Термоповітряна паяльна станція
Огляд станції та поради щодо безконтактної пайки
Рано чи пізно перед людиною, що займається радіоелектронікою, постає питання про придбання термоповітряної паяльної станції.
Цей прилад в основному служить для монтажу та демонтажу мініатюрних радіоелектронних компонентів. До таких відносяться SMD-резистори та конденсатори, всілякі мікросхеми в планарних корпусах, мініатюрні роз'єми, на зразок microUSB та ін.
Випаювати поверхнево-монтовані електронні компоненти звичайним паяльником або неможливо - це призведе до пошкодження компонента або дуже трудомістко.
Спочатку трохи теорії.
Існує два основних підходи до паяння елементів змонтованих методом поверхневого монтажу (так званогоSMT -S urfaceM ountT echnology). Одним із них є паяння гарячим повітрям.
Для паяння розігрітим повітрям застосовуються паяльні станції двох конструкцій:турбінні такомпресорні.
У паяльних станціях компресорного типу повітря нагнітається рахунок діафрагмового компресора, який вбудований у саму станцію.
У турбінних паяльних станціях у ручку фена вбудований малогабаритний двигун. На валу двигуна закріплена крильчатка, яка здійснює прокачування повітря через нагріту спіраль. Проходячи через спіраль повітря розігрівається до потрібної температури.
Познайомимося з термоповітряною паяльною станцією на прикладі моделі Quick-858D.
Розглянемо докладніше, і на наочному прикладі, що таке термоповітряна паяльна станція, і що потрібно знати до роботи цим інструментом. Зазвичай такі прилади називають станція-фен, оскільки вона складається тільки з термоповітряного фена, призначеного виключно для безконтактної пайки.
Сама паяльна станція Quick-858D досить компактна і не займає багато місця. На передній панелі розташовані кнопки для встановлення необхідної температури потоку повітря, регулятор швидкості потоку повітря та трирозрядний семисегментний індикатор, на якому відображається задана температура. Також внизу зліва встановлена кнопка вимкнення живлення приладу (Power ).
Кнопками установки температури можна встановити значення в межах від 100 0 до 450 0 С.
Оскільки у станції Quick-858D температура струменя повітря не залежить від швидкості повітря, що прокачується через нагрівальний елемент, то це зручно в роботі. Можна виставити будь-яку швидкість потоку, не побоюючись, що температура струменя повітря знизиться.
Разом зі станцією йдуть три знімні насадки з титанового сплаву з різним діаметром сопла. Вони мають кодові позначення: A2064, A2127, A2084.
Якщо є суттєва необхідність у випаюванні мікросхем у корпусах SOIC, QFP, PLCC, BGA, то є можливість встановлення необхідної насадки. Для станції Quick-858D підходять насадки від фірм PACE, HAKKO та LEISTER. На жаль, змінні насадки мають досить високу вартість. Вони виготовляються з титанового сплаву, який унеможливлює їх обгорання. Незважаючи на це, в більшості випадків під час роботи станцією Quick-858D додаткових насадок не потрібно, цілком вистачає тих трьох, що йдуть у комплекті зі станцією.
Також до термоповітряної станції Quick-858D підходять такі типи насадок:
| Код насадки | Тип корпусу мікросхеми та розміри 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 |
Додаткову інформацію про станцію Quick-858D можна завантажити тут (інструкція та типи змінних насадок, що підходять для цієї станції).
В даний час у продажу можна виявити "клони" паяльної термоповітряної станції Quick-858D, що випускаються під іншими брендами, наприклад, ELEMENT-858D.
Перед роботою слід виставити швидкість потоку гарячого повітря. Не намагайтеся робити його надто великим. Чим вище швидкість потоку повітря, тим більша ймовірність "здуть" сусідні елементи на платі. З іншого боку, що вища швидкість потоку повітря, то швидше прогрівається місце паяння. Тому у кожному конкретному випадку необхідно знайти певний баланс.
Іноді перед паянням друковану плату необхідно прогрівати, щоб унеможливити температурний удар, пов'язаний з різким перепадом температур. Крім цього, слід знати, що при тривалому та сильному нагріванні будь-яку друковану плату починає коробити, вона може деформуватися або навіть розшаруватись.
Щоб унеможливити незворотне пошкодження друкованої плати застосовується станція нижнього підігріву плат. Вона поступово підігріває друковану плату знизу. Завдякирівномірному та повільному прогріву виключається пошкодження друкованої плати через температурні перекоси.
Ще раз хочу відзначити, що застосування нижнього підігріву справедливе у разі демонтажу великих елементів. Для паяння невеликих деталей, на зразок SMD-резисторів, конденсаторів, малогабаритних мікросхем та роз'ємів, додаткових інструментів не потрібно.
Для цього використовуються досить дорогі інфрачервоні паяльні станції, які оснащені нижнім підігрівом плат. Залежно від комплектації вони можуть мати термофен.
Ручка-фен термоповітряної паяльної станції турбінного типу
Нерухоме повітря є утеплювачем, тому підвищуючи швидкість потоку повітря, ми тим самим збільшуємо теплопередачу елементу, що нагрівається, і місця паяння.
Варто враховувати і той момент, що на шляху до друкованої плати (і, власне, електронного компонента) повітря дуже остигає. Тому при випаюванні мікросхем і малогабаритних smd-елементів варто виставити на приладі температуру на 30 0 -50 0 C вище за допустиму для даних елементів. Звичайно, варто розуміти, що чим більша відстань від сопла фена до елемента, тим сильніше буде остигати потік повітря.
Звичайно, безконтактне паяння процес емпіричний. Кожен конкретний випадок потребує індивідуального підходу. Успіх у роботі термоповітряної паяльної станції досягається насамперед досвідченим шляхом. Тому перед відповідальною роботою буде не зайвим потренуватися у випаюванні елементів зі старих та непотрібних плат. Саме так можна набути необхідного досвіду.
Декілька порад щодо роботи з термоповітряною станцією.
Слід виявляти акуратність при випоюванні деталей із пластмасовими частинами. Такі деталі, як смд-світлодіоди, роз'єми, електролітичні конденсатори мають або повністю пластмасовий корпус, або його частину. Тому, в деяких випадках, найкращим рішенням буде попередня випаювання таких компонентів перед проведенням основних робіт. Після заміни компонента в планарному корпусі можна безпечно впаяти раніше випаяні деталі.
Так як температура 250 0 - 260 0 С градусів вважається критичною для більшості SMD-компонентів і мікросхем, то температуру потоку повітря варто виставляти в районі 300 0 - 350 0 С. Прибавка в кілька десятків градусів компенсує падіння температури струменя повітря на шляху до поверхні компонента .
Не варто виставляти занадто велику швидкість потоку повітря, особливо випаюючи дрібні деталі. Сильний потік повітря може роздмухати сусідні дрібні елементи і встановити їх на місця буде проблематично.
Як допоміжний інструмент при випаюванні або монтажі smd-елементів буде потрібно пінцет і, можливо, власник плат.
Щоб прискорити процес випаювання мініатюрних елементів, наприклад тих же роз'ємів microUSB, можна скористатися низькотемпературним сплавом Розе. Попередньо місця паяння (контакти, висновки) пропаюють звичайним паяльником для контактного паяння з використанням сплаву Розе. Завдяки цьому "рідний" припій розбавляється низькотемпературним, і його загальна температура плавлення знижується. Після цього елемент випаюють термоповітряною паяльною станцією.
Температуру на станції можна виставити в районі 150. 250 0 С. Процес демонтажу відбувається швидше, так як припій, що вийшов, розплавляється швидше. Це дозволяє уникнути перегріву елемента, що випаюється, і виключити пошкодження його пластикових частин. Не менш важливо й те, що тим самим ми оберігаємо від перегріву сусідні елементи та саму друковануплату.
Якщо у вас термоповітряна станція турбінного типу, під час роботи намагайтеся тримати фен подалі від потужних магнітів. Справа в тому, що вентилятор, який убудований в тильну частину фена, містить невелику плату з мікросхемою.
До її складу входить щось на зразок датчика Холла. Якщо під час роботи фена він потрапить у поле дії сильного магнітного поля, то є велика ймовірність того, що він вийде з ладу.
У цьому турбіна перестає коректно працювати (хаотично змінюється швидкість обертання, спостерігається непостійна швидкість, турбіна працює взагалі).
Несправність турбіни-вентилятора, яка нагнітає повітря дуже небезпечна тим, що спіраль може перегоріти через надмірне нагрівання. Саме тому також рекомендується після роботи встановлювати ручку-фен на тримач, прикріплений до корпусу станції.
У тримачі станції вбудовано постійний магніт, під дією якого герконовий датчик у ручці-фені спрацьовує. При цьому нагрівальна спіраль відключається, а турбіна обдуває її доти, доки та не охолоне. Якщо ж вимкнути станцію кнопкою "Power" не дочекавшись охолодження спіралі, то ми ризикуємо з часом "спалити" спіраль нагрівача.
Сподіваємося, що ця невелика розповідь про один із безконтактних способів паяння допоможе новачкам у радіоелектроніці швидше освоїти такий, без сумніву, цікавий прилад, як паяльна термоповітряна станція.