Из чего состоит паяльная станция

11

Типы паяльных станций

Качество и удобство пайки во многом зависит от инструмента, которым она производится. Обычного паяльника не всегда бывает достаточно при выполнении большого объема монтажных работ, к тому же из-за длительного нагрева (от 5 -ти до 10 -ти минут) и быстрого снижения температуры жала, возможны не желательные тепловые воздействия на электронные элементы.

Паяльная станция является инструментом, при помощи которого возможно удобное и качественное выполнение работ, так как в конструкции этого оборудования предусмотрено наличие специального управляющего блока, обеспечивающего поддержку заданного температурного режима в течение всего времени пайки.

Многофункциональная паяльная станция

Рабочее место мастеров, специализирующихся на ремонте или монтаже радиоэлектронных устройств, в обязательном порядке оборудовано универсальной паяльной станцией, которая является основным инструментом при выполнении монтажа или демонтажа радиотехнического оборудования.

Преимуществом паяльной станции перед простым паяльником является расширенный набор функциональных возможностей, в котором помимо регулировки заданного температурного режима присутствует защита от токов короткого замыкания и электростатических разрядов.

В настоящее время промышленностью всех стран мира выпускается большое количество различных типов паяльных станций, возможности которых позволяют ограничить зону нагрева, что является необходимым условием при работе с нагревательными элементами.

Необходимо отметить, что конструкция любого из типов паяльных станций обязательно оснащена блоком питания, обеспечивающим гальваническую развязку цепи питания и нагревающего элемента что, несомненно, является преимуществом и отвечает правилам техники безопасности.

Контактные паяльные станции

Основным недостатком обычного паяльника является опасность повреждения хрупких полупроводниковых и других электронных компонентов из-за возможного перегрева. Причина такой ситуации заключается в отсутствии устройства, регулирующего температуру нагревающегося элемента. При работе с обычным паяльником возможность перегрева контролируется за счёт кратковременного контакта жала с припоем в месте пайки.

В большинстве всех ремонтных и монтажных радиотехнических работ используются паяльные станции контактного типа, являющиеся наиболее простыми и удобными в обращении. Принцип работы контактных паяльных станций аналогичен обычному паяльнику, но при этом реализована возможность регулировки температуры нагрева рабочего органа.

Термовоздушные паяльные станции

Термовоздушные паяльные станции являются оборудованием, принцип работы которого основан на способе бесконтактного нагрева. С применением термовоздушных паяльных станций монтируются и демонтируются электронные SMD компоненты. Конструкция паяльной станции термовоздушного типа состоит из паяльника, теплового фена, электронного блока регулировки, подставки и других элементов.

Инфракрасные паяльные станции

Сложные электронные компоненты или элементы, расположенные в труднодоступных местах, монтируются и демонтируются при помощи инфракрасных паяльных станций. Преимущественной особенностью данного типа технологического оборудования является исключение возможности перегрева и механического повреждения электронных компонентов.

Процесс пайки осуществляется сконцентрированным в необходимом месте пучком инфракрасного излучения. Инфракрасная паяльная станция относится к самому современному типу оборудования, применяется в особо сложных случаях и заменяет пайку горячим воздухом.

Основным преимуществом инфракрасной паяльной станции является возможность локального воздействия на место пайки. Особенности инфракрасного излучения позволяют разогреваться припою и металлу микросхем значительно больше, чем пластмассовым или другим неметаллическим частям электронных компонентов.

Контактные паяльные станции для бессвинцовой пайки

При работе с тугоплавкими припоями используются технологические паяльные станции контактного типа, предназначенные для бессвинцовой пайки.

В настоящее время достаточно часто используются припои, в состав которых входит сорок процентов свинца и шестьдесят процентов олова. Однако такие припои токсичны за счет содержания в них свинца и постепенно заменяются на менее токсичные сплавы.

Сплавы, в составе которых свинец отсутствует, имеют высокую прочность и температуру плавления порядка двухсот тридцати, двухсот шестидесяти градусов и называются тугоплавкими. Работа с тугоплавкими припоями возможна только на специальных паяльных станциях, функциональные возможности которых соответствуют особенностям бессвинцовых сплавов.

Демонтажные паяльные станции

Демонтажная паяльная станция относится к типу устройств, в состав которых входит блок питания, нагревательный элемент и сервисные опции, присущие всем типам паяльного оборудования. Одновременно с этим демонтажная паяльная станция имеет еще одно существенное преимущество – в ее состав входит вакуумный насос, посредством которого удаляется расплавленный припой. Основным назначением этого типа паяльного оборудования является демонтаж печатных плат.

Паяльная станция – это необходимое оборудование радиомеханика или другого специалиста, занимающегося ремонтом бытовой техники в производственных либо в домашних условиях.

Паяльная станция: классификация, применение, способы управления

Кроме того, в любой станции есть так называемый контрольно-управляющий модуль и гальваническая развязка от сети. Наличие гальваноразвязки сводит к минимуму возможные негативные последствия от пайки (чёрный дым или удар тока).

Также паяльную станцию отличает от обыкновенных паяльников стабильность температуры при работе, что критично при пайке печатных плат.

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.

Обзор производителей и моделей паяльных устройств: цены

Изготовлением паяльных станций различного предназначения во всем мире занимается множество производителей. Краткий обзор некоторых моделей представлен в таблице.

Индикация температуры: нет

Мощность 2х160 Вт

Мощность 200 Вт

Паяльная станция HR100A обладает весьма компактными размерами и невысокой стоимостью

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.

Назначение паяльной станции

Паяльная станция, иногда ее называют паяльным станком или установкой – это тип оборудования, применяемый в радиотехнике. Основное назначение этого устройства это выполнение единичной или групповой пайки.

Схема паяльной станции

Это оборудование состоит из следующих составных частей:

1. Прибора для контроля характеристик и параметров его работы.
2. Паяльник, который предназначен для пайки при низких температурах.
3. Пинцет, который участвует в операциях сборки и демонтажа компонентов платы.
4. Подогревающий фен, его назначение прогрев места пайки, допустимо применять его для групповой пайки деталей.
5. Источник теплового излучения, его используют для прогревания печатной платы до заданной температуры при выполнении групповой пайки.
6. Инструменты, использующие в работе вакуум – пинцет и оловотсос.
7. Вспомогательные инструменты и оснастку – подставки, рамки и пр.
8. Антистатические браслеты.

Строение наконечника для паяльной лампы

Простые паяльные станции состоят из паяльника, контрольного прибора и держатель для паяльника.

Паяльная станция, в отличие от традиционного паяльника позволяет регулировать и поддерживать температурный режим. Кроме того, использование разных приспособлений, например, держателя, позволяет повысить безопасность работающего на установке человека. Так, это приспособление ограничивает возможность прикосновения рабочего к нагретому паяльнику.

Все, поставляемые паяльные станции производят в антистатическом исполнении.

Паяльные станции можно классифицировать по виду нагревателя. Производители выпускают три вида станций.

Инфракрасная паяльная станция

В одних использован нагреватель с нихромовой проволокой, которая намотана на стержень из керамики и закрыта слоем изоляции.

В других используется нагреватель, выполненный из керамического материала, на поверхность которого наносят дорожку из токопроводящего материала. Именно она и генерирует тепло.

Паяльная станция с индукционным нагревателем

В третьих нагревателях использован индукционный нагреватель. В середину катушки устанавливают часть жала, под действием высокочастотной модуляции в нем генерируется тепло.

Аналоговые и цифровые

Классифицировать паяльные станции возможно и в зависимости от механизма стабилизации температуры и принципа работы управляющих блоков. По данным параметрам выделяют следующие виды современных паяльных станций:

• аналоговые;
• 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.

Из истории пайки и металлургии

Пайку широко применяют в промышленности, быту. Так, в машиностроительной области ее используют при производстве турбинных лопаток, дисков, трубопроводных систем и множестве другой продукции. Пайку используют в производстве электронной аппаратуры различного назначения.

Пайка электронной аппаратуры

К достоинствам этого технологического процесса можно отнести следующее:

1. Низкотемпературный нагрев соединяемых деталей. это позволяет сохранить структуру и механические параметры материалов.
2. Этот способ позволяет обеспечить механическую чистоту шва и это позволяет избежать дополнительной механической обработки.
3. Современные методы пайки позволяют соединять между собой детали из стальных сплавов, цветных металлов и пр.

Пайка принадлежит к древнейшим способам обработки металлов. Ее применение помогало решить множество проблем изготовления посуды, оружия, украшений и пр.

Несколько тысяч лет назад пайку уже широко применяют ремесленники. Так, при проведении раскопок на территории Вавилона были обнаружены золотые изделия, у которых были припаяны отдельные детали. А на месте древнего Рима были найдены трубы из свинца, входившие в состав водопровода, и собранные с помощью оловянно-свинцового припоя. Более того, некоторые исследователи убеждены в том, что легендарная шапка Мономаха, хранящаяся в Кремле, собрана из нескольких тысяч элементов выполненных из золота и соединенных пайкой.

До появления электродуговой сварки, пайка применялась наряду со сваркой, выполняемой в кузне для создания неразъемных соединений деталей из металла. В принципе, можно сказать, что появление электрической сварки существенно остановило развитие пайки и превращения ее в техпроцесс соединения металлических деталей.

Технология твердой пайки

Но появление и быстрое развитие авиационного строительства, космонавтики, микроэлектроники привело к тому, что возник высокий и устойчивый спрос на использование этого метода сборки деталей. В частности, пайку применяют для создания сложных узлов в машиностроении, строительстве разных приборов. В ряде случаев пайка оказалась единственным способом соединения деталей.

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).

Разновидности паяльных станций

На рынке можно встретить множество моделей паяльных станций они отличаются функциональными возможностями и, конечно, ценой. Можно попробовать их классифицировать по видам, технологическим возможностям.

Цифровые и аналоговые

Управляющие модули на паяльных станциях могут работать, используя цифровые или аналоговые схемы.

У станций под управлением аналоговой аппаратуры стабилизация температуры происходит следующим образом – то есть, нагреватель работает до той поры, пока сердечник не будет разогрет до определенной температуры. По мере ее достижения произойдет отключение питания. По мере снижения температуры нагреватель будет включен снова и будет продолжать нагревать жало. В системе управления паяльника задействованы набор электронных компонентов и датчик температуры. Именно они и формируют сигналы, которые включают и выключают нагревание реле.

Аналоговая паяльная станция

Основное преимущество аналоговой системы – низкая стоимость, но вместе с этим, существенным недостатком является недостаточная точность функционирования и это нередко приводит к перегреву паяльника. Это порождает излишний нагрев деталей и быстрый износ жала паяльника, что приводит к его частой замене.

Цифровая паяльная станция

Цифровые станции работают под управлением контролера, в который зашита программа, которая регулирует работу устройства. Цифровая система управления показывает куда более лучшие результаты, чем аналоговая, в частности, в точности поддержания заданных температурных параметров.

Индукционные устройства

В паяльной станции индукционного типа разогрев паяльника происходит за счет токов высокой частоты, разогрев жала происходит до так называемой точки Кюри.

Индукционные устройства для пайки

По ее достижении свойства ферромагнитного покрытия изменяют и разогрев останавливается.

Бесконтактные станции

Станции этого класса применяют для ремонта и демонтажа схем, кроме того, с их помощью, возможно, осуществление микросхем с большим количеством контактов.

В работе таких станций применяют различные принципы:

• термовоздушный;
• инфракрасный;
• комбинированный.

Комбинированные паяльные станции сочетают в своем устройстве другие виды оборудования, например, термофен и паяльник.

Бесконтактная станция Lukey 852D+ для пайки

По внешнему виду, такое устройство похоже на паяльник, который оснащен электронным блоком управления температурой.

Контактные станции могут работать с двумя типами припоев – оловянно-свинцовыми и бессвинцовыми.

Бессвинцовый припой

Оловянно-свинцовый припой

Последние станции отличаются тем, что в их комплект входит паяльник мощностью в 160 Вт. Это вызвано тем, припои, не содержащие свинец, обладают высокой температурой плавления. Такие станции комплектуют регулятором мощности, и это позволяет их использовать для работы с припоями, с низкой температурой плавления.

Демонтажные паяльные станции

Существующие паяльные устройства можно разделить на монтажные и демонтажные. К первой группе относят те, которые осуществляют пайку деталей на плате, но далеко не каждая из них может быть использована для разбора какой-либо паяной конструкции.

Для выполнения демонтажных работ применяют специальные станции. В составе такого оборудования работает компрессор, который задействован на отборе припоя из зоны работы. То есть припой, разогретый до определенной температуры, отсасывается с поверхности платы и собирается в отдельную емкость.

Демонтажная паяльная станция

Кроме того, на практике применяют установки, которые можно использовать для сборки плат и для их демонтажа. В комплект таких устройств входят паяльники с разной мощностью.

Комбинированные термовоздушные паяльные станции

Термовоздушные устройства используют в качестве основания для сборки комбинированных установок. Эти модели широко представлены на рынке. По сути, это комплекс, состоящий из термического фена и паяльника.

Существует множество модификаций приборов этого типа они отличаются от базовой модели маркой нагнетателя. В рукоятке фена устанавливают воздушную турбину. Такое решение позволило исключить из состава станции воздухоподводящий рукав. Работа со станцией стала более комфортной. Кроме того, в комплекте станции установлен встроенный блок питания. В состав этого устройства могут быть включены дымопоглотители, демонтажный пистолет и прибором для пайки бессвинцовыми припоями.

Паяльная станция 852D+

В состав комбинированных станций входит компрессор, который может подавать воздух в рабочую зону, а может откачивать его оттуда. С помощью него, припой попадает в специальную емкость. Это может быть полезно при монтаже микросхем в приборы.

Инфракрасные паяльные станции

Паяльные устройства этого класса были разработаны для решения непростых технологических проблем. Среди них есть и также:

• установка и демонтаж элементов разных габаритов;
• понижение температуры нагрева элементов выполненных из полимерных материалов;
• устранения потребности применения для выполнения монтажных работ большого количества насадок, которые приспособлены для работы с разными моделями микросхем.

Станции этого класса все чаще применяют для ремонта и обслуживания компьютеров и другой техники.

Любая ИК станция – это комплекс узлов и оборудования, состоящий из:

• устройства предварительного нагрева;
• верхнего нагревающего устройства;
• стол для фиксации обрабатываемой платы;
• блок, отвечающий за контроль температуры и содержащей в своей конструкции датчики температуры и микроконтроллер.

ИК – станции можно назвать оптимальным решением для работы с платами большого размера, например, материнских.

Верхнее нагревающее устройство обладает высокой мощности и это позволяет ему удалять платы большого размера. Нижнее нагревающее устройство предотвращает деформацию текстолита, которая может произойти в результате локального нагрева.

Разновидность инфрокрасной паяльной станции

Конструкция стола предназначена для надежного закрепления обрабатываемой платы, а предустановленная система, контролирующая температуру, довольно качественно настраивает ее в определенных контрольных точках.

Задача работника, эксплуатирующего станцию этого класса, сводится к настройке температурных режимов. Вся остальная работа перекладывается на станцию.

ИК – устройства можно классифицировать по типу нагревателя – керамические и кварцевые. В керамических устройствах применяют элементы, отличающиеся высокой наработкой на отказ и надежностью. Кварцевые менее инерционны и обеспечивают однородной областью прогрева.

Паяльник с керамическим нагревателем

Использование инфракрасных станций обеспечивает равномерный нагрев места работы.

Станции этого типа отличаются высокой ценой и его относят к профессиональному оборудованию.

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.

Часто задаваемые вопросы

Вопрос №1. Для чего к паяльной станции прилагается фен и можно ли отказаться от него в целях экономии?

Вопрос №2. Какие жала лучше выбрать в качестве запасных элементов?

К сожалению, жала одних производителей не всегда подходят к паяльникам других марок. Одними из лучших по качеству считаются жала НАККО, подходящие к большинству распространенных паяльных станций.

Вопрос №3. Насколько важно наличие термостабилизатора в комплекте станции?

Термостабилизация является важнейшей свойством паяльного оборудования. При наличии такой опции температура набирается плавно и быстро.

Вопрос №4. Каким образом можно «спасти» жало паяльника при обгорании на нем канифоли?

При образовании на наконечнике черного налета от обгоревшей канифоли можно попробовать снять его при помощи смоченной в глицерине губки. При выборе паяльника следует убедиться в их наличии в комплекте оборудования.

Вопрос №5. Для всех ли видов работ с чувствительной электроникой можно использовать термовоздушные станции?

Станции такого типа применяются для работы чувствительных электроприборов, смартфонов, планшетов и других современных гаджетов. Тем не менее, «термовоздушки» нельзя использовать для работы с крупными BGA-микросхемами.

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).

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.

Регулирование температуры

Способ регулирования температуры жала паяльника или воздушного потока паяльного фена может осуществляться двумя путями. В относительно дешёвых паяльных станциях реализовано аналоговое управление.

Суть его заключается в том, что при достижении заданной температуры питание паяльника отключается, а после остывания до некоторого уровня подача напряжения возобновляется. Такой способ обладает невысокой точностью поддержания температуры.

В устройствах, принадлежащих к более высокой категории профессиональных паяльных станций, применяется цифровой метод регулирования. Эту функцию выполняют так называемые пропорциональные интегрально-дифференциальные контроллеры.

Такая схема отличается малой инерционностью и высокой точностью стабилизации температуры. Это происходит благодаря тому, что цифровые контроллеры реагируют не только на температуру, но и на её производную по времени, то есть, на скорость её изменения.

Паяльная станция

Операция, которую применяют для создания неразъемных соединений, при этом между деталями вводят расплав припоя и флюс называют пайкой. Во время выполнения этой операции температура припоя не должна превышать температуру оплавления деталей.

Детали и припой входят в контакт между собой и при этом их нагревают до температуры, превышающей точку плавления припоя. По мере перехода в жидкое состояние он смачивает детали. Как только, процесс смачивания заканчивается нагревание останавливают. Припой кристаллизуется, и заготовки соединяются. Оборудование, применяемое для осуществления этой операции, называют паяльной станцией.

Из истории пайки и металлургии

Пайку широко применяют в промышленности, быту. Так, в машиностроительной области ее используют при производстве турбинных лопаток, дисков, трубопроводных систем и множестве другой продукции. Пайку используют в производстве электронной аппаратуры различного назначения. К достоинствам этого технологического процесса можно отнести следующее:

1. Низкотемпературный нагрев соединяемых деталей. это позволяет сохранить структуру и механические параметры материалов.
2. Этот способ позволяет обеспечить механическую чистоту шва и это позволяет избежать дополнительной механической обработки.
3. Современные методы пайки позволяют соединять между собой детали из стальных сплавов, цветных металлов и пр.

Пайка принадлежит к древнейшим способам обработки металлов. Ее применение помогало решить множество проблем изготовления посуды, оружия, украшений и пр. Несколько тысяч лет назад пайку уже широко применяют ремесленники. Так, при проведении раскопок на территории Вавилона были обнаружены золотые изделия, у которых были припаяны отдельные детали. А на месте древнего Рима были найдены трубы из свинца, входившие в состав водопровода, и собранные с помощью оловянно-свинцового припоя. Более того, некоторые исследователи убеждены в том, что легендарная шапка Мономаха, хранящаяся в Кремле, собрана из нескольких тысяч элементов выполненных из золота и соединенных пайкой. До появления электродуговой сварки, пайка применялась наряду со сваркой, выполняемой в кузне для создания неразъемных соединений деталей из металла. В принципе, можно сказать, что появление электрической сварки существенно остановило развитие пайки и превращения ее в техпроцесс соединения металлических деталей. Но появление и быстрое развитие авиационного строительства, космонавтики, микроэлектроники привело к тому, что возник высокий и устойчивый спрос на использование этого метода сборки деталей. В частности, пайку применяют для создания сложных узлов в машиностроении, строительстве разных приборов. В ряде случаев пайка оказалась единственным способом соединения деталей.

Назначение паяльной станции

Паяльная станция, иногда ее называют паяльным станком или установкой – это тип оборудования, применяемый в радиотехнике. Основное назначение этого устройства это выполнение единичной или групповой пайки. Это оборудование состоит из следующих составных частей:

1. Прибора для контроля характеристик и параметров его работы.
2. Паяльник, который предназначен для пайки при низких температурах.
3. Пинцет, который участвует в операциях сборки и демонтажа компонентов платы.
4. Подогревающий фен, его назначение прогрев места пайки, допустимо применять его для групповой пайки деталей.
5. Источник теплового излучения, его используют для прогревания печатной платы до заданной температуры при выполнении групповой пайки.
6. Инструменты, использующие в работе вакуум – пинцет и оловотсос.
7. Вспомогательные инструменты и оснастку – подставки, рамки и пр.
8. Антистатические браслеты.

Простые паяльные станции состоят из паяльника, контрольного прибора и держатель для паяльника. Паяльная станция, в отличие от традиционного паяльника позволяет регулировать и поддерживать температурный режим. Кроме того, использование разных приспособлений, например, держателя, позволяет повысить безопасность работающего на установке человека. Так, это приспособление ограничивает возможность прикосновения рабочего к нагретому паяльнику.

Паяльные станции можно классифицировать по виду нагревателя. Производители выпускают три вида станций. В одних использован нагреватель с нихромовой проволокой, которая намотана на стержень из керамики и закрыта слоем изоляции. В других используется нагреватель, выполненный из керамического материала, на поверхность которого наносят дорожку из токопроводящего материала. Именно она и генерирует тепло. В третьих нагревателях использован индукционный нагреватель. В середину катушки устанавливают часть жала, под действием высокочастотной модуляции в нем генерируется тепло.

Разновидности паяльных станций

На рынке можно встретить множество моделей паяльных станций они отличаются функциональными возможностями и, конечно, ценой. Можно попробовать их классифицировать по видам, технологическим возможностям.

Цифровые и аналоговые

Управляющие модули на паяльных станциях могут работать, используя цифровые или аналоговые схемы. У станций под управлением аналоговой аппаратуры стабилизация температуры происходит следующим образом – то есть, нагреватель работает до той поры, пока сердечник не будет разогрет до определенной температуры. По мере ее достижения произойдет отключение питания. По мере снижения температуры нагреватель будет включен снова и будет продолжать нагревать жало. В системе управления паяльника задействованы набор электронных компонентов и датчик температуры. Именно они и формируют сигналы, которые включают и выключают нагревание реле. Основное преимущество аналоговой системы – низкая стоимость, но вместе с этим, существенным недостатком является недостаточная точность функционирования и это нередко приводит к перегреву паяльника. Это порождает излишний нагрев деталей и быстрый износ жала паяльника, что приводит к его частой замене. Цифровые станции работают под управлением контролера, в который зашита программа, которая регулирует работу устройства. Цифровая система управления показывает куда более лучшие результаты, чем аналоговая, в частности, в точности поддержания заданных температурных параметров.

Индукционные устройства

В паяльной станции индукционного типа разогрев паяльника происходит за счет токов высокой частоты, разогрев жала происходит до так называемой точки Кюри. По ее достижении свойства ферромагнитного покрытия изменяют и разогрев останавливается.

Бесконтактные станции

Станции этого класса применяют для ремонта и демонтажа схем, кроме того, с их помощью, возможно, осуществление микросхем с большим количеством контактов. В работе таких станций применяют различные принципы:

• термовоздушный;
• инфракрасный;
• комбинированный.

Комбинированные паяльные станции сочетают в своем устройстве другие виды оборудования, например, термофен и паяльник. По внешнему виду, такое устройство похоже на паяльник, который оснащен электронным блоком управления температурой. Контактные станции могут работать с двумя типами припоев – оловянно-свинцовыми и бессвинцовыми. Последние станции отличаются тем, что в их комплект входит паяльник мощностью в 160 Вт. Это вызвано тем, припои, не содержащие свинец, обладают высокой температурой плавления. Такие станции комплектуют регулятором мощности, и это позволяет их использовать для работы с припоями, с низкой температурой плавления.

Демонтажные паяльные станции

Существующие паяльные устройства можно разделить на монтажные и демонтажные. К первой группе относят те, которые осуществляют пайку деталей на плате, но далеко не каждая из них может быть использована для разбора какой-либо паяной конструкции.

Для выполнения демонтажных работ применяют специальные станции. В составе такого оборудования работает компрессор, который задействован на отборе припоя из зоны работы. То есть припой, разогретый до определенной температуры, отсасывается с поверхности платы и собирается в отдельную емкость. Кроме того, на практике применяют установки, которые можно использовать для сборки плат и для их демонтажа. В комплект таких устройств входят паяльники с разной мощностью.

Комбинированные термовоздушные паяльные станции

Термовоздушные устройства используют в качестве основания для сборки комбинированных установок. Эти модели широко представлены на рынке. По сути, это комплекс, состоящий из термического фена и паяльника.

Существует множество модификаций приборов этого типа они отличаются от базовой модели маркой нагнетателя. В рукоятке фена устанавливают воздушную турбину. Такое решение позволило исключить из состава станции воздухоподводящий рукав. Работа со станцией стала более комфортной. Кроме того, в комплекте станции установлен встроенный блок питания. В состав этого устройства могут быть включены дымопоглотители, демонтажный пистолет и прибором для пайки бессвинцовыми припоями. В состав комбинированных станций входит компрессор, который может подавать воздух в рабочую зону, а может откачивать его оттуда. С помощью него, припой попадает в специальную емкость. Это может быть полезно при монтаже микросхем в приборы.

Инфракрасные паяльные станции

Паяльные устройства этого класса были разработаны для решения непростых технологических проблем. Среди них есть и также:

• установка и демонтаж элементов разных габаритов;
• понижение температуры нагрева элементов выполненных из полимерных материалов;
• устранения потребности применения для выполнения монтажных работ большого количества насадок, которые приспособлены для работы с разными моделями микросхем.

Любая ИК станция – это комплекс узлов и оборудования, состоящий из:

• устройства предварительного нагрева;
• верхнего нагревающего устройства;
• стол для фиксации обрабатываемой платы;
• блок, отвечающий за контроль температуры и содержащей в своей конструкции датчики температуры и микроконтроллер.

Верхнее нагревающее устройство обладает высокой мощности и это позволяет ему удалять платы большого размера. Нижнее нагревающее устройство предотвращает деформацию текстолита, которая может произойти в результате локального нагрева. Конструкция стола предназначена для надежного закрепления обрабатываемой платы, а предустановленная система, контролирующая температуру, довольно качественно настраивает ее в определенных контрольных точках.

ИК – устройства можно классифицировать по типу нагревателя – керамические и кварцевые. В керамических устройствах применяют элементы, отличающиеся высокой наработкой на отказ и надежностью. Кварцевые менее инерционны и обеспечивают однородной областью прогрева. Использование инфракрасных станций обеспечивает равномерный нагрев места работы. Станции этого типа отличаются высокой ценой и его относят к профессиональному оборудованию.

Типы нагревательных элементов паяльников

Электронная техника постоянно совершенствуется и в одной микросхеме можно насчитать миллионы деталей, например, транзисторов. Совершенствование этих элементов приводит к тому, что использовать традиционные схемы монтажа становится невозможно, причиной тому стало и то, что детали расположены на плате очень плотно. Именно поэтому широкое распространение получили паяльные станции, которые более приспособлены для работы с платами.

Термофен паяльной станции

Как уже отмечалось, большинство станций предназначены для сборки плат, то есть припаять с их помощью можно любую деталь, а вот отпаять – это уже довольно сложно.

Для решения этой задачи применяют прибор под названием термофен. Он позволяет выполнять работы с применением горячего воздуха.

Инфракрасный нагреватель

Их применяют в большом количестве устройств начиная от простых обогревателей, до различного технологического оборудования, которое используют местный нагрев.

В частности, нагреватели этого типа нашли свое применение в работе паяльных устройств для работы с печатными платами.

Дополнительные возможности паяльных станций

Для производства демонтажных работ в состав паяльных станций могут входить термопинцеты. Это устройство похоже на смесь паяльника и пинцета. Этот инструмент приспособлен для работы с элементами, имеющими два вывода.

Паяльная станция — принцип работы и разновидности

Каждый радиолюбитель (от новичка до опытного мастера) знает, что для пайки мелких радиодеталей нельзя применять простые бытовые паяльники. Обладающие большой температурой нагрева, высоким риском появления на жале фазного напряжения они даже при нормальном качестве выполненных работ, как правило, перегревают и выводят из строя дорогостоящие радиоэлементы. Поэтому для выполнения данных работ используют такое специализированное оборудование, как паяльная станция.

Что такое паяльная станция

Паяльная станция – это специализированное оборудование, применяемое для пайки чувствительных к высокой температуре и напряжению радиотехнических деталей (микросхем, транзисторов, конденсаторов).

Основными частями такого оборудования являются:

• Модуль управления – блок, включающий в себя понижающий трансформатор, микросхему управления температурой паяльника;
• Паяльник – рабочий орган данного оборудования, связанный с модулем управления гибким экранированным кабелем;
• Подставка – располагается сбоку от модуля управления и служит для безопасного размещения разогретого паяльника в перерывах между паечными работами.

Более сложные модели содержат также фен, термопинцет, инфракрасный излучатель для подогрева определенного участка печатной платы. В некоторых станциях внутри встраивается небольшой воздушный компрессор, нагнетающий воздух в фен с нагревательным элементом.

Виды паяльных станций

Все современные станции различаются по таким признакам, как способ пайки, тип управления нагревом паяльника (температурой фена или инфракрасного излучателя), предназначение.

Контактные и бесконтактные

В зависимости от способа пайки радиодеталей, все паяльные станции подразделяются на:

• Контактные – в таком оборудовании радиодетали припаиваются с помощью паяльника с острым жалом. По способу нагрева жала такие станции бывают индукционные (жало нагревается за счет вихревых токов, образующихся при подаче высокого напряжения на расположенную вокруг него катушку), импульсные (нагрев паяльника происходит не постоянно, а только в момент соприкосновения жала с рабочей поверхностью);
• Бесконтактные – пайка в таких станциях происходит за счет потока горячего воздуха или теплового излучения. Бесконтактные устройства подразделятся, в свою очередь, на две разновидности: термовоздушные (пайка происходит за счет высокотемпературного фена, подающего на рабочую поверхность разогретый воздух) и инфракрасные (паечные работы происходят, благодаря паяльникам с инфракрасными излучателями).

К сведению. Такая классификация условна – во многих современных станциях комплектация состоит из контактных и бесконтактных устройств для пайки.

Аналоговые и цифровые

По способу регулирования нагрева рабочего органа паяльные станции подразделяются на 2 вида:

• Аналоговые – в таких станциях нагрев жала контролируется одним датчиком, который связан с реле, замыкающим и размыкающим цепь нагревательного элемента паяльника;
• Цифровые – нагрев жала паяльника в таких станциях регулируется при помощи переключателей и кнопок размещенного в модуле управления контроллера (микросхемы).

Аналоговые паяльные станции, благодаря своим конструктивным особенностям, более надежные и ремонтопригодные. Однако на этом их преимущества заканчиваются – цифровое паяльное оборудование, по сравнению с ними, обладает более точной настройкой нагрева, что позволяет его использовать при пайке очень чувствительных к температуре радиоэлементов.

Монтажные и демонтажные

В зависимости от предназначения, паяльные станции подразделяются на:

• Монтажные – оборудование, конструктивно предназначенное для пайки радиодеталей на печатные платы;
• Демонтажные – паяльные станции, которые применяются для быстрого и качественного удаления припоя, демонтажа перегоревших радиодеталей.

В большинстве случаев демонтажные станции применяют только на крупных радиотехнических производствах – простые радиолюбители производят удаление остатков старого припоя, демонтаж вышедших из строя радиодеталей при помощи обычных монтажных паяльников.

Ремонтные

Паяльное оборудование данного вида применяют для проведения большого комплекса работ. В его состав входят не только различные виды паяльников, но и специальный оловоотсос для удаления частиц припоя и дыма, зажим для фиксации детали (платы), светильник для освещения рабочей поверхности. Такая станция, благодаря расширенной комплектации, совмещает в себе функции описанных выше монтажных и демонтажных видов данного оборудования.

Особенности выбора

Основными характеристиками, учитываемыми при выборе паяльной станции, являются ее мощность, комплектация, используемый для пайки вид флюса.

Мощность

Выбор паяльной станции по данной характеристике зависит от ее предназначения:

• Для пайки небольших радиодеталей, обладающих чувствительностью к перегреву, используют оборудование мощностью 40-60 Вт;
• Для работы с не столь чувствительными к высоким температурам элементами печатных плат применяют станции мощностью 70-90 Вт;
• Более мощное оборудование (мощностью свыше 100Вт) используют для профессиональной ежедневной пайки в условиях средних и крупных производств бытовой и компьютерной техники.

Обратите внимание! Наиболее удобны и производительны для радиолюбительства станции мощностью от 60 до 90 Вт.

Комплектация

Наиболее удобна комплектация паяльной станции, в которую включены следующие компоненты:

• Паяльник со сменными жалами различной формы;
• Термовоздушный фен, штатив для его вертикального крепления;
• Катушка с трубчатым припоем;
• Специальная лампа.

Подобная комплектация хоть и будет стоить недешево, но при этом позволит выполнять все виды радиолюбительских паечных работ.

Выбор флюса

Флюс – вещество, предотвращающее образование на поверхности, на которую наносится припой, а также на жале паяльника, слоя окисла. От правильного выбора флюса зависят качество и скорость паечных работ.

В качестве флюсов для паяльных станций применяют:

• Канифоль (затвердевшая сосновая или еловая смола);
• Спиртовой раствор канифоли;
• Ортофосфорную паяльную кислоту.

К сведению. Среди данных видов канифоли наиболее удобной в нанесении и эффективной является ортофосфорная паяльная кислота.

Что понимается под распиновкой

Распиновка – схематическое расположение и назначение различных контактов, выводов разъемов, гнезд, проводов и других радиодеталей паяльной станции с описанием каждого элемента. Найти ее можно в инструкции по эксплуатации оборудования или в интернете на специализированных сайтах и форумах радиолюбителей. Используют распиновку для выявления причин неисправности оборудования, его ремонта и сборки.

Работа с микросхемами

Паяльная станция позволяет быстро и качественно выполнять замену вышедших из строя микросхем. Порядок действий при выполнении таких работ следующий:

1. Плату с неисправной микросхемой фиксируют в специальном зажиме;
2. Находящиеся рядом с вышедшей из строя микросхемой радиодетали закрывают тонкой алюминиевой фольгой;
3. На выводы демонтируемой старой микросхемы наносят тонкий слой флюса;
4. Круговым движением термовоздушного фена расплавляют припой на выводах микросхемы и при помощи пинцета аккуратно снимают ее с печатной платы;
5. Паечные пяточки – концы токопроводящих дорожек платы, предназначенные для контакта с выводами микросхемы – очищаются от остатков флюса;
6. Определив при помощи « ключа» (выемки или другой маркировки на корпусе детали) расположение первого вывода, устанавливают новую микросхему на плату, выравнивают ее относительно паечных пятачков дорожек;
7. При помощи контактного паяльника с тонким жалом прихватывают два угловых вывода;
8. На все выводы микросхемы наносят флюс;
9. Круговым движением термовоздушного фена, расплавляя остатки припоя, фиксируют выводы микросхемы на паечных пятачках дорожек;
10. Визуально проверяют отсутствие замыканий между выводами. При обнаружении таковых при помощи паяльника удаляют лишнее количество припоя.

После завершения работ с помощью зубной щетки удаляют остатки флюса, проверяют работоспособность припаянной микросхемы.

Принципы управления температурой

В зависимости от вида паяльной станции, регулирование температуры нагрева рабочего органа происходит при помощи следующих устройств:

• Реле и термодатчик – жало паяльника нагревается до определенной температуры, после чего термодатчик, подавая сигнал на реле, разрывает цепь питания паяльника и прекращает его нагрев. Терморегулирование при помощи реле и термодатчика обладает высокой надежностью и простотой. Однако такая простая система имеет один существенный недостаток – она, предотвращая жало от нагрева выше определенной температуры, не позволяет производить точную и тонкую регулировку нагрева.
• Контролер – электронное устройство, управляющее нагревом паяльника. В отличие от реле и термодатчика, контролер при помощи различных кнопок и переключателей позволяет точно задавать температуру паяльнику. Благодаря этому, его часто применяет при пайке очень чувствительных к перегреву деталей.

Пайка без свинца

Бессвинцовая пайка – новейший современный вид паечных работ, предусматривающий использование бессвинцовых припоев, изготовленных на основе таких металлов, как медь, серебро, золото, кадмий, цинк, индий. Производится такая пайка с помощью мощных паяльных станций (75-170 Вт), способных разогревать жало паяльника или выходящий из термовоздушного фена воздух до температуры 270-3000С.

Интересно. Помимо отсутствия неприятного запаха и выделения вредных газов, удобством данной технологии является использование быстросъемных композитных жал различной формы и диаметра.

Изготовители станций

Наиболее популярными изготовителями данного вида оборудования являются такие компании, как:

• «ERSA»;
• «ATTEN»;
• «QUICK»;
• «AOYUE»;
• «LUKEY».

Среди данных производителей наиболее надежное, но при этом дорогое паяльное оборудование выпускает немецкая компания «ERSA». Среди бюджетных моделей много радиолюбителей отдает предпочтение продукции брендов QUICK и LUKEY. При этом паяльные станции последнего производителя в настоящее время вызывают много претензий и нареканий по надежности и качеству сборки.

Возможность собрать своими руками

Самое простое паяльное оборудование данного вида можно не только приобрести, но и собрать самостоятельно. Такой вариант позволяет не только сэкономить существенную сумму денег, но и приобрести знания о том, что такое паяльная станция, как она устроена изнутри, понять принцип ее работы.

Видео

Подробно процесс самостоятельной сборки простейшей паяльной станции с феном описан в следующем видео.