DIY infračervená pájecí stanice: zařízení, princip činnosti, příklady vytvoření

S příchodem mikroprocesorové technologie bylo nutné při opravách řešit pájení mikroobvodů BGA, které je běžnými metodami buď extrémně obtížné, nebo častěji nemožné. Dokonce i vysoušeč vlasů ne vždy pomůže zvládnout daný úkol. Proto bude výroba infračervené pájecí stanice vlastními rukama nejlepší alternativou a někdy jediným relevantním řešením.

IR pájecí stanice

Čipy BGA (Ball grid array) jsou přítomny téměř v každém moderním „chytrém“ zařízení: telefonech, počítačích, televizorech, tiskárnách. Během provozu mohou selhat, což vyžaduje výměnu vadného dílu za nový. Ale provést takový postup bez speciálního vybavení je nesmírně obtížný úkol.

Problém je v tom, že výrobci vymýšlejí stále více metod pro montáž elektronických součástek. A obyčejná páječka nebo vysoušeč vlasů nebudou vždy moci pomoci při řešení takového problému. Kontaktní kuličky totiž přispívají k vysokému přenosu tepla na prkno, v důsledku čehož se nemohou roztavit.

Pokud se pokusíte zvýšit teplotu na teplotu nezbytnou k jejich roztavení, existuje riziko přehřátí mikroobvodu, v důsledku čehož může selhat. V důsledku přehřátí není vyloučena možnost poškození blízkých částí. Zvláště pokud jsou jejich těla vyrobena z materiálů s nízkou teplotou tání.

Výborným řešením může být infračervená stanice. Umožňuje nahradit i velké řadiče GPU. A s rozšířeným používáním počítačů, notebooků, základních desek, grafických adaptérů a dalších složitých zařízení se takové opravy provádějí poměrně často. A pokud dříve bylo možné pomocí horkovzdušných stanic nahradit velké mikroobvody, nyní, když je výrobci používají bezkontaktní metody pájení, jediným optimálním řešením je IR stanice, která zvládne výměnu jakékoli části mikroprocesoru.

Princip fungování

Hlavním problémem při pájení mikroobvodů a regulátorů je buď nedohřátí na bod tání materiálu kontaktu, nebo přehřátí vyměňovaného dílu a jeho porucha.

Tak vznikl nápad zahřát samotnou desku na teplotu 100-150 stupňů Celsia. Poté je již možné díly pájet. To umožňuje kvalitativně snížit přenos tepla na desku PCB, což umožňuje snížit "horní" teploty. To znamená, že samotný díl bude méně vystaven přehřátí.

Nahřívat můžete i horkovzdušnou pistolí, ale vhodnější je použití infračervené páječky. IR stanice to ostatně umožňuje řízeně, tedy hlídat a udržovat teplotu „spodní“ a „horní“ nebo použít doporučený tepelný profil pájení.

Designové vlastnosti

Jakákoli IR pájecí stanice se skládá ze tří hlavních částí. Všechno vypadá docela jednoduše, i když každý z nich je nezávislým komplexním mechanismem kombinovaným se společnou instalací. Tak, jakákoli stanice obsahuje:

1. Řídicí regulátor, který reguluje celý proces ohřevu;
2. Spodní topná část;
3. Horní ohřívač.

V závislosti na modelu a výrobci se IR páječky mohou lišit pouze v technických vlastnostech. Některé práci usnadňují, jiné naopak vyžadují další pozornost a práci od uživatele.

To také ovlivňuje cenu zařízení. Při výběru stanice je proto potřeba dbát nejen na cenu, ale také na technické údaje, abyste nepřepláceli zbytečnou funkčnost.

DIY výroba

Pro výrobce nebo osoby zapojené do opravy složitého elektronického zařízení je docela možné, že si pro práci zakoupí tovární IR pájecí stanici. Ale pro amatéry nebo ty, kteří takovou instalaci občas potřebují, si ji můžete vytvořit sami. A ve prospěch toho mluví především cena. Dokonce i zařízení čínské výroby stojí 1 000 $. dolarů. Vysoce kvalitní modely evropských značek od 2 tis. dolarů a výše. Ne každý si může dovolit tak drahé potěšení.

Vše vypadá mnohem optimističtěji na domácí infračervené pájecí stanici. Podle průměrných odhadů bude takový analog IR páječky stát kolem 80 $, což vypadá nesrovnatelně přijatelnější ceny pro tovární zařízení.

Každý, kdo se podílí na opravách složitého zařízení, má dostatek znalostí na to, aby sám vymyslel a navrhl IR stanici. V tomto ohledu se může lišit elektronická část, vzhled a některé funkce. A tady základní design zůstane u každého modelu stejný. Proto neexistuje jediné ideální schéma, které lze uvést jako jediné správné řešení. Abychom však pochopili samotný princip vytváření IR páječky, je vhodný jakýkoli model. A již na základě osobních znalostí a preferencí můžete určité části odebrat nebo přidat.

První možnost

Tato možnost bude používat dvoukanálový ovladač.

1. První kanál se používá pro platinový odporový termistor Pt 100 nebo běžný termočlánek.
2. Druhý kanál bude využíván výhradně termočlánkem. Kanály regulátoru mohou pracovat v automatickém nebo manuálním režimu.

Teplotu lze udržovat mezi 10 a 255 stupni Celsia. Termočlánky nebo senzor a termočlánek automaticky řídí tyto parametry prostřednictvím zpětné vazby. V manuálním režimu se výkon každého kanálu nastaví od 0 do 99 procent.

Paměť ovladače bude obsahovat 14 různých tepelných profilů pro práci s BGA čipy. Sedm z nich je pro slitiny na bázi olova a dalších sedm je pro bezolovnatou pájku.

V případě slabých ohřívačů nemusí horní držet krok s tepelným profilem. V tomto případě regulátor pozastaví provádění a počká, dokud nebude dosaženo požadované teploty.

Ovladač také velmi pohodlně provádí tepelný profil na základě teploty předehřívání celé desky. Pokud z toho či onoho důvodu nebylo možné čip vyjmout, můžete jej restartovat při vyšší teplotě.

Napájecí jednotka znázorněná na schématu má tranzistorový spínač pro horní ohřev a sedmibodový spínač pro spodní. I když je přijatelné použít dva tranzistory nebo triak. Oblast označená červenou tečkovanou čarou lze vynechat, pokud se počítá s použitím dvou termočlánků.

Pro odvod tepla z kláves můžete použít radiátor s aktivním chlazením jakékoliv technologie. Hlavní je, že se hodí k designu simulovaného aparátu. Spodní topné těleso se bude skládat z devíti 1500W 220-240V R7S 254mm halogenových žárovek. Měli byste získat tři části tří lamp, zapojených do série. Je lepší použít vysokoteplotní silikonové dráty pro 220 voltů.

Tělo je sestaveno ze sklolaminátu nebo jakýkoli jiný podobný materiál a vyztužený hliníkovými rohy. A taky si musíte pořídit vakuovou pumpu. Pro estetičtější vzhled můžete použít IR sklo na spodním panelu. Existuje však několik negativních bodů najednou: příliš pomalé zahřívání a chlazení a celá konstrukce se během provozu příliš zahřívá. Přestože přítomnost skla nejen činí zařízení atraktivnějším, ale také pohodlným, protože desky lze umístit přímo na něj.

Regál je vyroben z hliníkového kanálu pro regály. Připravena je vakuová pinzeta a hadička k ní, termočlánek a stojany. Horní topné těleso doporučujeme vyrobit z ELSTEIN SHTS / 100 800W. Když jsou všechny detaily připraveny, je třeba je umístit do pouzdra a můžete přistoupit k nastavení.

Ohřívače jsou instalovány ve vzdálenosti 5-6 centimetrů od desek. Pokud je teplotní náběh větší než tři stupně, pak se vyplatí snížit výkon horního ohřívače.

Druhé řešení

Jako druhou možnost můžeme nabídnout provedení, které se liší pouze svými vnitřními součástmi. A nejprve stojí za to vše připravit požadované komponenty:

• Horní topné těleso - 450 W IR hlavice;
• Spodní topné těleso - 1800 W čtyřžárovkové halogenové topidlo;
• Hliníkové rohy;
• Materiál pouzdra - sklolaminát, pouzdro ze starého zařízení, PC nebo jiné podobné;
• Ocelový drát;
• Spirálová sprchová hadice;
• Noha stolní lampy;
• deska Arduino Atmega 2560;
• Dva termočlánky;
• Dvě polovodičová relé;
• Napájecí zdroj s 220 volty až 5 volty. Hodí se z nabíječky telefonu;
• Bzučák na pět voltů;
• Zobrazení znaků;
• Matice, šroubky, dráty a další potřebné drobnosti.

Hlavní věcí je okamžitě rozhodnout o typu případu. Samozřejmě hodně záleží na dostupnosti správného materiálu. Proto se vyplatí vycházet z toho, když přijde čas umístit součásti dovnitř.

Nyní musíte vzít halogenový ohřívač. Možná bude možné najít starou, protože se musí rozebrat a odstranit reflektory a halogenové žárovky. Samotné lampy není nutné rozebírat. To vše je nyní potřeba umístit do připraveného pouzdra. Používají se pouze 4 paralelně zapojené lampy o výkonu 450 wattů. Je vhodnější použít stejné vodiče, se kterými již byly připojeny. Pokud z nějakého důvodu není možné využít jejich schopnosti, budete si muset koupit další tepelně odolné.

Okamžitě musíte myslet na systém zadržování poplatků. Zde je obtížné dávat konkrétní doporučení. Ostatně vše záleží na případu. Bylo by ale dobré použít hliníkové profily, do kterých nejsou šrouby a matice pevně zasazeny tak, aby později s nimi bylo možné upínat desky plošných spojů a zároveň je bylo možné upravit na různé velikosti desky. Je lepší zavést do sprchové hadice termočlánky, které řídí nastavený teplotní vzorec ve spodním ohřívači. To poskytne mobilitu a pohodlí v procesu práce a instalace.

Role horního ohřívače bude provádět keramiku o výkonu 450 wattů. Tu lze zakoupit jako náhradní díl pro IR stanice. Zde se také musíte postarat o případ, protože je to on, kdo poskytuje správné a vysoce kvalitní vytápění. Může být vyroben z tenkého plechu, ohýbání podle potřeby, v závislosti na tvaru a velikosti ohřívače.

Nyní musíte přemýšlet o upevnění horního ohřívače. Protože musí být mobilní a pohybovat se nejen nahoru nebo dolů, ale také v různých úhlech. Stojan na stolní lampu je perfektní. Můžete to opravit jakýmkoli pohodlným způsobem.

Je čas řešit ovladač. Potřebuje také samostatnou budovu. Pokud existuje vhodný hotový, můžete jej použít. Jinak si to budete muset vyrobit sami ze stejného tenkého kovu. Polovodičová relé potřebují chlazení, proto se vyplatí na ně nainstalovat chladič a ventilátor.

Protože v ovladači není automatické ladění, hodnoty P, I a D je nutné zadat ručně. Jsou zde čtyři profily, u každého se nastavuje zvlášť počet kroků, rychlost růstu teplota, čekací doba a krok, spodní práh, cílová teplota a hodnoty pro horní a dolní ohřívač.