Паяльные станции со 100%-ной точностью поддержания установленной температуры

Иван Тренисов

Согласно требованиям стандарта 107.460.092.24-93 «Пайка электромонтажных соединений радиоэлектронных средств. Общие требования к типовым технологическим операциям», при пайке электромонтажных соединений радиоэлектронных средств температура наконечника паяльника должна составлять от 250 до 280 °С. При этом на блоках управления паяльных станций в реальном производстве устанавливаются существенно большие температуры пайки. Паяльные станции серии Advanced фирмы JBC позволяют устанавливать на блоке
управления реальную температуру пайки и поддерживать ее на любом типе наконечника со 100%-ной точностью.

Сегодня на рынке представлено большое разнообразие различных паяльных станций — и немецких, и японских, и американских. Какая же температура устанавливается на паяльной станции при работе монтажника с припоем типа ПОС 61 (у которого температура плавления составляет 180 °С)? Обычно 300 °С, а может, и все 350 °С. Даже если взять новый паяльник, то температура на конце наконечника сразу будет отличаться от заданной, причем отличие может быть как незначительным, так и достаточно большим.

У одних паяльников это происходит из-за отсутствия плотного прилегания наконечника к поверхности нагревателя, что необходимо для обеспечения максимальной поверхности контакта и, соответственно, теплоотдачи. В процессе пайки пары флюса оседают на внутренней поверхности нагревателя и создают дополнительную теплоизоляцию между поверхностью наконечника и нагревателя, в результате чего происходит падение температуры на конце наконечника. У других термопара расположена достаточно далеко от точки пайки, чаще всего
на нагревателе, поэтому возникает высокая инерционность и, как следствие, большая разница в показаниях температуры на блоке управления и на наконечнике паяльника. Потому-то и приходится завышать температуру на блоке станции для получения необходимой температуры на наконечнике.

Рис.1

Рассмотрим паяльник, у которого сменные наконечники надеваются сверху на керамический нагреватель и фиксируются. В данном случае также невозможно обеспечить плотное прилегание поверхности наконечника к поверхности нагревателя, вследствие чего существуют тепловые потери. Возникает большая инерционность из-за того, что охлаждение внешней поверхности наконечника происходит быстрее, чем охлаждение внутреннего пространства, существующего между нагревателем и поверхностью наконечника.

Таким образом, температура на наконечнике далеко не постоянная величина — стоит заменить наконечник, немного повысить или понизить температуру, и на выходе мы получаем какое- нибудь неопределенное ее значение, выше или ниже заданного. Допустим, реальное значение выше заданного. Насколько это плохо? Это может привести к перегреву и повредить чувствительный компонент или привести к отслоению контактной площадки. А если реальное значение температуры ниже заданного, то это уже область холодной пайки? Значит, ни
о какой надежности паяного соединения речь уже не идет!

Рис.2

Огромное значение также имеет скорость, с которой паяльник сможет восстановить потерянную теплоту, осуществив теплоемкую пайку? Тем более это актуально сегодня, когда монтаж становится все плотнее, платы сложнее, а общая тенденция — миниатюризация модулей. Сегодня работу монтажника подчас можно сравнить с работой ювелира. Необходима точность, скорость, а в условиях жесткой конкуренции — конечно же, непревзойденное качество выполненной работы.

Больше, чем преимущество

Благодаря уникальной системе микропроцессорного управления при помощи паяльного оборудования испанской фирмы JBC можно:

• ствлять пайку при температуре 280 °С — не завышая температуру, точно следовать технологическому процессу;
• осуществлять аккуратный, качественный монтаж;
• точно контролировать температуру наконечника;
• производить любые по сложности монтажные работы.

Паяльное оборудование фирмы JBC сегодня единственное на рынке позволяет практически со 100-процентной точностью поддерживать заданную температуру на конце наконечника. Теперь у вас не возникнет проблем с объяснениями заказчикам, почему завышена температура. Что устанавливается на задатчике, то и имеется на рабочей части наконечника.

Рис.3

Рис.4

Как уже было сказано в предыдущих статьях, это удается осуществить только за счет того, что каждый наконечник представляет собой единый модуль, сочетающий в себе и нагреватель, и термопару. Нет никаких дополнительных зазоров для скапливания грязи, никаких воздушных прослоек и т. п. В результате — идеальная теплопроводность и точность поддержания температуры.

Часто мы сталкиваемся с тем, что монтажники, для того чтобы выполнить работу быстрее, завышают температуру. Как же застраховаться от того, чтобы монтажник сам не менял температурный режим? И здесь JBC предлагает простое и эффективное решение — программатор АС 2600 (рис. 2). При помощи данного устройства все без исключения станции JBC можно запрограммировать на нужную температуру — и без программатора будет невозможно что-либо изменить. Даже при попытке изменения температуры на станциях с аналоговым за-датчиком
вращение лимба не даст никаких результатов, температура меняться не будет. Программирование температуры происходит с точностью до градуса.

Если рассмотреть системы, в основе которых лежат ферромагнитные свойства материала (которые ограничивают температуру нагрева наконечника, то есть постоянно работая только при какой-то фиксированной температуре), то можно увидеть, что при работе с наконечником одного типоразмера вам приходится иметь хотя бы 2 наконечника, рассчитанные на различную температуру — так как, например, при наконечнике, рассчитанном на температуру 260 °С, вы не сможете пропаять достаточно теплоемкие соединения, и нужно использовать
наконечник с температурой 330 °С. Зато при работе только с наконечником, рассчитанным на 330 °С, возникает риск перегрева и повреждения либо компонента, либо платы. А что же будет при
переходе на бессвинцовую технологию пайки? С одной стороны, наконечник, который предназначен для пайки традиционным припоем, не обеспечит пайку высокотемпературным припоем — вы просто не сможете прогреть должным образом паяное соединение. С другой стороны, бессвинцовая технология пайки — это повышенные рабочие температуры наконечника. Рабочая температура пайки близка к критичной температуре, которую может выдерживать компонент и печатная плата, а следовательно, большое значение имеет точность поддержания температуры
и ее стабильность.

Вот мы и подошли к качественному отличию JBC от всего другого паяльного оборудования — полное микропроцессорное управление температурой и мощностью! В ходе пайки для поддержания постоянной температуры плавления припоя, в зависимости от теплоемкости соединения, мощность будет варьироваться. Микропроцессор, снимая показания температуры со скоростью 100 измерений в секунду, подбирает необходимую мощность, которую надо подать на нагреватель для обеспечения необходимой температуры на наконечнике. То есть микропроцессор
за доли секунды высчитывает скорость падения температуры (градиент охлаждения) и, подавая необходимую мощность, создает градиент нагрева, обратный охлаждению! Потому-то и можно гарантировать со 100%-ной точностью качество пропайки при стандартных 280 °С. Инерционность системы сведена к нулю, так как масса нагревателя, встроенного в каждый картридж-наконечник, очень мала, и с высокой точностью контролируется температура, получаемая на конце рабочей части наконечника. Обратите внимание: речь идет не
о точности поддержания температуры на нагревателе (как в других системах), а о точности поддержания температуры на конце рабочей части наконечника!

Рис.5

Рис.6

К тому же JBC имеет ряд дополнительных преимуществ.

Это, во-первых, то, что рабочее расстояние от точки пайки до места удерживания паяльника составляет 30 мм для паяльника 2210 (при диаметре картриджа 3 мм) и 40 мм для паяльника 2245 (при диаметре картриджа 4 мм). Это огромное преимущество, позволяющее осуществлять монтаж в труднодоступных местах и производить пайку с высокой точностью, так как таким паяльным инструментом намного удобнее производить паяльные работы — меньше напряжение для руки (рис. 3).

Паяльный инструмент на данный момент является самым миниатюрным, эргономичным и легким. Паяльник прекрасно лежит в руке, в конце смены монтажник не чувствует усталости. Сегодня это особенно актуально, когда скорость выполнения работы при гарантированном качестве выходит на одно из первых мест.

Во-вторых, широкая номенклатура наконечников (более 70 различных видов) позволяет решать любые монтажные задачи. Специально разработаны модели наконечников для пайки компонентов QFP и PLCC, которые обеспечивают наиболее удобную работу с микросхемами (рис. 5).

Таким образом, мы можем утверждать: наконец, появилась система, при использовании которой обеспечивается практически 100%-ная точность поддержания температуры.

Основное преимущество данной системы, в отличие от других паяльных систем:

• соответствие температур на блоке управления и на наконечнике;
• точное поддержание температуры рабочей части наконечника;
• микропроцессорное управление;
• возможность фиксации любой температуры с защитой от последующего ее изменения;
• широчайший выбор наконечников для паяльного инструмента;
• проведение разнообразных видов монтажных и демонтажных работ.