lukey702_rus.pdf. Там же приведены схемы электронного блока управления и алгоритмы работы станции. Этот мануал нетрудно найти в сети интернет.
Все паяльные станции, описанные выше, имеют антистатическую защиту с помощью заземления через вилку питания. Для этого электрическая розетка должна иметь заземляющий контакт.
Сейчас на рынке существует такое понятие, как «добротный китай». Именно к этой категории относятся бюджетные станции Lukey и Aoyue, заслуженно завоевавшие симпатии радиолюбителей и профессионалов. Их цена находится в пределах 2000…4000 рублей. Как говорится, оптимальное соотношение цена/качество.
Рисунок 15. Паяльная станция Aoyue-2702a
Кроме паяльника и термофена современные паяльные станции оснащаются демонтажным пистолетом (паяльник с отсосом припоя), а также дымоулавливателем, позволяющим получить более комфортные условия работы, - вместе с бессвинцовыми припоями тоже забота об экологии и условиях труда. Одна из таких паяльных станций Aoyue-2702a показана на рисунке 15.
Цена такой станции в интернет-магазинах находится на уровне около 16 000 рублей, что делает ее не очень доступной для покупки рядовыми радиолюбителями.
В настоящее время паяльник превратился уже в обыденный прибор, который может удовлетворить лишь бытовые запросы. Для качественного ремонта и восстановления современных приборов требуются значительно более совершенные приборы, огромное количество разновидностей которых представляется на выбор специалистов и новичков в этой области.
паяльной станции возможен лишь в том случае, если четко представляешь себе, на какие категории подразделяется эта техника и для чего служит та или иная категория.
Существующие ныне паяльные станции могут быть:
- контактными
- контактными для пайки без применения свинца
- термовоздушными
- комбинированными термовоздушными
- демонтажными
- инфракрасными.
LUKEY 936
Контактные паяльные станции
Основной проблемой паяльников является перегрев элементов, находящихся в работе, что особенно опасно для полупроводников. В паяльных же станциях, имеющих систему термостабилизации, температура рабочего элемента регулируется с помощью блока питания в диапазоне от 250 до 330 градусов. Примером станций данного типа могут являться модели:
- Lukey 936+
- AOYUE 936
- AOYUE 937
Контактные станции для пайки без применения свинца
В случае ремонта современных плат, созданных на тугоплавких припоях без применения свинца, используются станции бессвинцовой пайки, где мощность нагревательного элемента составляет от 75 до 160 Вт. Самыми известными моделями этой категории являются:
- Goot PX-501
- GOOT RX-802AS
- AOYUE 2900
- GOOT RX-852AS
- GOOT PX-201
Бессвинцовые станции вполне успешно можно применять и для работы со свинцовыми припоями. Однако контактная пайка не может использоваться в распространенном сейчас SMT-монтаже, где применяются миниатюрные элементы.
Термовоздушные паяльные станции
Данный тип станций, наиболее широко применяемый в настоящее время, используется при работе с микроэлементами. Их принцип работы довольно прост. Воздушный поток, создаваемый компрессором, проходит через нагревательный элемент и подается в зону пайки, что позволяет полностью исключить проблему труднодоступности и прогрева нескольких контактных площадок.
Подобные станции используются бытовой техники и телефонов со свинцовыми и бессвинцовыми припоями. Их нельзя применять, работая с большими BGA-микросхемами. Самыми известными моделями этой категории являются:
- ATTEN AT860D
- Lukey 850D
- AOYUE 857A++
- Pro’sKit SS-601F
Комбинированные термовоздушные паяльные станции
Термовоздушные паяльные станции комбинируют в себе другие виды паяльного оборудования. Примером тому может служить очень распространенная Lukey 852 D+, где успешно функционирует тандем из паяльника и термофена. Комбинированные станции существуют не только в серии Lukey, но и в серии AOYUE.
Демонтажные паяльные станции
В состав этой категории станций также входит компрессор, который работает на всасывание, благодаря чему разогретый припой с обрабатываемой поверхности всасывается в специальную емкость. К наиболее распространенным моделям данной категории стоит отнести:
- AOYUE 474A+
- AOYUE 701A+
Инфракрасные паяльные станции
Данные станции предназначены:
- для монтажа и демонтажа BGA-микросхем среднего и крупного размера
- для уменьшения теплового воздействия на пластмассовые элементы во время пайки
- для упразднения большого числа насадок для отдельных типов микросхем.
Те преимущества, которые имеют инфракрасные станции, обусловливают их широкое использование в сервисных центрах, занимающихся обслуживанием компьютеров.
