Работа с микросхемами
В современных электронных приборах используются очень мелкие детали, например микросхемы с большим количеством контактов. Крепить и удалять их обычным способом нельзя. Для этого используют бесконтактную пайку, которая основана на нагреве контактов с помощью инфракрасного излучения или потоком горячего воздуха.
Пайка микросхем
Паяльная станция позволяет быстро и качественно выполнять замену вышедших из строя микросхем. Порядок действий при выполнении таких работ следующий:
- Плату с неисправной микросхемой фиксируют в специальном зажиме;
- Находящиеся рядом с вышедшей из строя микросхемой радиодетали закрывают тонкой алюминиевой фольгой;
- На выводы демонтируемой старой микросхемы наносят тонкий слой флюса;
- Круговым движением термовоздушного фена расплавляют припой на выводах микросхемы и при помощи пинцета аккуратно снимают ее с печатной платы;
- Паечные пяточки – концы токопроводящих дорожек платы, предназначенные для контакта с выводами микросхемы – очищаются от остатков флюса;
- Определив при помощи « ключа» (выемки или другой маркировки на корпусе детали) расположение первого вывода, устанавливают новую микросхему на плату, выравнивают ее относительно паечных пятачков дорожек;
- При помощи контактного паяльника с тонким жалом прихватывают два угловых вывода;
- На все выводы микросхемы наносят флюс;
- Круговым движением термовоздушного фена, расплавляя остатки припоя, фиксируют выводы микросхемы на паечных пятачках дорожек;
- Визуально проверяют отсутствие замыканий между выводами. При обнаружении таковых при помощи паяльника удаляют лишнее количество припоя.
После завершения работ с помощью зубной щетки удаляют остатки флюса, проверяют работоспособность припаянной микросхемы.
Бесконтактные паяльные станции
Обычным электрическим паяльником пользуется подавляющее большинство людей. Однако в определённых условиях для качественной пайки потребуется специальная рабочая установка, называемая паяльной станцией.
При знакомстве с оборудованием этого класса полезно будет узнать, как проводиться калибровка паяльной станции, позволяющая паять в заданном диапазоне рабочих температур. Но прежде следует ознакомиться с тем, что она представляет собой в целом, и каким образом используется на практике.
Если острой потребности в использовании инфракрасной паяльной станции нет, то для пайки может быть с успехом применен инфракрасный паяльник. Внешне он похож на обычный с той разницей, что вместо жала имеет нагревательный элемент.
Основной отличительной чертой таких станций является использование различных припоев: олово со свинцом либо без свинца. Технически обе станции очень похожи. Паяльники имеют керамический нагреватель, сенсор температуры, один конический наконечник (для выполнения разных работ, желательно приобрести набор подходящих к паяльнику наконечников).
Потребляемая мощность сорок ватт, напряжение двадцать четыре вольта, есть заземление, поэтому можно работать с деталями, которые боятся статического электричества.
Необходимо иметь запасные насадки. Они отличаются конфигурацией и предназначены для пайки разных деталей. Чтобы определиться какие жала нужны для паяльной станции, нужно рассмотреть все возможные варианты предстоящих работ, которые могут возникнуть в будущем.
Нельзя забывать о правильном выборе материала, из которого выполнены насадки потому, что разные металлы имеют не одинаковую теплопроводность.
Контактными паяльными станциями удобно припаивать детали, а вот обратный процесс лучше производить паяльной станцией с феном. Такие приборы имеют широкий диапазон цен потому, что отличаются комплектацией некоторыми функциями. Обычно поставляются насадки с разным диаметром выходного отверстия для изменения ширины струи нагретого воздуха.
В корпусе фена есть вентилятор, который меняет свою производительность в зависимости от положения регулятора. Температуру воздуха также можно изменять.
Улучшенную конструкцию имеют фены с индивидуальной электроникой. Комплектуются круглыми насадками, имеют регулятор температуры, силы воздушной струи. Цифровой индикатор отображает степень нагрева выходящего воздуха. Удобно работать феном, если вентилятор встроен в ручку, а не в блок управления. Тогда фен соединен обычными проводами и нет жесткой резиновой трубки, которая несколько мешает движениям.
В продаже имеются насадки различной конфигурации для работы со многими микросхемами. Они помогают не только удалять детали, но и припаивать их в нужном месте, а при работе обычным паяльником – подогревать детали для лучшего крепления. Главное, разобраться какие насадки подходят для определенных термовоздушных паяльных станций.
С помощью фена можно выполнять другие работы, не связанные с паянием, например, нагревать трубки для насадки на металлический удлинитель, соединения пластмассовых деталей или просушки чего-нибудь.
Принципы управления температурой
Работа аналоговых станций основана на периодическом включении и выключении подачи тока для нагрева паяльника в зависимости от его температуры. Точно выдержать ее, практически, невозможно, поэтому часто наконечник перегревается.
Цифровые паяльные станции используют регулятор температуры, запрограммированный микроконтроллером, что заметно повышает точность выдерживания необходимого нагрева наконечника.
В зависимости от вида паяльной станции, регулирование температуры нагрева рабочего органа происходит при помощи следующих устройств:
- Реле и термодатчик – жало паяльника нагревается до определенной температуры, после чего термодатчик, подавая сигнал на реле, разрывает цепь питания паяльника и прекращает его нагрев. Терморегулирование при помощи реле и термодатчика обладает высокой надежностью и простотой. Однако такая простая система имеет один существенный недостаток – она, предотвращая жало от нагрева выше определенной температуры, не позволяет производить точную и тонкую регулировку нагрева.
- Контролер – электронное устройство, управляющее нагревом паяльника. В отличие от реле и термодатчика, контролер при помощи различных кнопок и переключателей позволяет точно задавать температуру паяльнику. Благодаря этому, его часто применяет при пайке очень чувствительных к перегреву деталей.
Пайка без свинца
Характерным отличием такой станции является повышенной мощностью паяльника: от 75 до160 ватт. Такой припой имеет высокую температуру плавления, поэтому место крепления деталей необходимо хорошо разогревать.
В то же время, такую станцию можно использовать и для работы с тонкими дорожками потому, что регулятор температуры не даст разогреться наконечнику больше установленной температуры. Также можно использовать припой со свинцом.
Проблема при работе с компонентами в корпусах BGA заключается в необходимости нагреть и расплавить сразу большое количество шариков припоя.
При нагревании их, некоторое количества тепла за счет теплопроводности материалов отдается на монтажную плату. Того тепла, которое дает паяльная станция, становится недостаточно.
Увеличение времени нагрева или повышение температуры не лучшим образом сказывается на микросхеме. Она может перегреться и выйти из строя.
Решение напрашивается само собой – нужно предварительно разогреть монтажную плату снизу, не воздействуя теплом на микросхему. Разогревать можно как потоком воздуха, так и спокойным инфракрасным излучением.
В результате, когда температура материала платы поднимется, уменьшится теплоотвод с ножек контактов и понадобится меньшая температура и меньшее время воздействия для того, чтобы расплавить шарики припоя.
При использовании инфракрасной пайки для нижнего прогрева используют специальные устройства – термостолы. В этом состоит принцип работы инфракрасной паяльной станции.
Инфракрасная пайка заключает в себе множество преимуществ перед термовоздушной. Если при термовоздушной пайке возможно контролировать только скорость истечения воздуха из сопла и температуру нагревательного элемента, и совершенно невозможно управлять оттоком воздуха, то при инфракрасной пайке контролю поддается температура припоя на протяжении всего цикла работ.
А при ремонтных работах задача как раз и состоит в том, чтобы заменить один или несколько компонентов схемы, совершенно не воздействуя на другие.
Бессвинцовая пайка – новейший современный вид паечных работ, предусматривающий использование бессвинцовых припоев, изготовленных на основе таких металлов, как медь, серебро, золото, кадмий, цинк, индий. Производится такая пайка с помощью мощных паяльных станций (75-170 Вт), способных разогревать жало паяльника или выходящий из термовоздушного фена воздух до температуры 270-3000С.
Изготовители станций
Наиболее популярными изготовителями данного вида оборудования являются такие компании, как:
- «ERSA»;
- «ATTEN»;
- «QUICK»;
- «AOYUE»;
- «LUKEY».
Среди данных производителей наиболее надежное, но при этом дорогое паяльное оборудование выпускает немецкая компания «ERSA». Среди бюджетных моделей много радиолюбителей отдает предпочтение продукции брендов QUICK и LUKEY. При этом паяльные станции последнего производителя в настоящее время вызывают много претензий и нареканий по надежности и качеству сборки.
Хорошими техническими характеристиками на рынке сегодня обладают паяльные станции немецкого (Ersa) и китайского (Quick, Lukey, Aoyue) производства. Комплектация и цены у них очень разные, поэтому каждый выбирает по своим потребностям.
Профессионалы могут выбрать паяльную станцию Aoyue – 2702 a. Помимо фена и паяльника она имеет пистолет для демонтажа и улавливатель дыма, что улучшает комфортабельность рабочего места. Какую станцию выбрать – дорогую или надежную – подскажет личный опыт.
Возможность собрать своими руками
Как сделать паяльную станцию? Какие компоненты паяльной станции можно сделать своими руками? Для ремонта или изготовления аппаратуры на основе микропроцессоров чаще всего нужна пара устройств:
- фен, подающий нагретый воздух;
- инфракрасный тепловой излучатель;
Выходное сопло сделать из термостойкого кольца. Мощность необходима около 500 ватт. В качестве компрессора можно использовать небольшой вентилятор. Для регулирования температуры воздуха необходимо установить термопару.
Часто для ремонта процессора компьютера нужен инфракрасный паяльник. Он состоит из таких частей: нижний нагреватель, верхний нагреватель, штатив и блок управления.
Нагреватель можно сделать из нихромовой спирали или галогеновой лампы. Нижний и верхний блоки – стальные коробки. Для контроля температуры используют две термопары – на корпусе процессора и на поверхности материнской платы.
Таким образом, паяльная станция – это хороший помощник, как домашнему мастеру, так и профессионалу.
Самодельное паяльное оборудование
Самое простое паяльное оборудование данного вида можно не только приобрести, но и собрать самостоятельно. Такой вариант позволяет не только сэкономить существенную сумму денег, но и приобрести знания о том, что такое паяльная станция, как она устроена изнутри, понять принцип ее работы.
