Паяльная станция российского производства: как выбрать и пользоваться

Паяльник для микросхем — как выбрать правильно

Все электрические паяльники, которые можно встретить в магазине или интернете, различаются по своим характеристикам. Чтобы ответить на вопрос, как выбрать паяльник для пайки микросхем необходимо определить его основные параметры:

• · Мощность. Для микропайки выводов микросхем достаточно выбрать паяльник мощностью от 20 до 35 Вт. Более мощные паяльники могут вызвать перегрев компонентов.
• · Габариты и вес. Лучше всего маленький паяльник, который удобно лежит в руке. Паяльник всегда держат в пальцах, как шариковую ручку — поэтому он должен быть миниатюрным и лёгким. Не следует приобретать массивные паяльники с деревянными ручками — их нельзя правильно взять в руку. Не рекомендуется приобретение паяльников в виде пистолета — ими тяжело паять детали на печатных платах.
• · Конструктивное исполнение. При выборе нужно обратить внимание на материал ручки (он должен быть удобным, нескользким, не натирать мозолей), на исполнение электрического шнура (кабель должен обязательно быть в двойной изоляции, с сечением жилы провода не менее 2,5 мм, эластичным, чтобы не мешал при работе).
• · Наличие контроллера температуры (термостата). Для обеспечения качественной пайки температура жала паяльника должна быть от 260 до 300 °C, не выше. Если встроенный контроллер отсутствует, лучше выбрать паяльник с питанием 12 В или 36 В. По отзывам радиолюбителей, хуже всего справляются с контролем температуры тайваньские паяльники на 220 В — они перегреваются, из-за чего не получается качественно припаять микросхему. В качестве выхода из положения паяльник включается через регулятор мощности, который можно приобрести или сделать самому.
• · Форма и тип жала. Лучший выбор — это паяльник со сменными насадками. Для пайки планарных микросхем лучше всего подходит жало диаметром 2 мм со срезом 45°, которым удобно выполнять пайку ножек «волной припоя». Тонкими конусными насадками удобно паять микросхемы со штырьковыми выводами в металлизированных отверстиях платы. Паяльные жала должны быть со специальным покрытием, которое препятствует появлению нагара. Не следует брать обычные медные насадки — они быстро обгорают, окисляются, их нужно периодически зачищать.
• · Наличие паяльной станции. Паяльная станция — это отдельный блок с контроллером и регулятором температуры, к которому через разъем подсоединяется паяльник и другие элементы (фен, термопинцет). Станция используется в основном для профессиональных или постоянных паяльных работ, для разового ремонта в домашних условиях её стоимость слишком высока (от 3 тыс. р.).

Чтобы сделать маленький паяльник для микросхем своими руками, нужно приготовить следующие материалы:· отечественный резистор в металлическом корпусе МЛТ-0,5 любого номинала (нагревательный элемент);· медная проволока с диаметром 1—2 мм, длиной 20—30 мм (жало);· стальная проволока от выпрямленной скрепки (держатель);

· корпус от шариковой ручки;· полоска двухстороннего фольгированного текстолита шириной по внутреннему диаметру ручки и длиной 40 — 50 мм. Можно выпилить любой подходящий участок с двумя широкими контактами сверху и снизу с ненужной печатной платы;· блок питания на 1 — 2 ампер с регулировкой выходного напряжения.

1. Обрезать один вывод резистора, рассверлить чашечку в месте крепления вывода до внутреннего отверстия в корпусе.2. Зачистить до металла чашечку со стороны удалённого вывода.3. Срезать под углом 45° один конец медной проволоки (жало), другой конец вставить просверленное отверстие.4. Облудить стальную проволоку по всей длине, облудить зачищенную чашечку резистора.5.

Обернуть стальную проволоку вокруг чашечки резистора на 1—2 витка и припаять её к чашечке. Оба конца проволоки припаять к контактной площадке с одной стороны платы. К контактной площадке с другой стороны платы припаять второй вывод резистора.6. Припаять к контактным площадкам провода, идущие к блоку питания.7.

Установить плату с нагревательным элементом в корпус шариковой ручки, провода пропустить через корпус ручки и подключить к блоку питания.8. Проверить работу паяльника. Электрический ток, проходя по цепи, образованной стальной проволокой и резистором, будет выделять тепло в месте наибольшего сопротивления — на резисторе (нагревательном элементе). От корпуса резистора будет нагреваться жало самодельного паяльника.

Очевидно, что подбирать инструмент необходимо с учетом задач, которые будут перед ним представлены. Купить маленький маломощный паяльник, который создан для распайки микросхем, и использовать его для ремонта радиатора будет не совсем правильно.  Он просто не справится с этой задачей.

Соответственно, когда требуется выпаять микросхемы, можно для этого выбрать сверхмощный паяльник, но радиоэлементы после этого работать не будут. Поэтому, в первую очередь, необходимо обращать внимание на то, чтобы мощность соответствовала поставленным задачам.

Контактные паяльные станции

Самыми простыми, если можно так выразиться, и распространенными паяльными станциями являются контактные. По своему принципу действия они мало чем отличаются от традиционных паяльников, но они лишены их конструктивных недостатков.

Основная проблема при использовании паяльника — это перегрев чувствительных элементов, особенно полупроводниковых. Причиной этого служит невозможность регулирования температуры нагревательного элемента. Паяльник разогревается примерно до 400 градусов, и безопасность пайки обеспечивается краткосрочным контактом жала с припоем.

Контактная паяльная станция оснащена блоком питания, который, в большинстве случаев, обеспечивает гальваническую развязку между цепью питания и нагревательным элементом. С помощью блока питания можно регулировать напряжение на нагревательном элементе, соответственно — изменять температуру нагрева. В большинстве случаев диапазон оптимальной температуры пайки — 250-330 градусов.

Паяльная станция AOYUE 936

Паяльная станция с антистатическим исполнением и аналоговым управлением предназначена для ремонта электрического и радиооборудования.

Также стоит отметить, что в паяльных станциях присутствует система термостабилизации. Реализована она при помощи ПИД-регуляторов с обратной связью по температуре жала. В момент охлаждения жала (в момент касания жалом припоя) микроконтроллер анализирует соотношение заданной температуры к реальной и стабилизирует ее автоматически.

Мощность «обычных» контактных паяльных станций не превышает 50-60 Вт. Даже с учетом системы термостабилизации использовать их можно только для пайки свинцовыми нетугоплавкими припоями типа ПОС 60. Многие, даже опытные, мастера применяют их в ремонте современных плат, созданных по директиве RoHS с использованием только тугоплавких бессвинцовых припоев. Это в корне неверно. Негативные последствия от таких действий:

• перегретый радиокомпонент, вследствие завышенной температуры пайки;
• перегретое жало паяльника, что приводит к резкому сокращению его долговечности;
• резкое сокращение длительности работы нагревательного элемента;
• некачественная пайка (холодная пайка);
• перегрев дорожек на плате.

Дополнительные приспособления и материалы

Для выполнения пайки радиодеталей и микросхем необходим следующий набор приспособлений:

• · Держатель для паяльника. Выглядит в виде подставки со спиралью, в которую вкладывается паяльник в промежутках между пайками.
• · Губка. Используется для вытирания жала паяльника от припоя. Часто для вытирания жала применяют металлическую стружку.
• · Антистатический браслет и коврик. Необходим при выполнении любых операций с микросхемами, чтобы не повредить их статическим электричеством. Браслет должен быть заземлён. Печатную плату во время пайки нужно располагать на заземлённом антистатическом коврике из специальной резины.
• · Специальный шприц для отсоса припоя. Он нужен для того, чтобы очистить отверстия в плате от остатков припоя после демонтажа микросхемы. Вместо шприца можно использовать медицинскую или швейную иглу диаметром 1 мм. Острый кончик иглы нужно обрезать.
• · Пинцет. Нужен для того, чтобы придерживать радиодеталь во время пайки.
• · Лупа. Лучше выбрать специальные радиомонтажные лупы с увеличением от 5 до 10 крат для пайки маленьких радиодеталей и микросхем с мелким шагом.
• · Кисточка или ватная палочка — для протирки паяных соединений от флюса.
• · Медицинский шприц для нанесения флюса на места пайки.
  В качестве материалов для пайки применяют:
• · Припой. Лучше всего специальный припой для пайки микросхем в виде тонкой проволочки 0,5-1 мм — его очень удобно подводить к месту пайки.
• · Флюс. Это специальная жидкость, которая наносится на контактные площадки и ножки микросхемы для увеличения растекаемости и смачиваемости припоя. Флюс облегчает пайку, удаляет окисную плёнку с выводов радиодеталей. В качестве флюса обычно используют раствор канифоли в этиловом спирте.
• · Этиловый спирт или очищенный бензин. После пайки нужно обязательно удалить остатки флюса кисточкой, смоченной в этиловом спирте или бензине.
• · Ацетон или смывка для лака. Применяется для удаления лака с лакированных печатных плат перед отпайкой отказавшего чипа.
• · Металлическая плетёнка (оплётка экранированного провода). Используется для удаления излишков припоя с ножек микросхемы.

Совершенствуйте навыки пайки

Пайка микросхем в домашних условиях своими силами возможна при точно соблюдении технологии пайки, правильном выборе инструмента и материалов. Для того чтобы закрепить навык пайки микросхем паяльником, необходимо тренироваться на нерабочих платах от старых компьютеров или жёстких дисков, в которых имеются микросхемы.

Во избежание этого для ремонта современной техники следует использовать так называемые паяльные станции для бессвинцовой пайки.

По принципу действия они не отличаются от обычных, но мощность нагревательного элемента начинается от 75-80 Вт и заканчивается в пределах 150-160 Вт. Также производители пытаются минимизировать время стабилизации температуры микроконтроллером. Для этого используют более продвинутые ПИД-регуляторы.

Отдельно хочется отметить очень популярную модель GOOT PX-201, которая на первый взгляд является паяльником, но на самом деле — это полноценная паяльная станция для бессвинцовой пайки в компактном корпусе.

Не стоит бояться применять бессвинцовые станции и со свинцовыми припоями. Они для этого подходят ничуть не меньше, чем «простые» контактные станции.

Но далеко не со всеми задачами можно справиться лишь контактным методом пайки. SMT-монтаж, который сейчас доминирует, подразумевает использование миниатюрных SMD-компонентов и безвыводных BGA-микросхем. А справиться с такими элементами с помощью паяльника не только сложно, но и, в большинстве случаев, просто невозможно.

Для такого рода работ были созданы бесконтактные паяльные станции, и среди них наибольшее распространение получили термовоздушные.

Как выпаять радиоэлемент

Выпайка DIP — чипов

1. Последовательность действий по выпайке :
2. Удалить лак с мест пайки чипа кисточкой или ватной палочкой, смоченной в ацетоне или смывке (в случае лакированной платы).
3. Удалить остатки растворителя и лака кисточкой, смоченной в этиловом спирте.
4. Нагреть паяльник до рабочей температуры.
5. Прикоснуться жалом паяльника к первой ножке чипа (с обратной стороны платы) до полного расплавления припоя.
6. Удалить расплавленный припой шприцем для отсоса. При использовании иглы вместо шприца насадить иглу на ножку чипа и прокручивая иглу вокруг своей оси, опустить её до упора в отверстие.
7. После полного удаления припоя из отверстия начать выпаивать выводы из следующего отверстия.
8. Извлечь микросхему после полной распайки всех выводов.

Комбинированные термовоздушные паяльные станции

Принцип работы термовоздушных станций довольно 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.

Таким образом решаются проблемы с пайкой в труднодоступных местах, с прогревом нескольких контактных площадок и т. п.

Термовоздушные паяльные станции широко используют для ремонта мобильных телефонов и бытовой техники. Мощности любой станции достаточно для работы как со свинцовыми, так и с бессвинцовыми припоями. Но и у них есть ограничение по применению. Нельзя использовать станцию для монтажа/демонтажа больших BGA-микросхем.

Термовоздушная паяльная станция Pro’sKit SS-602B

Термовоздушная паяльная станция с микропроцессорным управлением, 3 режимами подачи воздушного потока, жидкокристаллическим экраном с цифровой индикацией и диапазоном рабочих температур от 200 до 500 °C. Потребляемая мощность: 300 Вт.

Термовоздушные станции получили свое развитие в комбинации с другими видами паяльного оборудования. Поэтому самая распространенная модель на рынке — Lukey 852D . Тандем термофена и паяльника за небольшие деньги стал залогом успеха этой модели. Наверное, трудно встретить отечественного электронщика, который никогда не паял с ее помощью.

На волне успеха Lukey на рынке появились сотни моделей, так или иначе похожих на нее. И сейчас без проблем можно подобрать «паялку» на свой вкус.

Например:

• в ассортименте Lukey, кроме 852D , это могут быть модели 702, 868, 898. Их отличие от «классики» — тип нагнетателя воздуха. Все они оснащены турбинным мотором, который размещен в рукояти термофена. За счет этого был упразднен шланг-воздуховод от головного блока станции, что повлияло на улучшение эргономики и удобства пользования. В модели 853D также реализован встроенный лабораторный блок питания.
• ассортимент AOYUE предлагает значительно большую вариативность. Кроме модели со встроенным лабораторным БП — AOYUE 768, есть станции с встроенным дымопоглотителем — AOYUE 968. Самые «продвинутые» модели оснащаются не простым паяльником, а паяльником для бессвинцовой пайки (AOYUE 2738A ) и даже демонтажным пистолетом (AOYUE 2702A и AOYUE 2703A ).

Как припаять чип

При пайке микросхемы нужно избегать перегрева чипа — касаться жалом паяльника каждой ножки при пайке допускается не более трёх секунд, после чего нужно охладить место пайки и выполнить повторное касание жалом паяльника (при необходимости повторной пайки).Перед пайкой выводы чипа нужно облудить — нанести на них тонкую плёнку припоя, для улучшения паяемости с контактной площадкой.

Пайку выполнять в следующем порядке:1. Установить чип в отверстия платы.2. Нанести флюс на выводы микросхемы с обратной стороны платы.3. Запаять каждый вывод чипа в отверстии с обратной стороны платы.4. Удалить остатки флюса.

Монтаж SOIC-чипов

Пайку SOIC — чипов удобно выполнять «волной припоя». Меод основан на капиллярном эффекте, под действием которого жидкий припой затекает между выводом и металлизированной площадкой, смачивая их и формируя каплю.

1. Облудить контактные площадки, нанести на них флюс.2. Установить чип на плату, совместить ножки с площадками платы и припаять один угловой вывод (любой).3. Припаять к металлизированной площадке второй угловой вывод, расположенный по диагонали чипа напротив первой припаянной ножки. При этом контролировать, чтобы остальные выводы микросхемы были совмещены со своими металлизированными площадками.4.

Нанести флюс на все выводы чипа.5. Провести несколько раз жалом по выводам с каждой стороны чипа — разогнать припой по выводам.6. Если образовались перемычки припоя между соседними выводами, то излишки удалить с помощью металлической плетёнки. Её следует поместить сверху перемычки, прогреть жалом паяльника. Излишки припоя впитаются в оплётку. Затем снова провести жалом паяльника по выводам.

Демонтажные паяльные станции

Неотъемлемым конструктивным элементом демонтажной паяльной станции также является компрессор, но здесь он работает не на выдув, а на всасывание. С его помощью разогретый припой на контактной поверхности всасывается в специальный резервуар. Тот, кому хоть раз приходилось выпаивать микросхему в корпусе, например, DIP8, понимает, насколько это удобно.

Кроме AOYUE 2702A , которая является чем-то вроде «паяльного комбайна», существуют сугубо демонтажные станции, такие как Pro’sKit SS-331B, AOYUE 474A и AOYUE 701A (AOYUE 701A также оснащена обычным паяльником).

Инфракрасные паяльные станции

Описать все нюансы эксплуатации и применения в общем обзоре для инфракрасных паяльных станций невозможно. Это уже тема отдельной статьи. Но мы попытаемся кратко их классифицировать.

Данный тип паяльного оборудования был создан для решения нескольких сложных задач:

• монтаж/демонтаж средних и крупных BGA-микросхем;
• уменьшение теплового влияния на пластиковые элементы при пайке;
• упразднение использования большого количества насадок под конкретный тип микросхем, как в термовоздушных станциях, ввиду того, что новые микросхемы появляются на рынке постоянно.

Учитывая эти преимущества, ИК-станции практически полностью вытеснили любые другие в сервисных центрах по обслуживанию компьютеров и ноутбуков.

Фактически любая (кроме бюджетных решений типа Tornado) ИК-станция — это ремонтный комплекс, который состоит из таких элементов:

• верхний нагреватель;
• нижний нагреватель (преднагреватель);
• стол для держания платы;
• система термоконтроля, которая состоит из термодатчиков и программируемого контроллера.

Такая конструкция предусмотрена именно для обслуживания плат большого размера, таких как материнские платы ПК и ноутбуков.

Мощный верхний нагреватель позволяет выпаять большую BGA-микросхему, например, «северный мост». Большой по площади нижний нагреватель минимизирует риск термической деформации текстолита в связи с локальным нагревом «сверху». На столе можно правильно и надежно зафиксировать плату. А система термоконтроля автоматически отслеживает изменение температуры в контрольных точках, сравнивает ее с заданной температурой и регулирует ее соответственно термопрофилю.

Задача оператора такой станции сводится к подбору правильного термопрофиля (температурно-временных отрезков процесса пайки), а сама станция выполнит всю оставшуюся работу в автоматическом режиме.

По типу нагревательного элемента ИК-станции делятся на:

• керамические (ACHI IR-PRO-SC, ERSA IR500A, Jovy Systems RE-8500, Tornado Infra Pro, Jovy Systems RE-7550, Quick IR2005, ACHI IR-6500 )

• кварцевые (AOYUE 732, AOYUE 720, AOYUE Int 883)

Преимуществами керамических нагревателей являются работа в невидимом спектре излучения, высокая надежность и длительное время наработки на отказ.

Преимущества кварцевых нагревателей заключаются в меньшей инерционности и в большей однородности пятна нагрева.

Надеемся, что эта статья поможет вам сделать правильный выбор паяльной станции. По вопросам, которые не были затронуты в обзоре, и по любым другим вопросам технического характера, вы можете обращаться в наш отдел технической поддержки.

Юрий Стахняк,Технический специалист магазина инструментов Masteram