Подписка на новости

Опрос

Нужны ли комментарии к статьям? Комментировали бы вы?

Реклама

 

2002 №7

Больше чем просто паяльник. Ручное паяльное оборудование

Колесов Дмитрий


Инженеры американской компании PACE - ведущего производителя ручного паяльного оборудования - празднуют очередную техническую победу. В результате многолетней эволюции создан новый паяльник PS-90 - совершенный инструмент как для опытного производства, так и для ремонта электроники, принципиально отличающийся от все существовавших ранее паяльников.

На первый взгляд может показаться, что создавать новый паяльник — все равно, что изобретать велосипед — дело малоперспективное и неблагодарное. Действительно, что еще можно сделать с инструментом, существующим не один десяток лет? Однако для всех очевидно, что уровень сложности современных электронных изделий ставит ряд требований, которым удовлетворяет далеко не каждый паяльник.

ST25

Начнем с главного — с нагревательного элемента. PACE использует классический обмоточный нагреватель, выполненный на медном сердечнике с применением сверхтонких изолирующих материалов, обладающих теплопроводностью, соизмеримой с теплопроводностью меди. Внутри сердечника нагревателя устанавливается наконечник (жало), который также изготавливается из меди и имеет многослойное антикоррозионное покрытие. Наконечник фиксируется боковым винтом с достаточно большим усилием, обеспечивающим плотный контакт с нагревателем по всей длине. В крайней точке сердечника вмонтирован термодатчик. В результате плотного сжатия медных деталей получается монолит, представляющий собой единую термическую систему: нагреватель — датчик — наконечник. Передача тепла между звеньями этой цепи происходит беспрепятственно вследствие высокой теплопроводности меди и отсутствия тепловых барьеров. Поэтому и температура считывается очень точно.

ST45

Такая конструкция обеспечивает наивысшую теплопередачу, отчего высока способность удерживать заданную температуру в условиях интенсивного теплоотвода. Особенно это заметно при работе на многослойных платах, когда миниатюрный 50-ваттный PS-90 по ощущениям монтажника ведет себя как 80-ваттный паяльник, но при этом без характерного для паяльников большой мощности перерегулирования, которое обычно проявляется как временное превышение заданной температуры наконечника в паузах между пайками. На практике это означает, что при работе с PS-90 все пайки на плате выполняются при одной и той же минимально необходимой температуре, что гарантирует стабильное качество вне зависимости от теплоотвода в каждой точке платы.

PS-90 в разрезе

Кроме того, нет нужды устанавливать температуру с запасом, чтобы избежать «холодных паек» и «примерзания» наконечника к плате, что часто случается с паяльниками более низкого класса при пайке многослойных плат.

Защитное покрытие наконечника (не в масштабе)

Сердечник нагревателя неслучайно выполнен из медного сплава, а не из другого материала, например, из керамики. Во-первых, теплопроводность меди несоизмеримо выше теплопроводности керамики. Во-вторых, металл в отличие от керамики нечувствителен к перепадам температур, что позволяет менять наконечник «на ходу» за считанные секунды без выключения инструмента. При этом горячий нагреватель не лопнет, даже если в него установить наконечник, только что принесенный с мороза.

Но все-таки основное преимущество медного сердечника — это возможность плотного прижима наконечника к нагревателю без зазора, а значит без теплового барьера.

Паяльная станция MBT250 с набором термоинструментов

Заслуживает особого внимания платино вый датчик температуры типа RTD (Resistance Temperature Detector), которым комплектуются все термоинструменты PACE. Контур регулирования на базе такого датчика приблизительно в пять раз точнее контура, работающего с традиционной термопарой. Но главное отличие RTD-датчика в том, что он выполнен из однородного материала, в данном случае платинового проводника, а это означает полное отсутствие диффузии, вследствие которой обычно стареют термопары. Неизменность параметров датчика во времени позволяет работать многие годы без калибровки системы, в то время как термопары необходимо периодически калибровать. Кроме того, все RTD-термодатчики изготавливаются с заведомо одинаковыми параметрами, поскольку для них используется платиновый проводник одного сечения и одной и той же длины. Это позволяет подключать любой термоинструмент РАСЕ к любой паяльной станции этой фирмы, причем опять же без калибровки. Не следует путать работу платинового RTD-датчика с методом определения температуры путем измерения сопротивления обмотки нагревателя, применяемого в наиболее дешевых паяльниках. Этот метод позволяет определить лишь усредненную температуру нагревательного элемента.

Многообразие форм и размеров наконечников впечатляет. Здесь можно встретить и универсальные «миниволны» разного диаметра, позволяющие монтировать поверхностные микросхемы с любым шагом, и, конечно, традиционные конические и клиновидные наконечники. Кроме того, есть наконечники для демонтажа. Имея один лишь паяльник PS-90, можно не только устанавливать, но и демонтировать очень многие поверхностные компоненты, а применение других термоинструментов, таких, как вакуумный паяльник, термопинцет и термоэкстрактор, дает практически неограниченные возможности по безопасному демонтажу всех видов компонентов, исключая разве что BGA, для которых выпускаются специальные ковекционные установки серии ThermoFlo.

Наконечники с заземляющим контактом

Все наконечники PACE изготавливаются из очищенной от кислорода меди для обеспечения наилучшей теплопередачи и наибольшего срока службы. Медь защищена от выгорания многослойным покрытием из железа, хрома и никеля, усиленным в рабочей зоне наконечника. Причем установлено, что срок службы наконечника зависит в основном от толщины слоя железа на его рабочей части. Поэтому в последнее время рабочую часть наконечника покрывают только железом оптимальной толщины для обеспечения максимальной долговечности при сохранении высокой теплопроводности, а затем облуживают припоем. Слои хрома и никеля наносят на хвостовик наконечника для его защиты от коррозии и обеспечения гладкой поверхности, что улучшает контакт с нагревателем. Такое распределение металлов не только увеличивает срок службы и без того долговечных наконечников, но и улучшает их смачиваемость припоем, что заметно повышает качество пайки и дает дополнительный комфорт монтажнику.

Непременным требованием к современному паяльнику является надежная антистатическая защита. В большинстве случаев она достигается использованием диссипативных материалов для рукоятки и заземлением наконечника. Именно так сделаны все термоинструменты РАСЕ. При этом непосредственно заземленным оказывается сердечник нагревателя, а наконечник заземляется, контактируя с ним по всей длине и дополнительно — через фиксирующий винт. При выполнении разнообразных паяльных операций, а следовательно, при частой замене наконечников, фиксирующий винт постоянно находится с ним в надежном контакте. Однако возможна ситуация, когда монтажник работает длительное время наконечником одного типа, не трогая фиксирующего винта. В этом случае за счет окисления возможно увеличение сопротивления заземления свыше 2 Ом.

Паяльники PS90 и PS70

Чтобы исключить ухудшение антистатической защиты при таком режиме эксплуатации, разработана новая серия наконечников PERMAGROUND. От обычных они отличаются наличием заземляющего контакта на хвостовике. В паяльнике PS-90 предусмотрена специальная клемма в центре нагревателя, с которой соединяется заземляющий контакт наконечника, когда он установлен в инструмент, однако это не исключает применения традиционных наконечников с новым паяльником.

Помимо новых конструктивных решений паяльник PS-90 отличается от своих предшественников еще более высокой надежностью. Оборудование РАСЕ вообще считается одним из наиболее надежных, поскольку изготавливается в соответствии с жесткими требованиями военно-промышленного стандарта США. Однако кроме высокого качества исполнения и строжайшей технологической дисциплины надежность обеспечивается применением специальных материалов. Так, например, контакты разъема, соединяющего нагревательныйэлемент с рукояткой, покрыты химически чистым золотом. Чтобы проверить состояние разъема, достаточно открутить гайку и отсоединить нагреватель.

Благодаря высокой теплопередаче и точности управления температурой, паяльник PS-90 является универсальным и может применяться как микропаяльник для пайки чувствительных компонентов, так и в качестве силового паяльника для работы с теплоемкими платами и компонентами. Однако такая универсальность требуется далеко не всем. Например, для ремонта сотовых телефонов очень высокая теплопередача не требуется, но хотелось бы, чтобы инструмент был максимально легким и миниатюрным. На такой случай у паяльника PS-90 есть «младший брат» — PS-70. Он отличается меньшей длиной рукоятки и меньшим диаметром нагревателя. Конечно, ради этого пришлось уменьшить мощность приблизительно на 30%,но ведь этот инструмент сделан для точной пайки плат с невысокой теплоемкостью. Наконечники для PS-70 выпускаются с меньшим диаметром хвостовика и имеют исполнение PERMAGROUND, то есть снабжены заземляющим контактом. При заказе любой паяльной станции РАСЕ можно выбрать, каким именно паяльником она должна быть укомплектована.

Монтаж при помощи наконечника «миниволна»

О новом инструменте можно много говорить, но по-настоящему его оценишь только взяв в руки и сделав несколько паек. Когда чувствуешь полную власть над платой, когда не имеет значения ни большое количество слоев, ни установленный на плате радиатор какого-нибудь силового компонента, ни расстояние между выводами микросхемы (а паяльник сбалансирован в руке так, словно становится ее продолжением), вот тогда понимаешь, каким должен быть современный инструмент.

Демонтаж с помощью PS-90

Статьи в журнале "Технологии в Электронной промышленности" по теме печатные платы


Скачать статью в формате PDF  Скачать статью Компоненты и технологии PDF

 


Другие статьи по данной теме:

Сообщить об ошибке