Выбор паяльной станции. Горячий воздух vs ИК-излучение

Сегодняшние реалии заставляют производителей электронных устройств очень тщательно подходить к выбору производственного оборудования. Ни для кого не секрет, что основным средством производства электронных изделий является паяльная станция.

Давайте подробно рассмотрим основные факторы, влияющие на выбор современной паяльной станции.

Во-первых это повсеместное введение стандартов бессвинцовой пайки. Несмотря на то, что нашей страны это касается в меньшей степени, мы не можем игнорировать то, что большинство компонентов, которые используются на производствах уже поставляются в бессвинцовых корпусах. Особенно критично это обстоятельство опять же для BGA-компонентов. При пайке бессвинцовыми сплавами температура процесса оказывается выше на 30-40 градусов по сравнению с традиционной. Поэтому максимально допустимая рабочая температура для большинства SMD-компонентов находится в диапазоне от 250 до 260 градусов.

Вторым фактором является то, что широкое применение получили микросхемы, выполненные в BGA-корпусах. Это неудивительно. При стремительно уменьшающихся размерах изделий, очень важно максимально повысить плотность монтажа. Однако, при монтаже-демонтаже таких элементов возникает ряд непростых задач, которые приходится решать оператору: совмещение выводов микросхемы с контактными площадками, равномерное запаивание всех контактов, контроль качества пайки, кроме того, выпаивание BGA-компонентов усложняется труднодоступностью выводов.
Главная задача, которая стоит перед оператором ремонтного центра (многоканальной паяльной станции) – аккуратное и быстрое выпаивание элемента, не допуская при этом повреждения проводников, контактных площадок, а так же монтаж микросхем, критичных к перегреву. Достичь этого позволяет инструмент с относительно низкой температурой, но высокой теплопередачей.
А теперь мы подошли к основной теме этой статьи:

Какую же паяльную станцию выбрать? Термовоздушную или инфракрасную?

Термовоздушные паяльные станции – позволяют осуществлять бесконтактную пайку, используя для нагрева компонентов и припоя открытый поток горячего воздуха, сфокусированный с помощью различных насадок (сопел). Такие паяльные станции позволяют регулировать температуру воздуха на выходе от 100 до 480^оС, а так же позволяют регулировать мощность и направление воздушного потока.
По способу подачи воздуха термовоздушные паяльные станции подразделяются на компрессорные и турбинные.
В компрессорных подача воздуха осуществляется с помощью диафрагменного компрессора, встроенного в корпус станции.
В турбинных в ручку термофена встроен малогабаритный бесшумный электродвигатель с крыльчаткой, создающий требуемую величину потока воздуха.
Благодаря своей компактности, эти станции очень эргономичны.
Вернемся к BGA-компонентам. Их выводы, представляющие собой шарики припоя, находятся под корпусом компонента, соответственно припаять их контактным методом не представляется возможным. Необходим сквозной прогрев корпуса.
Естественно, верхняя часть корпуса нагревается быстрее, чем выводы, так как присутствует еще и теплопередача на поверхность платы. На блоке управления паяльной станции присутстуют два регулятора: температура нагревательного элемента, через который пропускается воздух, и скорость воздушного потока. При этом реальная температура на выходе может значительно отличаться от заданной, особенно это касается бюджетных моделей паяльных станций.
Одним из главных факторов, влияющих на качество пайки является выбор сопел.Неправильно выбранные насадки приводят к неравномерности подвода тепла к месту пайки, так же как и неравномерный поток воздуха при выдержанных размерах сопел увеличивает опасность термоудара компонентов и печатных проводников на плате.
Разные конструкции термовоздушных паяльных станций для монтажа и демонтажа предполагают различные степень и способы контроля главных параметров термоинструмента - температуры воздуха, нагнетаемого в сопло фена и его количества, подаваемого в единицу времени. Самые простые модели не имеют обратной связи и о тепловой картине в месте пайки во время работы можно судить, лишь глядя на положение регуляторов и оценивая на глаз поведение припоя в рабочем пространстве. Однако в топовых моделях достигнута высокая точность сбора и передачи такой информации.

Теперь рассмотрим инфракрасные паяльные станции - в них вместо потока горячего воздуха используются инфракрасные волны.
Основным механизмом передачи тепла, используемым в установках пайки с ИК нагревом, является излучение. ИК-облучение осуществляется на длинах волн 2-8мкм. Эти волны невидимы, что позволяет избежать перегрева темных поверхностей и недостаточным прогревом блестящих выводов. Такие паяльные станции подходят для монтажа как SMD, так и штырьковых компонентов в корпусах CSP,  BGA, SOIC, QFP. Главное преимущество инфракрасной паяльной станции в том, что ее можно использовать и для пайки группы произвольных компонентов в ограниченной зоне платы. При этом размеры прямоугольной зоны нагрева определяются органами регулировки окна верхнего ИК-излучателя, а сколь угодно сложную геометрию зоны нагрева можно задать самостоятельно с помощью специальной отражающей ленты/фольги, которой закрывают области платы не предназанченные для нагрева.

Итак, как мы видим, инфракрасная технология пайки имеет ряд преимуществ:

• Обеспечивает равномерность локального нагрева
• Компоненты платы не подвегаются влиянию потока воздуха (их не сдует)
• не требуются дополнительные насадки
• обеспечивает корректную работу со сложнопрофильными компонентами

Однако есть один немаловажный нюанс:

Цена ИК-станции одного производителя и "уровня" существенно выше, чем термовоздушной.

Что выбрать – решать Вам.

Размещено компанией ПРОТЕХ [30.07.2011]