Паяльник воздушный – Термовоздушная паяльная станция.

Термовоздушная паяльная станция.

Обзор станции и советы по бесконтактной пайке

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 100⁰ до 450⁰С.

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 30⁰–50⁰C 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 250⁰ – 260⁰С градусов считается критической для большинства SMD-компонентов и микросхем, то температуру потока воздуха стоит выставлять в районе 300

  0 – 350⁰С. 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…250⁰С. 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 &raquo Радиоэлектроника для начинающих &raquo Текущая страница

Также Вам будет интересно узнать:

 

go-radio.ru

виды устройств и самостоятельное изготовление

Для монтажа и демонтажа элементов на платах радиоэлектронных устройств наиболее целесообразно применять термовоздушную паяльную станцию. Почему не подходит обычный электрический паяльник?

Дело в том, что современные схемы изобилуют наличием очень мелких элементов, позволяющих сделать устройства компактными, легкими и надежными. Пайка обычным паяльником часто не возможна по причине высокой температуры последнего, но главным образом, из-за того, что требуется одновременный нагрев множества контактов.

Воздушный паяльник

В некоторых случаях выручает воздушный паяльник. Назван он так потому, что нагрев выводов деталей осуществляется бесконтактно, при помощи разогретого до высокой температуры воздуха.

Изготовить такой термовоздушный инструмент несложно своими руками, используя в качестве исходного материала обычный паяльник. Для этого в конструкции его придется произвести некоторые изменения.

Жало паяльника, которое нагревается при помощи электрического элемента, нужно заменить стальной трубкой подходящего диаметра. Она помещается внутри элемента и должна проходить через рукоятку инструмента.

Со стороны рукоятки должен подаваться под небольшим давлением воздух. Если применить для этого полиэтиленовую трубку и маломощный компрессор для аквариумов, можно получить простейшую воздушную паяльную станцию. Температуру воздуха можно изменять регулятором напряжения.

Термовоздушный паяльник может быть использовано для монтажа и демонтажа SMD-компонентов, которые представляют собой элементы очень малого размера и не вставляются в отверстия монтажных плат, как это принято при использовании традиционных деталей, а монтируются прямо на контактные дорожки.

Виды установок

Для монтажа компонентов больших размеров с большим количеством выводов потребуется одновременный нагрев всех контактов, расположенных на значительной площади.

Для этого лучше применять термовоздушную паяльную станцию, которая включает в свой состав фен с насадками, позволяющими регулировать форму и размеры воздушного потока.

По конструкции термовоздушные паяльные устройства могут подразделяться на турбинные и компрессорные. В турбинных станциях поток воздуха создается вентилятором, который может даже располагаться в рукоятке фена, если он достаточно компактен.

В компрессорных паяльных станциях воздух подается при помощи мембранного компрессора, расположенного в отдельном блоке, который соединен с феном гибкой трубкой.

Идеальным инструментом будет цифровая паяльная станция, в конструкции которой имеется электронный блок управления, позволяющий получать поток постоянной заданной температуры.

Процесс пайки

Цифровую термовоздушную станцию уже можно с успехом применять для монтажа элементов в bga -корпусах. Особенностью таких корпусов является наличие шариков припоя на ножках корпуса.

Отсюда и название — ball grid array, в переводе с английского языка, это массив шариков. Монтаж происходит весьма просто:

• bga-корпус устанавливают на отведенное ему на плате место, при этом ножки выводов должны располагаться на подготовленных местах токопроводящих дорожек, называемых еще монтажными «пятачками»;
• далее происходит пайка методом равномерного нагрева всех контактов до заданной температуры, как правило, 340-350 ℃;
• расплавленный припой растекается по монтажным «пятачкам», обеспечивая после затвердевания надежный контакт.

Для подготовки к монтажу демонтированных ранее BGA-корпусов, необходимо использовать специальный трафарет. Как правило, трафареты бывают универсальными под различные конфигурации микросхем и блоков.

Выводы корпуса необходимо вставить в отверстия трафарета, закрепить клейкой лентой, нанести шпателем на ножки специальную паяльную пасту и нагреть ее, используя фен термовоздушной паяльной станции.

После того, как паста расплавиться, дать ей остыть и затвердеть, а затем вынуть из трафарета, разогрев кончики выводов воздухом с температурой 150 ℃.

Изготовление паяльной станции своими руками

Если объемы работ по монтажу радиоэлементов невелики, и необходимость в точном паянии возникает нечасто, можно собрать простейшую термовоздушную паяльную станцию своими руками, так как готовые станции достаточно дороги, и случается, что некоторые их возможности остаются невостребованными.

Для устройства самодельной термовоздушной паяльной станции понадобится нагнетатель воздуха и нагревательный элемент.

Нагнетатель воздуха

В качестве нагнетателя воздуха подойдет любой маломощный вентилятор. Проще всего использовать для этих целей любой, предназначенный для системы охлаждения корпуса компьютера.

Вентилятор необходимо поместить в корпус, позволяющий преобразовывать поток воздуха и направлять его к нагревательному элементу. При наличии затруднений с материалом, корпус термовоздушной паяльной установки можно изготовить из плотного картона. Необходимо следить только, чтобы разогретый воздух не направлялся на него.

Нагреватель

Для нагревательного элемента берут проволоку от спирали электроплитки. Ее необходимо выпрямить и потом аккуратно намотать на керамическую трубку, не допуская контактов витков между собой.

Для безопасности использования термовоздушного прибора необходимо обязательно обернуть нагревательный элемент со спиралью кусками листового асбеста или слюды и поместить в стальную трубку подходящего диаметра.

Регулировка

Поместив вентилятор в корпус, и соединив этот корпус с керамической трубкой-нагревателем, можно получить поток нагретого воздуха. Параметры потока можно регулировать изменением напряжения, подаваемого на спираль нагревательного элемента, включив в схему питания потенциометр.

Температуру воздуха можно контролировать, используя мультиметр с функцией измерения температуры. Для этого на пути разогретого потока необходимо установить датчик прибора.

Конечно же, пользоваться самодельной термовоздушной станцией для монтажа не очень удобно, но установив стационарно нагревательный элемент, можно значительно облегчить работу по демонтажу деталей из плат.

Еще одним альтернативным вариантом приобретению готовой термовоздушной паяльной станции является сборка ее из комплектующих деталей, которые сейчас нетрудно купить. В этом случае можно изготовить станцию любой конфигурации и при необходимости дополнять ее необходимыми опциями.

svaring.com

Воздушный паяльник: устройство термовоздушной станции

Для установки и демонтажа электронных компонентов, соединения проводников и решения других практических задач применяют высокотемпературный нагрев. Термовоздушная паяльная станция хорошо приспособлена для качественного выполнения рабочих операций. После ознакомления с техническими особенностями несложно подобрать оборудование, соответствующее определенным потребностям. Данная публикация поможет принять правильное решение при покупке, предотвратить ошибки в процессе эксплуатации.

Термовоздушная станция в стандартной комплектации оснащена индикатором температуры, корректирующими насадками

Принцип работы и характеристики

По общему виду на картинке несложно понять основные принципы функционирования техники данной категории. Для нагрева рабочей зоны в данном случае применяют бесконтактный метод. В этой модели температуру воздуха поднимают нагревательным элементом. Он установлен в отдельном корпусе вместе с другими функциональными компонентами:

• компрессором;
• регуляторами мощности, скорости потока;
• индикацией температуры;
• защитными устройствами.

Нагретый воздух по гибкому шлангу подают на паяльник. Для регулировки ширины выходной струи применяют специализированные насадки.

Главным преимуществом такого конструкторского решения является свободный доступ раскаленного воздуха в труднодоступные места на печатных платах. С помощью этого аппарата можно обеспечить равномерный нагрев большого количества ножек микросхем для быстрого демонтажа. Дополнительным преимуществом является достаточно точный контроль температурных режимов, что предотвращает повреждение электронных компонентов.

Вместо отдельного компрессора также используют конструкцию с встроенным в рукоятку вентилятором. Его устанавливают в комбинации с нагревательной спиралью. Изделие по принципу действия напоминает обычный фен. В данном случае используются более точные настройки, по сравнению с бытовыми и строительными модификациями.

Типичные параметры типового воздушного паяльника:

• потребляемая мощность – от 300 до 500 Вт;
• температурный диапазон – от 100 до 500°C;
• погрешность при поддержании заданной температуры – от 1 до 20°C;
• скорость нагрева рабочей зоны – от 2 до 15 секунд;
• шум – от 45 до 55 дБ.

Принцип управления нагревом

Современный воздушный паяльник оснащают микропроцессорным управлением. Температурные датчики устанавливают в протоке, около выходного отверстия. Однако эти компоненты находятся на определенном расстоянии от зоны нагрева, поэтому следует учитывать косвенность метода измерений. Для коррекции в некоторых моделях предусмотрены специальные регулировки.

К сведению. Реальные условия (низкая температура, сильный сквозняк) способны оказать значительное влияние на температурный режим.

Система регулировки

Для установки оптимального режима работы изменяют скорость потока и мощность потребления. В некоторых моделях регулятор нагрева сопряжен с индикатором температуры. Пользователю нужно только выставить необходимое значение. Заданный уровень поддерживается электроникой. Он сохраняется в памяти устройства, поэтому выставляется автоматически при последующем включении в сеть.

Система безопасности

Чтобы исключить лишние действия, продлить срок службы и повысить уровень безопасности, применяют достаточно простое инженерное решение. В рукоятку фена встраивают геркон, в подставку – магнит. При размещении на этой опоре разрывается токопроводящая цепь, отключаются нагнетание воздуха и нагрев.

Для автоматизации выключения применяют геркон

Современные модели оснащают плавным выключателем питающего напряжения. Это продлевает срок службы нагревательного элемента. Как правило, в систему управления добавляют автоматическое отключение при повышении температуры выше максимального расчетного уровня.

Область применения

Термовоздушная станция подходит не только для демонтажа и пайки электронных компонентов. С помощью бесконтактного нагревателя:

• удаляют лаковые и красочные декоративные покрытия;
• сушат мелкие детали перед склеиванием;
• соединяют (изгибают) пластиковые изделия;
• обеспечивают герметичность швов;
• разогревают клеевые и другие смеси.

Обзор станции и советы по бесконтактной пайке

Модель с отдельным компрессором соединяется толстым шлангом, который создает определенные неудобства при выполнении особо точных рабочих операций. В паяльнике с вентилятором обозначенная проблема отсутствует. Однако встроенные компоненты значительно увеличивают вес конструкции.

Комбинированная модификация

На этом снимке представлена комбинированная станция. Кроме фена, здесь имеется классический паяльник. Этот набор пригодится для качественного воспроизведения сложных технологий. В частности, термовоздушным блоком подогревают отдельные участки для ускорения пайки. В расширенной комплектации добавляют устройства для отсасывания дыма, припоя.

Насадку сложной формы применяют для локализации рабочей зоны

Рекомендации по сборке самодельной паяльной станции с феном

Самоделки создавать проще на основе подходящей готовой конструкции. Доступная «заготовка» – строительный фен. Главным недостатком такого устройства является избыточная мощность. Сильный поток нагретого воздуха затрудняет аккуратный демонтаж.

Для изготовления из отдельных компонентов надо найти подходящий компактный вентилятор. Нагреватель можно создать из нихромовой проволоки, намотанной на жаропрочной основе. Материал для сопла и насадок выбирают с учетом достаточной устойчивости к высоким температурам. Если выбран вариант с компрессором в отдельном корпусе, пригодится шланг с толстыми стенками (улучшенными термоизоляционными характеристиками).

Схема электронного блока управления

Правила пользования и техника безопасности

В следующем перечне приведены стандартные рекомендации производителей:

• Перед началом эксплуатации проверяют исправность устройства, соединительные кабели, целостность корпусов.
• Не применяют при выполнении рабочих операций действия, способные повредить станцию.
• Из рабочей зоны и ближайшего окружения удаляют легковоспламеняющиеся взрывоопасные предметы.
• Не прикасаются к насадкам и другим нагретым частям.
• Обеспечивают проветривание помещения, чтобы исключить нанесение вреда здоровью химическими реагентами.
• При хранении и во время перерывов в работе пользуются специализированной подставкой с автоматическим отключением.
• Для длительного хранения отключают оборудование от сети электропитания.
• Не пользуются паяльником в помещениях с чрезмерным уровнем влажности, мокрыми руками.
• Исключают доступ детей к потенциально опасному оборудованию.

К сведению. Срок службы паяльника можно продлить, если пользоваться минимальной температурой нагрева и максимальными оборотами вентилятора (компрессора).

В процессе эксплуатации следует соблюдать правильную последовательность действий при смене насадок. Такие процедуры выполняют только после снижения температуры до безопасного уровня. Если обнаружены неисправности, оборудование немедленно отключают от сети 220 V. Самостоятельный ремонт не следует делать без соответствующей квалификации. При необходимости обращаются к опытным специалистам диагностики и замены вышедших из строя деталей.

Видео      

amperof.ru