Паяльная станция: особенности классификация, применение, способы управления и выбор паяльных устройств

Первое, что нужно знать

На сегодняшний день все паяльные станции делятся на две основные группы:

• контактные — они представляют собой обычные аналоговые паяльники с оловянно-свинцовым или бессвинцовым припоем
• бесконтактные — в данном случае работа производится за счет нагрева и быстрого нагнетания воздуха или же нагрева инфракрасным излучением

Каждый из этих типов имеет свое конкретное применение. Сегодня многие радиолюбители устанавливают именно бесконтактные паяльные станции, однако право на существование имеют оба указанных выше типа.

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.

Контактные паяльные станции – это не самые современные агрегаты. Обычно в комплекте к такой паяльной станции идет одно коническое медное жало, однако большинство моделей позволяют расширить комплект и докупить необходимые жала. В итоге паять таким паяльником можно практически что угодно, кроме плат памяти в сложной электронике. При выборе следует обратить внимание на возможность расширения комплекта, если вы хотите получить действительно универсальное устройство.

Контактные паяльные станции могут иметь два типа управления:

• аналоговое — в этом случае паяльник будет иметь только два положения регуляции – включено и выключено, то есть жало нагревается до нужной температуры и отключается, а после остывания снова начинает нагреваться
• цифровое — в данном случае устройство сможет поддерживать постоянную температуру, то есть, нагрев и пайка будут более равномерными

Предпочтительный вариант – оловянно-свинцовый припой. Он плавится при меньшей температуре, потому работать с таким паяльником можно быстрее. Бессвинцовый припой имеет более высокую температуру плавления, потому, если вы хотите купить такую паяльную станцию, то следует убедиться, что она имеет достаточно мощный нагреватель.

Бесконтактные паяльные станции – более совершенные устройства. Они бывают двух видов:

• воздушные — нагрев производится за счет нагнетания горячего воздуха
• инфракрасные — нагрев происходит за счет инфракрасного излучения

Выбор паяльной станции такого типа – это органичное и естественное решение для тех, кто хочет идти в ногу со временем. Именно бесконтактные станции сегодня развиваются быстрее всего – производители оснащают свое оборудование новыми дополнительными функциями, которые делают работу более комфортной, а результат – более качественным.

Например, ранее существовали только воздушные паяльные станции с нагнетателем, встроенным в базу. От нее шла толстая и жесткая трубка, по которой подавался воздух. Это было не очень удобно, так как жесткий шланг сковывал движения пользователя. На сегодня все чаще появляются паяльные станции с нагнетателем в ручке, от которой к базе тянутся только тонкие и гибкие провода.

Паяльные станции для бессвинцовой пайки

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.

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 ).

Тип нагревательного элемента

При выборе также следует обратить внимание на тип нагревательного элемента. Он может быть двух видов:

• керамический — на керамическую основу наносится слой резистивного вещества и терморезистор
• нихромовый — на керамическую основу (стержень) наматывается нихромовая проволока (провод)

Керамические нагреватели удобны, но могут портиться из-за неравномерного нагревания. При образовании малейшей трещины такой нагреватель полностью выходит из строя. При этом цена на него намного выше, чем на нихромовый.

Выбрать нихромовый нагреватель – это более взвешенное решение. Главное его достоинство – более низкая цена. При этом он тоже не лишен недостатков. Он довольно долго разогревается, при интенсивном использовании быстро выходит из строя (примерно за полгода).

Правильно следует выбрать и мощность паяльной станции. Для начала определитесь, для чего будете ее использовать – можно паять радиооборудование, электронику или даже крупные предметы (как это ни смешно звучит, но даже ведра). Если мы говорим о пайке электроники и чувствительных микросхем, то будет достаточно мощности 40-60 Ватт, однако, для идеального результата лучше предусмотреть запас мощности хотя бы 10 Ватт.

Это же касается и напряжения. Например, при работе с чувствительными схемами лучше всего выбрать низковольтные паяльные станции. Они подойдут идеально, поскольку не позволят «убить» скачком напряжения чувствительные платы. Также в данном случае лучше всего обратить внимание на паяльник с функцией защиты от статического электричества – все с той же целью.

Дополнительный функционал для эффективной работы

Прежде чем решить, какую паяльную станцию выбирать, следует определиться с ее комплектацией. На сегодня устройства оснащаются несколькими дополнительными функциями:

• набор насадок для точной пайки — в него может входить от двух до пятнадцати насадок разной конфигурации, не стоит говорить о том, что чем богаче комплектация устройства, тем выше цена
• наличие термофена — это устройство необходимо для отпайки микросхем, особенно актуально наличие этого дополнения для контактных паяльников – без него распаять схему будет просто невозможно
• поглотители дыма — это необязательная, но очень полезная функция, в первую очередь, она влияет на комфорт работы с устройством, и более того, ваш организм тоже не может пострадать, если вы не будете постоянно дышать вредными газами и едким дымом
• отсос припоя или демонтажный пистолет — актуально при распайке схем, позволяет быстро и чисто устранить расплавленный припой с поверхности схемы и немедленно продолжить работу
• защита от статического электричества – актуально при работе с тонкой электроникой, чувствительной к перепадам напряжения

Паяльные станции с полным набором описанных функций имеют только один существенный недостаток – высокая цена. Они могут стоить более 20 тысяч рублей, потому их нельзя назвать доступными для обычных радиолюбителей.

При выборе паяльной станции следует обратить внимание на тип нагревательного элемента, мощность и вольтаж – это основные параметры, которые позволят подобрать идеальную модель. Также определитесь с самим типом станции – контактная или бесконтактная. Любители сегодня все так же покупают контактные станции с медным жалом, а профессионалы все чаще обращают внимание на воздушные и инфракрасные бесконтактные. На заключительном этапе обратите внимание на дополнительные функции, которые предлагает та или иная модель.

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).

Классификация паяльных приборов

Паяльная станция позволяет выполнять узкоспециализированные задачи, поэтому она более предпочтительна. Эти устройства можно классифицировать в зависимости от целей использования. Именно они и определяют комплектационный набор конкретной модели. Существует несколько видов паяльных устройств:

• Термовоздушная. Прибор, который поставляется с феном и позволяет выполнять пайку горячим воздухом.
• Индукционная. Небольшое по размерам устройство, которое, несмотря на это, обладает довольно большим рабочим потенциалом и выносливостью.
• Импульсная. Предназначена для монтажа и демонтажа современных схем.
• Инфракрасная. Наиболее подходящий вид устройств для проведения в домашних условиях ремонта мобильного телефона или планшета.

Помня о том, что именно паяльные станции чаще всего используются при изготовлении и ремонте электроники и в них заинтересованы не только профессионалы, но и любители, производители решили создать для них новый тип устройств, обладающих более широким функционалом и сочетающим возможности оборудования разных типов.

Одна из особенностей таких устройств заключается в том, что к ним можно подключить несколько модулей, превращающих их в устройства для выполнения контактной или бесконтактной пайки, а также совершения других операций благодаря прилагаемому комплекту насадок и наконечников.

Рассматривая различные модели оборудования для пайки, необходимо особое внимание обратить на способ управления станции. В зависимости от этого можно выделить два типа устройств — цифровые и аналоговые.

При использовании приборов аналогового типа обязательно постоянное присутствие рядом с ними мастера, поскольку по достижении определенной температуры прибор должен быть отключён, иначе это приведет к перегреву паяльного жала.

В то же время у обесточенного устройства температура начинает снижаться и для возобновления пайки придётся подождать некоторое время, пока температура опять не поднимется до рабочей температуры.

В цифровых станциях работу поддерживает специальное программное обеспечение, которое следит за температурой нагрева жала и регулирует его при необходимости.

Из этого следует, что лучше всего выбирать для пайки устройства с цифровым режимом контроля, ведь в этом случае мастер может рассчитывать на более стабильный и точный уровень поддержания необходимой температуры.

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

Технологические особенности применения

На основании такого признака, как тип пайки, эти устройства можно разделить на две основные группы — свинцовые и бессвинцовые.

Свинцовые станции

В конструкции устройств, предназначенных для свинцовой пайки, предусмотрен специальный модуль, позволяющий выбирать желаемый уровень нагрева жала. Они могут быть выполнены в двух вариантах — использующих для работы электроэнергию и в виде станций индукционного типа.

Говоря об индукционных станциях, нужно отметить, что возможность использования этих устройств для выполнения необходимых манипуляций обеспечивает переменное магнитное поле.

В процессе работы обработка каждого элемента пайки выполняется с индивидуально подобранной мощностью, что делается в автоматическом режиме. Такая возможность заложена производителем в самом приборе, он может без участия пользователя определить теплоемкость компонента пайки.

Индукционные станции для пайки более удобны в эксплуатации и имеют высокий уровень теплоотдачи.

Если требуется выполнить пайку мелких элементов схемы или труднодоступных компонентов, то в этом случае используют способ бесконтактной пайки. По такому принципу работают термовоздушные и инфракрасные паяльные станции.

Работа инфракрасного оборудования для пайки осуществляется за счёт использования свойств инфракрасных лучей, вырабатываемых керамическими или кварцевыми элементами. Станции инфракрасного типа используются главным образом для монтажа и демонтажа элементов компьютерных схем и материнских плат.

В основу работы станций термовоздушного типа положен принцип точечной передачи горячего воздуха. Благодаря этому они могут без особых усилий прогревать труднодоступные элементы, не задев при этом соседние контакты.

Чаще всего работники мастерских по ремонту бытового электронного и мобильного оборудования используют именно этот вид паяльных устройств.

Эксплуатация различных видов паяльного оборудования

Ввиду разнообразия разновидностей паяльного оборудования подобрать прибор для пайки, максимально удовлетворяющий стоящим задачам, бывает непросто. Собираясь приобрести ту или иную модель, советуем первым делом изучить их технические возможности и рекомендованную производителем область применения.

Домашние мастера, которым приходится выполнять мелкие операции паяльником, часто оказываются в ситуации, когда происходит перегрев чувствительных элементов прибора, но ничего поделать с этим не могут из-за отсутствия возможности правильно настроить температуру рабочего жала.

Тем, кто сталкивается с этим достаточно часто, обязательно стоит подумать о том, чтобы приобрести именно паяльную станцию с феном взамен обычного паяльника.

Такие станции поставляются с блоком питания, который позволяет по своему усмотрению настраивать напряжение, а также температурный режим прибора.

Однако не стоит рассчитывать, что после покупки паяльной станции с системой термостабилизации вы сможете обеспечить для себя комфортные условия работы. Прежде чем остановить выбор на определенной модели, необходимо сравнить все предлагаемые станции по такой характеристике, как мощность. Особенно об этом нужно побеспокоиться мастерам, которые собираются использовать тугоплавкие припои.

Если этому моменту не уделить внимание, то во время работы такой станцией могут возникнуть следующие негативные последствия:

• вследствие превышения допустимой температуры пайки компоненты схемы начнут перегреваться;
• из-за сильного перегрева значительно уменьшится срок службы жала паяльника;
• резко сократится долговечность нагревательного элемента;
• постоянный перегрев дорожек на плате;
• низкое качество пайки.

Если подобные ситуации приходится наблюдать довольно часто, то стоит подумать о замене используемого оборудования на специальные устройства для бессвинцовой пайки. Они не только обладают более высоким показателем мощности, но и могут быть использованы и для свинцовой пайки.

Принципы выбора паяльных устройств

Современное оборудование для пайки предназначено для выполнения качественного соединения элементов. И для того чтобы оно могло наиболее эффективно справляться с этой задачей, при его выборе необходимо обращать внимание на следующие конструктивные и технические особенности:

• Тип нагревательного элемента. На сегодняшний день в магазинах можно приобрести два вида паяльных устройств в зависимости от используемого в них типа нагревателя — керамические и нихромовые. Керамическим нагревателям требуется минимум времени для нагрева, однако, они отличаются неустойчивостью к неравномерному прогреву и могут треснуть. Однако если паяльное оборудование оснащено системой термостабилизации, то такие нагреватели могут демонстрировать хорошую теплоотдачу, высокую мощность и долговечность. По сравнению с ними нагреватели из нихрома не обладают столь длительным сроком службы, поэтому выбирать их следует, если прибором для пайки планируется пользоваться нечасто. Главное достоинство нагревателей из нихрома — более низкая цена по сравнению с керамическими.
• Диапазон регулируемых температурных режимов.
• Скорость разогрева.
• Мощность. Для обеспечения качественной работы паяльного оборудования необходимо учитывать цели его использования. Если говорить конкретнее, то нужно учитывать тип пайки, который нужно выполнить, а также компоненты, с которыми предстоит работать. Исходя из этого, становится понятно, что именно на мощность нужно обращать в первую очередь внимание при выборе станции. Особенно об этом следует помнить тем покупателям, которые выбирают оборудование для ремонта чувствительных видов аппаратуры — навигаторов, планшетов и пр.
• Напряжение.
• Эргономические параметры — форма, размеры и вес.

А также не следует оставлять без внимания и объективные факторы, которые смогут помочь в выборе подходящего устройства для пайки:

• Если исходить из действующих в мире стандартов, то все работы, связанные с изготовлением и ремонтом электроники, должны проводиться с использованием метода бессвинцовой пайки. Поэтому в выбираемом оборудовании максимальный температурный режим не должен превышать отметку 250 градусов Цельсия.
• Расположение микросхем в корпусе типа BGA. На первый взгляд может показаться, что в этом есть определенный смысл, ведь так можно уменьшить габариты изделия. Но в то же время возникает и негативный момент — пайка становится более трудоемкой операцией из-за труднодоступности компонентов.

Невзирая на то, какой тип паяльного оборудования вы решили приобрести, вы в любом случае должны позаботиться о наличии запасного комплекта сменных жал.

Рабочие жала для станции могут иметь различную форму и площадь краев, которые в свою очередь могут повлиять на конечный результат.

Дело в том, что с увеличением площади края улучшается теплообмен во время пайки. К тому же форма жала может ограничить перечень элементов, которые с его помощью можно обрабатывать, а также максимально допустимый температурный режим.

Всё это учитывают хорошие производители и заботятся о том, чтобы используемые для изготовления паяльных жал материалы обладали хорошей теплоотдачей.

Домашние мастера, которым приходится работать паяльником, не всегда довольны получаемым результатом. Дело в том, что с помощью обычного паяльника не всегда можно наиболее эффективно и качественно выполнить ту или иную задачу.

https://www.youtube.com/watch?v=ycaSJDCEsxg

Именно поэтому специалисты советуют приобрести специальную паяльную станцию, которая благодаря своим техническим и конструкционным особенностям может помочь добиваться более качественного результата с меньшими временными затратами.

Выбирая устройство для пайки, нужно также не забыть и про жала для работы. Учитывая, что это один из главных рабочих элементов, он также может в значительной степени повлиять на конечный результат.