Обычный паяльник с медным жалом не очень пригоден для пайки современных миниатюрных плат с SMD монтажом. Пользоваться им можно, разве что, для пайки бытовой техники и печатных плат с выводными компонентами, что называется, от случая к случаю.

Для монтажа и ремонта современной электроники все чаще применяются паяльные станции, которые завоевали большую популярность, как у профессиональных электронщиков, так и у радиолюбителей. В этой статье дается краткий обзор паяльных станций, что, несомненно, поможет решить вопрос, какую же станцию лучше приобрести.

Контактные и бесконтактные паяльные станции

Все паяльные станции можно разделить на две большие категории, упомянутые в заголовке. Контактные станции, по сути дела это, обычные паяльники, управляемые электронным блоком. Раньше такая конструкция называлась паяльником с терморегулятором. Технология пайки такая же, как простым паяльником, которым пользовались практически все радиолюбители и профессиональные монтажники.

Как отпаять микросхему?

Миниатюризация электронных компонентов, появление многовыводных микросхем привели к тому, что отпаять микросхему стало невозможно. Некоторые микросхемы вообще не имеют выводов в классическом понимании, например, микросхемы в корпусах BGA (от английского Ball grid array — массив шариков).

Такие микросхемы устанавливаются на модулях памяти персональных компьютеров и на материнских платах. Эти модули видели и держали в руках многие пользователи. Внешний вид модуля памяти показан на рисунке 1.

Рисунок 1. Модуль памяти с микросхемами в корпусах BGA

Планарные микросхемы тоже стали очень многовыводными: многие из них имеют по сто и более ножек. Отпаять такую микросхему, не испортив плату, обычным паяльником просто невозможно. Фрагмент платы с многовыводной микросхемой показан на рисунке 2.

Рисунок 2. Многовыводная планарная микросхема

Именно такие микросхемы привели к созданию бесконтактных методов пайки. Сначала это был нагрев горячим воздухом с помощью термофена, позднее были созданы устройства, в которых нагрев производится инфракрасным излучением. Но не будем торопиться, начнем рассказ с контактных паяльных станций.

Контактные паяльные станции

Подразделяются на две большие категории. Это станции для пайки обычными оловянно-свинцовыми припоями и станции для пайки бессвинцовыми припоями. В качестве примера «свинцовых» станций можно привести станции нескольких моделей: Lukey 936+, AOYUE 936, AOYUE 937, Solomon SR-976 ESD.

Рисунок 3. Паяльная станция AOYUE 936

Рисунок 4. Паяльная станция AOYUE 937

На рисунках 3 и 4 показан внешний вид аналоговых паяльных станций AOYUE 936, AOYUE 937.

Технические данные обеих станций практически одинаковы. Обе оснащены паяльником типа 10087 с керамическим нагревателем и встроенным сенсором температуры. В комплекте с паяльником идет одно коническое жало, но, при желании, можно купить сразу целый набор, что позволит расширить диапазон производимых паяльных работ.

Мощность паяльника 40Вт при напряжении питания 24В, что позволяет без опасения паять элементы чувствительные к статическому электричеству. В дополнение к низкому напряжению питания жало паяльника заземлено. Электронный блок поддерживает температуру в диапазоне 200-480 ˚ C с точностью +/- 1 ˚С. Регулирование температуры бесступенчатое, плавное с помощью единственной ручки на лицевой панели прибора.

Размер паяльника 190 мм, при этом вес всего 55 г, что обеспечивает достаточно комфортную работу пользователя. Присоединение паяльника к электронному блоку осуществляется пятиштырьковым разъемом. В комплект поставки входит запасной нагревательный элемент HAKKO-003 с встроенным термосенсором, подставка для паяльника и губка для очистки жала.

Особых эксплуатационных различий между станциями нет, если не считать того, что паяльная станция AOYUE 937 снабжена цифровым индикатором текущей и установленной температуры. Это, по-видимому, позволяет выставлять требуемую температуру несколько точнее, чем при отсутствии индикатора. Но даже при наличии цифрового индикатора температуру приходится выставлять по принципу «чуть больше, чуть меньше» пока не будет достигнут наилучший результат.

Аналоговые и цифровые паяльные станции

По принципу управления все паяльные станции делятся на аналоговые и цифровые. В аналоговых станциях стабилизация температуры осуществляется по принципу включен/выключен: достигли заданной температуры - нагреватель отключили. Температура упала, нагреватель включается - начинается нагрев. По сути, нагревателем может управлять обычное электромагнитное реле. При таком способе управления часто возможен перегрев паяльного жала. Точность поддержания температуры невелика.

В цифровых паяльных станциях регулирование температуры осуществляется , реализованным . Если не вдаваться в подробности, то процесс регулирования тот же, что был приведен чуть выше, но мощность, подводимая к нагревателю, меняется. Если жало паяльника остыло чуть ниже установленной температуры, то потребная мощность нагрева невелика, все равно успеет нагреться, зато не «убежит» выше заданной температуры.

При пайке массивных деталей жало остывает быстрее, разность между заданной и текущей температурой большая. Чтобы поскорей «нагнать» установленную температуру ПИД-регулятор пропорционально увеличивает мощность нагрева. Естественно, что цифровой способ поддержания температуры более точен, нежели аналоговый.

Станции для пайки бессвинцовыми припоями

Отличаются от «свинцовых» станций лишь большей мощностью нагревательного элемента: 75…160Вт. Дело в том, что бессвинцовые припои тугоплавкие, температура плавления 300 ˚C (да и качество этих припоев, по сравнению с оловянно свинцовыми оставляет желать лучшего), и пока место пайки разогреется до расплавления припоя, жало успеет остыть до такой степени, что даже самый совершенный терморегулятор положение исправит не сразу. Поэтому спасти положение может лишь достаточно мощный нагреватель.

Бояться «излишней» мощности тут не надо, ведь даже если мощность будет хоть 1000 Вт, все равно температура жала выше заданной подняться не сможет, паяльник ни в коем случае не перегреется, зато жало нагревается очень быстро. Благодаря этому одинаково хорошо можно паять тонкие дорожки печатных плат и массивные детали типа реле или трансформаторов. С помощью «бессвинцовых» станций можно паять и .

Самыми распространенными паяльными станциями для бессвинцовой пайки являются Goot PX-501, GOOT RX-802AS, AOYUE 2900, GOOT RX-852AS, ATTEN AT80D, GOOT PX-201. Внешний вид паяльной станции ATTEN AT80D показан на рисунке 5.

Рисунок 5. Паяльная станция ATTEN AT80D

Станция комплектуется паяльником с керамическим нагревателем мощностью 80 Вт, подставкой для паяльника, губкой для очистки жала. Основные технические данные станции показаны на рисунке 6.

Рисунок 6. Технические данные паяльной станции ATTEN AT80

Для чего нужен термофен

Контактные паяльные станции относятся к классу монтажных: припаять деталь можно, но отпаять многовыводный корпус практически нельзя. Для этих целей существуют демонтажные паяльные станции. Наиболее распространены станции с термофеном. Часто для выпаивания многовыводных компонентов радиолюбители пользуются промышленными строительными фенами.

При помощи строительного фена желаемого результата добиться, все-таки, удается, но часто случается, что под мощным потоком воздуха с платы слетают ничем не виноватые детали. Чтобы последствия сдувания деталей были менее тяжелыми, лучше всего предварительно сделать фотографию платы. Тогда не надо будет думать и гадать, где же была эта деталь.

Поэтому вместо строительного фена лучше приобрести специальный фен для пайки горячим воздухом. Один из таких фенов показан на рисунке 7.

Конструкция, конечно, далека от совершенства, но для пользования от случая к случаю подойдет почти идеально. Одно из положительных качеств такого устройства - низкая цена.

Если и такая цена окажется непривлекательной, то термофено можно сделать и самостоятельно из подручных материалов. Конструкцию самодельного фена можно позаимствовать в интернете, благо их предостаточно.

Рисунок 7. Паяльный фен DADI 8032

В комплект поставки входят три круглых насадки различного диаметра, что позволяет изменять ширину потока горячего воздуха. Фен имеет встроенный вентилятор турбинного типа. На конце рукоятки имеются две ручки: нижняя (по рисунку) ручка позволяет регулировать температуру нагрева, верхняя изменяет расход воздуха. Между ручками имеется светодиодный индикатор: чем выше установленная температура, тем чаще мигание светодиода.

Со стороны ручки, обратной регуляторам, имеется клавишный выключатель. При выключении фена сначала выключается нагреватель, потом, с некоторой задержкой, отключается вентилятор. Таким способом осуществляется частичное охлаждение фена при выключении.

Какая получается температура на выходе неизвестно, но практика показывает, на что следует ориентироваться: на ручках регуляторов имеются шкалы с цифрами: приблизительно оценить степень нагрева вполне возможно.

Еще один вариант - просто померить температуру на выходе с помощью , которой оснащены некоторые мультиметры. Фены такой конструкции выпускаются и более совершенные, они имеют цифровой индикатор температуры и систему термостабилизации. Но такие фены стоят несколько дороже.

Бесконтактные паяльные станции

Более совершенны термовоздушные паяльные станции с отдельным электронным блоком. На рисунке 8 показана паяльная станция ATTEN 858 D+.

Рисунок 8. Паяльная станция ATTEN 858 D+

В комплект станции входят три круглых насадки, имеется регулировка потока воздуха и цифровая индикация температуры. Температура регулируется нажатием красных кнопок, процесс нагрева контролируется по красному светодиоду «CAL» на передней панели.

Вентилятор для подачи воздуха находится в ручке термофена, поэтому к термофену идут просто соединительные провода, что делает работу с феном достаточно комфортной, по сравнению с компрессорными фенами, где воздух подается с помощью шланга. Жесткий шланг связывает руки, затрудняет манипуляцию.

В некоторых паяльных станциях для нагнетания воздуха используется компрессор, расположенный в блоке управления. Тогда к фену вдобавок к проводам идет достаточно жесткий резиновый шланг, что несколько мешает при работе. Подобную конструкцию имеет, например, китайская паяльная станция Lukey 852D+, технические характеристики которой показаны на рисунке 9.

Рисунок 9. Технические характеристики термовоздушной паяльной станции Lukey 852D+

В комплект поставки входит электронный блок, паяльник с подставкой, термофен и четыре круглых насадки, что позволяет регулировать диаметр воздушного потока. Кронштейн для крепления термофена может устанавливаться на левой или правой стороне паяльной станции, ну, это как кому удобно.

Внешний вид станции показан на рисунке 10.

Рисунок 10. Паяльная станция Lukey 852D+

Внутри металлического корпуса находятся трансформатор, диафрагменный насос и плата с электронными компонентами. Из всех паяльных станций семейства Lukey, столь популярного у радиолюбителей эта модель является самой тяжелой, ее вес 4 кг. Металлический корпус не только утяжеляет конструкцию, но и повышает надежность устройства: в хаосе ремонтной мастерской паяльная станция может попасть куда угодно…

На передней панели находятся два цифровых индикатора температуры: отдельно для паяльника и фена. Соответственно имеются ручки для установки температуры и скорости потока воздуха. Такая станция называется двухканальной. Существуют станции с тремя каналами, например, Lukey 853. Она позволяет включить термофен и два паяльника с различными насадками. Внешний вид паяльной станции Lukey 853 показан на рисунке 11.

Рисунок 11. Паяльная станция Lukey 853

Термофены паяльных станций Lukey 852D+ и Lukey 853 компрессорного типа: компрессор находится внутри корпуса, а воздух подается к фену через шланг. В комплекте поставки идут несколько насадок с круглым отверстием. При необходимости можно купить дополнительные насадки, некоторые из которых показаны на рисунке 12.

Рисунок 12. Насадки для термофена компрессорного типа

Каждая насадка предназначена для пайки микросхем в том или ином корпусе. С помощью подобных насадок достаточно легко не только отпаять микросхему, но и запаять ее на плату. На самом деле насадок намного больше, чем на рисунке. Здесь показаны лишь некоторые из них.

Такие насадки предназначены для фена именно компрессорного типа. Если термофен имеет встроенную турбину-крыльчатку, то насадки применяются круглые, которыми комплектуется паяльная станция. Сменных насадок для термофена вентиляторного типа, кажется, не выпускается.

Хотя основное назначение паяльного термофена заключается в проведении паяльных работ, вовсе не исключается его применение для других целей. Это , разогрев термоклея, гибка и сварка пластмасс и просто что-то где-то посушить.

При пайке обычным паяльником с помощью термофена можно несколько подогреть участок платы, что сделает условия пайки более комфортными - не надо тратить запасенное в жале паяльника тепло на разогрев платы.

Некоторые станции имеют вентилятор встроенный непосредственно в термофен, например, Lukey-702. Она пришла на смену снятым с производства станциям Lukey 852D+ и Lukey 853. Внешний вид станции показан на рисунке 13.

Рисунок 13. Внешний вид паяльной станции Lukey-702

Управление станцией микроконтроллерное, что позволяет запоминать выставленную ранее температуру. Подставка фена имеет микровыключатель: если фен положен на подставку, то он отключается. Повторное снятие с подставки включает фен вновь, поэтому приходится дожидаться его разогрева, что не совсем удобно. Чтобы этого избежать, бывалые пользователи предлагают пользоваться для фена отдельной подставкой.

Станция имеет небольшие размеры, пластиковый корпус, вес станции не более 1,5 килограмма. По отзывам пользователей, станция менее шумная, чем Lukey 852D+ и потребляет меньше энергии. Идеально подходит для ремонта сотовых телефонов. Краткие технические характеристики паяльной станции Lukey-702 показаны на рисунке 14.

Рисунок 14. Характеристики паяльной станции Lukey-702

Для станции Lukey-702 существует большой набор сменных жал для паяльника, около сорока штук, которые показаны в сервисном мануале станции Service_manual_Lukey702_rus.pdf. Там же приведены схемы электронного блока управления и алгоритмы работы станции. Этот мануал нетрудно найти в сети интернет.

Все паяльные станции, описанные выше, имеют антистатическую защиту с помощью заземления через вилку питания. Для этого электрическая розетка должна иметь заземляющий контакт.

Сейчас на рынке существует такое понятие, как «добротный китай». Именно к этой категории относятся бюджетные станции Lukey и Aoyue, заслуженно завоевавшие симпатии радиолюбителей и профессионалов. Их цена находится в пределах 2000…4000 рублей. Как говорится, оптимальное соотношение цена/качество.

Рисунок 15. Паяльная станция Aoyue-2702a

Кроме паяльника и термофена современные паяльные станции оснащаются демонтажным пистолетом (паяльник с отсосом припоя), а также дымоулавливателем, позволяющим получить более комфортные условия работы, - вместе с бессвинцовыми припоями тоже забота об экологии и условиях труда. Одна из таких паяльных станций Aoyue-2702a показана на рисунке 15.

Цена такой станции в интернет-магазинах находится на уровне около 16 000 рублей, что делает ее не очень доступной для покупки рядовыми радиолюбителями.

Современные радиоэлектронные схемы выполнены при помощи миниатюрных компонентов. Большую долю среди элементарной базы большинства электронных устройств занимают многовыводные интегральные микросхемы и SMD компоненты. Использование для ремонта и монтажа подобных устройств обычного паяльника затруднительно, особенно при демонтаже элементов с большим количеством выводов. Требуется одновременный прогрев сразу большого количества выводов.

В дополнение к трудностям печатные платы имеют многослойную структуру, когда внутренние слои платы представляют сплошную металлизацию, обладающую хорошей теплопроводностью. Этот слой затрудняет прогрев выводов и требует точного поддержания температуры жала паяльника.

Для чего нужна паяльная станция

Для решения данных вопросов разработаны электрические паяльники с температурной стабилизацией нагрева рабочего элемента. Жало современных паяльников имеет встроенный температурный датчик. Контроль и регулировка температуры производится при помощи контролирующих устройств, которые входят в состав паяльника или выполнены в виде выносных блоков. Демонтаж и пайку многовыводных радиоэлементов удобнее, а иногда и единственно возможно осуществлять только при стабильной температуре нагрева всех выводов одновременно, чего нельзя достигнуть обыкновенным паяльником.

Паяльная станция позволяет контролировать зону нагрева и точно поддерживать заданную температуру даже при наличии теплоотвода в месте пайки. Выбор паяльной станции зависит от области ее применения и опыта работы с оборудованием.

Разновидности паяльных станций

Все паяльные станции для монтажа и ремонта радиоэлектронных устройств можно поделить на три разновидности:

• Контактные. Нагрев выводов радиоэлементов осуществляется при помощи паяльника с регулируемой и стабилизированной температурой рабочего элемента. Применяются для монтажа SMD компонентов и радиодеталей с проволочными выводами;
• Бесконтактные. Нагрев производится потоком нагретого воздуха или инфракрасными излучателями. Основное назначение – демонтаж многовыводных компонентов. Также бесконтактными паяльными станциями осуществляется пайка безвыводных компонентов (типа BGA);
• Комбинированные. По сути, объединяют оба первых типа.

По принципу регулировки паяльные станции могут быть двух типов:

• Аналоговые. Наиболее простые и имеют дискретную регулировку температуры по принципу включено-выключено. Пока температура жала не достигла необходимого значения, нагревательный элемент включен в работу. Когда достигнут требуемый уровень нагрева, подача напряжения прекращается. Достоинство такого принципа управления – низкая стоимость. Аналоговым станциям присуща инерционность регулировки температуры и плохая стабилизация нагрева;

• Цифровые. Встроенный в устройство микроконтроллер не только отслеживает температуру жала паяльника, но и регулирует мощность нагрева. То есть, чем больше температура отстает от необходимой, тем большее напряжение подается на нагревательный элемент. Этим достигается высокая точность регулировки температуры, и инерционность будет получше, чем у аналоговых.

Многие производители выпускают паяльные станции раздельно для свинцово-оловянных припоев и для бессвинцовых. Какую выбрать? Разницы между ними нет, кроме того, что бессвинцовые припои требуют большей температуры и, соответственно, большей мощности.

Обратите внимание! Использовать в работе паяльную станцию с большой мощностью не только можно, но и желательно, поскольку основным параметром в работе является температура рабочего элемента и ее стабилизация. Более мощное устройство с такими требованиями справляется гораздо лучше.

Сказанное выше относится не только к контактным устройствам. Воздушные и инфракрасные паяльные станции имеют такие же принципы регулировки и стабилизации нагрева.

Типы нагревательных элементов паяльников

Нагрев жала паяльника можно осуществлять тремя способами:

• При помощи высокоомного нагревательного элемента – классический способ. Нагреватель представляет собой обмотку из высокоомного термостойкого провода (нихром), намотанную на жало паяльника через изолирующую прокладку. Рядом расположен термодатчик. Отличаются большой инерционностью и низкой надежностью;

• Керамические нагреватели – разновидность классического варианта. Нагревательный элемент внедрен в слой керамики вместе с термочувствительным датчиком. Гораздо меньшая инерционность, высокая надежность, но не переносит ударов и падений;

• Индукционные нагреватели. Используют индуктивный элемент для нагрева ферромагнитного жала. Материал рабочего инструмента подобран таким образом, чтобы нагрев происходил до так называемой точки Кюри, когда пропадают ферромагнитные свойства. Обеспечивается идеальная термостабилизация без применения термодатчиков. Нагреватели подобного типа способны работать только с единственным значением температуры. Поскольку появились недавно, отличаются завышенной стоимостью и используются только любителями эксклюзивных изделий. Спорным остается вопрос о влиянии сильных электромагнитных излучений на организм человека.

Термофен паяльной станции

Бесконтактный нагрев радиоэлементов производится подачей нагретого воздуха. Фен для пайки по принципу действия не отличается от строительного и в ряде случаев может быть им заменен. Основное отличие заключается в более точной стабилизации температуры выходящего воздуха и регулировке скорости потока. Слишком высокая скорость способна привести к выпаиванию и выдуванию близлежащих компонентов.

По принципу подачи различают компрессорные и вентиляторные термофены:

• Компрессор находится в корпусе паяльной станции и соединяется с термофеном посредством гибкого шланга. Сама конструкция насадки достаточно удобная в работе, но шланг подачи воздуха имеет повышенную жесткость, что является недостатком данной конструкции;
• Вентиляторные термофены имеют встроенный в рукоятку малогабаритный вентилятор (турбину), подобно бытовому фену. От собственно фена к паяльной станции идут только соединительные провода, которые не сковывают движений, но рукоятка имеет повышенный вес и габариты.

Оба типа имеют равные характеристики, и выбирать устройство нужно из личных предпочтений.

Любая модель термофена располагает набором насадок, которые идут в комплекте, или их можно приобрести отдельно. Форма насадок позволяет использовать их для работы с компонентами различных габаритов и конфигурации выводов, не перегревая близлежащие радиоэлементы.

Инфракрасный нагреватель

Профессиональное оборудование для ремонта радиооборудования снабжено устройствами инфракрасного подогрева. Излучателями служат мощные источники инфракрасного излучения, которые расположены на рабочем столе для предварительного подогрева большой площади печатной платы и на рабочем элементе для непосредственного воздействия на компоненты электронной схемы. Подогрев печатной платы сокращает время воздействия высокой температуры при пайке и уменьшает температурный градиент на площади воздействия.

Оборудование инфракрасного нагрева имеет высокую стоимость, поэтому используется, в основном, профессионалами при ремонте сложного оборудования.

Дополнительные возможности паяльных станций

Для демонтажа некоторых малогабаритных элементов (SMD резисторы, конденсаторы, диоды) возможности термовоздушного подогрева излишни. Особенно это касается элементов с пластиковыми корпусами (светодиоды). Работу облегчает использование термопинцетов, которые представляют собой гибрид паяльника и пинцета. Форма губок у термопинцета рассчитана на работу с двухвыводными миниатюрными радиокомпонентами, но существуют модели с губками, предназначенными для демонтажа ИМС с двухсторонним расположением выводов.

Тем, кто решил приобрести паяльную станцию, следует обращать внимание на наличие удобного держателя для инструментов – паяльника или термофена. Такие держатели могут крепиться на корпусе устройства или устанавливаться отдельно, в любом удобном для работы месте рабочего стола.

Как выбрать паяльную станцию среди всего разнообразия? Критерием выбора должны служить не только набор дополнительных опций и характеристик, но и качество исполнения и возможности ремонта, доступность расходных материалов.

Хорошая паяльная станция должна иметь доступный для приобретения набор аксессуаров и расходных материалов. Жала паяльников и насадки на воздушный нагреватель, идущие в комплекте оборудования, зачастую недостаточно удобны для выполнения необходимых видов работ, и нужные приходится приобретать отдельно.

В качестве расходных материалов могут выступать нагревательные элементы паяльников. Работая в условиях высоких температур и механических нагрузок, нагреватели довольно часто выходят из строя.

Видео

Сталкиваются не только новички, но и опытные инженеры и сервисмены. Мы решили написать статью на эту тему, чтобы помочь разобраться в великом множестве вариантов. Эта статься не только своеобразный рейтинг паяльных станций, но и классификация с полезными советами, основанными на нашем опыте.

Ни для кого не секрет, что современная техника, а особенно цифровая, с каждым годом становится все более «продвинутой» и универсальной, при этом ее массогабаритные показатели постоянно уменьшаются. Это, в свою очередь, сказалось на сложности монтажа радиокомпонентов на заводе и последующем, в случае брака, ремонте в сервисном центре.

Если с быстрой и качественной пайкой компонентов на плату в заводских условиях успешно справляется «специально обученный» робот, то ремонтом той же платы приходится заниматься живому человеку. Успешность ремонта зависит в равной степени как от его мастерства, так и от используемого оборудования.

Контактная паяльная станция оснащена блоком питания, который, в большинстве случаев, обеспечивает гальваническую развязку между цепью питания и нагревательным элементом. С помощью блока питания можно регулировать напряжение на нагревательном элементе, соответственно - изменять температуру нагрева. В большинстве случаев диапазон оптимальной температуры пайки - 250-330 градусов.

В качестве примера такой станции можно привести несколько классических моделей:

По принципу действия они не отличаются от обычных, но мощность нагревательного элемента начинается от 75-80 Вт и заканчивается в пределах 150-160 Вт. Также производители пытаются минимизировать время стабилизации температуры микроконтроллером. Для этого используют более продвинутые ПИД-регуляторы.

Популярные станции для бессвинцовой пайки:

Отдельно хочется отметить очень популярную модель GOOT PX-201 , которая на первый взгляд является паяльником, но на самом деле - это полноценная паяльная станция для бессвинцовой пайки в компактном корпусе.

Не стоит бояться применять бессвинцовые станции и со свинцовыми припоями. Они для этого подходят ничуть не меньше, чем «простые» контактные станции.

Но далеко не со всеми задачами можно справиться лишь контактным методом пайки. SMT-монтаж, который сейчас доминирует, подразумевает использование миниатюрных SMD-компонентов и безвыводных BGA-микросхем. А справиться с такими элементами с помощью паяльника не только сложно, но и, в большинстве случаев, просто невозможно.

Для такого рода работ были созданы бесконтактные паяльные станции, и среди них наибольшее распространение получили термовоздушные.

Принцип работы термовоздушных станций довольно 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.

Таким образом решаются проблемы с пайкой в труднодоступных местах, с прогревом нескольких контактных площадок и т. п.

Термовоздушные паяльные станции широко используют для ремонта мобильных телефонов и бытовой техники. Мощности любой станции достаточно для работы как со свинцовыми, так и с бессвинцовыми припоями. Но и у них есть ограничение по применению. Нельзя использовать станцию для монтажа/демонтажа больших BGA-микросхем.

Термовоздушная паяльная станция Pro"sKit SS-602B

Термовоздушная паяльная станция с микропроцессорным управлением, 3 режимами подачи воздушного потока, жидкокристаллическим экраном с цифровой индикацией и диапазоном рабочих температур от 200 до 500 °C. Потребляемая мощность: 300 Вт.

Комбинированные термовоздушные паяльные станции

Термовоздушные станции получили свое развитие в комбинации с другими видами паяльного оборудования. Поэтому самая распространенная модель на рынке - Lukey 852D+. Тандем термофена и паяльника за небольшие деньги стал залогом успеха этой модели. Наверное, трудно встретить отечественного электронщика, который никогда не паял с ее помощью.

На волне успеха Lukey на рынке появились сотни моделей, так или иначе похожих на нее. И сейчас без проблем можно подобрать «паялку» на свой вкус.

Например:

• в ассортименте Lukey, кроме 852D+, это могут быть модели , , . Их отличие от «классики» - тип нагнетателя воздуха. Все они оснащены турбинным мотором, который размещен в рукояти термофена. За счет этого был упразднен шланг-воздуховод от головного блока станции, что повлияло на улучшение эргономики и удобства пользования. В модели 853D также реализован встроенный лабораторный блок питания.
• ассортимент AOYUE предлагает значительно большую вариативность. Кроме модели со встроенным лабораторным БП - AOYUE 768 , есть станции с встроенным дымопоглотителем - AOYUE 968 . Самые «продвинутые» модели оснащаются не простым паяльником, а паяльником для бессвинцовой пайки (AOYUE 2738A+) и даже демонтажным пистолетом (AOYUE 2702A+ и AOYUE 2703A+).

Демонтажные паяльные станции

Неотъемлемым конструктивным элементом демонтажной паяльной станции также является компрессор, но здесь он работает не на выдув, а на всасывание. С его помощью разогретый припой на контактной поверхности всасывается в специальный резервуар. Тот, кому хоть раз приходилось выпаивать микросхему в корпусе, например, DIP8, понимает, насколько это удобно.

Кроме AOYUE 2702A+ , которая является чем-то вроде «паяльного комбайна», существуют сугубо демонтажные станции, такие как Pro"sKit SS-331B , AOYUE 474A+ и AOYUE 701A+ (AOYUE 701A+ также оснащена обычным паяльником).

Инфракрасные паяльные станции

Описать все нюансы эксплуатации и применения в общем обзоре для инфракрасных паяльных станций невозможно. Это уже тема отдельной статьи. Но мы попытаемся кратко их классифицировать.

Данный тип паяльного оборудования был создан для решения нескольких сложных задач:

• монтаж/демонтаж средних и крупных BGA-микросхем;
• уменьшение теплового влияния на пластиковые элементы при пайке;
• упразднение использования большого количества насадок под конкретный тип микросхем, как в термовоздушных станциях, ввиду того, что новые микросхемы появляются на рынке постоянно.

Учитывая эти преимущества, ИК-станции практически полностью вытеснили любые другие в сервисных центрах по обслуживанию компьютеров и ноутбуков.

Фактически любая (кроме бюджетных решений типа Tornado) ИК-станция - это ремонтный комплекс, который состоит из таких элементов:

• верхний нагреватель;
• нижний нагреватель (преднагреватель);
• стол для держания платы;
• система термоконтроля, которая состоит из термодатчиков и программируемого контроллера.

Такая конструкция предусмотрена именно для обслуживания плат большого размера, таких как материнские платы ПК и ноутбуков.

Мощный верхний нагреватель позволяет выпаять большую BGA-микросхему, например, «северный мост». Большой по площади нижний нагреватель минимизирует риск термической деформации текстолита в связи с локальным нагревом «сверху». На столе можно правильно и надежно зафиксировать плату. А система термоконтроля автоматически отслеживает изменение температуры в контрольных точках, сравнивает ее с заданной температурой и регулирует ее соответственно термопрофилю.

Задача оператора такой станции сводится к подбору правильного термопрофиля (температурно-временных отрезков процесса пайки), а сама станция выполнит всю оставшуюся работу в автоматическом режиме.

По типу нагревательного элемента ИК-станции делятся на:

Преимуществами керамических нагревателей являются работа в невидимом спектре излучения, высокая надежность и длительное время наработки на отказ.

Преимущества кварцевых нагревателей заключаются в меньшей инерционности и в большей однородности пятна нагрева.

Надеемся, что эта статья поможет вам сделать правильный выбор паяльной станции. По вопросам, которые не были затронуты в обзоре, и по любым другим вопросам технического характера, вы можете обращаться в наш отдел технической поддержки.

Юрий Стахняк ,
Технический специалист магазина инструментов Masteram

Разберем особенности, отличия и преимущества разновидностей паяльного оборудования: станций и паяльников.

Какой же инструмент для пайки лучше? Какой выбрать? Для начала нужно разобраться, какие же типы этих приборов существуют, и зачем они нужны.

Паяльники

В наше время распространены не только простые электрические паяльники, привычные многим радиолюбителям, но и так называемые импульсные, газовые и так далее. Существует множество видов и моделей этих инструментов, которые выпускаются различными производителями.

Давайте рассмотрим их устройство:

• В основе обычного находится специальный нагревательный элемент, подогревающий жало, которое можно купить отдельно и на тэн поступает переменное сетевое напряжение непосредственно из бытовой электросети. Когда паяльник включен, нагреватель методом теплопроводности отдает тепло жалу. При этом некоторые виды могут работать от аккумуляторов, что делает их еще удобнее.
• Некоторые радиолюбители предпочитают использовать импульсные паяльники . Основа их устройства — специальный трансформатор. Ну а уже к нему присоединяется паяльное жало. У таких разновидностей есть специальная кнопка, для активации, а также подсветка рабочей зоны, как в некоторых моделях токовых клещей. При нажатии кнопки трансформатор начинает подавать напряжение на жало, благодаря чему оно довольно быстро разогревается - буквально за 7-10 секунд. Отпустив кнопку, жало также быстро остынет (ну, не с такой скоростью как нагреется, но все равно быстрее).
• Существуют портативные газовые паяльники, которые работают на сжиженном газе. По сути это просто горелки, со специальными креплениями для жала. Закачиваете газ в баллон, поджигаете и паяете! Но газовым паяльником можно не только паять, но и резать металл, плавить его или сваривать. В общем, это уже больше универсальная газовая горелка.

Паяльные станции

Существует множество различных видов этих устройств, и каждый имеет свои определенные конструктивные особенности. Но все они имеют кое-что общее, а именно, блок управления. Собственно этот блок и является основой, так как с его помощью осуществляется контроль нагрева, индикация, питание. В основном, различия в паяльных инструментах или их комбинациях:

• Контактные паяльные станции по сути являются електропаяльником, подключенным к блоку управления. Самые простые имеют только кнопку включения, а также аналоговый регулятор температуры. Некоторые радиолюбители не считают такие агрегаты полноценными и называют просто паяльниками с регулировкой температуры. Более дорогие устройства имеют цифровую индикацию температуры, а также специальный процессор для управления.
• Термовоздушные укомплектовываются специальным феном с насадками, который разогревает припой потоком разогретого воздуха. Могут включать лабораторный блок питания, цена в этом случае возрастет, но все равно выгоднее купить такое многофункциональное оборудование, чем устройства по отдельности. В некоторых случаях мастера по ремонту радиоэлектроники используют инфракрасный преднагреватель печатных плат.
• Комбинированная паяльная станция может иметь как контактный паяльник, так и термофен - обычно их предпочитают купить опытные радиолюбители или же мастера сервисных центров, ведь зачем будут занимать место 2 паяльные станции, если можно взять одно, многофункциональное оборудование.
• Инфракрасные паяльные станции осуществляют нагрев припоя с помощью специального, подогревающего ИК излучателя. Обычно такие приборы стоят очень дорого и применяются для ремонта различных сложных радиоэлектронных устройств. Блоки управления у них гораздо сложнее, чем у предыдущих, так как зачастую эти ИК паяльные станции являются полуавтоматическими.

Теперь давайте рассмотрим преимущества, а также области их применения, ведь именно для этого мы здесь и собрались!

Преимущества и недостатки паяльников

Преимущества каждого из видов:

• Обычные электрические паяльники весьма дешевые и простые. Включил в розетку - и паяешь! Некоторые могут иметь регулятор температуры, что также довольно удобно. Это самые простые и доступные паяльные устройства.
• Импульсные - довольно экономичные. По сути, они работают только тогда, когда нажата кнопка.
• Газовый паяльник не зависит от бытовой электросети. Он вообще не зависят от электричества, так как работает на сжиженном газу. Если приходиться работать в полевых условиях и нет доступа к источникам питания, такой паяльник будет просто идеальный! Собственно, в таких условиях иной альтернативы и нет.

Недостатки:

• Дешевый электрический паяльник может взрываться во время работы. Это не шутка, такие случаи периодически происходят. Представьте себе досаду радиолюбителя, у которого в руках взорвался дешевый китайский прибор. Ну а еще некоторые из них имеют настолько простую конструкцию, что при поломке его проще выкинуть, так как он неразборный и заменить испорченную часть не получится.
• Импульсные паяльники - довольно большие и имеют специфическую форму жала. Если вы длительное время пользовались обычным устройством, то импульсный покажется вам попросту неудобным, слишком громоздким и непонятным.
• «Ну а что может быть не так с паяльником газовым?» — спросите вы. А мы ответим — у этого паяльного инструмента горящая струя! То есть, нагрев происходит от открытого пламени, что требует от пользователя соблюдения строгих мер предосторожности. Одно неверное движение и в мастерской радиолюбителя может разгореться самый настоящий пожар!

Преимущества и недостатки паяльных станций

Собственно начнем с самого приятного — преимуществ:

• Паяльники контактных станций разборные! У них можно заменить нагревательный элемент, жало (доступно не у всех). Ну и, конечно, есть регулировка температуры нагрева.
• Термофен — сплошное преимущество, особенно если нужно работать с мелкими SMD-компонентами. Для этих целей в некоторых случаях удобнее купить не паяльную станцию, а термопинцет. Фен позволяет равномерно прогревать область пайки, площадь которой зависит от фокусировки струи из паяльной насадки, что особенно актуально при работе с многовыводными радиодеталями и микросхемами.
• Комбинированные паяльные станции, сочетающие функции двух перечисленных видов оборудования — все преимущества вышеперечисленных приборов!
• Инфракрасные станции позволяют работать со сложными компонентами, крупными печатными платами и так далее. Они самостоятельно осуществляют полный контроль процесса паяния.

И недостатки:

• Дешевые контактные станции часто ломаются и выходят из строя из-за использования производителем дешевых компонентов.
• Термовоздушные станции. Можно элементарно перегреть фен и он начнет плавиться. Также часто портятся компрессоры или вентиляторы, нагнетающие воздух. Но это опять же таки проблема дешевых устройств.
• Смешанные. Те проблемы что и у вышеперечисленных.
• Инфракрасные просто очень дорогие.

Сделаем вывод

Так что выбрать? Паяльник или паяльную станцию? Нет, мы не будем вам советовать конкретную модель или тип. Каждый вид из данного имеет свое назначение и относится в определенной ценовой категории. Зато вы знаете, чем они отличаются друг от друга, какие имеют преимущества и недостатки, что позволит сделать правильный выбор самостоятельно. Ну а если нужна помощь в выборе или консультация — обращайтесь в интернет-магазин измерительных приборов Electronoff, а мы вам поможем.

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.

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.

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

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.

Рис. 2. Устройство индукционного паяльника

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:

. INDUSTA 550 (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
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.
	Рис. 4. Stannol Industa HF 5100/5150Индукционные паяльные станции

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.