Категория: Паял

Паяльная станция или паяльник: Паяльник или паяльная станция?

   06.06.2022  Комментировать

Содержание

Паяльник или паяльная станция – сложности выбора

Автор: Московкина Елизавета, [email protected] 

При сборке, тестировании ремонте радиоэлектронного оборудования не обойтись без паяльных работ. На данный момент пайка – это самый распространенный способ соединения электронных компонентов с печатной платой. Для пайки металлические выводы компонентов и металлические проводники печатных плат приводятся в соприкосновение друг с другом, нагреваются паяльником и заливаются припоем. Для растекания расплавленного припоя применяются флюсы – чаще всего канифоль или вещества на ее основе. Эти вещества способствуют повышению текучести расплавленного припоя.

Самым простым инструментом пайки до сих пор остается электрический паяльник. Устройство обычного паяльника очень просто – жало с нагревателем внутри или снаружи, ручка и провод от нагревателя, проходящий через ручку и оканчивающийся вилкой. Паяльники отличаются несколькими характеристиками:

  • Размером жала;
  • Мощностью, потребляемой от электрической сети;
  • Типом жала (прямое, изогнутое, круглое, овальное и т. д.) и его размером;
  • Напряжением питания;
  • Дополнительными приспособлениями, например, наличием оловоотсоса и термопинцета.


Рис. 1 . Холодная пайка.

Мощность паяльника имеет одно из решающих значений при пайке, поскольку она задает температуру припоя. Если она недостаточна, то припой плохо плавится, и пайка получается рыхлой и некачественной. Оптимальной температурой при пайке свинец-содержащими припоями считается температура 180 – 230°C. Температура плавления большинства бессвинцовых припоев лежит в интервале 200 – 250°C.

Самой важной, пожалуй, характеристикой паяльной станции или паяльника является температура. Простейшие модели не обеспечивают стабильный температурный режим. При этом при недостаточном нагреве места пайки можно получить такой частый дефект как «холодная пайка» (рис. 1), при котором металл не растекается полностью вокруг вывода радиоэлемента, что приводит к ненадежному соединению припаиваемых элементов.

Для исключения такого дефекта следует использовать паяльные станции с рабочей температурой, достаточной для пропаивания конкретных видов материалов.

Для изоляции жала от нагревателя используются прокладки из слюды или керамическая трубка. Паяльники с керамической изоляцией лучше, поскольку предотвращают контакт спирали нагревателя с жалом. Такой контакт очень опасен, поскольку ведет к появлению на жале напряжения сети.

Для выполнения достаточно удобной и качественной пайки зачастую одного паяльника оказывается недостаточно.

В частности недостатком обычного паяльника является слишком большое (до 5-10 минут) время нагрева до температуры, достаточной для надежного расплавления припоя и осуществления пайки. Кроме того, температура жала снижается при попытке прогреть паяльником место пайки.

Более распространены специальные паяльные станции, состоящие из паяльника, подставки под него и блока питания паяльника с устройством стабилизации температуры. Таких станций выпускается достаточно много в разных ценовых диапазонах.

Плюсы паяльных станций по сравнению с обычными паяльниками:

  • Лучшая стабильность температуры жала паяльника;
  • Более быстрый нагрев до заданной температуры;
  • Улучшение динамики пайки;
  • Предотвращение остывания жала паяльника в момент контакта с объектами пайки;
  • Применение мер против статического электричества;
  • Применение множества насадок для операций демонтажа деталей и интегральных микросхем с многими выводами.

Рассмотрим виды паяльных станций по принципу взаимодействия:

–  Контактные:

  • Для свинцовой пайки;
  • Для бессвинцовой пайки;

–  Бесконтактные:

  • Термовоздушные;
  • инфракрасные.

Контактные паяльные станции являются простейшими и распространенными. В принципе, обыкновенный паяльник можно переделать в такую станцию, оснастив его термопарой возле жала паяльника, регулятором температуры с обратной связью для поддержания постоянного условия пайки с помощью регулятора мощности, механизмом простой смены жала паяльника и удобной подставкой. Наличие регулировки температуры при контактной пайке исключает перегрев полупроводниковых компонентов и последующий выход их из строя, что является неоспоримым плюсом паяльных станций в целом. Большая часть обыкновенных паяльников разогревают жало до температуры 400°С. Наличие регулятора напряжения в контактной (и не только) паяльной станции обеспечивает плавную регулировку рабочих температур. 250 – 350

°С – это вполне комфортный и оптимальный режим для процесса пайки.

По применяемой технологии контактные паяльные станции можно разделить на станции для свинцовой и бессвинцовой пайки.

Станции для свинцовой пайки отличаются от бытового паяльника тем, что имеют модуль регулировки температуры нагрева жала.

Для бессвинцовой пайки применяются как классические, в которых нагревание наконечника происходит за счет электрического тока, так и более технологичные индукционные станции.

В основе принципа работы индукционных паяльных станций лежит свойство проводника (в роли которого выступает жало паяльника) быстро разогреваться в переменном магнитном поле. Жало, или наконечник выполняется из меди, причем в области хвостовика нанесено ферром

агнитное покрытие. Последнее играет роль намагничивающегося сердечника катушки, которая и является источником достаточно сильного переменного магнитного поля.


Рис. 2. Устройство индукционного паяльника

За счёт поверхностных токов происходит быстрый разогрев наконечника, однако при достижении точки Кюри ферромагнетик теряет свои магнитные свойства, что приводит к скачкообразному уменьшению нагрева, и температура жала стабилизируется. Если таким наконечником коснуться детали, магнитные свойства мгновенно восстанавливаются, и наконечник снова начинает нагреваться, стремясь удержать температуру в районе точки Кюри. При этом, чем больше энергии отнимается у жала, тем сильнее будет происходить нагрев. Следовательно, происходит автоматический подбор мощности для каждой спаиваемой точки, в зависимости от её теплоемкости и массивности (рис. 2).

Так как контроль нагрева происходит по точке Кюри, то каждый используемый наконечник представляет собой саморегулирующийся нагреватель, способный к поддержанию определённой температуры в соответствии со свойствами использованных при его изготовлении металлов.

Это означает, что никаких дополнительных калибровок или настоек не требуется, причём в течение всего срока эксплуатации.

Далеко не со всеми задачами можно справиться контактным методом пайки. Так сейчас распространенный SMT-монтаж подразумевает использование миниатюрных SMD-компонентов и безвыводных BGA-микросхем с расположением контактных площадок под подложкой или под корпусом. А справиться с такими элементами с помощью паяльника не только сложно, но и, в большинстве случаев, просто нереально. Для такого рода работ применяются бесконтактные паяльные станции, и среди них наибольшее распространение получили термовоздушные.

Принцип работы термовоздушных паяльных станций достаточно 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. При этом возможна не только регулировка температуры воздуха на выходе сопла, но и настройка оптимальной скорости воздушного потока путем изменения работы вентилятора (компрессора).

Термовоздушные бесконтактные паяльные станции используют при ремонте мобильных телефонов, планшетов, материнских плат. Профиль их работы достаточно широк, однако, качественный процесс замены BGA чипов, из-за маленькой площади охвата, без применения нижнего подогрева и инфракрасных нагревателей невозможен.

Существуют также паяльные станции комбинированного типа, которые сочетают в себе инструменты для пайки и ремонта. Примером может служить распространенная модель Lukey 702. Станция представляет собой недорогое сочетание паяльника и термофена.

Бесконтактные паяльные станции с применением инфракрасного нагревателя относят к разряду профессиональной сервисной техники. Как правило, это дорогостоящее оборудование, оснащенное нижним подогревом для уменьшения влияния деформационных термических процессов платы и верхнего инфракрасного нагревателя, способного передавать тепло на большую площадь. В свою очередь, инфракрасный спектр волны способен точечно фокусироваться на определенном чипе, тем самым не подвергая воздействию нагрева окружающие объекты. Длина волны воздействует на кристаллическую решетку припоя, при этом, не разрушая полупроводник. Такие инфракрасные паяльные станции используют профессиональные ремонтные мастерские, поскольку они очень дороги, но качество пайки и очень широкие возможности позволяют производить высококвалифицированный ремонт современного оборудования.

Уже зарекомендовавший себя на рынке расходных паяльных материалов производитель Stannol (Германия) выпустил серию индукционных станций, удовлетворяющую всем категориям потребителей. Серия Industa состоит из этих трех паяльных станций:

• (55W – для универсального применения )

• INDUSTA HF5100 (100W – для профессионального использования)

• INDUSTA HF5150 (150W – для профессионального использования)

Аналоговая паяльная станция Industa 550 характеризуется простотой в эксплуатации. Эргономичный дизайн, алюминиевый корпус (рис. 3).

Температура легко устанавливается с помощью потенциометра.
Встроенный датчик температуры и керамический нагревательный элемент обеспечивают стабильную температуру, быстрое восстановление тепла и предотвращают перегрев деталей, подлежащих пайке. Показатели температуры отображаются на большом светодиодном дисплее. Тороидальный трансформатор обеспечивает питание 55Вт, что позволяет использовать бессвинцовый припой. Возможна пайка чувствительных электронных компонентов.


Рис. 3. Аналоговая паяльная станция Stannol Industa 550


Рис. 4. Stannol Industa HF 5100/5150Индукционные паяльные станции

Industa HF-5100 / HF-5150 – паяльные станции для профессионального использования (Рис. 4). Эти станции оснащены дополнительными функциями, необходимыми в профессиональной среде, например в производстве электроники. К ним относятся автоматические функции режима ожидания/ выключения, защита паролем от несанкционированных изменений настроек и возможностью калибровки инструментов. Также доступно выравнивание потенциалов для защиты чувствительных компонентов.

Мощность 100Вт и 150Вт обеспечивают достаточный запас мощности для быстрой и надежной работы с бессвинцовыми припоями. Высокочастотный контроль с датчиком температуры вблизи наконечника позволяет чрезвычайно быстро переходить в режим холостого хода или повторного нагрева.

При частой необходимости проведения паяльных работ необходимо приобретать либо набор паяльников различной мощности, либо – современную паяльную станцию, имеющую регуляторы температур, автоподдержание заданной температуры и удобную подставку под паяльник.. Качественная паяльная станция в силу понятных причин потребует определенного материального вложения, но покупка набора различных паяльников, влекущая за собой приобретение насадок, отдельных видов припоя, требующая умения обращаться с оборудованием разного уровня, вряд ли будет выгодным занятием.

Индукционная паяльная станция — описание

Главная страница

Продукция

Индукционные паяльные станции

Индукционные паяльные станции

для более качественной и комфортной пайки

Серия GT