Внимание! Данная статья предназначена только для ознакомительных целей, и к сборке не рекомендуется! Там же скачиваем обновленные версии прошивок для станции первой версии.
При ремонте материнских плат связанных с заменой BGA компонентов не обойтись без инфракрасной паяльной станции! Китайские станции качеством не блещут, а качественные ИК паяльные станции стоят не дешево. Выход - собрать самому паяльную станцию. Стоимость компонентов для сборки станции не превышает 10 тысяч рублей. Не смотря на дешевизну - самодельная ИК станция надежно себя зарекомендовала в ремонте материнских плат. Контроллер обеспечивает точное соблюдение термопрофиля, что является важным фактором во время замены BGA компонентов.
Описание конструкции
Станция состоит из контроллера управления, нижнего подогрева, верхнего нагревателя.
Контроллер двухканальный. К первому каналу можно подключить термопару или платиновый терморезистор. Ко второму каналу подключается только термопара. 2 канала имеют автоматический и ручной режим работы. Автоматический режим работы обеспечивает поддержание температуры 10-255 градусов через обратную связь с термопар или платинового терморезистора (в первом канале). В ручном режиме мощность в каждом канале можно регулировать в диапазоне 0-99%. В памяти контроллера заложено 14 термопрофилей для пайки BGA. 7 для свинецсодержащего припоя и 7 для безсвинцового припоя. Термопрофили указаны ниже. При желании их можно изменить (исходник в архиве).
Для безсвинцового припоя максимальная температура термопрофиля: - 8 термопрофиль - 225C о, 9 - 230C о, 10 - 235C о, 11 - 240C о, 12 - 245C о, 13 - 250C о, 14 - 255C о
Если верхний нагреватель, не успевает прогревать согласно термопрофилю, то контроллер становится на паузу и ждет пока не будет достигнута нужная температура. Это сделано для того, чтобы адаптировать контроллер для слабых нагревателей, которые прогревают долго и не успевают за термопрофилем.
Контроллер так же можно использовать в качестве регулятора температуры, например, во время сушки или запекания паяльной маски (в духовке, в которую помещена термопара), или прочих случаях, где требуется точное поддержание температуры.
Принципиальная схема контроллера
Далее приведены фото контроллера. Блок питания использовал от ноутбука, которое переделал на напряжение 12 Вольт. В качестве гнезда для термопар использовал usb гнездо с кусочками текстолита, которое припаяно к передней панели, смотрим фото. Охлаждение активное, я использовал термотрубку от охлаждения ноутбука. К термотрубке феном припаял медную пластину, на которую будут установлены элементы для охлаждения. Можно использовать охлаждение процессора от системного блока, но тогда габариты устройства увеличатся.
Нижний подогрев изготовлен из галогенового обогревателя на 3 лампы общей мощностью 1,2 кВт. Из обогревателя демонтируется основание со светоотражателем и защитной сеткой. Корпус для нижнего подогрева я изготовил из изогнутой листовой жести(конька оцинкованного), который вырезал ножницами по металлу. Так же в конструкцию добавлен порог алюминиевый(стык), для удобства установки на него швеллера алюминиевого. На швеллер через стойки устанавливается материнская плата. Нижний подогрев можно подключить к контроллеру. Я поступил другим способом чтобы не заморачиваться с второй термопарой, - в нижний подогрев встроил диммер на 600 Вт, только на симистор установил радиатор побольше. С регулировкой 1,2 кВт он прекрасно справляется. Примерное положение диммера я запомнил, при котором стабильно держится требуемая температура на материнской плате. Для небольших плат (например видеокарт) можно использовать канцелярские прищепки, прикрученные к DIN рейке. Пример на фото.
Качественный верхний нагреватель из подручных средств, к сожалению невозможно изготовить. Я проводил эксперименты с галогеновыми лампами, кварцевыми трубками со спиралями, так же экспериментировал с ИК лампой. Но лучше всего себя зарекомендовал керамический нагреватель фирмы ELSTEIN серии SHTS (с позолотой). Подобные нагреватели используются в дорогих ИК станциях. Я использовал ELSTEIN SHTS/100 800W и ELSTEIN SHTS/4 300W. Нагреватели греют очень хорошо, и практически не светят. Спектр ИК излучения очень подходит для замены BGA компонентов. Нагреватели из Китая не рекомендую, хоть внешне они и похожи на ELSTEIN.
Тепловое пятно нагревателя ELSTEIN SHTS/100 800W. Размер нагревателя 96х96 мм. Расстояние между нагревателем и платой 5см.
Круг El1 диаметр 4 см (перепад температуры 5 градусов от центра до края окружности).
Круг El2 диаметр 5 см (перепад температуры 10 градусов от центра до края окружности).
Круг El3 диаметр 6 см (перепад температуры 15 градусов от центра до края окружности).
Тепловое пятно нагревателя ELSTEIN SHTS/4 300W. Размер нагревателя 60х60 мм. Расстояние между нагревателем и платой 5см.
Круг El1 диаметр 2,5 см (перепад температуры 5 градусов от центра до края окружности). Подходит для большинства чипов.
Круг El2 диаметр 3 см (перепад температуры 10 градусов от центра до края окружности).
Круг El3 диаметр 4,5 см (перепад температуры 15 градусов от центра до края окружности).
Как видим оба нагревателя подходят для замены BGA компонентов. Но ELSTEIN SHTS/100 800W имеет преимущество перед вторым нагревателем. Это гораздо большее равномерное тепловое пятно. Круг диаметром 4 см у которого перепад температуры не более 5C о. Практически показатель как у Термопро с 3D отражателем (у которого однородное квадратное тепловое пятно 4х4см с перепадом температуры не более 5C о)
Ниже приведены фото конструкции верхнего нагревателя и станины, которую изготовил из того что было в строительном магазине. Конструкция получилась удачной, регулируется по высоте и длине, нагреватель крутится вокруг своей оси, его легко установить над любым участком платы.
Термопара крепится к штативу. Ее легко навести на любой участок платы. Конструкция на фото. Гибкий металлический рукав я использовал от USB фонарика из магазина, где все по одной цене. В металлический рукав я вставил термопару без внешней изоляции при помощи проволоки.
Настройка контроллера
Для настройки канала верхней термопары R3 устанавливаем в среднее положение. Помещаем термопару контроллера и термопару образцового термометра на нагретую поверхность (например галогеновую лампу, где обе термопары соединены вместе и на них нанесена термопаста), и калибруем резистором R6 показания максимального значения температуры 250 градусов. Потом даем лампе остыть до комнатной температуры и калибруем резистором R3 нижнее показание температуры. Данную процедуру нужно повторить несколько раз, пока не будет совпадать нижнее и максимальное значение температур с реальными показателями. Такую же процедуру повторяем с каналом нижней термопары при помощи резисторов R11 и R14 соответственно. Аналогично калибруется первый канал при использовании платинового терморезистора резисторами R21 и R27 соответственно. Если не планируется использовать платиновый терморезистор, то ОУ U2 можно из схемы исключить со всей обвязкой, а 11 вывод микроконтроллера подключить на +5В.
Управление контроллером и изменение параметров, а так же процесс съема и установки чипа показан на видео. Верхний нагреватель я устанавливаю на высоте 5-6 см от поверхности платы. Если в момент исполнения термопрофиля происходит выбег температуры от заданного значения больше чем на 3 градуса - понижаем мощность верхнего нагревателя. Выбег на несколько градусов в конце термопрофиля(после отключения верхнего нагревателя) не страшен. Это сказывается инерционность керамики. Поэтому я выбираю нужный термопрофиль на 5 градусов меньше, чем мне надо. На данном нижнем подогреве температура немного отличается над зоной нагревателя, и в теневой зоне (разница около 10-15 градусов). Поэтому плату на нижний нагреватель желательно установить так, чтобы чип находился над зоной нагревателя (но это не критично). Перед съемом чипа при помощи зонда нужно убедиться(аккуратным нажатием на каждый угол чипа) что шары под чипом поплыли. При монтаже используем только качественный флюс, иначе неправильный выбор флюса может все испортить. Так же при монтаже чипа BGA рекомендуется накрыть кристалл прямоугольником из алюминиевой фольги с размером стороны равной примерно ½ от стороны BGA, чтобы снизить температуру в центре, которая всегда выше, чем температура около термопары (смотрим выше фото тепловых пятен ИК нагревателей ELSTEIN).
Внешний вентилятор программно не задействован, хотя на схеме он и указан. В дальнейшем планируется в исходник внести изменения и задействовать внешний вентилятор.
Ниже вы можете скачать архив с печатной платой в формате LAY, исходным кодом, прошивкой
Список радиоэлементов
| Обозначение | Тип | Номинал | Количество | Примечание | Магазин | Мой блокнот |
|---|---|---|---|---|---|---|
| E1 | Энкодер | EC11 | 1 | С кнопкой | В блокнот | |
| U1, U2 | Операционный усилитель | LM358 | 2 | В блокнот | ||
| U3 | Линейный регулятор | LM7805 | 1 | Устанавливается на радиатор | В блокнот | |
| U4 | МК PIC 8-бит | PIC16F876 | 1 | PIC16F876A | В блокнот | |
| U5, U6 | Оптопара | PC817 | 2 | В блокнот | ||
| LCD1 | LCD-дисплей | WH2004A-YYH-CT | 1 | 20x4 на основе KS0066 (HD44780) с англо-русским словарем | В блокнот | |
| Q1, Q2 | MOSFET-транзистор | TK20A60U | 2 | 2SK3568 | В блокнот | |
| Q3, Q4, Q5 | MOSFET-транзистор | IRLML0030 | 3 | Или любой N-Channel MOSFET | В блокнот | |
| Z1 | Кварц | 16 МГц | 1 | В блокнот | ||
| VD1 | Выпрямительный диод | LL4148 | 1 | В блокнот | ||
| VD2, VD3 | Диодный мост | KBU1010 | 2 | В блокнот | ||
| VD4, VD5 | Стабилитрон | 24 В | 2 | В блокнот | ||
| R1 | Платиновый терморезистор | PT100 | 1 | В блокнот | ||
| R2, R10 | Резистор | 470 Ом | 2 | В блокнот | ||
| R3, R11 | Подстроечный резистор | 1 МОм | 2 | В блокнот | ||
| R4, R12 | Резистор | 1 МОм | 2 | В блокнот | ||
| R5, R13, R26 | Резистор | 1.5 кОм | 3 | В блокнот | ||
| R6, R14, R27 | Подстроечный резистор | 100 кОм | 3 | Многооборотный | В блокнот | |
| R7, R15 | Резистор | 130 кОм | 2 | В блокнот | ||
| R8, R16, R29 | Резистор | 20 кОм | 3 | В блокнот | ||
| R9, R28 | Резистор | 100 Ом | 2 | В блокнот | ||
| R17, R30 | Резистор | 10 кОм | 2 | В блокнот | ||
| R18, R19 | Резистор | 4.7 кОм | 2 | Допуск 1% или лучше | В блокнот | |
| R20 | Резистор | 51 Ом | 1 | В блокнот | ||
| R21 | Подстроечный резистор | 100 Ом | 1 | Многооборотный | В блокнот | |
| R22, R23, R24, R24 | Резистор | 220 кОм | 4 | Допуск 1% или лучше | В блокнот | |
| R31 | Подстроечный резистор | 10 кОм | 1 | Многооборотный | В блокнот | |
| R32 | Резистор | 16 Ом | 1 | Мощность 2Вт | В блокнот | |
| R33, R34, R36, R37 | Резистор | 47 кОм | 4 | Мощность 1Вт | В блокнот | |
| R35, R38 | Резистор | 5.1 кОм | 2 |
С появлением микропроцессорной техники возникла необходимость при ремонте сталкиваться с перепайкой BGA микросхем, что привычными методами сделать или крайне сложно, или, чаще, невозможно. Даже фен не всегда поможет справиться с поставленной задачей. Именно поэтому изготовление инфракрасной паяльной станции своими руками будет наилучшей альтернативой и порой единственным актуальным решением.
ИК станция для пайки
Микросхемы BGA (Ball grid array) присутствуют практически в любом современном «умном» устройстве: телефоны, компьютеры, телевизоры, принтеры. В процессе эксплуатации они могут выходить из строя, что требует замены неисправной части на новую. Но такую процедуру осуществить без специального оборудования - задача крайне сложная.
Проблема заключается в том, что производители изобретают всё новые и новые методы для монтажа электронных деталей. И обычный паяльник или фен не всегда смогут помочь в решении такой проблемы. Ведь контактные шарики способствуют высокой теплоотдаче на плату, в результате чего они не могут расплавиться.
Если пытаться поднять температуру до необходимой для их плавления, то появляется риск перегреть микросхему, в результате чего она может выйти из строя. Вследствие перегрева не исключена и возможность повреждения близлежащих деталей. Особенно если их корпусы выполнены из легкоплавких материалов.
Отличным решением может выступить инфракрасная станция. Она позволяет производить замену даже крупных GPU контроллеров. А с широким распространением компьютеров, ноутбуков, материнских плат, видеоадаптеров и другой сложной техники такие работы при ремонте выполняются достаточно часто. И если раньше для замены крупных микросхем можно было использовать термовоздушные станции, то сейчас, когда производители используют бесконтактные методы пайки, единственным оптимальным решением является ИК станция, способная качественно справиться с заменой любой микропроцессорной детали.
Принцип действия
Основными проблемами при перепайке микросхем и контроллеров является или недогрев до температуры плавления контактного материала, или перегрев заменяемой части и её выход из строя.
Так пришла идея нагревать до температуры 100–150 градусов Цельсия непосредственно саму плату. После чего уже производить пайку деталей. Это позволяет качественно снизить теплоотток на текстолит платы, что даёт возможность понижать и «верхние» температуры. А значит, и сама деталь будет меньше подвергаться перегреву.
Производить нагрев можно и термофеном, но использовать инфракрасный паяльник предпочтительнее. Ведь ИК станция позволяет делать это контролируемо, то есть следить и поддерживать «низ» и «верх» температур или использовать рекомендуемый термопрофиль пайки.
Конструктивные особенности
Любые ИК паяльные станции состоят из трёх основных частей. Выглядит всё довольно просто, хотя каждая из них является самостоятельным сложным механизмом, объединённым с общей установкой. Так, любая станция включает в себя:
В зависимости от модели и производителя, ИК паяльники могут отличаться лишь техническими характеристиками. Одни делают работу проще, другие, напротив, требуют от пользователя дополнительного внимания и трудозатрат.
Влияет это и на стоимость оборудования. Поэтому, выбирая станцию требуется обращать внимание не только на цену, но и на технические данные, чтобы не переплачивать за ненужный функционал.
Изготовление своими руками
Производствам или лицам, занимающимся ремонтом сложной электронной аппаратуры, вполне можно приобрести для работы заводскую паяльную ИК станцию. А вот любителям или тем, кому такая установка нужна изредка, можно создать её своими руками. И в пользу этого, в первую очередь, говорит цена. Даже приборы китайского производства имеют стоимость от 1 тыс. долларов. Качественные же модели европейских марок от 2 тыс. долларов и выше. Позволить себе столь дорогое удовольствие сможет далеко не каждый.
Касательно самодельной инфракрасной паяльной станции всё выглядит значительно оптимистичнее. По средним расчётам, такой аналог ИК паяльника обойдётся в пределах 80 долларов, что выглядит несравнимо более приемлемо цен на заводские приборы.
Любой человек, занимающийся ремонтом сложной техники, имеет достаточно знаний, чтобы придумать и сконструировать ИК станцию самостоятельно. В связи с этим электронная часть, внешний вид и некоторые возможности могут отличаться. А вот основная конструкция останется в любой модели одинаковой . Именно поэтому не существует единой идеальной схемы, которую можно привести в качестве единственного верного решения. Но для того чтобы понять сам принцип создания ИК паяльника, подойдёт любая модель. А уже основываясь на личных знаниях и предпочтениях, можно убрать или добавить те или иные части.
Первый вариант
В этом варианте будет использоваться двухканальный контроллер.
- Первый канал задействован для платинового терморезистора Pt 100 или обычной термопары.
- Второй канал будет использоваться исключительно термопарой. Каналы контроллера могут работать в автоматическом или ручном режиме.
Температура может поддерживаться в пределах от 10 до 255 градусов Цельсия. Термопары или датчик и термопара посредством обратной связи контролируют эти параметры в автоматическом режиме. В ручном режиме будет регулироваться мощность на каждом из каналов от 0 до 99 процентов.
Память контроллера
будет содержать 14 различных термопрофилей для работы с BGA микросхемами. Семь из них предназначены для свинецсодержащих сплавов, а другие семь для припоя без содержания свинца.
В случае со слабыми нагревателями верхний может не успевать за термопрофилем. В таком случае контроллер поставит выполнение на паузу и будет дожидаться, пока наберётся необходимая температура.
Также контроллер очень удобно выполняет термопрофиль на основании температуры преднагрева всей платы. Если по той или иной причине снять чип не получилось, то можно повторно запустить его с более высокой температурой.
Силовой блок, изображённый на схеме, имеет транзисторный ключ для верхнего нагрева и семисторный для нижнего. Хотя приемлемо использование двух транзисторных или симисторных. Участок, отмеченный красным пунктиром, можно не собирать, если рассчитывается использование двух термопар.
Для теплоотвода от ключей можно использовать радиатор с активным охлаждением от любой техники. Главное, чтобы он подходил под конструкцию моделируемого аппарата. Нижний нагреватель будет состоять из девяти галогеновых ламп номиналом 1500 Вт 220–240в R7S 254 мм. Должно получиться три части по три лампы, соединённых последовательно. Провода лучше использовать высокотемпературные силиконовые на 220 вольт.
Корпус собирается из стеклотекстолита
или любого другого похожего материала и усиливается алюминиевыми уголками. А также придётся купить и вакуумный насос. Для более эстетичного внешнего вида можно использовать ИК стекло на нижней панели. Но здесь существует сразу несколько отрицательных моментов: слишком медленный нагрев и остывание, и вся конструкция в процессе работы чересчур нагревается. Хотя наличие стекла не только делает прибор более привлекательным, но и удобным, так как платы можно класть прямо на него.
Стойка выполняется из алюминиевого швеллера для стоек. Подготавливаются вакуумный пинцет и трубка для него, термопара и стойки. Верхний нагреватель рекомендуется сделать из ELSTEIN SHTS/100 800W. Когда все детали готовы, их нужно разместить в корпусе и можно переходить к настройке.
Нагреватели устанавливаются на расстоянии 5–6 сантиметров от плат. Если температурный выбег больше трёх градусов, то стоит понизить мощность верхнего нагревателя.
Второе решение
В качестве второго варианта можно предложить конструкцию, отличающуюся лишь внутренними составляющими. И сначала стоит подготовить все необходимые комплектующие:
Главное, сразу определиться с видом корпуса. Естественно, что много зависит от наличия подходящего материала. Поэтому именно от этого стоит отталкиваться, когда приходит время располагать комплектующие внутри.
Теперь нужно взять галогеновый обогреватель. Возможно получится найти уже старый, так как его необходимо разобрать и извлечь рефлекторы и галогеновые лампы. Сами лампы разбирать не нужно. Теперь всё это потребуется поместить в заготовленный корпус. Используется всего 4 лампы по 450 ватт, подключаемых параллельно. Провода предпочтительнее использовать те же, которыми они уже были подключены. Если по каким-либо причинам использовать их возможности нет, то придётся купить дополнительно термостойкие.
Сразу придётся подумать и о системе удержания плат. Конкретные рекомендации давать здесь сложно. Ведь всё зависит от корпуса. Но хорошо бы использовать алюминиевые профили, в которые не жёстко вставляются болты с гайками таким образом, чтобы впоследствии можно было ими зажимать печатные платы и, одновременно, была возможность регулировки под разные размеры плат. Термопары, контролирующие заданную температурную схему в нижнем нагревателе, лучше пропустить в душевой шланг. Это даст подвижность и удобство в процессе работы и монтажа.
Роль верхнего нагревателя будет исполнять керамический мощностью 450 ватт. Такой можно купить как запчасть для ИК станций. Здесь же нужно позаботиться и о корпусе, так как именно он обеспечивает правильный и качественный нагрев. Сделать его можно из тонкого листового железа, согнув нужным образом, в зависимости от формы и размера нагревателя.
Теперь нужно подумать и о креплении верхнего нагревателя. Так как он должен быть подвижным, причём перемещаться не только вверх или вниз, но и под разными углами. Отлично подойдёт стойка от настольной лампы. Закрепить её можно любым удобным способом.
Пришло время заняться контроллером. Для него тоже понадобиться отдельный корпус. Если есть подходящий уже готовый, то можно использовать его. В противном случае придётся его сделать самостоятельно всё из того же тонкого металла. Твердотельные реле нуждаются в охлаждении, поэтому стоит установить к ним радиатор и вентилятор.
Так как автоматической настройки в контроллере нет, то значения P, I и D придётся вводить вручную. Здесь есть четыре профиля, для каждого отдельно устанавливается количество шагов, скорость роста температуры, время и шаг ожидания, нижний порог, целевая температура и значения для верхнего и нижнего нагревателя.
Несмотря на то что с каждым годом в мире появляется все новая и новая техника, более «продвинутая» по своим техническим характеристикам, это не говорит о том, что служить она будет вечно. Рано или поздно любой механизм приходит в неисправность. И уж какой бы надежной деталь ни была, это не застраховывает ее от возможного выхода из строя. А при ремонте подобной техники основным инструментом является паяльник. Сегодня мы рассмотрим, чем особенна инфракрасная паяльная станция, и что она может делать.
Характеристика конструкции
В качестве основного нагревательного элемента в конструкции данного механизма может использоваться кварцевый либо керамической излучатель. При этом оба типа устройств обеспечивают быструю и эффективную пайку металла. Кстати, сам уровень нагрева данного инструмента на инфракрасных паяльниках можно варьировать в той или иной степени. Таким образом, благодаря наличию специального регулятора можно подобрать максимально подходящий температурный режим для конкретного типа металла, на котором будет производиться соединение (пайка).
Следует отметить, что наиболее популярным видом паяльного оборудования являются инфракрасные станции с таким типом нагрева, в котором задействуется сфокусированный пучок Зачастую конструкция таких устройств состоит из двух частей, которые в совокупности дают локальный нагрев платы либо других составляющих элементов. Вследствие этого можно получить весьма качественное соединение, при этом затратив на пайку минимальный отрезок времени.
Разновидности
Как мы уже отметили выше, инфракрасная паяльная станция может быть кварцевой либо же керамической. Для того чтобы разобраться в особенностях каждой из них, рассмотрим оба типа более подробно.
Керамические
Керамическая инфракрасная паяльная станция (Achi ir6000 в том числе) благодаря своей простой конструкции отличается высокой надежностью, прочностью и долговечностью. При этом на разогрев всего устройства до рабочей температуры пайки нужно потратить не более 10 минут. В таких станциях зачастую используется плоский либо полый излучатель. Последний тип имеет намного больший нагрев рабочей поверхности излучателя, вследствие чего быстро совершает пайку и накаляется до нужной температуры. Однако стоимость таких устройств позволяет применять их далеко не всем, кто занимается ремонтом электронной цифровой техники.
Кварцевые
Кварцевая инфракрасная паяльная станция, несмотря на свою повышенную хрупкость, владеет высокой скоростью нагрева. Уже за 30 секунд излучатель накаливается до своей рабочей температуры.
Промышленная либо самодельная инфракрасная паяльная станция используется зачастую при прерывающихся процессах, где есть частые включения и выключения устройства. Керамические же механизмы более уязвимы к частым включениям и могут моментально выйти из строя, если не соблюдать правила эксплуатации.
Радиолюбителям рано или поздно приходится сталкиваться с пайкой элементов посредством массива шариков. BGA способ пайки используется повсеместно в массовых производствах различной техники. Для монтажа используется инфракрасный паяльник, который производит соединение деталей бесконтактным способом. Готовые модификации стоят дорого, а более дешевые аналоги не обладают достаточным функционалом, поэтому возможно изготовить паяльник в домашних условиях.
Описание процесса ИК пайки
Принцип работы инфракрасной паяльной станции заключается в воздействии сильными волнами длиной 2-7 мкм на элемент. Устройство для пайки самодельными ИК паяльными станциями как самодельными, так и приобретаемыми, состоит из нескольких элементов:
- Нижний нагреватель.
- Верхний нагреватель, отвечающий за основное воздействие на материалы.
- Конструкция держателя платы, размещенная на столе.
- Контроллер температуры, состоящий из программируемого элемента и термопары.
Длина волны, напрямую зависит от температурных показателей источника энергии. Материалы в различной форме подвергаются пайке с помощью ИК станции, сделанной своими руками, существуют основные параметры передачи энергии, непрозрачность, отражение, полупрозрачность и прозрачность. Перед изготовлением ИК паяльной станции своими руками нужно понимать, что существуют некоторые недостатки данных систем:
- Разная степень поглощения энергии компонентами ведет за собой неравномерный прогрев.
- Каждая плата ввиду различных характеристик требует подбора температур, в противном случае, компоненты перегреваются, выходят из строя.
- Наличие «мертвой зоны», где инфракрасная энергия не достигает требуемого объекта.
- Обязательное условие защиты поверхностей остальных элементов от испарения флюсов.
Нагревание происходит за счет передачи тепла к монтажной плате. Тепловое воздействие инфракрасной станцией происходит поверх детали, температуры бывает не достаточно, поэтому конструкция подразумевает нагрев нижней части. Нижняя часть состоит из термостола, процесс пайки может осуществляться посредством спокойного инфракрасного излучения, либо потоком воздуха.
Профессиональное оборудование стоит достаточно дорого, более дешевые аналоги не обладают достаточным функционалом. Для экономии средств, выполнения нужных операций с BGA контроллерами, возможно изготовить инфракрасную паяльную станцию своими руками. Сборка возможна из доступных на рынке и подручных материалов. Конструкция представляет собой изготовленный из старого светильника термостол, оснащенный лампами галогенового типа. Контроллер и верхний нагреватель приобретается на рынке или собирается из старых запасных частей.
Термостол потребует наличие отражателей, галогеновых ламп, размещенных в корпусе из профиля или листового металла. При изготовлении инфракрасной паяльной станции своими руками, стоит придерживаться чертежей, которые возможно разработать самостоятельно или позаимствовать у других исполнителей. Обязательно корпус снабжается местом для термопары, которая передает информацию на контролер для предотвращения резких перепадов температуры, избыточного нагрева материала.
Сборка ИК паяльной станции подразумевает самодельные конструкции в виде крепежа из штатива. Контроль температуры нагревательного узла производится второй термопарой. Устанавливается параллельно с нагревателем, штатив закрепляется на панели таким способом, чтобы ИК элемент можно было перемещать над поверхностью термостола. Расположение платы производится выше галогеновых ламп на 2-3 см, в корпусе термостола. Крепление производится кронштейнами, для изготовления возможно использовать ненужный алюминиевый профиль.
Изготовление паяльной лампы своими руками в первую очередь потребует корпус. Для охлаждения системы требуется монтаж одного мощного или нескольких кулеров, материал желательно выбрать из оцинкованной стали. После полной сборки производится наладка системы путем запуска схемы, отладки устройства.
Нижний подогрев может быть изготовлен несколькими способами, но гораздо лучшим вариантом является использование галогеновых ламп. Рациональным решением является установка своими руками ламп суммарной мощностью от 1 кВт. По бокам конструкции устанавливаются порожки, которые зафиксируют плату. Установка материалов для пайки производится на швеллер, для более мелких деталей используются подложки или прищепки.
Известно, что верхний нагреватель подходящего качества невозможно изготовить своими руками. Для достижения наилучшего результата в процессе ИК пайки, необходимо воспользоваться керамическими нагревательными элементами. Для и нфракрасной паяльной станции, изготовленной своими руками оптимальным вариантом является использование нагревателя ELSTEIN. Производитель показывает наилучшие результаты, спектр излучения идеально подходит для замены BGA плат, других деталей. Не рекомендуется экономить на покупке верхнего нагревателя — обогревателя при сборке паяльной станции своими руками, т.к. при работе некачественным инструментом возможно повреждение платы или собранной конструкции.
Конструкция для верхнего подогрева возможна из самодельной станины. Достаточно иметь регулировку по высоте и широте для комфортной работы на инфракрасной паяльной станции, изготовленной своими руками. К штативу крепится термопара для контроля температуры.
Корпус контроллера подбирается по размерам в соответствие с устанавливаемыми деталями. Подходящим вариантом может оказаться кусок листового метала, который без труда возможно отрезать ножницами по металлу. Размещается в блоке управления также вентиляторы, различные кнопки, а также дисплей и сам контроллер. В роли контроллера выступает Arduino, функциональность вполне достаточна для выполнения пайки BGA схем своими руками.
Детали для самодельного прибора
Перед сборкой любого оборудования своими руками, необходимо подготовить материалы и инструменты. Для инфракрасного паяльника понадобятся:
- Комплект галогеновых ламп, количество которых зависит от формы будущего нижнего нагревателя паяльной станции, оптимальное количество подбирается в диапазоне от 4 до 6 штук.
- Керамическая инфракрасная головка мощностью не менее 400 ватт для верхнего нагревателя.
- Шланг от душевой лейки для проводов, алюминиевые уголки.
- Стальная проволока, крепежный элемент от старого фотоаппарата или настольной лампы для изготовления штатива.
- Контроллер Arduino, 2 реле и термопары, а также блок питания выходом 5 вольт, который можно изготовить от зарядного устройства мобильного телефона.
- Винты, разъемы и дополнительные периферии.
В процессе сборки понадобятся чертежи, разобрать которые помогут элементарные знания в электронике.
Применение и устройство
Инфракрасный паяльник используется в основном при условиях отсутствия доступа к заменяемым компонентам. Применяется при замене мелких деталей, основным достоинством является отсутствие нагаров и прочих отложений, как при работе обычным паяльником, а также малая возможность повредить соседние элементы. Для домашнего использования возможно изготовить паяльник своими руками, используя прикуриватель от автомобиля.
Работа устройства происходит при питании 12 вольт, такое напряжения возможно получить путем использования преобразователя или не нужного блока питания для компьютера.
Изготовление
Перед сборкой паяльной станции, извлекается из корпуса прикуривателя нагревательный элемент. К контактам питания присоединяются провода питания, к центральному проводу возможно подвести медный провод с изоляцией. Сделать паяльник не составит большого труда, достаточно изолировать соединение на расстоянии от нагревательного элемента, возможно использовать термоусадочную трубку.
Корпус производится из тугоплавкого материала. Возможно воспользоваться нерабочим паяльником или приобрести кусок стали. Необходимо следить за отсутствием соприкосновения проводов. Важно понимать, что подобного рода устройство используется при незначимых работах, так как температурные пороги, другие параметры не контролируются.
Развитие электротехники и, как результат, минимизация размеров и усложнение ее компонентов создают постоянный спрос на решение сложных задач в сфере ремонта новейшего потребительского оборудования. В этой статье мы рассмотрим наиболее совершенную на сегодняшний день технологию пайки, которая завоевала популярность среди широкого круга специалистов – инфракрасную.
Инфракрасные паяльные станции, их особенности и преимущества
Инфракрасные паяльные станции – это комплексное решение на рынке оборудования для сервисного обслуживания и ремонта разных видов современной техники. Базовый принцип их работы заключается в мощном нагревании при помощи инфракрасного излучения электромагнитными волнами длиной 2-8 мкм. Практически каждая, кроме бюджетных моделей, инфракрасная паяльная станция – это сложный ремонтный комплекс, который состоит из следующих компонентов:- Верхний нагреватель.
- Нижний нагреватель.
- Стол с держателем для платы.
- Система обеспечения контроля температуры (состоит из термопары и программируемого контроллера).
Новейшие модели паяльных станций имеют возможность подключения к программному обеспечению ПК для контроля над процессом пайки по заданному температурному профилю.
По типу нагревательного элемента паяльные станции разделяют на следующие типы:
- керамические,
- кварцевые.
Одно из преимуществ керамических нагревателей – это пайка при помощи излучения электромагнитными волнами невидимого спектра, которые являются абсолютно безопасными для зрения и позволяют оператору производить визуальное наблюдение за процессом. Они также являются наиболее надежными и обеспечивают длительное время эксплуатации до отказа.
Кварцевые нагреватели, в свою очередь, отличаются меньшей инерционностью и обеспечивают большую однородность зоны нагревания, хотя они используют кроме невидимого еще и видимый и, поэтому, опасный для зрения диапазон инфракрасного излучения. По этой причине, как правило, в комплекте к станции поставляются защитные очки.
Инфракрасные паяльные станции оборудованы всем необходимым для настройки размеров прямоугольной зоны нагревания, обычно от 10 до 60 мм. Вы можете также самостоятельно манипулировать размерами и формой зоны нагревания, поскольку при работе с данными станциями допускается использование фольги, которой закрывают участки элементов, не подлежащие нагреву. Инфракрасный ремонтный комплекс специально оборудован столом, на котором можно надежно зафиксировать плату.
Верхний нагреватель выполняет основную работу при пайке. Нижний нагреватель осуществляет предварительный нагрев элементов, предохраняя, таким образом, текстолит от риска термической деформации. Система термоконтроля позволяет оператору выбирать правильный термопрофиль – температурно-временной отрезок процесса и, сравнивая температурные показатели, регулировать весь процесс по заданным параметрам.
Увеличение спроса именно на инфракрасные паяльные станции достаточно легко объясняется рядом их особенностей и преимуществ в решении сложных ремонтных заданий:
- Отлично подходят для восстановления работы микросхем SMD, BGA, CBGA, CCGA, CSP, QFN MLF, PGA больших и средних размеров.
- Инфракрасные паяльные станции лучше других могут удовлетворить потребности мастеров сервисного центра в процессе монтажа, демонтажа и реболлинга BGA-корпусов. На рынке представлены паяльные станции, которые продаются сразу с наборами для реболлинга.
- Инфракрасные паяльные станции гораздо удобнее других в работе с элементами из пластика (шлейфы и коннекторы).
- Инфракрасное излучение имеет разное воздействие на металлические и неметаллические детали. Сначала нагреваются металлические детали и припои.
- Нагревание происходит лишь в необходимой зоне, другие компоненты защищены от нежелательного термического воздействия.
- Осуществляя точный предварительный нагрев снизу, инфракрасная технология пайки препятствует термической деформации монтажной платы, что особенно важно для плат большого размера, таких как материнские платы ПК.
- Именно эти станции обеспечивают равномерность нагревания и, благодаря большой мощности, элементы быстро нагреваются до необходимой температуры.
- Идеально подходят для работы с бессвинцовыми припоями и благодаря той же мощности, способны поддерживать стабильную температуру.
- Отсутствие сильного воздушного потока не приводит к сдуванию легких элементов с платы, как в случае с термовоздушными станциями.
- Отсутствие необходимости покупать большое количество различных насадок под разные размеры микросхем, как для термовоздушных паяльных станций.
- Инфракрасное излучение волн короткой длины не вредит зрению и позволяет оператору визуально контролировать процесс пайки.
Инфракрасные паяльные станции вытеснили другие аналогичные виды техники и приобрели наибольшее распространение среди сервисных центров, которые специализируются на ремонте мобильных телефонов, игровых консолей, ноутбуков, планшетов и другой компьютерной техники, в первую очередь благодаря простоте и эффективности использования. На данном этапе производители сосредоточились на выпуске именно этого типа паяльных станций.
Сравнение основных технических характеристик инфракрасных и термовоздушных паяльных станций
Термовоздушные паяльные станции – это первое поколение ремонтных комплексов, созданных для монтажа и демонтажа микросхем с SMD и BGA-корпусами. Наилучшим образом они зарекомендовали себя также в работе с небольшими SMT-компонентами, а именно с планшетами и другой мелкой потребительской техникой.Они были заменены инфракрасной технологией по причине ряда недостатков:
- Маленькая площадь нагрева.
- Неравномерность прогрева и лишние термические нагрузки на соседние элементы.
- Деформация монтажной платы.
Но, следует упомянуть, что большое распространение получили комбинированные или гибридные ремонтные комплексы, в которых объединены лучшие свойства и термовоздушных, и инфракрасных технологий. Пример такого оборудования – это гибридный ремонтный комплекс Scotle IR360 PRO V3 . На сегодняшний день именно такой тип паяльных станций считается лучшим среди широкого круга специалистов.
Инфракрасные паяльные станции имеют свои недостатки и слабые стороны, на которые покупателю следует обратить внимание перед окончательным выбором модели. Многие новички ошибочно покупают станции вместо комплексов для демонтажа больших микросхем, как, например, термовоздушная станция Lukey 852D+ с отдельным паяльником.
В большинстве случаев это приводит к негативным последствиям, поэтому в данном случае следует использовать инфракрасный паяльный комплекс, или термовоздушный комплекс большого размера, или их гибрид. Даже если объединить в работе термовоздушную станцию с инфракрасным нижним нагревателем, заменить качественное инфракрасное паяльное оборудование не удастся, поскольку только так обеспечивается полуавтоматический процесс. А в случае с термовоздушной станцией контроль осуществляется оператором.
На рынке представлены качественные инфракрасные станции от американских и немецких производителей, но их стоимость достигает более 10 тысяч долларов. Другой распространенный сегмент – это станции китайского производства, цена которых колеблется в пределах 1 тысячи долларов. Они мало чем уступают дорогим аналогам и позволяют начать свой бизнес, не вкладывая огромные средства в создание сервисного центра. Популярность этих станций среди мастеров обусловлена не только простотой использования, но и работой в удобном полуавтоматическом режиме. От пользователя в первую очередь важно ввести начальные данные и правильно выбрать температурный профиль, а ремонтный комплекс даст сигнал о завершении процесса.
Инфракрасные паяльные станции производителя ACHI
ACHI – это небольшая китайская компания, которая первой началамассовое производство больших инфракрасных паяльных станций в доступном ценовом сегменте. Став известными в мире благодаря ремонтному комплексу ACHI IR-PRO-SC , они заинтересовали большого производителя Scotle Technology , который сделал ACHI своим подразделением, что очень позитивно сказалось на качестве продукции. Компания начала оснащать свои паяльные станции керамическими инфракрасными излучателями, которые по характеристикам близки к известным Elstein немецкого производства. Хорошее качество, доступная цена и легкость ремонта объясняет популярность этого бренда среди профессионалов. На данный момент в ассортименте представлены три основные модели инфракрасных станций:
ACHI IR-6500 – это начальный минимум для восстановления работы больших монтажных плат.
ACHI IR-PRO-SC –инфракрасная паяльная станция, которая является самодостаточным инструментом для профессионального массового ремонта в условиях сервисного центра, где процессы поставлены на поток.
ACHI IR-12000 – это наиболее продвинутая модификация из ассортимента ремонтных комплексов производителя. Рассчитана она на опытных пользователей, которые хотят получить все преимущества гибридной технологии. Ключевая особенность этого комплекса – это нижний инфракрасный нагреватель, внутри которого вмонтирован термовоздушный. Верхний нагреватель тоже является инфракрасным. Встроенный промышленный компьютер с 7" дюймовым сенсорным экраном для вывода данных помогает в режиме реального времени анализировать и корректировать параметры.
Ниже приводим таблицу сравнения основных технических характеристик самых популярных моделей инфракрасных ремонтных комплексов производителя ACHI :
| ACHI IR-6500 | ACHI IR-PRO-SC | ACHI IR-12000 | |
| Потребляемая мощность | 1300 Вт | 2850 Вт | 3650 Вт |
| Зоны нагрева | верхняя, преднагрев | верхняя, преднагрев | верхняя, нижняя, преднагрев |
| Мощность верхнего нагревателя | 400 Вт | 450 Вт | 400 Вт |
| Размеры верхнего нагревателя | 80 × 80 мм | 80 × 80 мм | 80 × 80 мм |
| Мощность преднагрева | 800 Вт | 2400 Вт | 3200 Вт |
| Размеры преднагревателя | 180 × 180 мм | 240 × 240 мм | 350 × 210 мм |
| Хранение термопрофилей | 10 групп | 10 групп | неограничено |
| Вывод данных | ПК | ПК | 7" сенсорный экран |
Инфракрасные паяльные станции производителя ACHI – это самое современное, качественное и доступное оборудование для ремонта мобильной и компьютерной техники. Их возможностей вполне достаточно для полноценного профессионального ремонта, и они по характеристикам не уступают более дорогим аналогам. Именно с ACHI потребители получают по доступной цене все преимущества лучшей на данный момент технологии пайки – инфракрасной.
Loading...