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 обычным паяльником 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 ПИД-регулятором , реализованным программно в микроконтроллере . 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 традиционными «свинцовыми» припоями .

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 термопары , 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 нагрев термоусадочной трубки , 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.

Читайте также по этой теме: Индукционные паяльные станции