Печь для пайки

Поверхностный монтаж

Запрос «SMD» перенаправляется сюда; об игровой консоли см. Sega Mega Drive. Выпаивание конденсатора типоразмера 0805 Конденсатор поверхностного монтажа на плате, макрофотография

Поверхностный монтаж — технология изготовления электронных изделий на печатных платах, а также связанные с данной технологией методы конструирования печатных узлов.

Технологию поверхностного монтажа печатных плат также называют ТМП (технология монтажа на поверхность), SMT (англ. surface mount technology) и SMD-технология (от англ. surface mounted device — прибор, монтируемый на поверхность), а компоненты для поверхностного монтажа также называют «чип-компонентами». ТМП является наиболее распространённым на сегодняшний день методом конструирования и сборки электронных узлов на печатных платах. Основным отличием ТМП от «традиционной» технологии — сквозного монтажа в отверстия является то, что компоненты монтируются на поверхность печатной платы. Преимущества ТМП проявляются благодаря комплексу особенностей элементной базы, методов конструирования и технологических приёмов изготовления печатных узлов.

Технология

Типовая последовательность операций в ТМП включает:

  • изготовление печатной платы;
  • нанесение паяльной пасты на контактные площадки платы:
    • дозирование пасты из специального шприца вручную или на станке в единичном и мелкосерийном производстве;
    • в серийном и массовом производстве;
  • установка компонентов на плату;
  • групповая пайка методом оплавления пасты в печи (преимущественно методом конвекции, а также инфракрасным нагревом или нагревом в паровой фазе);
  • очистка (мойка) платы (выполняется или нет в зависимости от активности флюса) и нанесение защитных покрытий.

В единичном производстве, при ремонте изделий и при монтаже компонентов, требующих особой точности, как правило, в мелкосерийном производстве также применяется индивидуальная пайка струей нагретого воздуха или азота.

Одним из важнейших технологических материалов, применяемых при поверхностном монтаже, является паяльная паста (также иногда называемая «припойной пастой»). Паяльная паста представляет собой смесь порошкообразного припоя с органическими наполнителями, включающими флюс. Назначение паяльной пасты:

  • выполнение роли флюса (паста содержит флюс):
    • удаление оксидов с поверхности под пайку;
    • снижение поверхностного натяжения для лучшей смачиваемости поверхностей припоем;
    • улучшение растекания жидкого припоя;
    • защита поверхностей от действия окружающей среды;
  • обеспечения образования соединения между контактными площадками платы и электронными компонентами (паста содержит припой);
  • фиксирование компонентов на плате (за счёт клеящих свойств пасты).

Во время пайки важно обеспечить правильное изменение температуры во времени (термопрофиль), чтобы:

  • избежать термоударов;
  • обеспечить хорошую активацию флюса;
  • обеспечить хорошее смачивание поверхностей припоем.

Разработка термопрофиля (термопрофилирование) в настоящее время приобретает особую важность в связи с распространением бессвинцовой технологии. При бессвинцовой технологии «окно» процесса (разница между минимальной необходимой и максимально допустимой температурой термопрофиля) значительно у́же из-за повышенной температуры плавления припоя.

Электронные компоненты, используемые для поверхностного монтажа, называют SMD-компонентами или КМП (от компонент, монтируемый на поверхность).

Преимущества поверхностного монтажа

С точки зрения технологии, у поверхностного монтажа следующие достоинства перед сквозным:

  • отсутствие либо очень малая длина выводов у компонентов: нет необходимости в их обрезке после монтажа;
  • меньшие габариты и масса компонентов;
  • нет необходимости прогрева припоя внутри металлизированного отверстия;
  • нет необходимости в сверлении отверстий в плате для каждого компонента;
  • можно использовать для монтажа обе стороны платы;
  • более простая и легко поддающаяся автоматизации процедура монтажа: нанесение паяльной пасты, установка компонента на плату и групповая пайка являются разнесёнными во времени технологическими операциями;
  • можно использовать печатные платы с металлическим основанием для рассеивания тепла от компонентов, а также электромагнитной экранизации.

Из этих достоинств также вытекают:

  • высокая плотность монтажа, как за счёт меньших габаритов компонентов, так и за счёт меньшего количества отверстий в плате и меньшей площади контактных площадок;
  • улучшение массо-габаритных характеристик готового изделия;
  • улучшение электрических характеристик: за счёт отсутствия выводов и уменьшения длины дорожек снижаются паразитные ёмкости и индуктивности, уменьшается задержка в сигналах сверхвысокой частоты;
  • снижение себестоимости готовых изделий.

Недостатки

Недостатки поверхностного монтажа перед сквозным:

  • производство требует более сложного и дорогого оборудования;
  • при ручной сборке, например, единичных и малосерийных изделий, поверхностный монтаж требует более высокой квалификации и специальных инструментов;
  • высокие требования к качеству и условиям хранения технологических материалов;
  • при проектировании топологии печатных плат необходимо учитывать не только электрические, но и тепловые, а иногда и механические характеристики элементов. Это связано с высокой плотностью монтажа, а также с тем фактом, что компоненты и печатная плата часто имеют непосредственный тепловой контакт, и при этом различные коэффициенты теплового расширения, что может привести к появлению перенапряжений, короблению и отрыву элементов;
  • при групповой пайке требуется обеспечивать очень точное соблюдение температуры и времени нагрева, во избежание перегрева компонентов либо появления непропаянных участков. Качество групповой пайки еще и зависит от топологии печатной платы, что также нужно учитывать при её проектировании.

Размеры и типы корпусов

Основная статья: Типы корпусов микросхемSMD-конденсаторы (слева) по сравнению с двумя выводными конденсаторами (справа)

Электронные компоненты для поверхностного монтажа (SMD компоненты) выпускаются различных размеров и в разных типах корпусов:

  • двуконтактные:
    • прямоугольные пассивные компоненты (резисторы и конденсаторы):
      • 0,4 × 0,2 мм (дюймовый типоразмер — 01005);
      • 0,6 × 0,3 мм (0201);
      • 1,0 × 0,5 мм (0402);
      • 1,6 × 0,8 мм (0603);
      • 2,0 × 1,25 мм (0805);
      • 3,2 × 1,6 мм (1206);
      • 3,2 × 2,5 мм (1210);
      • 4,5 × 3,2 мм (1812);
      • 4,5 × 6,4 мм (1825);
      • 5,6 × 5,0 мм (2220);
      • 5,6 × 6,3 мм (2225);
    • цилиндрические пассивные компоненты (резисторы и диоды) в корпусе MELF (англ.)русск.:
      • Melf (MMB) 0207, L = 5.8 мм, Ø = 2.2 мм, 1.0 Вт, 500 В;
      • MiniMelf (MMA) 0204, L = 3.6 мм, Ø = 1.4 мм, 0.25 Вт, 200 В;
      • MicroMelf (MMU) 0102, L = 2.2 мм, Ø = 1.1 мм, 0.2 Вт, 100 В;
    • танталовые конденсаторы:
      • тип A (EIA 3216-18) — 3,2 × 1,6 × 1,6 мм;
      • тип B (EIA 3528-21) — 3,5 × 2,8 × 1,9 мм;
      • тип C (EIA 6032-28) — 6,0 × 3,2 × 2,2 мм;
      • тип D (EIA 7343-31) — 7,3 × 4,3 × 2,4 мм;
      • тип E (EIA 7343-43) — 7,3 × 4,3 × 4,1 мм;
    • диоды (англ. small outline diode, сокр. SOD):
      • SOD-323 — 1,7 × 1,25 × 0,95 мм;
      • SOD-123 — 2,68 × 1,17 × 1,60 мм;
  • трёхконтактные:
    • транзисторы с тремя короткими выводами (SOT):
      • SOT-23 — 3 × 1,75 × 1,3 мм;
      • SOT-223 — 6,7 × 3,7 × 1,8 мм (без выводов);
    • DPAK (TO-252) — корпус (трёх- или пятиконтактные варианты), разработанный компанией Motorola для полупроводниковых устройств с большим выделением тепла;
    • D2PAK (TO-263) — корпус (трёх-, пяти-, шести-, семи- или восьмивыводные варианты), аналогичный DPAK, но больший по размеру (как правило габариты корпуса соответствуют габаритам TO220);
    • D3PAK (TO-268) — корпус, аналогичный D2PAK, но ещё больший по размеру;
  • с четырьмя выводами и более:
    • выводы в две линии по бокам:
      • ИС с выводами малой длины (англ. small-outline integrated circuit, сокращённо SOIC), расстояние между выводами 1,27 мм;
      • TSOP (англ. thin small-outline package) — тонкий SOIC (тоньше SOIC по высоте), расстояние между выводами 0,5 мм;
      • SSOP — усаженый SOIC, расстояние между выводами 0,65 мм;
      • TSSOP — тонкий усаженый SOIC, расстояние между выводами 0,65 мм;
      • QSOP — SOIC четвертного размера, расстояние между выводами 0,635 мм;
      • VSOP — QSOP ещё меньшего размера, расстояние между выводами 0,4; 0,5 или 0,65 мм;
    • выводы в четыре линии по бокам:
      • PLCC, CLCC — ИС в пластиковом или керамическом корпусе с выводами, загнутыми под корпус с виде буквы J на расстоянии 1,27 мм);
      • QFP (англ. quad flat package — квадратный плоский корпус) — квадратные плоские корпусы ИС разных размеров;
      • LQFP — низкопрофильный QFP (1,4 мм в высоту, разные размеры);
      • PQFP — пластиковый QFP, 44 или более вывода;
      • CQFP — керамический QFP, сходный с PQFP;
      • TQFP — тоньше QFP;
      • PQFN — силовой QFP, нет выводов, площадка для радиатора;
    • массив выводов:
      • BGA (англ. ball grid array) — массив шариков с квадратным или прямоугольным расположением выводов, обычно на расстоянии 1,27 мм;
      • LFBGA — низкопрофильный FBGA, квадратный или прямоугольный, шарики припоя на расстоянии 0,8 мм;
      • CGA — корпус с входными и выходными выводами из тугоплавкого припоя;
      • CCGA — керамический CGA;
      • μBGA (микро-BGA) — массив шариков с расстоянием между шариками менее 1 мм;
      • FCBGA (англ. flip-chip ball grid array) — массив шариков на подложке, к которой припаян сам кристалл с теплораспределителем, в отличие от PBGA (массив шариков, микросхема в пластиковом корпусе) с кристаллом внутри пластмассового корпуса микросхемы;
      • LLP — безвыводный корпус.

Делаем трафарет

Трафарет (англ. stencil) в контексте поверхностного монтажа — это тонкая пластина с вырезанными под контактные площадки отверстиями. Он накладывается на печатную плату и намазывается паяльной пастой с помощью шпателя. Далее трафарет убирается, а на контактных площадках остается ровный слой паяльной пасты.
Пример использования трафарета из EEVblog

Обычно трафареты вырезаются из стали или пластика, но это может обойтись дорого в масштабах малых партий. Например, при заказе плат 5х5 см мне предлагали изготовить трафарет за $25. Я же собираюсь рассказать, как за полчаса сделать трафарет из алюминиевой банки, используя ЛУТ!

  1. Вырезаем из пивной банки прямоугольник, выравниваем его горячим утюгом. Не переживайте, что не удается полностью устранить вогнутость — при наложении трафарета на плату мы будем прижимать его канцелярскими прищепками!
  2. Зачищаем внутреннюю сторону прямоугольника мелкой наждачкой, чтобы снять защитный слой. Некоторые люди пишут, что снимают верхний слой едким натром. На некоторые виды банок действует ацетон после подогрева их утюгом. Но вообще наждачкой это делается за минуту
  3. Печатаем лазерным принтером негатив на специальной бумаге для переноса тонера (англ. toner transfer paper). Эта бумага полностью отдает свой тонер за один (!) проход ламинатора, на удивление дешева, не требует раскисания в воде и может быть снята сразу после переноса тонера
  4. Прикрепляем негатив к зачищенной и протертой спиртом стороне прямоугольника с помощью каптоновой клейкой ленты (англ. kapton tape). Ее особенность в том, что она выдерживает высокие температуры, сохраняя клейкие свойства. Очень упрощает изготовление двухсторонних плат, когда надо точно закрепить бумагу напротив заранее проделанных отверстий
  5. Пропускаем полученный бутерброд через ламинатор (один раз), снимаем бумагу. Тонер с бумаги полностью перешел на прямоугольник. Чтобы не протравить дырки через случайные царапины, заклеиваем заготовку скотчем с двух сторон, кроме кусочка, который надо вытравить. Наверное, вместо ламинатора можно использовать горячий утюг, как это обычно делается в ЛУТе, но ламинатором все-таки удобнее.
  6. Вытравливаем в отработанном (после травки меди) растворе хлорного железа. Этот раствор представляет собой смесь хлорного железа и хлорной меди. По моим наблюдениям, такая смесь взаимодействует с алюминием гораздо более бурно, чем чистый раствор хлорного железа. При вытравливании смахиваем образующийся бурый налет мягкой кисточкой и периодически проверяем, не пора ли доставать наш трафарет (чтобы не перетравить!)
  7. Снимаем скотч, обрезаем трафарет под размер платы. Если в окнах трафарета виднеются обрезки защитного слоя банки, их можно снять липкой стороной скотча
  8. Трафарет прижимается к плате канцелярскими прищепками, тонером вниз. В качестве шпателя можно использовать пластиковую карточку или картонку. После использования не забудьте протереть спиртом и трафарет, и шпатель, чтобы очистить их от налипшей пасты

Делаем печь

Немного о температурном профилеПравильное оплавление паяльной пасты требует соблюдения ее температурного профиля. Например, профиль для бессвинцовой паяльной пасты может быть таким (из википедии):

Быстрый нагрев до 150 °C, томление 1 — 2 минуты, быстрый нагрев до 230 °C, оплавление 30 секунд, охлаждение. Смысл всех этих температурных зон в том, что они инициируют процессы, необходимые для образования надежных контактов без лишнего перегрева компонентов. В одной зоне активизируется флюс, в другой расплавление припоя. Существует промышленный стандарт J-STD-20, описывающий рекомендуемые параметры каждой зоны.
Вообще, самый дешевый и простой способ оплавления паяльной пасты — это вот такой:

Говорят, что подойдет и сковородка
Еще для оплавления паяльной пасты можно использовать термофен, задувая отдельные компоненты или площади до тех пор, пока паста не расплавится и не создаст контакт. Я активно применял этот способ для своих девайсов, но это было долго, приводило к ненадежным контактам и перегреву элементов. Например, пассивные элементы могли поменять свои значения в пределах 5-10%! Особенно это стало актуально после перехода на бессвинцовую паяльную пасту, требующую бóльшую температуру для оплавления.
И вот оказывается, что люди в интернете уже давно научились переделывать дешевые электродуховки в неплохие печи оплавления (англ. reflow oven) с правильным температурным профилем. Я тоже решил последовать их примеру и расскажу, что у меня получилось.
Я начал с того, что стал мониторить доску объявлений по продаже б/у электродуховок. Через какое-то время появилось объявление о продаже DeLonghi мощностью 2.2 кВт с двумя ТЭНами всего за $30. Правда, впоследствии оказалось, что ТЭНы были подпорчены в процессе эксплуатации и выделяли на 300 Вт тепла меньше.

Открыв корпус, я обнаружил, что внутри все очень хорошо организовано, и подключиться к ТЭНам будет просто.

Для управления ТЭНами я взял самые дешевые твердотельные реле (англ. solid-state relay, SSR) с оптической развязкой на 25А, по $3 за штуку.

В качестве контроллера я выбрал ControLeo, купив его за $60 вместе с термопарой и доставкой из США. Девайс пришел в виде набора, который еще надо было допаять, рассверлить, собрать:

Контроллер имеет двухстрочный ЖК-экран, две кнопки управления и четыре +5В выхода на реле. Программный код открыт и может быть залит на устройство посредством USB и Arduino IDE. Через кнопки управления реализовано меню с возможностью настроить и протестировать выходы, а также начать процесс оплавления. Настройки сохраняются в постоянной памяти. Кроме того, при их изменении запускается обучающий режим, в котором контроллер корректирует время включения/выключения реле для выполнения требований промышленного стандарта оплавления J-STD-20.
Пример работы контроллера

В соответствии со стандартом, скорость нагрева печи оплавления должна быть не меньше 1.25 °C/сек. Первые тесты показали, что обычных мощностей печки не хватает, и скорость нагрева всего 0.5 °C/сек. Тогда я предпринял несколько шагов по улучшению скорости нагрева. Каждый шаг добавил примерно 0.25 °C/сек:

  • Утеплил печь брусками базальтовой ваты, завернутыми в фольгу (чтобы не дышать микроскопической базальтовой пылью)
  • Добавил новый ТЭН на 800 Вт — оказывается, их очень легко купить на хозяйственном рынке, только скажи размер!
  • Перевернул печь вверх ногами (!), поскольку большие потери тепла шли через щель стеклянной двери


Таким образом, печь заработала. После нескольких экспериментов я пришел к выводу, что платы можно размещать прямо на прилагаемой к печке металлической решетке, а термопару располагать над платой, зафиксировав провод канцелярской прищепкой. Тесты показали, что изменение номиналов пассивных элементов — минимальные. В общем, печь готова — бери запекай!

Печи оплавления

Радуга-21 (Радуга-21С)

Печь конвейерная 5-ти зонная, ширина конвейера 400 мм.
Габариты печи 1900 х 770 х 1150 мм. Длина нагревательной камеры 1100 мм.
Потребляемая мощность 8,5 кВт. (14 кВт.), средняя потребляемая мощность 6 кВт (10 кВт)
Регулировка скорости конвейера от 0,15 до 0,75 м/мин.
Равномерность нагрева платы шириной 350 мм. — ± 2°С в направлении, перпендикулярном движению платы (см. график)
Возможно использование 4-х типов конвейеров: цепной (с транспортными рамками), ленточный,
сетчатый, струнный.
Печь может использоваться для пайки бессвинцовыми пастами.
Паспорт

Видео печи «Радуга-21С»

Радуга-23

Печь конвейерная 12 зонная, ширина конвейера 400 мм.
Равномерность нагрева платы шириной 350 мм. — ± 2°С в направлении, перпендикулярном движению платы (см. график)
Габариты печи 3500 х 750 х 1150 мм. Длина нагревательной камеры 2500 мм. Обрабатываемые изделия шириной до 400 мм.
Потребляемая мощность: от 8,4 кВт. до 33,6 кВт. в зависимости от типа подключения нагревателей.
Возможно использование 4-х типов конвейеров: цепной (с транспортными рамками),
ленточный, сетчатый, струнный.
Печь может использоваться для пайки бессвинцовыми пастами.

Радуга-20 (Радуга-20С)
Печь конвейерная 3-х зонная, ширина конвейера 400 мм.
Габариты печи 1500 х 770 х 1150 мм. Длина нагревательной камеры 700 мм.
Потребляемая мощность 8,5 кВт., средняя потребляемая мощность 6 кВт
Регулировка скорости конвейера от 0,15 до 0,75 м/мин.
Равномерность нагрева платы шириной 350 мм. — ± 2°С в направлении, перпендикулярном движению платы (см. график)
Возможно использование 4-х типов конвейеров: цепной (с транспортными рамками), ленточный, сетчатый, струнный.

Печь может использоваться для пайки бессвинцовыми пастами.
Паспорт

Радуга-21СА (с системой подачи азота)
Печь конвейерная 5-ти зонная, ширина конвейера 400 мм.
Габариты печи 2000 х 750 х 1150 мм. Длина нагревательной камеры 1200 мм.
Потребляемая мощность 8,5 кВт. (14 кВт.), средняя потребляемая мощность 6 кВт (10 кВт)
Регулировка скорости конвейера от 0,15 до 0,75 м/мин.
Равномерность нагрева платы шириной 350 мм. — ± 2°С в направлении, перпендикулярном движению платы (см. график)
Система подачи азота в зоны пайки и охлаждения.
Возможно использование 4-х типов конвейеров: цепной (с транспортными рамками), ленточный,
сетчатый, струнный. Данная модель имеет сетчатый конвейер.
Печь может использоваться для пайки бессвинцовыми пастами.
Паспорт

Радуга-21М (с компьютерным управлением)
Печь конвейерная 5-ти зонная, ширина конвейера 400 мм.
Габариты печи 2000 х 770 х 1150 мм. Длина нагревательной камеры 1100 мм.
Потребляемая мощность 8,5 кВт. (14 кВт.), средняя потребляемая мощность 6 кВт (10 кВт)
Регулировка скорости конвейера от 0,15 до 0,75 м/мин.
Равномерность нагрева платы шириной 350 мм. – не более ± 5°С в направлении, перпендикулярном движению платы.
Отклонение от заданной температуры (в зоне) не более ± 4°С
Температура в зоне пайки 350°С
Возможность загрузки-разгрузки конвейера вручную.
Печь может использоваться для пайки бессвинцовыми пастами.
Компьютерное управление температурой нагревателей. Контроль изменения температуры платы с помощью термопары с визуализацией на мониторе компьютера (температурный график).
Печь комплектуется ноутбуком.

Радуга-25

Печь конвейерная 3-х зонная для оплавления паст на основе бессвинцовых припоев и припоев с повышенной температурой плавления.
— ширина конвейера 430 мм.;
— габариты печи 2000 х 1070 х 1050 мм.;
— длина нагревательной камеры 1100 мм.
— температура нагревательных элементов регулируется от 25 до 1000°С;
— количество зон управляемого нагрева 3;
— максимальная потребляемая мощность 12 кВт.;
— средняя потребляемая мощность 3 кВт.
Возможно использование конвейеров: сетка из нержавеющей проволоки или цепи с транспортными рамками.
Регулировка скорости в широких пределах с помощью цифрового преобразователя.
Паспорт

Радуга-12
Печь конвейерная «Радуга-12»
Шесть управляемых зон нагрева

Зона охлаждения 500 мм.
Ширина конвейера 600 мм.
Средняя потребляемая мощность 2,5 кВт., максимальная 18 кВт.
Габариты печи 3000 х 900 х 1200 мм. Длина нагревательной камеры 2000 мм.
Регулировка скорости конвейера от 0,15 до 0,75 м/мин.
Равномерность нагрева платы шириной 350 мм. — ± 3°С в направлении, перпендикулярном движению платы (см. график)
Возможно использование 4-х типов конвейеров: цепной (с транспортными рамками), ленточный,
сетчатый, струнный. Данная модель имеет цепной конвейер с транспортными рамками.
Максимальная температура нагрева до 400 град. С.
Печь может использоваться для пайки бессвинцовыми пастами.

Радуга-10

Печь настольная «Радуга-10» с постоянной конвекцией
Размеры обрабатываемых изделий, макс. 200 х 300 мм.
Производительность (по площади ПП) 160 дм2 час.
Средняя потребляемая мощность 1 кВт., максимальная 2 кВт.
Тип пайки — экспоненциальный.
Паспорт

Радуга-10А

Печь настольная «Радуга-10А» с постоянной конвекцией
Печь снабжена программируемой системой подачи азота
Размеры обрабатываемых изделий, макс. 200 х 300 мм.
Производительность (по площади ПП) 160 дм2 час.
Средняя потребляемая мощность 1 кВт., максимальная 2 кВт.
Тип пайки — экспоненциальный. и классический
Паспорт

Радуга-11

Печь настольная «Радуга-11» с постоянной конвекцией
Размеры обрабатываемых изделий, макс. 300 х 400 мм.
Производительность (по площади ПП) 320 дм2 час.
Средняя потребляемая мощность 1,5 кВт., максимальная 4 кВт.
Тип пайки — экспоненциальный.
Паспорт

Печь настольная «Радуга 10.5М»

Печь «Радуга — 10.5М» предназначена для термической обработки изделий в лабораторных исследованиях и на мелкосерийном производстве.
Рабочий температурный диапозон печи до 350°С
Градиент температуры по рабочему объему печи не более 6 °С
Размер рабочей камеры(ориентировочно) — 400 х 400 х 400 мм
Точность поддержания температуры нагревателей камеры в установившемся режиме ± 3°С
Максимальная потребляемая мощность не более 8 кВт, 3х380В+N+PE, 50Гц
Габариты печи — 790 х 720 х 810 мм
Масса печи — 90 кг

Печь настольная «Радуга 10.5МА»
Печь «Радуга – 10.5МА» предназначена для задубливания полиимида.
Рабочий температурный диапазон печи до 500 °С.
Градиент температуры по рабочему объему печи не более 5°С.
Печь снабжена системой подачи азота, регулирующей давление и время подачи газа.
Рабочая камера исполнена из стали, устойчивой к рабочим температурам печи.
Размеры рабочей камеры (ориентировочно) – 250 х 250 х 250 мм.
Система управления нагревом печи позволяет управлять процессом изменения и поддержания температуры в соответствии с режимом задубливания полиимида.
Точность поддержания температуры нагревателей печи в установившемся режиме ± 1°С.
Паспорт

Радуга-7

Печь настольная «Радуга-7» ремонтно-паяльная.
Предназначена для пайки BGA-компонентов, пайки и ремонта печатных плат.
Размеры обрабатываемых изделий, макс. 200 х 200 мм.
Производительность (по площади ПП) 110 дм2 час
Средняя потребляемая мощность 1,3 кВт., максимальная 2 кВт.
Тип пайки — экспоненциальный.
Состав: подогреваемый стол, подвижная нагревательная крыша, рамка для установки плат, блок управления.
Паспорт

Радуга-29
Печь конвейерная 18 зонная, ширина сетчатого конвейера 400 мм.
Равномерность нагрева платы шириной 350 мм. — ± 2°С в направлении, перпендикулярном движению платы (см. график)
Печь может использоваться для пайки бессвинцовыми пастами.
Система распределения азота
Имеется возможность внешнего управления с компьютера
Комплектуется транспортными рамками для оплавления двухстороннего монтажа

Печи для пайки массивных радиоэлектронных блоков и элементовконструкций «Радуга-70С», «Радуга-71С»,»Радуга-72С», «Радуга-73С»

Печи повышенной мощности с сетчатым конвейером.

Радуга-70С

— длина нагревательной камеры — 1,25 м.
— ширина конвейера — 500 мм.
— количество зон нагрева — 3/3
— потребляемая мощность — максимальная (пусковая) 15кВт
средняя (рабочая) 3 кВт.

Радуга-71С

— длина нагревательной камеры — 2,5 м.
— ширина конвейера — 500 мм.
— количество зон нагрева — 6/6
— потребляемая мощность — максимальная (пусковая) 30кВт
средняя (рабочая) 6 кВт.

Радуга-72С

— длина нагревательной камеры — 3,75 м.
— ширина конвейера — 500 мм.
— количество зон нагрева — 9/9
— потребляемая мощность — максимальная (пусковая) 45кВт
средняя (рабоча) 9 кВт.

Радуга-73С

— длина нагревательной камеры — 5 м.
— ширина конвейера — 500 мм.
— количество зон нагрева — 12/12
— потребляемая мощность — максимальная (пусковая) 60кВт
средняя (рабоча) 12 кВт.

Радуга-75 — длина нагревательной камеры — 10 м.
— ширина конвейера — 500 мм.
— количество зон нагрева — 24/24
— потребляемая мощность — максимальная (пусковая) 64 кВт
средняя (рабоча) 24 кВт.

Опции:
1. Модели «Радуга-70, 71, 72, 73, 75 Р» имеют цепной конвейер с транспортными рамками.

2. Модели «Радуга-70, 71, 72, 73, 75 Л» имеют конвейер из тефлоновой ленты с рядами клепок, препятствующих контакту нижней стороны платы с конвейером.

3. Модели «Радуга-70, 71, 72, 73, 75 М» управляются, как с встроенного пульта, так и с помощью независимого компьютера с возможностью запоминания технологических режимов и их воспроизведения в виде графиков.

Производственный участок на Московском заводе счетно-аналитических машин
имени В.Д. Калмыкова

Описание процесса ИК-пайки

Проблема при работе с компонентами в корпусах BGA заключается в необходимости нагреть и расплавить сразу большое количество шариков припоя.

При нагревании их, некоторое количества тепла за счет теплопроводности материалов отдается на монтажную плату. Того тепла, которое дает паяльная станция, становится недостаточно.

Увеличение времени нагрева или повышение температуры не лучшим образом сказывается на микросхеме. Она может перегреться и выйти из строя.

Решение напрашивается само собой – нужно предварительно разогреть монтажную плату снизу, не воздействуя теплом на микросхему. Разогревать можно как потоком воздуха, так и спокойным инфракрасным излучением.

В результате, когда температура материала платы поднимется, уменьшится теплоотвод с ножек контактов и понадобится меньшая температура и меньшее время воздействия для того, чтобы расплавить шарики припоя.

При использовании инфракрасной пайки для нижнего прогрева используют специальные устройства – термостолы. В этом состоит принцип работы инфракрасной паяльной станции.

Инфракрасная пайка заключает в себе множество преимуществ перед термовоздушной. Если при термовоздушной пайке возможно контролировать только скорость истечения воздуха из сопла и температуру нагревательного элемента, и совершенно невозможно управлять оттоком воздуха, то при инфракрасной пайке контролю поддается температура припоя на протяжении всего цикла работ.

Применение инфракрасной паяльной станции позволяет более точное воздействие на определенную область платы, что затруднительно при пайке горячим воздухом.

А при ремонтных работах задача как раз и состоит в том, чтобы заменить один или несколько компонентов схемы, совершенно не воздействуя на другие.

Модель ИК-650 ПРО

Одной из наиболее распространенных инфракрасных паяльных станций профессионального уровня является ИК-650 ПРО. В России это устройство стало одним из первых, способных с успехом производить ремонт техники с BGA схемами.

Пайка производится настолько качественно, что возникло устойчивое мнение об абсолютной надежности устройств, платы которых монтировались при помощи этой инфракрасной паяльной станции.

Программное обеспечение позволяет очень точно выдерживать температурный профиль, что немаловажно для создания прочных, надежных контактов. Ведь для качественной пайки необходимо не просто создать температуру достаточную для плавления припоя, а нужно еще поднять ее плавно и затем плавно понизить, не допуская резкого охлаждения контакта.

Только тогда будет создана прочная кристаллическая решетка в капле припоя, соединяющей контакт микросхемы с монтажным пятачком.

Инфракрасная станция имеет модульную конструкцию и позволяет собрать множество возможных конфигураций для производства предварительных и вспомогательных работ:

  • возможно использование различного типа термостолов;
  • подключение электронного микроскопа;
  • автоматическое регулирование температуры нагрева и остывания;
  • существуют дополнительные модули для восстановления выводов BGA (это называется реболлингом).

В комплектацию паяльной станции входит также вакуумный пинцет, которым удобно устанавливать мелкие детали на плате.

Стоимость инфракрасной паяльной станции ИК-650 ПРО в настоящее время более 150 000 рублей. Она является профессиональным оборудованием и, конечно же, для любительского использования практически недоступна.

Детали для самодельного прибора

Имеющиеся в продаже инфракрасные паяльные станции отечественного и зарубежного производства представлены в продаже очень широко, но цены на них начинаются от 20 000 рублей. И при минимальной цене, это будет инструмент не самого лучшего качества.

При необходимости производства работ с BGA-корпусами в условиях стесненности в средствах выходом может стать самодельная инфракрасная паяльная станция.

Собрать ее можно из деталей инфракрасных станций, имеющихся в продаже, а также из подручных материалов и старых отслуживших свой срок приборов.

Термостол для паяльной станции можно изготовить из светильника или нагревателя с галогеновыми лампами, которые будут нагревать плату до необходимой температуры. Верхний нагреватель и контроллер паяльной станции придется приобрести из запасных частей, покупая их новыми или бывшими в употреблении.

Штатив для верхнего нагревательного блока можно изготовить из опоры от старой настольной лампы.

Для термостола необходимо запастись галогеновыми лампами и отражателями-рефлекторами. Их помещают в корпус, который можно изготовить самостоятельно из алюминиевого профиля и листового металла.

Кроме ламп, в корпусе необходимо предусмотреть место для крепления термопары, которая будет «снабжать» информацией о температуре ламп модуль управления.

Температура должна выдерживаться точно, чтобы платы не растрескивались от избыточного тепла и резких перепадов температуры.

Сборка

Инфракрасную головку мощностью около 400-450 Вт, необходимо закрепить на штативе, используя крепеж, элементы которого легко приобрести в торговой сети, для контроля температуры верхнего нагревательного узла необходимо применить вторую термопару.

Она должна быть установлена вместе с нагревателем. Кабель можно проложить в гибком металлорукаве. Штатив паяльной станции необходимо крепить таким образом, чтобы ИК-головка могла свободно перемещаться над всей поверхностью.



На корпусе термостола необходимо предусмотреть кронштейны для фиксации платы. Она должна располагаться на несколько сантиметров выше галогеновых ламп. Для кронштейнов можно применить подходящие алюминиевые профили.


Контроллер для инфракрасной паяльной станции помещается в корпус, который можно изготовить самостоятельно из листового металла, лучше из оцинкованной стали.

При необходимости в корпус можно встроить такие же вентиляторы охлаждения, какие используются в корпусе компьютера.

После сборки самой конструкции предстоит отладка всей схемы инфракрасной паяльной станции. Это производится опытным путем, многократно запуская схему и производя замеры. Процесс нелегкий, но после настройки он даст свои результаты – паяльная станция будет работать правильно.

Бесконтактный паяльник

Если острой потребности в использовании инфракрасной паяльной станции нет, то для пайки может быть с успехом применен инфракрасный паяльник. Внешне он похож на обычный с той разницей, что вместо жала имеет нагревательный элемент.

Применение и устройство

Инфракрасный паяльник используется в условиях, когда контакт с выводами компонентов недопустим. Удобно им пользоваться и для пайки радиодеталей, так как часто у обычного паяльника на жале образуется нагар, и соединения получаются некачественными. Нагар приходится счищать, а на эти действия уходит порой довольно много времени.

В условиях домашней мастерской можно сделать простейший самодельный инфракрасный паяльник из прикуривателя автомобиля. Нагревательный элемент этого устройства отлично подойдет для изготовления инструмента.

Так как для нормальной работы прикуривателя нужен постоянный ток напряжением 12 Вольт, соответствующий бортовой электросети автомобиля, понадобится электропреобразователь, чтобы можно было использовать бытовую сеть переменного тока. Для этих целей можно с успехом применить блок питания для корпусов компьютеров.

Изготовление

Чтобы собрать инфракрасный паяльник, необходимо извлечь нагревательный элемент из корпуса прикуривателя. Далее к его контактам необходимо присоединить питающие провода. К центральному контакту, соответствующему «плюсу» автомобильной сети, можно подвести любой медный провод в изоляции.

К «рубашке» элемента, контактирующей в автомобиле с массой, необходимо подвести медный одножильный провод сечением не менее 2,5 кв. мм. К этому проводу уже можно припаять другой гибкий медный проводник.

Соединение необходимо изолировать на расстоянии примерно 2-3 см от нагревательного элемента, одев на соединение термоусадочную трубку. ПВХ изоляционную ленту использовать не стоит, так как она может расплавиться.

Для корпуса инфракрасного паяльного инструмента необходимо использовать любой стержень из тугоплавкого материала. Можно даже использовать неисправный паяльник, закрепив нагревательный элемент прикуривателя на жало.

Для этой цели используют стальные затягивающиеся хомуты. При этом необходимо следить, чтобы два питающих провода не соприкасались друг с другом неизолированными отрезками. Устройство соединяется с блоком питания гибким кабелем или электрошнуром достаточной длины.

Очевидно, что использование такого паяльника возможно только при пайке неответственных соединений, так как контролировать характеристики в процессе работ крайне затруднительно.