Вики паяльная станция

Контактные и бесконтактные

Сейчас паяльные станции представлены в значительном разнообразии. Их можно разделять на группы по нескольким параметрам. К примеру, они бывают контактные и бесконтактные.

Контактная станция – это обыкновенный, имеющий при пайке прямой контакт с поверхностью, паяльник, оснащённый электронным блоком управления и регулирования температуры. То есть, это самая стандартная разновидность, которая подойдёт даже для начинающих.

Контактные станции в свою очередь можно разделить на два подвида в зависимости от используемого припоя. В одних моделях паяют только припоями с содержанием свинца, в других – еще и бессвинцовыми.

В последних модификациях нагревательный элемент обладает мощностью до 160 Ватт. В данном случае повышенные мощности совершенно необходимы, потому что температура плавки припоев без свинца довольно высока.

Что касается бесконтактных станций, то они могут применяться, среди прочего, для операций с микросхемами. Бесконтактная установка для пайки может быть термовозодушной, инфракрасной или же комбинированной, и у каждой из этих трёх разновидностей свой принцип действия.

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.

Инфракрасные приборы и фены

Станции термовоздушного вида (иногда их называют просто фенами) работают так. Сначала сильный поток воздуха, генерируемый компрессором, пройдя через нагревательную спираль, приобретает нужную температуру, а затем струя горячего воздуха направляется в область пайки.

Термовоздушная станция даёт возможность осуществлять пайку в труднодоступных зонах с единовременным прогреванием сразу нескольких поверхностей. Всякая термовоздушная установка обладает мощностью, которой достаточно для пайки припоями любого типа, как со свинцом, так и без него.

Пайка горячим воздухом имеет обширное применение, допустим, в сфере ремонта бытовых электроприборов и мобильников. Однако термовоздушными установками практически невозможно производить монтаж и демонтаж микросхем (даже формата BGA) – это серьёзное ограничение.

В станциях инфракрасного типа обязательно присутствует нагревательный элемент в виде инфракрасного излучателя, сделанного из керамики или кварца. И благодаря этому инфракрасные установки имеют некоторые преимущества перед термовоздушными аналогами:

• возможна пайка сложнопрофильных компонентов;
• нет необходимости подыскивать насадку для термофена под определённую микросхему;
• никакие радиодетали в ходе пайки не выдуваются нагретыми воздушными потоками с печатной платы;
• зона пайки нагревается очень равномерно.

Инфракрасные станции стоят недёшево и считаются оборудованием для истинных профессионалов. Новички в пайке и радиоэлектронике в большинстве своём такими устройствами не пользуются.

Следует сказать несколько слов и о комбинированных паяльных станциях. Они называются так, потому что сочетают в своей конструкции несколько типов оборудования, допустим, паяльник и фен.

Процесс пайки: припой, флюс, технологические режимы

Не каждый сразу понимает, зачем нужна паяльная станция. Для большинства это просто удобная подставка. Мы утверждаем, что технологический режим часто определяет успех или неудачу мероприятия. Пайкой принято называть процесс соединения двух металлов при помощи припоев без плавления. В процессе активно участвует флюс, в задачи которого входит удаление оксидной плёнки, улучшение свойств смачиваемости и прочие. К припою предъявляется ряд условий:

1. От припоя зависит прочность будущего соединения.
2. Сплав, использующийся в этом качестве, обязан хорошо смачивать соединяемый металл.
3. В местах контакта неизбежно образуется диффузия, процесс не должен снижать прочности.

Если говорить подробно, характеристики припоя удобно отображать в виде температурных диаграмм, наподобие тех, что иллюстрируют состояния стали. Оказывается, у смеси двух металлов вне зависимости от процентного состава композиции одинаковая точка отвердевания. Но окончательное плавление происходит при разной температуре.

К примеру, при смешивании серебра и меди образуется сплав с соотношением компонентов 72:28, причём точка плавления (ликвидус) максимально приближена к кристаллизации (солидус). Этим обеспечивается гомогенность припоя при работе. В противном случае подвижные его фракции при относительно низких температурах отделяются.

Процесс пайки

Все это приводит к возникновению неоднородности, что затрудняет процесс пайки. Припой, для которого ликвидус и солидус различаются слишком сильно, рекомендуется заранее прогревать чуть сильнее необходимого уровня. Много трудностей ждёт человека, неправильно выдерживающего технологию. Список явлений, влияющих на процесс пайки и снижающих качество:

• Водородная хрупкость присуща сталям, меди и серебру. Суть явления — окислы металлов восстанавливаются атомами водорода, легко проникающими в кристаллическую решётку. Получившаяся вода внутри создаёт гигантское давление, разрушающее металлы в области шва. Сложнее прочего приходится с медью, а сталь можно на время предварительно выдержать при температуре до 100 градусов Цельсия, чтобы избавиться от водорода.
• В сталях (и прочих сплавах), содержащих хром, при пайке идёт активное образование карбида металла. В результате коррозийная стойкость шва резко снижается. Карбид обнаруживает тенденцию откладываться в некоторых частях кристаллической решётки. Процесс возможно выправить нагревом до 1000 – 1130 градусов, что заставит соединение вновь раствориться, но для большинства паяных швов подобный подход недопустим. Вместо этого применяется нагрев лишь до 870 градусов с последующим охлаждением в печи до 540 градусов.
• В ходе термических нагрузок при пайке часто замечается растрескивание металла. Чтобы избежать этого, вместо закалки часто применяют отжиг. Стараются сборные соединения выполнить без механического напряжения в точках шва. Нагрев производится постепенно. Обратная сторона монеты – массивные детали доводят до кондиции по возможности быстро. В этом случае нагрев при пайке не успевает захватить весь объем, что значительно снижает напряжение. Ключом становится правильная технология. Играет роль правильный выбор припоя.
  

  Сплав для работы

• Никель при нагреве в присутствии серы растрескивается. Это вызвано образованием легкоплавких сульфидов, откладывающихся по границам зёрен кристаллической решётки. Такой металл восстановлению не подлежит. Задача решается добавлением в сплав хрома и тщательной очистки среды от любых примесей веществ с серой в составе (нефть, краска, смазка и пр.). По схожей причине для пайки железа и никеля не используются соединения с фосфорным компонентом.

Назначение

Паяльная станция предназначена для разных целей. Для микросхем BGA (ножки скрыты под корпусом чипа) применяется бесконтактный метод (фен), им в некоторых случаях возможно пользоваться и в отношении SMD (боковое расположение ножек). Нужно чётко представлять, что получится в конечном итоге, ведь расходные материалы применяются разные.

Иногда указанная оснастка идёт в комплекте паяльной станции, несложно присмотреть в магазине, к примеру, на Алиэкспресс. Если речь идёт о бесконтактной пайке, выглядит разумным отыскать в продаже оборудование со специальным куполом для предварительного подогрева платы. Можно на Ютуб лицезреть видео, где неопытный мастер терпит неудачу в процессе демонтажа SMD чипа по простой причине, что поверхность кристалла велика, а ножки расположены на большом протяжении.

Температура

Косвенно максимальная температура воздуха (или жала) зависит от потребляемой мощности. В продаже найдутся паяльные станции, греющиеся до 425 градусов Цельсия. Этого хватит, чтобы работать с легкоплавкими припоями (до 450 градусов Цельсия). Если потребуется применить медно-цинковый сплав, в таких условиях не получится.

Зато удастся без труда орудовать оловянно-свинцовыми или серебряными припоями. Если обратить взор на строительный рынок, легко найти фен с температурой струи 800 и даже 900 градусов Цельсия. Это позволит легко растопить медно-цинковый припой, но контроль над процессом нагрева окажется не столь точным.

Настройка температуры для работы

В отдельных условиях это не слишком важно, а иногда – наоборот – критично. Увеличение массовой доли цинка снижает температуру плавления, возрастает и хрупкость. Контроль нагрева выполняется через потенциометрические регуляторы (вращающиеся ручки). На хорошей паяльной станции имеется небольшой дисплей, где температура отображается в цифрах.

Это удобно, настроить режим с точностью до долей процента возможно только в этом случае. От мощности зависит косвенно максимальная температура, это влияет и на скорость выхода на режим. Паяльную станцию нельзя назвать главным потребителем. Редко мощность прибора превышает 100 Вт (эквивалентно системному блоку персонального компьютера).

Комплектация

При работе контактным методом потрудитесь приобрести губку для очистки паяльного жала. Это негорючая ветошь полимерного происхождения, помогающая держать инструмент в чистоте. Жало в тяжёлых случаях очищается напильником или надфилем, применяется и флюс, снимающий оксидную плёнку и остатки припоя. Поверхность делается практически зеркальной для пайки микроэлектроники. На Ютуб посоветуют иметь для горячей зачистки контактных площадок платы медной оплётки высокой гибкости, служащей абразивом.

Без элементарного оборудования провести операцию реболлинга не удастся. К общим приспособлениям относят:

1. Флюс для очистки контактных поверхностей.
2. Металлические маски по форме контактных площадок микросхемы.
3. Набор шариков из припоя по размерам отверстий шаблона.

Профессиональные мастера иной раз обходятся без увеличительного стекла, но новичку спаять микросхему со стороной 2 мм сложно в отсутствие специальных приспособлений.

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.

Аналоговые и цифровые

У аналоговых моделей нагревательный элемент находится во включённом состоянии, пока паяльник не прогреется до определённой температуры, затем питание прекращается. Когда температура снижается до заранее установленной планки, нагревательный элемент вновь включается и продолжает разогрев.

К достоинствам аналоговых станций можно отнести доступную стоимость. А минусом таких моделей считается невысокая точность работы, которая порой приводит к перегреву паяльного жала и радиодеталей.

Цифровая паяльная станция характеризуется тем, что контроль и управление нагревателем здесь происходит посредством PID-регулятора. А этот регулятор в свою очередь управляется программой, заложенной в микроконтроллере. В целом цифровой метод стабилизации температуры гораздо точнее аналогового.

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.

Монтажные и демонтажные

Также возможно разделить все паяльные станции на монтажные и демонтажные.

Монтажными называются любые станции, осуществляющие пайку деталей. Однако при этом не все они могут отпаять какой-либо элемент от общей конструкции.

Для подобных целей созданы специальные демонтажные станции. В их конструкцию включён компрессор, работающий на отсасывание припоя. То есть разогретый припой с рабочей поверхности удаляется в особую ёмкость.

Также существуют монтажно-демонтажные установки для пайки, выполняющие сразу обе функции. В их комплектации есть как монтажный, так и демонтажный паяльники (они, кстати, имеют различные мощности).

Способы управления паяльными приборами

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.

Ремонтные

Кроме того, в профильной литературе и в интернете встречаются упоминания о ремонтных паяльных станциях. Их используют для осуществления ремонта всевозможных электронных устройств или на тех производствах, где необходимо автономное или единовременное выполнение разных операций, связанных с пайкой.

Говоря иначе, ремонтная многофункциональная паяльная станция представляет собой единую установку, в которой комбинируется несколько инструментов разного назначения.

Плюс ко всему бывают паяльные станции 2 в 1 и 3 в 1. Модели 2 в 1 совмещают в себе функции фена и паяльника. А паяльная станция 3 в 1 содержит в себе ещё и блок питания.

И ещё одно дополнение. Практически все паяльные установки работают на электроэнергии. Но некоторых интересует, бывают ли газовые паяльные станции. На самом деле здесь есть некоторая путаница в терминах.

Для выполнения значительных объёмов работ на стройках или в коммунальном хозяйстве, для пайки толстых медных труб иногда используют мощные аппараты с газовыми стационарными баллонами. Их, конечно, можно назвать паяльными станциями, но по факту это просто большие и мощные газовые горелки.

Другие важные моменты выбора

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.

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.

На что обращать внимание при подборе и покупке

Качество пайки находится в прямой и жёсткой зависимости от параметров паяльного оборудования и его конструктивных особенностей, и всё это крайне важно учесть при покупке.

Мощность

Прежде всего, нужно обратить внимание количество функций и режимы, в которых работает станция, а также на номинальную потребляемую и продуцируемую мощность.

Для ремонтирования печатных плат и монтажа элементов, имеющих чувствительность к статическому электричеству, применяются паяльники с мощностью от 24 до 40 Ватт.

Для работы с шинами питания и проводниками нужны паяльники от 40 до 80 Ватт. Паяльные инструменты на 100 Ватт и больше, как правило, используют для крупногабаритных конструкций из цветмета, которые в принципе обладают значительной теплопроводностью.

Комплектация

Не меньшую роль здесь играет и комплектация, в частности, следует обратить внимание на количество жал в заводском комплекте. Жала могут отличаться друг от друга формой и площадью края.

Эти их характеристики заметно отражаются на конечном итоге пайки. Чем большей площадью обладает окончание жала, тем лучше осуществляется теплообмен.

Наличие или отсутствие индикации температуры жала на экране также является важным параметром. При прочих равных условиях лучше выбрать модель, в которой такая индикация присутствует.

Даже вес и габариты паяльной станции имеют большое значение. Ведь иногда при ремонте держать в руках инструмент приходится несколько часов.

Также, подбирая себе паяльное устройство, стоит поинтересоваться, существует ли возможность замены запчастей при их поломке и как легко найти и купить эти запчасти.

Выбор флюса

Необходимо добавить, что в дальнейшем, для работы, обладателю паяльной установки придётся постоянно приобретать и расходные материалы, такие как флюс. И здесь тоже важно сделать грамотный выбор.

Функциональное назначение флюса – предотвращать окисление спаиваемых поверхностей.

Марок флюса в магазинах очень много, но в их основе практически всегда одни и те же ингредиенты. Это может быть сосновая или еловая канифоль, спиртовой раствор канифоли, специальная паяльная кислота (она считается самой мощной и активной).

Что понимается под распиновкой

Распиновкой называется описание всех контактов электрического соединения (допустим, разъёма) в паяльных станциях.

Распиновка может понадобиться для сборки и ремонтирования устройств, содержащих больше одного вывода. В распиновке все контакты соединения чётко идентифицируются, и это позволяет мастеру легко в них ориентироваться.

Распиновка паяльной установки может быть представлена в формате таблицы или чертёжной схемы. Одно описание включает в себя номер контакта, его наименование и функцию, цвет провода и прочие параметры.

На чертеже, там, где без этого не обойтись, также разъясняют сторону соединения (то есть указывается, с какой именно стороны изображён разъём).

Вдобавок ко всему для ремонта профессионалам и любителям пайки может понадобиться общая схема паяльной станции.

Сейчас схемы ко многим заводским моделям находятся в свободном доступе, при желании их можно найти и использовать для ремонта, доработки и переустройства паяльного оборудования.