Виды и отличия паяльных станций
Традиционные паяльники с медными наконечниками недостаточно удобны для пайки и SMD-монтажа, которые необходимы при ремонтных работах с современными электронными платами. Сфера эксплуатации обычного паяльника ограничивается ремонтом печатных плат с выводными компонентами и бытовой электротехники.
Современные техники применяют для работы с электроникой более функциональное оборудование – паяльные станции. Благодаря удобству использования и широким возможностям они находят применение, как в профессиональной, так и в любительской среде. Данная статья имеет цель кратко рассмотреть паяльные станции, их виды и отличия, критерии выбора при покупке.
Бесконтактные и контактные станции
Базовая классификация паяльных станций предусматривает разделение на контактные и бесконтактные. Первые, фактически, представляют собой традиционные паяльники, рабочие характеристики которых задаются электронным блоком. Раньше подобные приборы называли паяльниками с терморегулирующим блоком. При работе с контактным паяльником применяется обычная технология пайки, прекрасно знакомая каждому радиолюбителю и монтажнику-профессионалу.
Развитие электроники в сторону компактности и миниатюризации привело к тому, что традиционные паяльники с большими жалами потеряли актуальность в ремонте микросхем. Отпаять деталь с помощью такого прибора невозможно. Более того, некоторые из современных схем, например, модели в BGA-корпусе, не имеют выводов, аналогичных классическим. Аббревиатура BGA означает ball grid array, то есть массив шариков.
Микросхемы с подобным устройством сейчас используются повсеместно в материнских платах персональных компьютеров. Многие из пользователей ПК и людей, далёких от радиоэлектронного монтажа, держали их в руках. На следующей фотографии показано, как выглядит модуль памяти с микросхемами в BGA-корпусах.
Существенные изменения претерпели и планарные микросхемы, большинство из которых имеют до сотни и более мелких выводных контактов-ножек. Конечно, работа обычным паяльником с такой микросхемой будет похожа на проникновение слона в посудной лавке — попытка отпаять компонент приведёт к порче платы. Образец многовыводной планарной микросхемы.
Появление таких элементов в электронике вынудило специалистов разработать технологию бесконтактной пайки. Первоначально для этого использовали термофены, которые нагревали нужные участки горячим воздухом. Затем начался выпуск устройств с инфракрасным излучателем. Для начала рассмотрим особенности паяльных станций контактного типа.
Контактные паяльные станции
Данное оборудование, в свою очередь, тоже делится на два вида:
- для пайки бессвинцовыми припоями;
- для пайки оловянно-свинцовыми припоями.
В качестве примера «свинцовой» контактной паяльной станции можно привести модели Solomon SR-976 ESD, Lukey 936+, AOYUE 937 и AOYUE 936. Внешний вид и конструкция устройства от Lukey.
Приборы имеют приблизительно одинаковые технические характеристики. Базовым элементом является паяльник с керамическим нагревателем и температурным сенсором. Комплектация инструмента включает только жало конической формы. Однако докупить набор разнообразных наконечников для расширения функционала станции не составляет труда.
Паяльник имеет мощность 40В и питается током с напряжением 24В. Это позволяет без риска повреждения проводить пайку чувствительных к статическому электричеству компонентов. Дополнительная безопасность такой работы обеспечивается заземлением жала. Температура паяльника регулируется электронным блоком в пределах +200–+480?C с погрешностью ±1?C. Ручка на лицевой панели станции поддерживает бесступенчатую плавную регулировку нагрева.
Паяльник весит 55 г, имея при этом длину 190 мм, позволяя удобно работать монтажнику, независимо от размера руки. Для его подключения к блоку управления используется пятиштырьковый разъём. Станция комплектуется запасным нагревательным элементом НАККО-003 с термосенсором, губкой для очищения жала и подставкой для паяльника.
Представленные для примера модели не имеют существенных эксплуатационных отличий, за исключением того, что функционал станции AOYUE 937 расширен за счёт цифровой индикации установленной и текущей температуры. Судя по всему, это позволяет устанавливать необходимую температуру более точно, нежели на устройстве без индикатора. Тем не менее, даже на модели с индикацией оператору приходится потратить некоторое время на подстройку по принципу «чуть больше, чуть меньше», пока он не добьётся нужной величины.
Цифровые и аналоговые паяльные станции
Классификация паяльных ламп по принципу управления делит их на две группы: аналоговые и цифровые. Первые являются более старым вариантом, в котором либо происходит нагрев паяльника, в зависимости от текущей температуры, либо нет. То есть по достижении определённой температуры нагреватель отключается, а при падении — включается. В принципе, для управления нагревателем может применяться простое электромагнитное реле. Минусами аналогового управления является низкая точность поддержания температуры и частый перегрев жала паяльника.
Паяльные станции с цифровым контролем регулируют нагревание паяльного жала за счёт ПИД-регулятора, который программно реализован в микроконтроллере. Не сильно углубляясь в подробности, можно сказать, что принцип поддержания температуры здесь такой же, как в предыдущем случае, однако мощность питания нагревателя может изменяться. Это значит, что при небольшом остывании жала относительно необходимого уровня нагрев будет иметь низкую мощность потребления. Благодаря этому паяльник сможет нагреться и не «выбежать» за предельное значение.
Когда приходится паять детали крупного размера, остывание жала происходит быстрее, поэтому разница между номинальной и текущей температурой увеличивается. Для быстрой нейтрализации этого «зазора» ПИД-регулятор повышает мощность, подаваемую на нагреватель, и оперативно восстанавливает рабочие характеристики. Соответственно, благодаря такой схеме действия цифровая технология регулировки более практична и эффективна.
Станции для пайки бессвинцовыми припоями
В отличие от «свинцовых» аналогов, данные устройства оборудуются нагревательными элементами повышенной мощности — до 75-160 Вт. Это обусловлено тем, что припои без свинца тугоплавкие, их температура плавления равна +300°C. Кроме того, они не отличаются высоким качеством. Из-за этого во время разогревания места пайки до температуры, необходимой для плавления припоя, жало паяльника остужается настолько быстро, что компенсировать потери оказывается не способен ни один терморегулятор. Для решения такой проблемы приходится использовать высокомощные нагреватели.
В данном случае справедливо сказать, что мощности много не бывает. Бояться перегрева не стоит, потому что жало все равно не наберёт температуру выше заданной, даже если мощность нагревателя равна 1000 Вт. А нагрев при этом будет происходить очень быстро. Это позволяет одинаково эффективно паять и массивные компоненты вроде трансформаторов или реле, и миниатюрные контакты печатных плат. Так называемые бессвинцовые станции универсальны, потому что, работая на них, можно использовать и свинецсодержащие припои.
Наиболее популярные модели «бессвинцовых» паяльных станций являются AOYUE 2900, GOOT PX-201, GOOT PX-501 GOOT RX-802AS, GOOT RX-852AS и ATTEN A180D. Первая модель представлена на фотографии.
Станция оснащена паяльником с керамическим нагревателем, губкой для очищения жала и подставкой. Технические характеристики указаны в следующей таблице.
Контактные паяльные станции — это оборудование монтажного класса. То есть, их функционал позволяет припаивать компоненты, но не даёт возможности демонтировать. Поэтому для отпаивания многовыводных корпусов и радиоэлектронных компонентов используются демонтажные станции. Чаще всего они комплектуются термофеном.
В любительском радиомонтаже для выпаивания многовыводных элементов часто применяются строительные фены. В целом, такой прибор тоже подходит для выполнения ключевой задачи, однако слишком сильный поток воздуха создаёт опасность, что с платы будут случайно удалены те детали, которые вовсе не нужно было трогать. Поэтому, если приходится использовать промышленный строительный фен в демонтаже, рекомендуется заранее сфотографировать плату, чтобы в дальнейшем предельно точно установить слетевшие детали.
Для более точной и безопасной работы в профессиональном электронном монтаже используют специальные фены для пайки горячим воздухом. На следующей фотографии представлен один из подобных приборов (DADI 8032).
Безусловно, конструкция этого устройства не идеально, однако оно более чем подходит, когда необходимость распайки воздухом возникает от случая к случаю. Ключевым преимуществом данного оборудования является низкая стоимость — она с лихвой окупает конструкционные и функциональные недостатки.
А у тех мастеров, которые и эту цену считают слишком высокой, есть возможность собрать термофен своими руками. Главное, чтобы нашлись необходимые подручные материалы. Схему сборки можно найти в интернете, где их более чем достаточно.
Паяльный фен DADI 8032 имеет в базовой комплектации три цилиндрические насадки, отличающиеся по диаметру. Они используются для выбора ширины потока воздуха. В фене используется турбинный вентилятор. На рукоятке прибора удобно размещены две регулирующие ручки. Верхняя изменяет напор воздушного потока, а нижняя — его температуру. В середине рукоятки располагается светодиодный индикатор, который тем чаще мигает, чем выше установлена температура.
На противоположной регуляторам стороне установлена клавиша включения прибора. При переводе её в положение «ВЫКЛ» сначала останавливается нагреватель, а потом — вентилятор.
Для примерного определения температуры воздуха можно ориентироваться на шкалы с цифрами, которые нанесены на ручки регуляторов. Хотя, в первое время это довольно проблематично. Для точного измерения температуры выходящего воздушного потока можно использовать термопару, входящую в функционал некоторых мультиметров. Кроме того, на рынке представлены модели термофенов с цифровой индикацией и стабилизирующей системой. Они обладают высокой точностью нагрева до конкретного уровня, однако стоят дороже простых приборов.
Бесконтактные паяльные станции
Термовоздушные станции с отдельным электронным блоком имеют более совершенную конструкцию. В качестве примера на фотографии представлена модель ATTEN 858D+.
Данное устройство укомплектовано тремя насадками круглой формы, цифровым индикатором текущей температуры и регулятором воздушного потока. Индикаторный светодиод «CAL» располагается на лицевой панели и горит красным светом. Для регулировки температуры пользователь использует красные кнопки.
В ручку фена встроен вентилятор, к которому напрямую подведены провода питания. В данном случае пользоваться устройством гораздо удобнее, чем компрессорными моделями, у которых воздух на инструмент подаётся через шланг. Это ограничивает действия монтажника, делает работу более утомительной для рук.
Существуют модели паяльных станций, у которых воздух нагнетается в компрессоре, расположенном внутри блока управления. В этом случае комплектация устройства включает в себя не только провода, идущие к фену, но и жёсткий резиновый шланг, который создаёт некоторые сложности в работе. В качестве примера такой станции можно взять китайскую модель Lukey 852D+. В следующей таблице показаны технические характеристики этого прибора.
Комплектация паяльной станции Lukey 852D+ включает электронный модуль управления, термофен с четырьмя насадками для регулировки воздушного потока, паяльник и подставку. Для удобного расположения термофена к основному блок станции можно подсоединить специальный кронштейн, как с правой, так и с левой стороны.
Блок управления имеет металлический корпус. Внутри него находятся диафрагменный насос, трансформатор и электронная плата. Данная модель — самая тяжёлая в линейке от бренда Lukey, который, кстати, пользуется большой популярностью среди радиолюбителей. Станция весит 4 килограмма. Одна из причин большой массы — это металлический корпус. Однако он играет главную роль в обеспечении долгого срока службы.
Передняя панель паяльной станции оснащена парой цифровых индикаторов, которые показывают температуру фена и паяльника, регуляторами температуры обоих приборов и ручкой, изменяющей поток воздуха. Данная станция, оборудованная двумя активными приборами, называется двухканальной. В линейке Lukey также существуют трёхканальные профессиональные модели. К примеру, Lukey 853 обеспечивает одновременную работу двух паяльников и термофена.
В обеих рассматриваемых станциях от китайского производителя используются компрессорные термофены, воздух к которым подводится по шлангам от встроенного в блок управления компрессора. Базовая комплектация включает несколько стандартных круглых насадок. Для расширения функционала можно заказать насадки, предназначенные для пайки и отпаивания микросхем с конкретным типом корпуса. В действительности, существует гораздо больше вариантов насадок, чем представлено на фотографии.
Данные насадки используются в компрессорных термофенах. В приборах со встроенными турбинными вентиляторами используются стандартные круглые насадки. Сменные детали для конкретного типа микросхем, кажется, не производятся.
При том, что паяльный термофен разработан для выполнения конкретных работ, его сфера применения также включается в себя другие операции: сварку и гибку пластмасс, нагревание термоклея или термоусадочных трубок, подсушивание. А при работе с обычным паяльником фен помогает разогревать место пайки, чтобы накопленная энергия паяльного жала использовалась более эффективно.
Примером станции, у которой вентилятор встроен непосредственно в фен, может служить модель Lukey-702, сменившая в линейке производителя модели 852D+ и 853. Она имеет микроконтроллерное управление, а фен автоматически отключается, когда его кладут на подставку. Нагревание возобновляется только после снятия прибора с подставки, поэтому иногда приходится ждать, пока он наберёт рабочую температуру.
Паяльная станция выпускается в пластиковом корпусе и весит не больше 1,5 кг. Пользователи отмечают, что она более экономна, чем Lukey 852D+, и меньше шумит. Часто её используют любители и профессионалы для ремонта мобильных телефонов.
Комплектация современной паяльной станции, помимо термофена и паяльника, может включаться в себя демонтажный пистолет и дымоулавливателем. Последние не только делает работу не только удобнее, но и экологичнее (свинецсодержащие пары и дымы вредят окружающей среде).
Источник
