- Выбор флюса
- Зачем нужна паяльная установка
- Как использовать паяльную станцию
- Как происходит калибровка
- Какими бывают станции?
- Общие правила работы с паяльником (подробно все эти пункты мы рассмотрим в обзоре)
- Порядок сборки
- Последовательность действий на примере смд-компонента
- Советы новичкам
- Термовоздушная паяльная станция.
Выбор флюса
Речь пойдет о пайке медных деталей. Для железа и алюминия существуют специальные кислотные составы, это тема отдельного материала.
На самом деле, это личное предпочтение каждого. Надо просто попробовать различные составы, и определить для себя лучший. Кому-то нравится паяльный жир (консистенция, как у солидола), некоторые любят жидкий флюс. Мы расскажем о традиционной канифоли.
https://www.youtube.com/watch?v=2IaLAaKUEIw
Точнее — как правильно с ее помощью паять.
Этот флюс на основе сосновых смол, обладает отличными чистящими свойствами. Он обеспечивает механическую, и химическую очистку, кроме того, хорошо защищает поверхность от окисления при нагреве. Недостаток один: в чистом виде канифоль твердая. Это значит, что ее нельзя заранее нанести на соединяемые детали. Однако технология есть:
- коснувшись канифоли жалом паяльника, набираем на него припой;
- погружаем ножки детали или провод во флюс с помощью паяльника (он плавится), при этом поверхность покрывается тонким слоем припоя;
- аналогично наносим припой на место пайки;
- состыковываем залуженную деталь (провод) с местом пайки;
- касаемся паяльником флюса, затем набираем припой, снова макаем в канифоль;
- сразу же переносим жало в зону пайки.
Таким способом паяют детали уже многие десятилетия. При определенной сноровке, ограничений по выбору материалов для соединения нет. Именно такая методика идеально подходит для тренировок. Если вы ее освоите — остальные способы будут казаться еще проще.
Совет: для очистки поверхностей пайки, на которых есть слой окисла, подойдет обычный аптечный аспирин. Он содержит в себе ацетил салициловую кислоту. Его надо растереть в порошок, и нанести на контакты.
Зачем нужна паяльная установка
Удобства и преимущества пайки паяльной станцией довольно легко оценить, если подробно ознакомиться с полным набором входящих в неё составляющих.
С данной точки зрения она представляет собой комплекс специальных устройств и приспособлений, обеспечивающих качественную пайку и лужение различных по структуре металлоизделий, в особенности мелких деталей, микросхем.
В состав типовой установки, как правило, входят следующие элементы:
- электронагреватель соответствующего класса (электрический паяльник или термический фен);
- регулируемый блок питания, собранный на основе достаточно мощного трансформаторного преобразователя, позволяющего выбирать требуемые режимы нагрева потребителя;
- подставка под паяльное приспособление и устройство для отсоса расплавленного припоя (ими комплектуются не все продающиеся модели).
Состав паяльного комплекса, которым пользуются для организации профессиональных работ, может быть дополнен другими модулями, позволяющими повысить качество пайки.
Принцип работы оборудования заключается в совместном использовании всех составляющих его узлов, что позволяет контролировать и осуществлять регулировку температуры в рабочей зоне.
В отдельных моделях применяется схемное решение, обеспечивающее защиту элементов от перегрузок и статического электричества.
Преимущества паяльных станций являются обоснованием целесообразности их применения и практически отвечают на вопрос о том, как ими нужно пользоваться.
Как использовать паяльную станцию
Для пайки современных микросхем контактное оборудование не годится. Новые чипы имеют немало выводов, потому справиться с ними обычным методом просто не получится. При этом многие из них вообще не снабжаются «ножками» – так обстоят дело с микросхемами, поставляемыми в корпусах типа BGA. Их ставят на материнские платы и модули памяти.
Даже привычные планарные чипы нередко снабжаются сотней и более выводов. Снять или зафиксировать подобную деталь с помощью обычного паяльника в принципе невозможно.
Расскажем, как работать со станцией на примере модели Lukey-702 с феном. Помимо последнего, в ее комплектацию входит также и классический паяльник.
Устройство дает возможность выбирать для каждого элемента наиболее подходящую температуру, что позволяет действовать максимально эффективно.
Порядок работы с термофеном выглядит следующим образом:
- ремонтируемый элемент закрепляется в специальных фиксаторах;
- станцию подключают к питанию;
- на фен устанавливают подходящую насадку;
- поднимают температуру регулятором до среднего показателя;
- о том, что аппарат готов к работе, сообщит специальная индикация на табло;
- исправные детали прикрывают куском плотной фольги для защиты;
- под пришедший в негодность чип подводят съемник – скобу из стальной проволоки, которая проникает в пространство под его ножками;
- контакты обрабатывают специальным флюсом с помощью шприца;
- микросхему (во избежание термошока) сначала прогревают круговыми движениями фена;
- далее горячим воздухом обдувают «ножки»;
- по мере размягчения припоя начинают поднимать чип;
- когда деталь полностью снимают, дорожки продолжают нагревать для выравнивания слоя олова;
- при необходимости контакты очищают спиртом;
- перед установкой новой детали опять наносят флюс на плату;
- чип выравнивают и фиксируют точечно (в каждом углу) паяльником;
- вновь выводы обрабатывают раскаленным воздухом, совершая круговые движения до того момента, пока микросхема под собственным весом не погрузится в припой.
В конце операции проверяют все выходы на предмет замыкания. При его обнаружении проблемные «ножки» снова смазывают флюсом. Затем, используя паяльник и кусок медной оплетки, снимают излишек олова.
Завершающий этап – промывание микросхемы спиртом от остатков флюса и других загрязнений. Для этого берут старую зубную щетку.
Как происходит калибровка
Известно, что хорошо отлаженная паяльная станция позволяет в разы повысить эффективность пайки и ускорить демонтаж электронных компонентов и изделий. Однако это возможно лишь при условии, если она не имеет дефектов и схема установки температуры правильно откалибрована.
Среди имеющихся в продаже недорогих паяльных систем широкое распространение получили бюджетные китайские копии фирменных станций марки «Hakko».
Отношение российского потребителя к этим образцам нельзя назвать однозначным. Одни мастера считают, что рабочие станции сильно перегреваются, другие – что жало паяльника плохо захватывает припой, поэтому им неудобно пользоваться.
Для доведения дешёвых китайских моделей «до ума» потребуется провести настройку паяльной станции на точность выставления температуры жала.
В простейшем случае такая настройка предполагает обязательную калибровку температуры пайки.
Для проведения этой процедуры потребуется следующий инструмент и измерительные приборы:
- современный цифровой мультиметр, в комплекте которого имеется гибкий выносной термодатчик;
- отвёртка с тонкой рабочей частью и изолированной ручкой.
В процессе калибровки выносной датчик подносится к нагревательному элементу (жалу паяльника) и вплотную прижимается к нему.
При измерении температуры компрессорных станций датчик помещается в зоне действия разогретой воздушной струи.
Затем вращением имеющегося на станции подстроенного резистора по показаниям индикатора мультиметра выставляется значение температуры, которое должно совпадать с цифрами на шкале (дисплее) станции. На этом калибровка может считаться законченной.
После качественной настройки контрольного оборудования пользоваться им будет значительно проще и удобнее. К тому же эта процедура заметно снижает вероятность повреждения радиоэлементов и улучшает надёжность их спайки.
Какими бывают станции?
Существует несколько их типов, которые отличаются принципом работы. Самые простые — с обычным контактным нагревателем жала. Также существуют термовоздушные станции, у которых устанавливают специальный термофен. Бывают также смешанного типа, с двумя указанными инструментами.
Если не вдаваться в технические подробности, то все подобные устройства между собой похожи:
Основа простейшей – блок управления, который по сути и является самим телом паяльной станции. В нем находится трансформатор и управляющая электроника. У дешевых станций устанавливают аналоговые компоненты управления, у более дорогих установлены качественные цифровые компоненты.
Контактные станции комплектуются контактными разборными паяльниками, в которых находится съемный нагревательный элемент, а также зачастую у них можно заменить жало. Большинство производится для более опытных пользователей, поэтому, имея определенные аксессуары, такой прибор можно приспособить для самых разных видов работ.
Что касается термовоздушных паяльных станций, у них блок управления может содержать дополнительные элементы — вентиляторы или компрессоры. Нагнетатель может быть установлен и непосредственно в самом фене. При пайке разогрев припоя производится потоком горячего воздуха.
Многие производители выпускают смешанные станции. У некоторых может быть в составе вольтметр и лабораторный блок питания. Естественно, стоят несколько дороже, чем обычные.
Инфракрасные станции. У них вместо всего перечисленного выше установлен ИК нагревательный элемент – преднагреватель печатных плат. Обычно такие стоят гораздо дороже, чем те, что перечислены выше, так как они предназначены для работы со сложными элементами.
Общие правила работы с паяльником (подробно все эти пункты мы рассмотрим в обзоре)
Важно: металлы, применяемые в электротехнике (алюминий, медь, серебро, золото), в чистом виде обладают неплохой адгезией. Стандартные припои как бы прилипают к поверхности, надежно фиксируясь после застывания. Слой оксидной пленки не просто препятствует «прилипанию», он еще и является диэлектриком.
А флюсы при нагреве активируют свои очистительные свойства, и не просто удаляют невидимые загрязнения, но и препятствуют окислению.
Для различных материалов разработаны специальные флюсы. Используются даже кислоты.
Повторимся, это лишь теоретические основы, из которых пока не ясно, как паять паяльником. Подробные инструкции увидите далее.
Порядок сборки
Непосредственная сборка паяльного устройства осуществляется в следующей последовательности.
Сначала на трубчатый каркас диаметром 5-6 миллиметров наматывается спираль из нихрома сечением порядка 0,4-0,5 миллиметра. Общая длина отрезка проволоки выбирается исходя из условия требуемого электрического сопротивления (не менее 70-90 Ом).
В качестве трубчатой основы можно взять соответствующую часть от магазинного изделия (паяльника) типа ЭПСН-100.
При намотке элемента отдельные витки спирали следует укладывать с равным шагом, так, чтобы они не касались друг друга. После этого готовый спиралевидный нагреватель с натягом обматывается куском стекловолокна нужного размера, а сверху обёртывается асбестовой прокладкой.
Последняя фиксируется на стекловолокне посредством термостойкого клея, после чего на неё надевается заранее отмеренная по размеру термоизоляционная трубка (для этого могут применяться фарфор, керамика или кварцевое стекло).
По окончании сборки этого узла концы намотанной и защищённой спирали выводятся наружу.
https://www.youtube.com/watch?v=ulp2dH8GkBs
Затем готовый нагревательный элемент вставляется в выводной канал корпуса старого фена, который предварительно изолируется любым имеющимся под рукой термостойким материалом (слюдой, асбестом или кварцем).
На следующем шаге выводы нагревательной спирали с помощью небольших винтов стыкуются с контактами модуля электропитания. Используемый в качестве выводов провод должен быть в термостойкой изоляции, желательно изготовленной из фторопласта.
В питающей цепи устанавливается пусковой тумблер, выполняющий функцию выключателя, а также реостат, обеспечивающий регулировку поступающего на спираль тока.
Последовательность действий на примере смд-компонента
Допустим, на рабочей печатной поверхности ремонтируемого электронного блока находится сгоревшая смд-шка, нуждающаяся в демонтаже. Чтобы ее удалить и поставить новую, нужно выбрать для фена компактную насадку и подготовить флюс.
Температурный режим на паяльном фене устанавливают в пределах 345-350 градусов при помощи регулятора. Потом наносят флюс на подлежащую замене деталь, и приступают к медленному «прогреву».
Напор воздуха в процессе не должен быть чересчур сильным, в противном случае есть риск сдуть рядом стоящие элементы. Виновника поломки продолжают греть до начала плавления припоя, что сразу будет заметно.
На прогрев может уйти минуты три, и это нормально, спешка не нужна. При продолжительном «упорстве» припоя нужно добавить градусов 5.
После разжижения припоя осторожно демонтируют смд деталь. В процессе важно не ушатать компонентов-соседей, так как они наверняка потеряли устойчивость из-за расплавления удерживающего их припоя.
По завершению операции медной оплеткой нужно выполнить зачистку «пятачков» (контактных площадок), потом обеспечить мелкие бугорки на тех же местах паяльной пастой или припоем.
Исправный smd укладывают на старое место при минимальном количестве флюса. Греют деталь паяльным феном до кондиции, когда припой ярко заблестит, растекаясь по каждому из контактов.
Советы новичкам
Теперь рассмотрим несколько элементарных правил обращения с паяльной станцией.
Вообще, пользоваться не сложно. Но с ней работать удобнее и комфортнее. Вот несколько видов работ для различного типа оборудования:
Обычные контактные станции можно применять как для навесного монтажа, так и для работы с крохотными SMD-элементами. А все благодаря тому, что них можно менять жала, а также точно регулировать температуру нагрева.
Термовоздушные также можно применять для навесного монтажа, но лучше всего они подходят для SMD монтажа. Не нужно прогревать отдельные выводы компонента, так как можно прогреть все и сразу, а потом быстро и без проблем демонтировать.
Комбинированные являются комплексным решением. Они совмещают в себе лучшие качества предыдущих двух видов. Их часто покупают в сервисные и ремонтные центры.
Инфракрасные применяются для сложного ремонта различных дорогостоящих устройств. Нужно выпаять чип с поверхности материнской платы? Это можно сделать только инфракрасной станцией без вреда как для самой платы, так и для элемента, который выпаивают.
Ну и несколько простых рекомендаций для пайки. Стоит сразу выделить одну общую: никогда не выставляйте максимальную температуру нагрева без необходимости! Элементарно перегреется жало, из-за чего оно довольно быстро придет в негодность, как и нагревательный элемент. Перегрев также опасный и для термофена, так как может привести к повреждению нагревательных элементов.
| Используйте только качественные расходники. В принципе данный совет актуален при пайке любым паяльным инструментом, так как к примеру некачественный флюс может нанести вред здоровью, а также со временем будет разрушать дорогостоящее жало. Кстати, специалисты рекомендуют не экономить на флюсе и использовать его столько, сколько необходимо или даже чуть больше. Также не экономьте на припое. |
| Не рекомендуется без необходимости включать термофен на максимальную мощность. Почему так? Все просто — поток воздуха может сдуть с платы некоторые особенно мелкие элементы. |
| Некоторые радиолюбители модифицируют свои устройства. Но если вы слабо разбираетесь в оборудовании и технике в целом, лучше не фантазировать, чтобы не навредить. |
Термовоздушная паяльная станция.
Рано или поздно перед человеком, занимающимся радиоэлектроникой встаёт вопрос о приобретении термовоздушной паяльной станции.
Данный прибор в основном служит для монтажа и демонтажа миниатюрных радиоэлектронных компонентов. К таким относятся SMD-резисторы и конденсаторы, всевозможные микросхемы в планарных корпусах, миниатюрные разъёмы, вроде microUSB и пр.
Выпаивать поверхностно-монтируемые электронные компоненты обычным паяльником либо невозможно – это приведёт к повреждению компонента, или очень трудоёмко.
Сначала немного теории.
Существует два основных подхода к пайке элементов смонтированных методом поверхностного монтажа (так называемого SMT – Surface Mount Technology). Одним из них является пайка горячим воздухом.
Для пайки разогретым воздухом применяются паяльные станции двух конструкций: турбинные и компрессорные.
В паяльных станциях компрессорного типа воздух нагнетается за счёт диафрагменного компрессора, который встроен в саму станцию.
В турбинных паяльных станциях в рукоятку фена встроен малогабаритный двигатель. На валу двигателя закреплена крыльчатка, которая и осуществляет прокачку воздуха через нагретую спираль. Проходя через спираль, воздух разогревается до нужной температуры.
На видео показано, как можно производить пайку горячим воздухом при монтаже миниатюрных конденсаторов на поверхность печатной платы.
Давайте познакомимся с термовоздушной паяльной станцией на примере модели Quick–858D.
Рассмотрим более подробно, и на наглядном примере, что же такое термовоздушная паяльная станция, и что необходимо знать для работы этим инструментом. Обычно такие приборы ещё называют станция–фен, поскольку она состоит только из термовоздушного фена, предназначенного исключительно для бесконтактной пайки.
Станция для пайки горячим воздухом QUICK-858D
Сама паяльная станция Quick–858D довольно компактна и не занимает много места. На передней панели расположены кнопки для установки требуемой температуры потока воздуха, регулятор скорости потока воздуха и трёхразрядный семисегментный индикатор, на котором отображается заданная температура. Также внизу слева установлена кнопка выключения питания прибора («Power»).
Кнопками установки температуры можно задать значение в пределах от 100° до 450°C.
Панель управления паяльной станции
Поскольку у станции Quick–858D температура струи воздуха не зависит от скорости прокачиваемого через нагревательный элемент воздуха, то это удобно в работе. Можно выставить любую скорость потока, не боясь, что температура струи воздуха понизится.
Вместе со станцией идут три съёмных насадки из титанового сплава с разным диаметром сопла. Они имеют кодовые обозначения: A2064, A2127, A2084.
Сменные насадки для термофена
Если есть существенная необходимость в выпайке микросхем в корпусах SOIC, QFP, PLCC, BGA, то есть возможность установки требуемой насадки. Для станции Quick–858D подходят насадки от фирм PACE, HAKKO и LEISTER. К сожалению, сменные насадки имеют довольно высокую стоимость. Они изготавливаются из титанового сплава, который исключает их обгорание. Несмотря на это, в большинстве случаев при работе станцией Quick–858D дополнительных насадок не требуется, вполне хватает тех трёх, что идут в комплекте со станцией.
Также к термовоздушной станции Quick–858D подходят следующие типы насадок:
| Код насадки | Тип корпуса микросхемы и размеры насадки |
| A3125 | QFP 10 x 10 |
| A3126 | QFP 14 x 14 |
| A3127 | QFP 17,5 x 17,5 |
| A3180 | BQFP 17 x 17 |
| A3181 | BQFP 19 x 19 |
| A3185 | TSOP 13 x 10 |
| A3187 | TSOP 18,5 x 8 |
| A3260 | SOP 8,6 x 18 |
| A3133 | SOP 7,5 x 15 |
| A3134 | SOP 7,5 x 18 |
| A3129 | QFP 28 x 28 |
| A3135 | PLCC 17,5 x 17,5 |
| A3265 | QFP 32 x 32 |
| A3191 | SIP 25L |
| A3203 | QFP 32 x 32 |
Дополнительную информацию по станции Quick–858D можно скачать здесь
(инструкция и типы сменных насадок, подходящих для этой станции).
В настоящее время в продаже можно обнаружить «клоны» термовоздушной паяльной станции Quick–858D, выпускаемые под другими брендами, например, ELEMENT–858D.
Перед работой нужно выставить скорость потока горячего воздуха. Не старайтесь делать его слишком большим. Чем выше скорость потока воздуха, тем больше вероятность «сдуть» соседние элементы на плате. С другой стороны, чем выше скорость потока воздуха, тем быстрее прогревается место пайки. Поэтому в каждом конкретном случае необходимо найти некоторый баланс.
Иногда перед пайкой печатную плату необходимо прогревать, чтобы исключить температурный удар, связанный с резким перепадом температур. Кроме этого, следует знать, что при длительном и сильном нагреве любую печатную плату начинает коробить, она может деформироваться или даже расслоиться.
Чтобы исключить необратимое повреждение печатной платы применяется станция нижнего подогрева плат. Она равномерно подогревает печатную плату снизу. Благодаря равномерному и медленному прогреву исключается повреждение печатной платы из-за температурных перекосов.
Ещё раз хочу отметить, что применение нижнего подогрева справедливо в случае демонтажа крупных элементов. Для пайки небольших деталей, вроде SMD-резисторов, конденсаторов, малогабаритных микросхем и разъёмов, дополнительных инструментов не потребуется.
Отмечу, что термовоздушная станция не годится для демонтажа/монтажа (перепайки или реболлинга) достаточно габаритных компонентов, например, процессоров и контроллеров с материнских плат от компьютеров и ноутбуков, ремонта видеокарт или замены скалера на майн-плате ЖК-телевизора.
Для этих целей используются достаточно дорогие инфракрасные паяльные станции, которые оснащены нижним подогревом плат. В зависимости от комплектации они могут иметь и термофен.
Ручка-фен термовоздушной паяльной станции турбинного типа
Неподвижный воздух является теплоизолятором, поэтому повышая скорость потока воздуха, мы тем самым увеличиваем теплопередачу нагреваемому элементу и месту пайки.
Стоит учитывать и тот момент, что по пути к печатной плате (и, собственно, электронному компоненту) воздух очень сильно остывает. Поэтому при выпайке микросхем и малогабаритных smd-элементов стоит выставить на приборе температуру на 30°–50°C выше допустимой для данных элементов. Естественно, стоит понимать, что чем большее расстояние от сопла фена до элемента, тем сильнее будет остывать поток воздуха.
Сопло подачи горячего воздуха
Конечно, бесконтактная пайка процесс эмпирический. Каждый конкретный случай требует индивидуального подхода. Успех в работе термовоздушной паяльной станцией достигается в первую очередь опытным путём. Поэтому перед ответственной работой будет не лишним потренироваться в выпайке элементов со старых и ненужных плат. Именно так можно приобрести необходимый опыт.
Несколько советов по работе с термовоздушной станцией.
Следует проявлять аккуратность при выпаивании деталей с пластмассовыми частями. Такие детали, как смд-светодиоды, разъёмы, электролитические конденсаторы, имеют либо полностью пластмассовый корпус, либо его часть. Поэтому, в некоторых случаях, лучшим решением будет предварительная выпайка таких компонентов перед проведением основных работ. После замены компонента в планарном корпусе, можно безопасно впаять ранее выпаянные детали.
Так как температура 250° – 260°C градусов считается критической для большинства SMD-компонентов и микросхем, то температуру потока воздуха стоит выставлять в районе 300° – 350°C. Прибавка в несколько десятков градусов компенсирует падение температуры струи воздуха на пути к поверхности компонента.
Не стоит выставлять слишком большую скорость потока воздуха, особенно выпаивая мелкие детали. Сильный поток воздуха может раздуть соседние мелкие элементы и установить их на места будет проблематично.
В качестве вспомогательного инструмента при выпайке либо монтаже smd-элементов потребуется пинцет и, возможно, держатель плат.
Чтобы ускорить процесс выпайки миниатюрных элементов, например, тех же разъёмов microUSB, можно воспользоваться низкотемпературным сплавом Розе. Предварительно места пайки (контакты, выводы) пропаивают обычным паяльником для контактной пайки с использованием сплава Розе. Благодаря этому, «родной» припой разбавляется низкотемпературным, и его общая температура плавления снижается. После этого элемент выпаивают термовоздушной паяльной станцией.
Температуру на станции можно выставить в районе 150…250°C. Процесс демонтажа происходит быстрее, так как получившийся припой расплавляется быстрее. Это позволяет избежать перегрева выпаиваемого элемента и исключить повреждение его пластиковых частей. Не менее важно и то, что тем самым мы оберегаем от перегрева соседние элементы и саму печатную плату.
Если у вас термовоздушная станция турбинного типа, то во время работы старайтесь держать фен подальше от мощных магнитов. Дело в том, что вентилятор, который встроен в тыльную часть фена, содержит небольшую плату с микросхемой.
В её состав входит что-то вроде датчика Холла. Если во время работы фена он попадёт в поле действия сильного магнитного поля, то, есть большая вероятность того, что он выйдет из строя.
При этом турбина перестаёт корректно работать (хаотически изменяется скорость вращения, наблюдается непостоянная скорость, турбина не работает вообще).
Неисправность турбины-вентилятора, которая нагнетает воздух, очень опасна тем, что спираль может перегореть из-за чрезмерного нагрева. Именно по этой причине также рекомендуется после работы устанавливать ручку-фен на держатель, прикреплённый к корпусу станции.
В держателе станции встроен постоянный магнит, под действием которого герконовый датчик в ручке-фене срабатывает. При этом нагревательная спираль отключается, а турбина обдувает её до тех пор, пока та не остынет. Если же выключить станцию кнопкой «Power» не дождавшись остывания спирали, то мы рискуем со временем «сжечь» спираль нагревателя.
Надеемся, что этот небольшой рассказ об одном из бесконтактных способов пайки поможет новичкам в радиоэлектронике быстрее освоить такой, без сомнения, интересный прибор, как термовоздушная паяльная станция.
Главная » Радиоэлектроника для начинающих »Текущая страница
Также Вам будет интересно узнать:
