Пайка на рабочем месте радиомонтажника

Пайка на рабочем месте радиомонтажника

Введение Часть 1 Часть 2 Часть 3

Работа с электроникой - это ремесло. Для подбора оборудования сначала нужно определить хотя бы примерно операции, которые возможно потребуется выполнять. Ручную пайку можно разделить на следующие распространенные группы:

  • Ручная пайка компонентов в отверстие на печатных платах
  • Ручная пайка простых SMD компонентов
  • Ремонт и сборка сложных SMD, BGA, CSP.
  • Ручная пайка под микроскопом.
  • Сборка кабельных разъемов и пайка силовых проводников

Пайка в отверстие


Этот традиционный вид монтажа отличается от поверхностного монтажа надежностью, механической прочностью. Для пайки в отверстие в самом простом случае нужно немного: паяльник или паяльная станция, припой с флюсом, комплект для отмывки флюса, кусачки и пинцет. Жало или наконечник паяльника желательно выбирать клиновидной формы. Ширина клина  должна быть примерно равна ширине контактной площадке. Тогда будет проще сделать. А тепло будет передаваться в точку пайки без препятствий.

Правильный размер

Ширина жала паяльника должна быть примерно равна ширине контактной площадки. А отверстие вакуумного демонтажного паяльника должно быть немного шире вывода компонента.

Паяльная станция с регулировкой температуры – это идеальный выбор для этой операции. Чем новее с точки зрения конструкции паяльник, тем лучше. Современные паяльники способны справиться со сложной задачей. Они могут припаять компонент, прогреть массивную деталь без нижнего подогрева, залудить толстый провод и не оплавить изоляцию. И наоборот, мелкие детали можно паять тем же инструментом и не перегреть их.  В ассортименте нашего интернет-магазина есть как классические паяльные инструменты компании PACE, так и современные паяльные станции PACE ADS-200 или индукционные станции METCAL. Weller выпускает модели как классической конструкции с раздельным керамическим нагревателем и пассивным медным жалом, так и станции с наконечником-картриджем.

Базовые монтажные паяльные станции PACE ST-25, ADS-200 и METCAL PS-900, MFR-1110.

Жало, совмещенное с нагревателем имеет большую мощность при лучшей эргономике паяльника.  Но наконечники стоят дороже, так как это не просто медная болванка. Высокая мощность и теплопередача позволят быстро и точно прогревать большие выводы компонентов и толстые платы. Так проще соблюдать требования к времени пайки. Из-за малых размеров наконечник не накапливает тепло и не перегревает легкие контакты.

Паяльники PACE PS-90 51Вт и динамические (с активным жалом) паяльники TD-200 120Вт и METCAL CV-H1 80Вт

Спящий режим

Новые паяльники с активными наконечниками очень быстро разогреваются. Станции с такими паяльниками могут автоматически отключать нагрев, чтобы продлить срок службы нагревателя. Поверхность наконечника будем меньше окисляться.

Для быстрого и аккуратного демонтажа компонентов из отверстия понадобится демонтажный вакуумный паяльник. Он есть в составе двухканальной станции PACE MBT-301 или в индукционной станции MFR-1351. Эти станции имеют в своем составе еще и обычные монтажные паяльники, это экономит место на столе, но никак не ущемляет функционал каждого термоинструмента. 

Паяльные станции для монтажа/демонтажа компонентов в отверстие PACE MBT-301 и METCAL MFR-1351

Ручная пайка SMD

Еще десять лет назад пайка компонентов поверхностного монтажа вызывала множество вопросов, но сейчас все стало довольно просто. Паять SMD можно двумя радикально различающимися способами.


Пайка горячим воздухом

Это  универсальный способ монтажа и демонтажа SMD. Поверхностный монтаж разрабатывался как стандарт для автоматизированной сборочной линии с печью оплавления. Чтобы произвести эту же операцию вручную достаточно иметь обычный термофен для пайки горячим воздухом. Дополнительно понадобится пинцет и паяльная паста.

Для современных компонентов средних и больших размеров лучше подойдет термофен с регулировкой температуры и потока воздуха. Проверьте, чтобы станция следила за температурой по термопаре на выходе из нагревателя.

Термофен METCAL HCT-900 с регулировкой температуры и воздушного потока и продвинутая станция для пайки горячим воздухом PACE ST-325 с цифровыми точными регулировками температуры, воздушного потока, таймером, вакуумным захватом и возможностью подключения к ПК.

Для термофенов поставляются различные сопла-насадки. Они особым образом формируют струю горячего воздуха. Для этой цели делают сопла различных форм и размеров. Минимальный комплект – это сопла трубки нескольких диаметров. Отдельно выделяются сопла прямоугольного сечения. Внутри их замкнутого объема температура распределятся равномерно. Компонент разогревается равномерно, и этот процесс просто контролировать. При этом не происходит нежелательного нагрева соседних компонентов. Такие сопла превращают термофен в конвекционную паяльную станцию, если дополнить их нижним предварительным подогревом платыковекционного или инфракрасного типа.

Примеры сопел-насадок для станции PACE ST-325, в том числе и конвекционные сопла.

Конвекционные сопла

Для обычных работ достаточно базового термофена и круглых насадок. Но специальные насадки делают работу быстрее и аккуратнее. Они образуют полузамкнутый объем с равномерным распределением температуры воздуха так, что компонент и выводы нагреваются точнее.

Монтаж термофеном начинается с подготовки платы к нанесению паяльной пасты. Затем паяльная паста наносится через трафарет или ручным дозатором пасты из шприца. Компоненты устанавливаются на свои места при помощи пинцета или вакуумного пинцета. Затем термофен нагревает плату и компонент до оплавления паяльной пасты. Монтажник в это время следит за тем, как образуется паяное соединение. Смыть остатки флюса с платы можно подходящим веществом: спиртом, комбинацией растворителей или специальной смывкой. Подойдет и УЗ мойка с водным чистящим раствором.

Примеры наконечника для вакуумного паяльника для сбора припоя и специального широкого жала для сбора припоя и работы с оплеткой.

Для демонтажа кроме термофена и пинцета больше ничего не понадобится. Но для подготовки платы к повторной установке микросхемы ее необходимо очистить от остатков старого припоя. Для этого используется оплетка, специальные широкие жала для паяльника или вакуумный паяльник с жалом для сбора припоя.

Для подобных типов работ выпускаются готовые паяльные станции с термофеном и паяльником, одна из самых популярных среди армии подобных – это китайская Lukey 852D

Пайка SMD специальными термоинструментами 

Такие работы возможно провести не с каждым типом корпуса SMD. Для монтажа/демонтажа некоторых типов компонентов возможно использовать обычный паяльник со специальными жалами. Например, наконечник «миниволна» или косой срез подойдет для монтажа планарных микросхем.

Монтаж SOIC при помощи жала миниволна.

Демонтаж той же микросхемы возможно провести при помощи специального жала для обычного паяльника. Справится и термопинцет – специальный термоинструмент с двумя жалами и нагревателями.

Демонтаж SOIC при помощи специального наконечника для паяльника и при помощи термопинцета.

Демонтажные наконечники

Специальные инструменты и наконечники для паяльника для работы с SMD подходят для частой работы с одними и теми же компонентами. Но они не так универсальны, как пайка горячим воздухом.

Комплекты для работы с SMD METCAL MFR-2241 и PACE MBT-350

Такие аксессуары возможно подобрать для многих паяльных станций, но всегда нужно проверять, насколько вам удобно работать с ними. В нашем демонстрационном зале всегда присутствуют паяльные станции METCAL MFR-2241 и PACE MBT-350 c паяльником и термопинцетом.

Пайка BGA, CSP и сложных SMD микросхем


Особняком держится задача пайки сложных SMD микросхем. В них может быть много выводов, они бывают больших размеров. BGA, CSP, QFN и подобные корпусы отличаются выводами в виде шариков припоя под корпусом чипа. Сложность работы с такими компонентами не высока, если размеры их не больше, чем примерно 10х10мм. Но для больших размеров не обойтись без комплексной паяльной станции для пайки BGA.

Производители электроники, компонентов, печатных плат паяльных паст и флюсов требуют соблюдения некоторых правил. В документации на свою продукцию они указывают окно термопрофилей, максимальную температуру и продолжительность нагрева. Эти данные рассчитывают для конвекционных печей. Конвекционные паяльные станции основаны как раз на пайке горячим воздухом.

Именно так и поступила, например, компания PACE. Станцию пайки горячим воздухом дополнили нижним подогревом и штативом. Рукоятка термофена крепится на штатив над компонентом на печатной плате. Система оборудована нижним инфракрасным подогревателем с 4-мя независимыми зонами. На рукоятку термофена устанавливается сопло конвекционного типа. Сопло накрывает компонент и греет только его. Размер сопла нужно выбрать равными или чуть больше размеров компонента вместе с выводами.

Конвекционная паяльная станция PACE ST-925E и конвекционное сопло крупным планом.

Такая станция обладает базовой степенью автоматизации. Внутри конвекционной головки есть вакуумный захват компонента для его демонтажа, температура верхнего нагревателя может изменяться по термопрофилю, аналогично конвекционной печи. Но работа с такой станцией требует большого мастерства от монтажника. Чтобы облегчить монтажнику работу существуют еще более автоматизированные станции для подобных задач. В них внедрены: система видео совмещения компонента и контактных площадок с микронной точностью, полуавтоматические флюсователи, мощные настраиваемые нижние конвекционные подогреватели с термопрофилированием. Работа с таким оборудование проходит быстро и просто.

Полуавтоматические конвекционные паяльные станции METCAL APR Scorpion и PACE TF1800.

Коротко писать работу с такими станциями невозможно, но за консультацией можно обратиться к продавцу. К недостаткам таких систем можно отнести только высокую стоимость и необходимость приобретения конвекционных сопел-насадок для разных размеров чипов.

Чем дороже, тем эффективнее

Сложные и дорогие конвекционные станции как правило очень просты в работе. При этом они имеют высокую производительность. Простые конвекционные станции требуют высокого уровня мастерства от монтажника.

Если вы работаете с множеством разных изделий, вам подойдет дешевая альтернатива – инфракрасная паяльная станция. Такой тип станций завоевал заслуженную любовь мастеров сервиса по всей России. Станция разогревает поверхность платы и компонента посредством инфракрасного излучения. Этот способ замечателен тем, что для него не нужны дополнительные воздушные сопла-насадки. Нагреватели и устройство станции простые. Это и подкупает.

Станция ТЕРМОПРО ИК-650 – ветеран сервисов ноутбуков и бытовой цифровой техники с богатой историей и обширным сообществом пользователей.

Платой за низкую стоимость такого оборудования стали медленная скорость нагрева как чипа, так и платы. ИК греет неравномерно на разнородных поверхностях. Приходится повышать температуру медленно, чтобы она успевала выровняться. Чтобы работать на такой станции нужен серьезный опыт ремонта электроники. Но и тогда нет гарантии в успехе ремонта нетипичной сложной платы. Это касается всех паяльных станций с инфракрасным нагревом. Но если вы уверены в себе, это ваш выбор.

Ручная пайка под микроскопом.


Среди паяльников вы можете найти маленькие тонкие модели. Они используются для тонких работ, в том числе и под микроскопом. Такие инструменты сделаны так, чтобы руки мастера находились в удобном положении, были расслаблены и не дрожали. Рабочие части таких инструментов не мешают обзору и не затеняют подсветку.

Обычный термопинцет и паяльник индукционной паяльной станции METCAL (сверху) и аналогичные инструменты для прецизионной работы (снизу).

Проще говоря, специальный паяльник для микроскопа тоньше. Расстояния от хвата рукоятки до кончика жала эргономически выверены, чтобы повысить верность движений. Такие требования к паяльнику серьезно влияют на другие его рабочие характеристики. Но современные технологии позволили создать подобные инструменты.

Паяльник PACE старого образца 51Вт и новый паяльник для точных работ мощностью 120Вт .

Для работы с мелкими SMD компонентами так же появился и отдельный класс термовоздушных станций с миниатюрными термофенами. Такие станции все еще имеют высокую мощность, все необходимые регулировки скорости воздушного потока и температуры с точностью в несколько градусов. Рукоятка термофена не толще обыкновенного паяльника и удобно лежит в руке. Мастер не устает от длительных операций по замене SMD компонентов даже на толстых печатных платах с большими теплоотводами.

Термофен для точных работ METCAL HCT2-200 мощностью 200 Ватт для работы под микроскопом.

Придется часто паять мелочь

Большинство новейшего оборудования для пайки изначально проектировалась для работы под микроскопом. Поэтому современные паяльные станции могут не иметь особых термоинструментов для этой цели.

Для точной работы выбирайте пинцеты с длинными тонкими кончиками. Они не мешают обзору, не загораживают поток горячего воздуха и не отводят тепло от компонента.  Специальные изогнутые пинцеты отлично подойдут для удержания компонента во время пайки, а пинцеты с длинными губками для точных манипуляций.

Специальные пинцеты для работы с SMD и изогнутый пинцет для удержания компонента во время пайки.

Сборка кабельных разъемов, пайка силовых проводников.

Распайка разъемов – сложная задача, если вы используете особые провода и чувствительные к перегреву разъемы. Нагрев ножки разъема необходимо проводить быстро и точно, чтобы не оплавить изоляцию провода и корпус разъема. В плотных разъемах всегда есть риск расплавить соседние уже смонтированные жилы кабеля.

Одноконтурные термопинцеты производства PACE и ТЕРОМПРО

Специально для подобных задач создан одноконтурный импульсный термопинцет, нагревающий деталь прохождением через нее электрического тока. Такой термопинцет подключается к особой паяльной станции, которая регулирует силу тока и продолжительность нагрева. При нажатии на ножную педаль цифровая система станции пускает ток заранее выбранной величины. Он бежит через наконечники термопинцета и разогревает деталь. Ножка разъема греется с заданной скоростью. Станция может отключить нагрев по таймеру, чтобы не перегреть деталь. В ручном режиме весь процесс контролируется монтажником.

Импульсные паяльные станции PACE SMR и ТЕРМОПРО ФРЦ-150

К этим же станциям подключается импульсный съемник изоляции провода. Он так же регулирует свою температуру и безопасно расплавляет и снимает любую плавкую изоляцию с провода одним движением. Подобные съемники изоляции отличаются от популярной нагретой петли проволоки – обжигалки. Изоляция не горит и снимается чище, а тонкие жилы провода не перегреваются. Импульсному инструменту не составляет труда снимать изоляцию даже с провода МГТФ.

Съемник изоляции ТЕРМОПРО ИС-70

Пайка массивных теплоемких деталей, силовых проводников

Для пайки толстых силовых проводов раньше использовались мощные большие тяжелые паяльники. Сердцевина медного провода хорошо проводит тепло, не хуже жала паяльника. Чтобы компенсировать этот нежелательный эффект увеличивали теплоемкость и толщину жала паяльника. Но с развитием керамических нагревателей высокой мощности и индукционного нагрева задача пайки массивных деталей стала по зубам и миниатюрному паяльнику. Современному паяльник со специальными наконечниками-жалами с высокой теплопередачей греет не хуже топорика. Наконечники отличаются специальной геометрией, тело жала толстое, а рабочая облуженая поверхность больше, чем на классических наконечниках-болванках. Тепло от мощного встроенного нагревателя картриджа передается в точку пайки максимально эффективно.

Наконечник с улучшенной теплопередачейдля паяльной PACE ADS-200 и паяльник с подобным, но индукционным наконечником для паяльной станции METCAL CV-5200.

Паяльник стал мощнее

Стандартные паяльники новых паяльных станций могут справиться с теми задачами, которые раньше выполнялись только мощными массивными инструментами. Мощность теперь передается в точку пайки с меньшими потерями.

Новые инструменты имеют превосходную эргономику, размеры не больше обычного паяльника для электроники и удобно лежат в руке. Но при этом внутри совмещенных наконечников расположены нагреватели высокой мощности. Её достаточно для пайки не только толстых проводов, но и для небольших медных деталей. Например, на платах силовой электроники, где установлены дублирующие медные шины, или для пайки светодиодов на алюминиевые платы. Такие наконечники как ни странно работают на более низких температурах из-за эффективной организации доставки тепла от нагревателя к точке пайки. И перегреть компоненты ими практически невозможно в отличие от классических паяльников, температуру которых приходится поднимать до опасных значений для того чтобы они смогли прогреть массивные детали.

Паяльные станции PACE ADS-200 и METCAL CV-5200 имеют в своем арсенале инструменты с повышенной теплопередачей.

Смотрите наше видео

Посетите наш канал в YouTube, где Вы можете  гораздо ближе познакомиться с предлагаемыми нами методами ручного монтажа: www.youtube.com/user/ARGUSXvideo