Что такое обычная паяльная станция (термовоздушная) думаю знают многие. Но что делать если надо паять теплоемкие платы, даже на алюминиевом основании? Воздухом не нагреешь без нижнего подогрева, а он есть не у каждого. А еще часто у любителей возникают вопросы типа "как припаять светодиоды на плату?".
Все решают эту проблему по разному: кто использует галогенный прожектор, кто-то паяет на утюге, а кто-то в духовке (не рекомендую так делать если в ней потом готовить)
Я по роду работы для пайки плат использую настоящую конвекционную печь конечно, но иногда надо провести ремонт. А с алюминием так просто не поработаешь — фиг прогреешь феном. Поэтому я поступал сначала так: клал на подогреватель плату (паяльная ванна с приделаны куском алюминия, правда так делать не стоит — плохой тепловой контакт нагревателя с алюминием, очень долго греется, неудобно) и разогрев до 100-150 градусов паял феном, паяльником. Да как угодно, подогретая плата паяется легко и без термоударов.
Потом я использовал ИК-станцию (и щас использую). Но она громоздкая, работает только по термопрофилю, да и вообще — хочется при ремонте компактный подогрев расположить на своем рабочем столе рядом со всеми приборами. Вот поэтому я долго задумывал и наконец сделал подогреваемую платформу.
В основу лег раздолбаный нерабочий утюг:) У него был ушатаный корпус, подгоревший термостат, а главное лопнувший термопредохранитель. Утюг был препарирован (жестянку с подошвы содрал оставив силумин), термостат подшаманил. Наклеил на подошву кусок алюминия (ребра отогнуты для жесткости) теплопроводностью герметиком. При включении через диод КД213 (мощность больше киловатта вряд ли понадобится, а 500-700 как раз подойдет) он хорошо себя показал —
Далее я согнул жестяную коробочку по размерам без боковой стенки
Установил в корпусе гнездо питания, выключатель, держатель лампочки (похоже это часть от самолетного индикатора, а лампочка в утюге готовая), потом ножки. Боковую стенку все-же сделал оставив снизу прорезь для вентиляции
Все было спаяно в соответствии со здравым смыслом 🙂
Хотя можно было бы раз настроить и не выводить тягу
На подошву в родные отверстия прикрутил стойки (валялись в загашниках, только разрезал и нарезал резьбы).
Конечно лучше применить нормальный термостат (у родного огромный гистерезис). Еще можно взять два утюга и включив последовательно сделать большую платформу. Или использовать другой нагреватель, но эти мысли воплотятся позже… А пока получилось
Использовать это чудо буду для облегчения ремонта плат со светодиодами и просто пайки проводов к ним. А чаще просто для всяких экспериментов со световыми модулями типа таких модулей от знаменитой легальной люстры 🙂
И помните — подогрев плату не только легко паять, еще гораздо меньше шансов ее испортить!:)
Внимание! Данная статья предназначена только для ознакомительных целей, и к сборке не рекомендуется! Есть модернизированная версия данной паяльной станции. Там же скачиваем обновленные версии прошивок для станции первой версии.
При ремонте материнских плат связанных с заменой BGA компонентов не обойтись без инфракрасной паяльной станции! Китайские станции качеством не блещут, а качественные ИК паяльные станции стоят не дешево. Выход — собрать самому паяльную станцию. Стоимость компонентов для сборки станции не превышает 10 тысяч рублей. Не смотря на дешевизну — самодельная ИК станция надежно себя зарекомендовала в ремонте материнских плат. Контроллер обеспечивает точное соблюдение термопрофиля, что является важным фактором во время замены BGA компонентов.
Описание конструкции
Станция состоит из контроллера управления, нижнего подогрева, верхнего нагревателя.
Контроллер двухканальный. К первому каналу можно подключить термопару или платиновый терморезистор. Ко второму каналу подключается только термопара. 2 канала имеют автоматический и ручной режим работы. Автоматический режим работы обеспечивает поддержание температуры 10-255 градусов через обратную связь с термопар или платинового терморезистора (в первом канале). В ручном режиме мощность в каждом канале можно регулировать в диапазоне 0-99%. В памяти контроллера заложено 14 термопрофилей для пайки BGA. 7 для свинецсодержащего припоя и 7 для безсвинцового припоя. Термопрофили указаны ниже. При желании их можно изменить (исходник в архиве).
Для свинецсодержащего припоя максимальная температура термопрофиля: — 1 термопрофиль — 190C о , 2 — 195C о , 3 — 200C о , 4 — 205C о , 5 — 210C о , 6 — 215C о , 7 — 220C о
Для безсвинцового припоя максимальная температура термопрофиля: — 8 термопрофиль — 225C о , 9 — 230C о , 10 — 235C о , 11 — 240C о , 12 — 245C о , 13 — 250C о , 14 — 255C о
Если верхний нагреватель, не успевает прогревать согласно термопрофилю, то контроллер становится на паузу и ждет пока не будет достигнута нужная температура. Это сделано для того, чтобы адаптировать контроллер для слабых нагревателей, которые прогревают долго и не успевают за термопрофилем.
Контроллер так же можно использовать в качестве регулятора температуры, например, во время сушки или запекания паяльной маски (в духовке, в которую помещена термопара), или прочих случаях, где требуется точное поддержание температуры.
Принципиальная схема контроллера
Далее приведены фото контроллера. Блок питания использовал от ноутбука, которое переделал на напряжение 12 Вольт. В качестве гнезда для термопар использовал usb гнездо с кусочками текстолита, которое припаяно к передней панели, смотрим фото. Охлаждение активное, я использовал термотрубку от охлаждения ноутбука. К термотрубке феном припаял медную пластину, на которую будут установлены элементы для охлаждения. Можно использовать охлаждение процессора от системного блока, но тогда габариты устройства увеличатся.
Нижний подогрев изготовлен из галогенового обогревателя на 3 лампы общей мощностью 1,2 кВт. Из обогревателя демонтируется основание со светоотражателем и защитной сеткой. Корпус для нижнего подогрева я изготовил из изогнутой листовой жести(конька оцинкованного), который вырезал ножницами по металлу. Так же в конструкцию добавлен порог алюминиевый(стык), для удобства установки на него швеллера алюминиевого. На швеллер через стойки устанавливается материнская плата. Нижний подогрев можно подключить к контроллеру. Я поступил другим способом чтобы не заморачиваться с второй термопарой, — в нижний подогрев встроил диммер на 600 Вт, только на симистор установил радиатор побольше. С регулировкой 1,2 кВт он прекрасно справляется. Примерное положение диммера я запомнил, при котором стабильно держится требуемая температура на материнской плате. Для небольших плат (например видеокарт) можно использовать канцелярские прищепки, прикрученные к DIN рейке. Пример на фото.
Качественный верхний нагреватель из подручных средств, к сожалению невозможно изготовить. Я проводил эксперименты с галогеновыми лампами, кварцевыми трубками со спиралями, так же экспериментировал с ИК лампой. Но лучше всего себя зарекомендовал керамический нагреватель фирмы ELSTEIN серии SHTS (с позолотой). Подобные нагреватели используются в дорогих ИК станциях. Я использовал ELSTEIN SHTS/100 800W и ELSTEIN SHTS/4 300W. Нагреватели греют очень хорошо, и практически не светят. Спектр ИК излучения очень подходит для замены BGA компонентов. Нагреватели из Китая не рекомендую, хоть внешне они и похожи на ELSTEIN.
Тепловое пятно нагревателя ELSTEIN SHTS/100 800W. Размер нагревателя 96х96 мм. Расстояние между нагревателем и платой 5см.
Круг El1 диаметр 4 см (перепад температуры 5 градусов от центра до края окружности).
Круг El2 диаметр 5 см (перепад температуры 10 градусов от центра до края окружности).
Круг El3 диаметр 6 см (перепад температуры 15 градусов от центра до края окружности).
Тепловое пятно нагревателя ELSTEIN SHTS/4 300W. Размер нагревателя 60х60 мм. Расстояние между нагревателем и платой 5см.
Круг El1 диаметр 2,5 см (перепад температуры 5 градусов от центра до края окружности). Подходит для большинства чипов.
Круг El2 диаметр 3 см (перепад температуры 10 градусов от центра до края окружности).
Круг El3 диаметр 4,5 см (перепад температуры 15 градусов от центра до края окружности).
Как видим оба нагревателя подходят для замены BGA компонентов. Но ELSTEIN SHTS/100 800W имеет преимущество перед вторым нагревателем. Это гораздо большее равномерное тепловое пятно. Круг диаметром 4 см у которого перепад температуры не более 5C о . Практически показатель как у Термопро с 3D отражателем (у которого однородное квадратное тепловое пятно 4х4см с перепадом температуры не более 5C о )
Ниже приведены фото конструкции верхнего нагревателя и станины, которую изготовил из того что было в строительном магазине. Конструкция получилась удачной, регулируется по высоте и длине, нагреватель крутится вокруг своей оси, его легко установить над любым участком платы.
Термопара крепится к штативу. Ее легко навести на любой участок платы. Конструкция на фото. Гибкий металлический рукав я использовал от USB фонарика из магазина, где все по одной цене. В металлический рукав я вставил термопару без внешней изоляции при помощи проволоки.
Настройка контроллера
Для настройки канала верхней термопары R3 устанавливаем в среднее положение. Помещаем термопару контроллера и термопару образцового термометра на нагретую поверхность (например галогеновую лампу, где обе термопары соединены вместе и на них нанесена термопаста), и калибруем резистором R6 показания максимального значения температуры 250 градусов. Потом даем лампе остыть до комнатной температуры и калибруем резистором R3 нижнее показание температуры. Данную процедуру нужно повторить несколько раз, пока не будет совпадать нижнее и максимальное значение температур с реальными показателями. Такую же процедуру повторяем с каналом нижней термопары при помощи резисторов R11 и R14 соответственно. Аналогично калибруется первый канал при использовании платинового терморезистора резисторами R21 и R27 соответственно. Если не планируется использовать платиновый терморезистор, то ОУ U2 можно из схемы исключить со всей обвязкой, а 11 вывод микроконтроллера подключить на +5В.
Рекомендации
Управление контроллером и изменение параметров, а так же процесс съема и установки чипа показан на видео. Верхний нагреватель я устанавливаю на высоте 5-6 см от поверхности платы. Если в момент исполнения термопрофиля происходит выбег температуры от заданного значения больше чем на 3 градуса — понижаем мощность верхнего нагревателя. Выбег на несколько градусов в конце термопрофиля(после отключения верхнего нагревателя) не страшен. Это сказывается инерционность керамики. Поэтому я выбираю нужный термопрофиль на 5 градусов меньше, чем мне надо. На данном нижнем подогреве температура немного отличается над зоной нагревателя, и в теневой зоне (разница около 10-15 градусов). Поэтому плату на нижний нагреватель желательно установить так, чтобы чип находился над зоной нагревателя (но это не критично). Перед съемом чипа при помощи зонда нужно убедиться(аккуратным нажатием на каждый угол чипа) что шары под чипом поплыли. При монтаже используем только качественный флюс, иначе неправильный выбор флюса может все испортить. Так же при монтаже чипа BGA рекомендуется накрыть кристалл прямоугольником из алюминиевой фольги с размером стороны равной примерно ½ от стороны BGA, чтобы снизить температуру в центре, которая всегда выше, чем температура около термопары (смотрим выше фото тепловых пятен ИК нагревателей ELSTEIN).
Внешний вентилятор программно не задействован, хотя на схеме он и указан. В дальнейшем планируется в исходник внести изменения и задействовать внешний вентилятор.
Ниже вы можете скачать архив с печатной платой в формате LAY, исходным кодом, прошивкой
Войти
Сегодня начал делать нижний подогрев rev 1.0
Давно собирался сделать нижний подогрев, маленький, для плат мобильников, и все никак руки не доходили или чего то не хватало. А тут я купил турбки и ко мне в гости зашел друг, гуру электроники, поэтому решили что то соорудить. Трубки заказал 2 по 42,5 см, прислали 2 по 37,5 см, не критично, поскольку я все равно буду их резать, но не приятно.
И так, приступим. Нам понадобится кварцевые трубки, нихромовые спирали, металлическая рамка из LCD матрицы в которой лежат светодиоды, пивная банка, винты, гайки, шайбы, дремель, асбестовая веревка.
Мы начали работу с банки, сначала сняли верхнюю крышку и дно, потом разрезали банку.
Далее наметили какой глубины будет отражатель и бортик за который она будет крепится.
Дальше взяли рамку от LCD, нарезаем пополам и намечаю место для крепления ламп.
Я решил мой подогрев будет где то 6х12см, то есть 4 трубки, в креплениях труб были очень удобные желобки, решили крепить на них.
Так же режем и вторую планку.
В качестве корпуса решил использовать старый CDROM, выбор был сделан не случайно, поскольку при ремонте мобильников часто надо смотреть в микроскоп, и при этом плату подогреть, например что бы убрать компаунд, и основание моего микроскопа практически такое же по высоте как и у CDROMа. Дремелью вырезаем окно.
Наждачной зачищаем край что бы не порезаться.
Примеряем наши планки.
Одну планку сразу прикрутили, в корпусе CDROMа были готовые квадратные дырки, подошли винты с большой шляпкой, обычно такими прикручивают CDROMы. Для второй планки сверлили дырки. Дальше делаем разрезы в нашем отражателе, для планок крепления, и примеряем.
Теперь настал ответственный момент: надо разрезать кварцевую трубку, резать будем кругом с алмазным напылением. Будьте осторожны, будет идти мелкая пыль, очень мелкая, очень желательно ее не вдыхать. Достаточно сделать небольшой надрез по все окружности трубки можно будет ее обломать, сильно глубоко резать не надо, потому что что получите острый край после того как обломаете, поскольку я такое пилил первый раз, то первая трубка вышло очень ровно и аккуратной, я такого не ожидал, поскольку мне показалось что так легко режется, захотел следующую сделать еще лучше, но почему то так не вышло, и в итоге оказалось что первая которую я отрезал была самой ровной. Рекомендую намочить круг и трубку, что бы пыли было меньше, ее будет очень много когда будете стачивать острые углы или подравнивать трубки.
А вот результат.
Следующий шаг я не успел запечатлеть, так как нужны были все руки: мы разрезали нихромовую нить, очень желательно резать именно по середине, что бы нитки давали одинаковую температуру. Делаем так, растягиваем нагреватель, без фанатизма, и мультиметром в режиме до 200Ом диодов ищем середину, сравнивая показания мультиметра, сопротивление всей спирали было у одной около 72Ом, у второй 76Ом где то, то есть мы искали 36 и 38 Ом.
Дальше начинаем собирать наши трубки. Их необходимо соединить между собой последовательно, соединяли нитки с помощью винтов, гаек, за изолировать можно асбестовой веревкой, но я пока что не изолировал, так как конструкция будет разбираться и дорабатываться, так же вместо асбеста можно использовать фторопластовую изоляцию, но у меня такой нет, и у нее температура плавления 375 градусов, думаю при длительной безперерывной эксплуатации она таки начнет плавится.
Дальше собираем всю конструкцию, устанавливаем трубки на своё место, прикручиваем держатели и отражатель, я решил прикрутить отражатель на "стоечки" от материнских плат, они и тут послужат стоечками. Пока решили регулировать нагрев с помощью регулятора напряжения( РТВ-1 УХЛ4.2), купленного в радиодеталях, стоимостью 30грн, что приблизительно 3,65дол, мощностью 600Вт, мои ни хромовые спирали по 600вт каждая была, к слову сказать большой "+" такой готовой платы что она вся залита лаком, и купил еще дополнительно переменный резистор на 1Мом, припаиваем к этому делу предохранитель, подключаем сетевой шнур, и стенд готов в к пробному запуску.
Результаты замеров: в минимальном положении регулятора плата нагрелась где то по 140 градусов, при этом на лампах было 68В, в среднем положении было порядка 108В и температура 200 градусов и дальше продолжала расти, лампы до красна разогреть не удалось.
После первых проб, пришел к выводу что конструкцию нужно еще дорабатывать, надо переделать отражатель, взять более длинную банку например или что то другое, что бы закрыть область за трубками, можно было бы и такой банкой ограничится, но тогда надо трубки обрезать и дырка в сидюке выходит огромная. Кстати трубки в диаметре 10мм, а с наконечниками 15мм. Регулятор напряжения хороший, скорее всего со временем, заменю его на что то ни будет получше, но пока что будет так. Первым делом надо локализировать нагрев, что бы весь корпус сидюка не грелся, тогда туда можно будет вставлять электронику. При температуре платы в 200градусов, корпус сидюка разогрелся где то до 40, но при длительном использовании он будет явно горячее.