15 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Инфракрасная паяльная станция

Инфракрасная паяльная станция

Беспрерывное совершенствование паяльной техники обусловлено появлением более сложных печатных плат радиоэлектроники. Инфракрасная паяльная станция (ИПС) предназначена для работы с новым поколением чувствительных микросхем и других радиодеталей. Необычный подход к пайке основан на применении светового луча в инфракрасном диапазоне в качестве носителя тепловой энергии.

По мнению наших клиентов термостолы НП — это наиболее эффективное готовое решение для бережного и равномерного нижнего подогрева печатных плат при производстве и ремонте. Они также могут применяться для пайки оплавлением паяльной пасты по термопрофилю при единичном или мелкосерийном производстве печатных узлов.

На практике иногда приходится решать очень сложные задачи нагрева печатных узлов без права на ошибку.

Замена силового ключа на печатной плате с ТРЕХМИЛИМЕТРОВОЙ латунной подложкой при помощи термостола.

Для ускорения прототипы и мелкие серии сложных узлов вполне можно паять на термостолах.

Групповая пайка термокондуктивной 16-тислойной печатной платы с SMD по термопрофилю с использованием термостола.

Иногда для улучшения теплопроводности требуется паять компоненты с прижимом под вакуумом.

Пайка по термопрофилю на термостоле с применением специального вакуумного приспособления.

Миниатюрные термостолы НП 6-5 ПРО подходящее решение для технологии Chip-on-Board, а также пайки микросборок и СВЧ- модулей.

Термостолы серии НП это также:

Большинство предприятий оборонно-промышленного комплекса и сервисных центров России по достоинству оценили функциональность и высокие технические характеристики термостолов марки ТЕРМОПРО.

Инфракрасная паяльная станция своими руками

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.

Инструменты для изготовления инфракрасного паяльника

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.

Принципиальная схема контроллера для инфракрасной паяльной станции своими руками

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

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.

Верхний подогрев

Известно, что верхний нагреватель подходящего качества невозможно изготовить своими руками. Для достижения наилучшего результата в процессе ИК пайки, необходимо воспользоваться керамическими нагревательными элементами. Для инфракрасной 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.

Блок управления

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.

Инфракрасная паяльная станция своими руками на основе Arduino

В процессе сборки понадобятся чертежи, разобрать которые помогут элементарные знания в электронике.

Характеристика термостола

Для специалистов, занимающихся пайкой печатных плат, в продаже имеются специальные компактные аппараты. Называют их термостолами. Это небольшое оборудование с постоянно теплой поверхностью.

Термостол имеет нагревательный элемент, над которым закреплена теплорассеивающая пластина. Система для пайки оснащена вентиляцией, обеспечивает равномерное прогревание рабочей поверхности. Аппарат имеет заземление, появление статического элеткричества исключено.

Читать еще:  Пайка алюминиевых скруток

Шнур помещен в термостойкую оболочку из силикона. Блок управления находится в удобном положении, прост для понимания пользователем. Термостол обеспечивает прогревание плат и металлических элементов при пайке.

Оборудование для ремонта сотовых телефонов

В большинстве случаев поломки сотовых телефонов достаточно легко устраняемы и сводятся к замене дисплея, динамика, всевозможных шлейфов и элементов корпуса. В подавляющем числе случаев не требуется сложная пайка каких-либо элементов. Процесс ремонта ограничивается заменой дисплея или шлейфа, который соединяется с печатной платой сотового телефона посредством разъёма. Также довольно часто требуется чистка печатной платы сотового телефона от коррозии и окислов. При этом трудоёмкая пайка микросхем и других элементов не требуется.

Но есть поломки, при которых необходима замена какой-либо микросхемы либо требуется пайка какого-либо элемента на печатной плате сотового телефона (держатель SIM-карты, коннектор аккумуляторной батареи, разъём питания и т.п).

Для успешного ремонта сотовых телефонов естественно необходим специальный инструмент. Кроме того, также нужны расходные материалы, которые должны быть под рукой в процессе ремонта.

При оборудовании одного рабочего места по сервисному ремонту сотовых телефонов понадобиться несколько приборов. Перечислим их. Приборы, требующиеся при программном ремонте сотовых телефонов рассматривать не будем.

Паяльная станция.

Для профессионального ремонта сотовых телефонов, конечно, нужно обзавестись паяльной станцией. Все радиоэлементы на плате сотового телефона монтируются поверхностным монтажом, а радиоэлементы имеют чрезвычайно малые габариты. При пайке таких крошечных (SMD) элементов следует контролировать температуру пайки и стараться не перегревать электронные компоненты. Температура пайки электронных компонентов не должна превышать 240 0 -260 0 С. При превышении критической температуры высока вероятность порчи электронного компонента.

Паяльная станция обладает всеми необходимыми функциями для работы с малогабаритными деталями. Это и регулировка температуры жала паяльника в пределах 200 0 – 480 0 C, цифровая индикация температуры жала, возможность использования всевозможных типов жал для любых работ. Также стоит отметить, что обычный электрический паяльник гальванически не развязан с электросетью, что увеличивает вероятность повреждения чувствительных электронных элементов на плате мобильного телефона. Поэтому обычный электрический паяльник не пригоден для ремонта сотовых телефонов.

Термовоздушная паяльная станция.

Существует два подхода к пайке элементов поверхностного монтажа (SMD, BGA). Первый – это пайка струёй горячего воздуха и второй – пайка инфракрасным излучением. Несмотря на то, что пайка инфракрасным (ИК) излучением обладает массой преимуществ перед пайкой горячим воздухом в широкой продаже более доступны именно термовоздушные паяльные станции. Наверное, это связано с тем, что они обладают более простой конструкцией и в несколько раз дешевле инфракрасных паяльных станций. Также нужно отметить тот факт, что инфракрасные паяльные станции больше подходят для ремонта материнских плат ноутбуков и компьютеров, имеющих большие размеры.

В материнских платах компьютеров и ноутбуков используются микросхемы, которые обладают большими линейными размерами, чем микросхемы на плате сотовых телефонов и при демонтаже нужен равномерный и больший по площади прогрев микросхем. Инфракрасные паяльные станции как раз и обладают такими качествами как равномерный прогрев.

В отличие от инфракрасных паяльных станций термовоздушные паяльные станции менее равномерно прогревают паяемый элемент. Кроме этого, при работе термовоздушной паяльной станцией необходимо следить за скоростью потока горячего воздуха. Если установить слишком большую скорость потока воздуха, то при пайке легко “сдуть” соседние элементы и нагрев элемента будет неравномерным из-за наличия завихрений горячего воздуха. Если же уменьшать скорость потока воздуха, то нагрев паяемой детали будет проходить медленнее по причине того, что неподвижный воздух является теплоизолятором.

Несмотря на отрицательные качества пайки горячим воздухом, при ремонте сотовых телефонов активно применяются термовоздушные паяльные станции. Малые размеры печатных плат сотовых телефонов и электронных компонентов на них позволяют достаточно качественно производить монтаж и демонтаж микросхем и малогабаритных элементов. Конечно, в процессе ремонта стоит правильно задавать скорость подачи горячего воздуха через сопло фена и температуру нагрева воздуха.

Станция нижнего подогрева плат.

Зачем нужен прибор для нижнего подогрева плат? Как ни странно, но при ремонте портативной электроники – ноутбуков, мобильных телефонов, КПК – прибор весьма нужный. Дело вот в чем.

При необходимости демонтировать какую-либо деталь с печатной платы устройства необходимо нагреть элемент до температуры оплавления припоя. Так как в портативной электронике очень широко применяются элементы SMT и микросхемы BGA, то при пайке горячим воздухом приходиться прогревать сначала корпус микросхемы, а уж затем и сами контакты. Естественно, происходит теплопередача от нагреваемой микросхемы к печатной плате. Это приводит к тому, что приходиться долго нагревать паяемый элемент, что может привести к его перегреву.

Кроме перегрева электронных компонентов есть ещё и вероятность порчи печатной платы. При неравномерном нагреве её начинает коробить, происходит деформация, расслоение. Если резко нагреть печатную плату до температуры более 280 0 С, то она вздуется. В дальнейшем устранить такую деформацию печатной платы не получиться. Для плавного и равномерного прогрева печатной платы как раз и используется станция нижнего подогрева.

При замене таких элементов, как, например, фиксатор SIM-карты нижний подогрев платы очень удобен. Перед выпаиванием неисправного фиксатора прогревают печатную плату с помощью станции нижнего подогрева плат до температуры 120 0 – 140 0 С. При этом припой в месте пайки контактов прогревается и для окончательного его оплавления потребуется кратковременная пайка горячим воздухом с помощью термофена. Если выпаивать фиксатор только с помощью термовоздушной паяльной станции, то продолжительное воздействие горячим воздухом деформирует пластмассовое основание фиксатора SIM-карты. Понятно, что при замене джойстиков станция нижнего подогрева также облегчит работу и позволит выполнить её более качественно.

Читать еще:  Чем растворить канифоль для пайки?

Блок питания.

При восстановлении работы сотовых телефонов непременно понадобиться блок питания. С его помощью можно зарядить разряженную аккумуляторную батарею мобильного телефона или же запитать ремонтируемый аппарат. В некоторых случаях при ремонте есть необходимость контролировать потребляемый сотовым телефоном ток. Поэтому желательно чтобы в блоке питания присутствовал встроенный амперметр. Предпочтение стоит отдавать приборам со стрелочным амперметром, так как амперметры с цифровой индикацией более инертны.

Для удобства можно использовать и обычную исправную аккумуляторную батарею от любого сотового телефона. К её выводам (их три) подпаиваются проводники с зажимами типа “крокодил”. Такую универсальную аккумуляторную батарею можно использовать при ремонте любого сотового телефона. Главное уметь правильно подключать зажимы к коннектору питания ремонтируемого сотового телефона и время от времени заряжать такую универсальную аккумуляторную батарею.

Во многих случаях универсальной батареи питания хватает для того, чтобы провести диагностику неисправности сотового телефона и проверить его исправность. При этом стационарный блок питания может вообще не потребоваться.

Ультразвуковая ванна (УЗВ).

Не секрет, что одной из распространённых причин неисправностей мобильных телефонов является воздействие воды. Поскольку сотовый телефон постоянно включен и имеет автономное электропитание, то даже при кратковременном попадании в воду на металлических поверхностях и контактах печатной платы появляются следы электрохимической коррозии. Сложность восстановления работы телефонов — “утопленников” заключается в том, что печатная плата мобильника многослойная, а множество микросхем монтируется на плату методом BGA, что затрудняет очистку контактов, расположенных под корпусом микросхемы. Ручная чистка печатной платы специальными спреями-очистителями или спиртом не всегда приводит к успеху и сотовый телефон не всегда восстанавливает свою работоспособность.

Для более глубокой чистки от коррозии и восстановления плат телефонов -“утопленников” используются ультразвуковые ванны (УЗВ). В ультразвуковую ванну заливается чистящее средство. Под действием ультразвуковых волн в жидкости возникают микропузырьки, которые схлопываясь и хаотично перемещаясь, эффективно очищают все элементы, повреждённые коррозией. Ультразвук ускоряет химические и физические процессы, а применение специальной жидкости для отмывки способствует качественной очистке. С помощью ультразвуковой ванны можно восстановить работу, казалось бы, безнадёжного сотового телефона.

Мультиметр.

Мультиметр в мастерской – это уже классика. Любой мастер, занимающийся ремонтом электроники, всегда имеет в своей мастерской многофункциональный тестер, с помощью которого можно измерить напряжение, ток, сопротивление, провести “прозвонку” контактов. А если в составе мультиметра есть ещё и термопара, то им можно замерить температуру печатной платы или электронного компонента при проведении ремонтных работ.

Это лишь ориентировочный ответ на вопрос, какое оборудование необходимо иметь в мастерской для ремонта сотовых телефонов. Многие из перечисленных приборов потребуются не сразу, а по мере профессионального роста и развития своего дела. Также стоит отметить, что здесь не рассмотрены приборы, необходимые при программном ремонте.

Не стоит забывать, что в процессе аппаратного ремонта необходимы расходные материалы: флюс, паяльная паста, очиститель и пр.

Немного теории

При нормальной температуре пик электромагнитного излучения происходит в инфракрасной области. Вещи, которые горят, излучают как более интенсивное, так и более энергичное (более короткое) инфракрасное излучение. Когда становится очень жарко, они начинают светиться красным. Чем они горячее становятся, тем приобретают больше оранжевого и желтого цветов, затем синего.

Многие органические молекулы интенсивно поглощают инфракрасное излучение, это заставляет объект нагреваться. Тепло – это кинетическая энергия поступательного движения атомов и молекул. Излучаемый атомом свет имеет длину волны. В итоге нагретое тело тоже излучает свет, и чем сильнее нагрето тело, тем короче волна излучаемого света.

Для информации. Согласно закону смещения Вина, бывает так, что тепловое излучение объектов вблизи комнатной температуры находится в инфракрасной области. Сюда относятся лампочки и даже люди.

Итак, инфракрасное излучение – это не тепло, и оно (непосредственно) не вызывает тепло. Оно испускается теплом объекта при определенном диапазоне температур.

Зрительные оттенки света обуславливаются длиной волны и ее направленностью, начиная с инфракрасного, потом красного, оранжевого, желтого…. фиолетового и кончая длиной волны ультрафиолетового излучения. И обратно тоже. Облучение тела светом вызывает усиление движения его молекул, любым светом, но инфракрасным, как самым длинноволновым, эффективнее всего.

ИК паяльная станция своими руками – это инфракрасный обогреватель, отдающий тепло в окружающую среду посредством инфракрасного излучения.

Делаем стол самостоятельно

С этой целью можно воспользоваться листом нержавеющей стали, который возьмем за основу. Формат листа может быть идентичен альбомному – 200х300 миллиметров с бортиком, размер которого составляет 10 миллиметров.

В середине столик можно оборудовать так называемым стаканом, предназначенным для остывания газовой горелки. Стакан представляет собой небольшой отрезок трубы необходимого размера, герметично приваренный к стальному столу. Стоит отметить, что такой стол для пайки будет достаточно удобен в работе. Рекомендуется вмонтировать в стол держатель. Таким образом, держатель позволит освободить руки от паяльника.

Столик может быть выполнен на импровизированных стальных ножках (2-сантиметровых полосках металла). Таким образом, стол можно поставить на верстак и паять в свое удовольствие. Любопытный факт: столик из нержавеющей стали неподвластен воздействию кислоты, а также прочим паяльным компонентам. Оборудуйте стол вытяжкой (испарения не должны попадать в дыхательные пути). Доска для пайки, изготовленная собственноручно, должна быть удобна в работе.

Нижний нагреватель плат из подручных материалов и с минимумом затрат.

Много слов уже написано по разным форумам на тему самодельного низа. Я все перечитал и сделал все равно по своему. Теперь можно паять большие BGA чипы и не ужасаться тому, как платы сгибает до состояния салатницы. Кому интересен обзор этого изделия, а также краткий пересказ других вариантов, найденных в сети, добро пожаловать под кат.

Читать еще:  Низкотемпературная пайка медных труб
Из чего это готовят и с чем едят

Как и полагается, рыскал долго по интернету, искал какие самодельные низы были сделаны до меня, как кто выкручивается, и что у кого получается. Итак:
1. Галогенные светильники, направленные вверх. По мне так просто лютый ужас: эта штуковина светит вверх, а значит в глаза. А кто-то выпиливает в столе дырки и монтирует светильники туда. Против ничего не имею, но для такого кустарного решения портить мебель как-то жалко, а тем более уж насиловать ярким светом глаза.
2. Электрическая плитка. Да, такая круглая, с одной конфоркой. Над конфоркой делается держатель платы, в которую она вставляется. Уже лучше, но типичная ступенчатая регулировка мощности требует доработок. Да и просто как-то это слишком уж сурово как мне кажется.
3. Нагреватели из лазерных принтеров. Плоские такие и длинные. Уже лучше, но как пишут нагрев сильно не равномерный по их длине.
4. Инфракрасные кварцевые лампы. Такие еще в микроволновках идут в качестве гриля. Вот это уже хорошо. Нагрев производится не только через воздух, но и ИК излучением, более равномерен, легко фокусируется отражателем. Вот только купить отдельно эти лампы оказалось дороговато. Хотя остановился я именно на этом варианте.

Мой рецепт

Прокручивая в голове варианты разных конструкций и озадачиваясь где бы что взять и куда бы приделать вспомнил про такую вещь, как дешевые китайские обогреватели. В них стоят точно такие кварцевые трубки, как в грилях, и цепляются сразу на сетевые 220 В. А тут еще и отражатель в комплекте. Итог: за цену одной кварцевой трубки в розницу мы получаем две и отражатель. Эта идея мне очень понравилась, и я в тот же день помчал на рынок за обогревателем.

Обогреватель оказался чудесного качества: винты не затянуты, клеммы обжаты так, что слезают с провода при попытке их вытащить. Но мне то были нужны только лампы и отражатель. Последний в свою очередь пришлось гнуть до плоского состояния(обогреватель был округлым). Ну а дальше денек послесарил, вырезал корпус из алюминия и обрезков старых системников, и прочего хлама, занимающего половину балкона, склепал все вместе, и получил вполне себе хорошее изделие.

Регулятор мощности

Ну само собой возникла необходимость мощность этого столика ограничивать. Как всегда начал с наполеоновских решений с МК и крутым интерфейсом. Как ум угомонился, проговорил еще раз задачу: «простой минимальный нижний нагрев из подручных средств с минимальными затратами» и решил отказаться от всех наворотов в пользу максимальной простоте. Остановился на простом симисторном регуляторе, такой набор еще Мастеркит продает за завышенную цену. А самому собрать можно за копейки.

Схема в точности, с номиналами и марками как у меня:

Все лаконично и работоспособно, что и требовалось. Главное терминалы у симистора не перепутать, а то работать ничего не будет. Собрал несколько криво в крышке от распаячной коробки:

Как-нибудь не поленюсь и вырежу ему крышку из пластика.

Вообще эту схему часто ругают на форумах, но она работает у тысяч человек и вроде все в порядке.

Затраты

Что и требовалось, изделие получилось очень дешевым:

1. Жертвенный обогреватель на лампы и отражатель — 500р.
2. Детали конструктива — бесплатно с балкона
3. Рассыпуха на регулятор — в основном все было, но думаю что уложиться в 100р можно с большим запасом.

Что получилось:

В итоге у меня есть нижний нагрев для плат за 600р и несколько вечеров копошения. Нагрева ему хватает с лихвой: на максимальной мощности на плате сперва плавится весь припой, потом начинает отслаиваться медь, особенно большие полигоны. Так что нагреть до нужных 150-200 градусов плату точно можно. Даже не знаю, насколько мое изделие ее прожаривает. Температуру приходится подбирать опытным путем, но думаю, что освоюсь. Для плавного равномерного прогрева подкручиваю мощность по чуть-чуть каждые несколько минут. Не хватает какого-нибудь крепления для плат, нужно будет им заняться. Рабочая поверхность как раз со среднюю ноубучную материнку. Если сделать крепление повыше, должно прокатить и с настольными. Не помешает также сообразить какую-нибудь заслонку, если захочется помонтировать чего-нибудь маленького.

Возможностей к апгрейду тут масса, воображение включить только и поразмыслить. Например можно сделать автоматизированный регулятор мощности, который сам бы плавно менял температуру. Можно подумать над измерением температуры на плате и чипе, управлением и заданием термопрофиля, скажем по USB с ПК. Можно приделать верхний нагрев, и получить полноценную станцию BGA монтажа. Но лучше на нее подкопить, а пока перебиваться этой.

А еще в мороз им можно квартиру обогревать:)

Файлы для скачивания

Выложенные выше файлы устарели. В текущей версии мы обновили чертежи для резки оргстекла, изготовления печатной платы, а также обновили прошивку, чтобы убрать мерцание индикатора. Обратите внимание, что для новой версии прошивки требуется включить CKSEL0, CKSEL2, CKSEL3, SUT0, BOOTSZ0, BOOTSZ1 и SPIEN (то есть изменить стандартные настройки).
Печатная плата в формате Sprint Layout V1.1
Прошивка для микроконтроллера V1.1
Файл для резки оргстекла V1.1

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector