Выбор паяльной станции

Горячий воздух или ИК излучение: чему отдать преимущество при выборе паяльной станции.

паяльная станция

В настоящее время в производстве практически всех электронных устройств используются микросхемы, выполненные в корпусах BGA . Эти микросхемы имеют выводы в форме шариков, расположенных под корпусом с целью увеличения плотности монтажа на печатной плате.

В случае работы с подобного рода микросхемами необходимо решать задачи совмещения выводов микросхем с контактными площадками на плате, контроля качества пайки, выпаивания всех контактов.

Совершенно понятно, что для пайки и демонтажа микросхем в корпусах BGA требуется наличие определённого оборудования. Также, стоит обратить внимание на то, что вследствие перехода на бессвинцовые припои важным является вопрос соблюдения технологии качественной пайки с использованием бессвинцовых материалов.

Когда используют такие материалы температура процесса выше на 30-40 градусов, нежели при использовании традиционных свинецсодержащих материалов. Исходя из этого максимальная температура, при которой возможна работа с использованием большинства компонентов поверхностного монтажа (SMD) составляет от 250 до 260 градусов.

При пайке главной задачей является быстрое и аккуратное выпаивание необходимого элемента без возможного повреждения печатных проводников платы, а также монтаж микросхем, чувствительных к перегреву.

Для того, чтобы успешно выполнить все задачи, необходимо умело сочетать низкие температуры инструмента в условиях высокой теплоотдачи.

Если всё выполняется правильно, демонтируемая микросхема остаётся целой и невредимой. Что касается локального выпаивания, имеется два подхода: инфракрасный и термовоздушный.

Термовоздушные паяльные станции

Термовоздушные станции являются источником бесконтактной пайки, использующейся для нагрева компонентов открытым потоком горячего воздуха, сфокусированным с помощью сопла в направлении выводов компонента.

Принцип работы паяльника такого типа аналогичен работе фена для сушки волос. Разница лишь в температуре воздуха. При использовании термовоздушных паяльных станций можно регулировать воздух на выходе от 100 до 480 с*. Благодаря существованию таких систем регулирования температуры, паяльные станции позволяют получать максимально выровненный поток горячего воздуха. Термовоздушные паяльные станции в зависимости от способа подачи воздуха подразделяются на: турбинные и компрессорные.

Компрессорные станции отличаются тем, что подача воздуха осуществляется с помощью диафрагменного компрессора, который встроен в корпус станции. Что касается турбинных, в данном случае малогабаритный бесшумный электродвигатель с крыльчаткой встроен в ручку термофена с целью создания требуемой величины потока воздуха. Для борьбы с завихрениями воздуха в настоящее время используют технологию wortex, позволяющую получить на выходе закрученный воздух.

Подобного рода станции могут применяться и на рабочих местах с малой площадью, благодаря своей компактности.
Возвращаясь к BGA-компонентам, стоит отметить, что их выводы, представляющие собой контактные площадки с шариками припоя, находящимися под корпусом расположенного на плате компоненты, являются недоступными для традиционных паяльных инструментов. Пайка этих компонентов возможна при использовании сквозного прогрева корпуса. При этом происходит быстрый нагрев верхней части корпуса и более длительный прогрев шариковых выводов, так как они находятся в контакте с платой, что является преградой для нагревания.

Бесконтактный монтаж SMD-компонентов на поверхности печатных плат с использованием горячего воздуха является процессом эмпирическим.

В месте пайки температура воздуха регулируется по средством двух параметров: скоростью воздушного потока и регулированием мощности (температуры) нагревательного элемента, через который происходит пропускание воздуха.
Важным является слежение за расстоянием от припаиваемого компонента до сопла. Увеличение скорости воздушного потока приводит к снижению рассеяния воздуха при выходе его из сопла, однако необходимо увеличение температуры нагревателя, так как при более высокой скорости прохождения воздуха через нагреватель снижен разогрев воздуха.

В случае если неточно выдержаны размеры сопел, особенно это касается головок для микросхем с большим количеством выводов, возможен неравномерный подвод тепла к месту пайки или же неравномерность потока воздуха. Вследствие этого увеличивается риск травмирования температурой компонентов и печатных проводников на плате.

В зависимости от конструкции станции для пайки и выпайки горячим воздухом предполагается различная степень и способы контроля главных параметров термоинструмента, то есть температуры, нагнетаемого в сопло фена, воздуха, его количества, которое подается в единицу времени.

У самых простых моделей нет обратной связи, следовательно, о тепловой картине в месте пайки во время работы можно судить только лишь по положению регуляторов и по субъективной оценке поведения припоя в рабочем пространстве. У таких простых моделей низкая цена, однако, весьма ограниченный спектр применения. В основном ограничение распространяется на демонтажные операции, которые не требуют соблюдения теплового режима. Те станции, которые имеют температурную стабилизацию, барометрический индикатор и индикатор температуры воздуха на выходе имеют и самую высокую цену.

Инфракрасные паяльные станции

В данном виде паяльных станций используются инфракрасные волны вместо потока горячего воздуха. Главный механизм передачи тепла в этом случае — это излучение.

ИК-облучение осуществляется на длинах волн 2-8 мкм, которые являются оптимальными для наилучшего соотношения отражаемой и поглощаемой тепловой энергии. В данном случае видимые инфракрасные волны не годятся пайки, так как происходит перегрев темных поверхностей, в условиях недостаточного прогрева блестящих выводов. Инфракрасные паяльные станции осуществляют операции инфракрасной пайки и выпаивания с компонентами, которые имеют линейные размеры 10 – 60 мм и монтируются на поверхность и в отверстия.

Используются микросхемы в корпусах различного типа: CSP, BGA, SOIC, PGA, QFP, PLCC, разнообразные панельки и разъемы, которые экранируют, а также элементы сложного профиля. Возможно её использование для локальной инфракрасной пайки группы произвольных компонентов в ограниченной зоне платы. В этом случае размеры зоны нагрева определяются регулировкой окна верхнего инфракрасного излучателя. Сложную же геометрию зоны нагрева можно задать при помощи специальной отражающей ленты или же фольги, которой закрывают области платы, которые не подлежат нагреву до оплавления припоя.

И термовоздушный и инфракрасный подход основаны на соответствующих технологиях групповой пайки в печах оплавления. Стоит также упомянуть, что задача локальной пайки имеет совершенно другую природу: печь должна обеспечивать равномерный нагрев по всей плате, а ремонтная установка обеспечивает нагрев только лишь в отдельной зоне с целью уменьшения термического воздействия на соседние элементы. Конвекционные и комбинированные печи являются наилучшими печами, которые используют для групповой пайки. Что касается локальных ремонтных работ, наилучшим является использование инфракрасной технологии, ибо инфракрасный подход не отягощается борьбой с законами газовой динамики, так как воздушной струей трудно обеспечить равномерный прогрев плоскости значительных размеров.

В месте первичного контакта воздушной струи с плоскостью температура всегда значительно выше, чем в тех зонах, где происходит отток «отработавшего» воздуха. Чтобы бороться с завихрениями, необходимо замедлять движение воздуха, но это приводит к недостаточному переносу тепла, поскольку неподвижный воздух является теплоизолятором.

Передача тепла при помощи излучения имеет преимущество перед теплопередачей за счет конвекции и теплопроводности, поскольку это единственный из механизмов теплопередачи, который обеспечивает передачу тепловой энергии по всему объему устройства, которое монтируют.

Исходя из того, что равномерный прогрев плоскостей при помощи воздушного потока крайне затруднителен, рекомендуют использовать инфракрасные станции с целью надёжной ремонтной пайки.

Итак, подытожим. Инфракрасные станции имеют ряд преимуществ, таких как:

  • отсутствие потребности покупки сменных насадок для фена для конкретных размеров микросхем;
  • равномерность инфракрасного нагрева;
  • работа со сложнопрофильными компонентами;
  • невозможность сдува компонентов с печатной платы;

Многие люди интересуются тем, достаточна ли тепловая энергия инфракрасного излучения для оплавления припоя на светлых выводах микросхем QFP и не перегревает ли инфракрасное излучение темные поверхности микросхем BGA.

Понятно, что нельзя сказать, что никакой разницы в нагреве нет, однако в условиях использования волн 2-8 мкм разница минимальна в инфракрасном диапазоне, благодаря чему возможно обеспечение достаточно надёжной пайки за счет равномерного нагрева поверхностей с различной отражающей способностью.

Итак, какой же тип паяльной станции выбрать: термовоздушный или же инфракрасный?

Прежде всего, все зависит от того, что Вы планируете чинить. Что касается плат сотовых, телефонов любые станции справляются примерно одинаково. Ремонт компьютерных плат лучше осуществлять инфракрасной паяльной станцией, поскольку на таких платах установлены микросхемы больших размеров, которые требуют равномерного прогрева.

Метки текущей записи:

, ,
 
Статья прочитана 1431 раз(a).
 

Еще из этой рубрики:

 

Дочитали статью до конца? Пожалуйста, примите участие в обсуждении, выскажите свою точку зрения

* Текст комментария
* Обязательные для заполнения поля

Последние Твитты

Loading

Архивы

Наши партнеры

Читать нас

Связаться с нами

Наши контакты

Тел.      8-905-544-87-22

Skype   aleksei52535

ICQ       525-111