Все о паяльных станциях

В радиоэлектронике и электротехнике одним из самых надёжных электрических соединений является пайка. Она позволяет получить соединение, обладающее высокой механической прочностью и малым электрическим соединением. Для этого применяют такие приборы, как паяльники и паяльные станции. В чём их отличия и какие особенности выделяют паяльные станции в особый класс?

Простой паяльник, строго говоря, состоит из паяльного жала. Первые паяльники были разновидностью топора, нагреваемого на открытом пламени. Электрические паяльники содержат нагревательный элемент, который при пропускании электрического тока раскаляет паяльное жало.

Паяльные станции отличаются ключевой деталью: датчиком фактической температуры. Сигнал от него используется электронным регулятором для точного дозирования нагрева. Кроме того, этот сигнал может быть выведен на индикатор, так что мастер точно знает фактическую температуру паяльника.

Паяльные станции используются не только в радиоэлектронике, но и при обработке пластика. Например, термофен может быть использован для ремонта автомобильного бампера.

По устройству регулятора температуры различают станции аналоговые и цифровые. Они отличаются типом датчика температуры и устройством регулирующей схемы.

По способу нагрева зоны пайки станции делятся на контактные и бесконтактные. Примером контактного прибора является обычный электропаяльник. Бесконтактные станции бывают термовоздушные и ИК-нагрева.

Термовоздушная станция создаёт струю раскалённого воздуха. Инфракрасные станции нагревают рабочую область потоком теплового (инфракрасного) излучения от керамического нагревателя или нити накаливания внутри прозрачной кварцевой трубки.

Принципиальным отличием контактных приспособлений для пайки является то, что нагрев точки пайки производится непосредственным прикладыванием горячего инструмента (жала паяльника).

Обычно у мастера имеется под рукой комплект из пары десятков жал разных форм и размеров. Распространённые формы паяльного жала:

• «иголка»;
• «конус с полусферой»;
• «топорик»;
• «нож».

Применяются реже, но совершенно незаменимы для особых видов пайки:

• «гребёнка»;
• «микроволна»;
• «конус со скосом».

Каждый вид жала выпускаются пяти-шести типоразмеров для работы как с мелкими, так и с крупными радиодеталями.

Учитывая, что порой вид пайки приходится быстро менять, мастера иногда приобретают несколько недорогих и компактных паяльных станций. Это позволяет всегда иметь наготове нужный инструмент, но отнимает место на верстаке.

Другим способом является приобретение нескольких ручек-паяльников, в которые заранее заправлены нужные жала.

Особняком стоят контактные станции индукционной системы. Нагревательным элементом в таких приборах является сам массив паяльного жала. Оно вставляется внутрь индукционной катушки, к которой подводится электрический ток высокой частоты. Такие паяльники нагреваются моментально (меньше секунды) и так же быстро остывают. Это позволяет менять жала буквально «на лету».

Бесконтактные станции отличаются тем, что место пайки нагревается потоком раскалённого воздуха или путём нагрева инфракрасным излучением. При этом равномерно прогреваются как область пайки, так и окружающие детали. Это имеет как свои плюсы, так и минусы.

Достоинства бесконтактных станций:

• возможность монтажа и демонтажа приборов с большим количеством тесно расположенных выводов;
• возможность аккуратного демонтажа массивных приборов (например, мощных транзисторов и стабилизаторов), которые контактным паяльником не удаётся прогреть;
• уникальная возможность монтажа и демонтажа приборов со скрытым расположением выводов (например, микросхем BGA).

Есть и недостатки:

• нагревается не только место пайки, но и прилегающие области;
• радиодеталь нагревается целиком, поэтому требуется тщательный контроль температуры;
• в случае инфракрасного способа нагрева приходится применять экраны и маски, защищающие от нагрева деликатные области прибора.

Ключевым отличием паяльной станции от дешёвых приборов для пайки является возможность точной регулировки и стабильного поддержания температуры рабочего инструмента. Для этого применяют электронику различной сложности.

В аналоговых станциях температура задаётся поворотом рукоятки со шкалой-указателем. Регулировка температуры осуществляется грубо — включением и отключением нагревателя с помощью реле. Это не даёт высокой точности, но такая схема проста, дёшева и ремонтопригодна.

Красная означает «идёт нагрев, температура нестабильна», а зажигание зелёной сообщает о том, что можно начать работу.

Цифровые паяльные станции имеют индикатор актуальной температуры. При этом регулировка температуры осуществляется либо последовательными нажатиями кнопок «больше» и «меньше», либо вращением управляющей рукоятки «энкодера».

Подобные станции собираются на микроконтроллере. Так как микроконтроллер даёт большой потенциал по обработке информации, станции могут иметь дополнительные возможности:

• индикатор, отображающий несколько параметров одновременно;
• возможность записи комплектов температур пайки;
• запоминание индивидуальных особенностей контактных «паяльников» для точной регулировки;
• запись «термопрофилей», при которой температура пайки плавно меняется по заданному сценарию.

Для монтажа можно использовать простой паяльник, но паяльная станция позволяет регулировать и поддерживать температуру кончика жала с высокой точностью. Это способствует качественной пайке и предотвращает перегрев и порчу радиодеталей.

Микросхемы с большим количеством выводов и со скрытыми выводами (BGA) можно монтировать с помощью приборов бесконтактного нагрева. Для этого используются термофены и инфракрасные паяльные станции косвенного нагрева.

Некоторые детали можно выпаять контактным паяльником, но он обычно не справляется с нагревом массивных токоведущих дорожек самой платы.

Работа в ремонтной мастерской требует тщательного соблюдения процедур пайки. Поэтому профессиональная паяльная станция собрана на микроконтроллере и имеет развитые сервисные возможности. При этом используются как контактные, так и бесконтактные паяльные станции самых разных конструкций.

Надо отметить контактные аппараты с оловоотсосом. У таких агрегатов жало паяльника выполнено в виде полой трубочки. От неё к паяльной станции идёт гибкий воздушный шланг.

Для снятия с платы компонентов форм-фактора SMD часто применяют паяльники особых конструкций. Широко распространён «терпоминцет», который состоит из двух паяльников с тонкими плоскими жалами, соединённых в виде пинцета. Такая конструкция позволяет захватить радиодеталь, одновременно нагреть обе точки пайки и без повреждения снять деталь с платы.

Для демонтажа микросхем, выполненных по планарной технологии, требуется нагрев всей площади выводов одновременно, а также подогрев участка печатной платы непосредственно вблизи выпаиваемой детали. Традиционно для этой цели используются термофены и термостолы. Такие паяльные станции компактны, недороги и позволяют быстро добиться результата.

Важным является необходимость подогрева до нужной температуры также самой печатной платы в местах пайки. На первый взгляд, струя раскалённого воздуха из термофена с этим отлично справляется. Проблема в том, что при этом бесконтрольно нагревается значительный участок платы. Из-за этого легко ненароком «сдуть» близко расположенные детали, особенно мелкие.

Ещё лучше использовать для местного подогрева инфракрасные паяльные станции. В таких аппаратах на монтируемые детали механически не воздействуют ни жало паяльника, ни скоростной воздушный поток. Нагрев осуществляется инфракрасным излучением от керамического нагревателя или галогеновой лампы. При таком способе также приходится отдельные участки схемы прикрывать от нагрева экранами из фольги.

Невозможно твёрдо сказать, что «такая-то модель самая лучшая». Для каждой задачи хорош свой инструмент. Массовый потребитель может просто не оценить специфические преимущества аппаратов стоимостью десятки и сотни тысяч рублей. Но чтобы получить хотя бы предварительное представление об ассортименте выбора, мы составили некоторый «Топ популярных паяльных станций».

В него вошли недорогие аппараты, пригодные для домашнего применения. Все они доступны не только на отечественных прилавках, но и могут быть заказаны напрямую из Китая. Все аппараты компактны, и даже с учётом стоимости доставки из Китая покупка у производителя вполне оправданна.

Компактный и лёгкий прибор отличается высоким качеством изготовления и надёжностью. Маленький и лёгкий блок управления не займет много места на рабочем столе. При необходимости работать на выезде комплект поместится в любой сумке или боксе.

Для пайки используются ручки стандарта «Т-900» с керамическим нагревателем. Такие инструменты недороги, к ним есть в продаже жала в широком ассортименте и сменные нагревательные элементы.

Компактность, распространённость сменных элементов и низкая (около 2000 руб.) цена самой станции делает такой аппарат лучшим выбором для новичка или домашнего мастера, не занимающегося ремонтом сложной аппаратуры.

Аналоговая станция с паяльниками стандарта «Т-900» производится в Китае. Усовершенствованная электроника позволяет плавно регулировать температуру жала в диапазоне 200-480°C. Нагреватель керамический, для измерения температуры используется датчик в виде термопары, что обеспечивает высокую точность.

Отсутствие индикатора температуры оправдывается компактностью аппарата и его низкой ценой. В РФ такую паяльную станцию можно купить примерно за 3000 руб. Несмотря на малые размеры, форма корпуса и утяжелитель в основании делают базовый блок приборчика очень устойчивым и удобным. Отличный выбор для начинающего радиомастера!

Несмотря на русский бренд, станция фактически производится в Китае. Но такая «перелицовка» говорит не о низком качестве, а наоборот. Приборы и инструменты «Зубр» хорошо себя зарекомендовали достойным качеством при разумной цене.

Паяльная станция «ЗУБР 55336» отличается очень широким диапазоном регулировки температуры — от 50°C до 480°C. Температура поддерживается цифровой схемой с точностью до 1°C и отображается на светодиодном индикаторе. При этом базовый блок компактен и почти не занимает места на столе.

Разумная цена (около 6000 руб. в РФ) и хорошие характеристики позволяют смело рекомендовать станцию в мастерскую среднего уровня.

Другим классом паяльных станций являются агрегаты, объединяющие обычную контактную паяльную ручку и прибор бесконтактного нагрева. Такие аппараты используются в профессиональных радиомастерских.

Одна из самых распространённых комбинированных паяльных станций начального уровня. Производится в Китае уже более 15 лет и клонирована многими производителями под разными марками.

На первый взгляд конструкция кажется громоздкой и неказистой. Но первое впечатление обманчиво: внутри брутального корпуса скрывается цифровая схема регулировки температуры паяльника, температуры воздуха термофена и интенсивности воздушного потока.

Термодатчики в виде термопар и микроконтроллерная схема регулирования позволяют раздельно поддерживать температуры паяльника и фена в диапазоне 200-480°C с точностью до 1°C. Фактические температуры инструментов отображаются отдельными цифровыми индикаторами.

Особенностью является то, что здесь используется термофен компрессорного типа. Воздух к фену подводится по гибкому шлангу, а компрессор мембранного типа («лягушка») расположен в массивном корпусе станции. Такая конструкция позволяет очень точно регулировать интенсивность воздушного потока, что важно при монтаже мелких деталей.

Тяжёлый базовый блок станции основательно впишется в пространство рабочего места радиомастера. А если снять ручку для переноски — на нём можно разместить другие приборы (например, измерительные).

Цена (всего 5500 руб.) позволяет считать покупку такой станции первым шагом в мир профессионального ремонта.

По всем характеристикам станция «МЕГЕОН 00207» очень похожа на LUKEY-852D+). Но корпус этой модели гораздо легче и компактнее. Этого удалось достигнуть, применив фен «турбиной» конструкции. С базовым блоком такой инструмент связывает только электрический провод, а воздушный поток создаётся воздушной турбинкой, расположенной прямо в ручке фена. Такие приборы дёшевы, компактны и более «разворотливы» при работе.

Электроника также существенно отличается от начинки «младшего брата». Применена более совершенная система контроля температуры и энергосбережения.

Аппарат относится к среднему ценовому классу и стоит около 9000 руб. Он подойдёт радиомастеру, ценящему рабочее пространство своего верстака.

Завершает наш рейтинг паяльная станция профессионального уровня. Агрегат «ELEMENT 853AAA» объединяет все три технологии, применяемые при профессиональном ремонте радиоаппаратуры. Он включает:

• паяльную ручку стандарта «Т-900»;
• термофен турбинного типа;
• столик нижнего подогрева.

Температуры всех трёх инструментов регулируются раздельно и отображаются тремя цифровыми индикаторами. Скорость воздушного потока термофена регулируется поворотом ручки и наглядно отображается линейным светодиодным индикатором.

Кроме того, позади станции расположен вертикальный шток с регулируемым зажимом для фена. Всё это позволяет производить быстрый и качественный ремонт печатных плат, включая демонтаж и «реболлинг» микросхем BGA.

Все эти преимущества позволяют смело рекомендовать «ELEMENT 853AAA» для радиомастерской, выполняющей ремонт любой сложности. Цена (18000-21000 руб.) вполне умеренна для паяльной станции такого класса.

При выборе паяльной станции для дома приходится идти на компромиссы. Работа дома не всегда предполагает извлечение прибыли, поэтому аппарат должен быть доступным по цене. Кроме того, в домашней мастерской обычно довольно тесно, поэтому большой ящик профессиональной станции будет помехой.

Надо твёрдо определиться, для каких целей аппарат будет использоваться. Если паяльная станция нужна преимущественно для сборки небольших самоделок, выбираем простейшую контактную станцию с аналоговым регулятором.

Если предполагается работа с SMD-компонентами и микросхемами планарного исполнения, следует присмотреться к компактным моделям паяльных станций, объединяющих паяльник и термофен.

При сборке паяльной станции контактного типа из отдельных покупных блоков важно правильно выбрать тип нагревателя паяльной ручки. Недорогие нагреватели делятся на два класса: керамические и нихромовые.

Нихромовые дешевле, в качестве термодатчика используется терморезистор.

Керамические нагреваются буквально за секунды. В качестве датчика в них применяется термопара. Это обеспечивает мощный нагрев, быструю и точную регулировку температуры. Но такие нагреватели дороже нихромовых, и схемы регулировки для них сложнее и дороже. Кроме того, керамические нагреватели очень хрупки и требуют аккуратного обращения.

При необходимости работы с микросхемами BGA и ремонта смартфонов или компьютерных плат совершенно необходимо иметь в комплекте паяльной станции хотя бы отдельный инфракрасный модуль нижнего подогрева.

Для начинающих мастеров очень важно научиться правильно паять с помощью паяльной станции. В первую очередь необходимо определить оптимальную для вашего припоя температуру пайки. Обратите внимание, что температура в точке пайки никогда не будет соответствовать показаниям индикатора станции, поэтому её придётся подобрать опытным путём.

Несмотря на рекомендации промышленных производителей, в любительской практике лучше всего использовать припои марок, аналогичных отечественной серии ПОС-61.

В качестве флюса вполне допустимо применять спиртовой раствор канифоли. Очень хороши жидкие канифоль-гидразиновые флюсы. При мелких работах удобен припой в виде тонкой трубочки, внутри которой уже размещён флюс.

Помните, что любые паяльные работы означают обращение с высокой температурой. Остерегайтесь ожогов и следите, чтобы рядом не было легковоспламеняющихся предметов. Обязательно обеспечьте хорошую вентиляцию рабочего места.

О паяльных станциях Lukey смотрите далее.