DIY Infrarot-Lötstation: Gerät, Funktionsprinzip, Erstellungsbeispiele

Mit dem Aufkommen der Mikroprozessortechnik wurde es notwendig, sich bei Reparaturen mit dem Löten von BGA-Mikroschaltungen zu befassen, was mit den üblichen Methoden entweder äußerst schwierig oder häufiger unmöglich ist. Auch ein Haartrockner hilft nicht immer, die anstehende Aufgabe zu bewältigen. Deshalb ist die Herstellung einer Infrarot-Lötstation mit eigenen Händen die beste Alternative und manchmal die einzige relevante Lösung.

IR-Lötstation

BGA-Chips (Ball Grid Array) sind in fast jedem modernen "intelligenten" Gerät vorhanden: Telefone, Computer, Fernseher, Drucker. Während des Betriebs können sie ausfallen, wodurch das fehlerhafte Teil durch ein neues ersetzt werden muss. Ein solches Verfahren ohne spezielle Ausrüstung durchzuführen ist jedoch eine äußerst schwierige Aufgabe.

Das Problem ist, dass die Hersteller immer mehr Verfahren zum Zusammenbau von elektronischen Teilen erfinden. Und ein gewöhnlicher Lötkolben oder Haartrockner kann nicht immer bei der Lösung eines solchen Problems helfen. Schließlich tragen Kontaktkugeln zu einer hohen Wärmeübertragung auf die Platine bei, wodurch sie nicht schmelzen können.

Wenn Sie versuchen, die Temperatur auf die zum Schmelzen erforderliche Temperatur zu erhöhen, besteht die Gefahr einer Überhitzung des Mikrokreises, wodurch er ausfallen kann. Durch Überhitzung ist eine Beschädigung benachbarter Teile nicht ausgeschlossen. Vor allem, wenn ihre Körper aus niedrig schmelzenden Materialien bestehen.

Eine Infrarotstation kann eine ausgezeichnete Lösung sein. Es ermöglicht Ihnen, selbst große GPU-Controller zu ersetzen. Und mit der weit verbreiteten Verwendung von Computern, Laptops, Motherboards, Videoadaptern und anderen komplexen Geräten werden solche Reparaturen häufig durchgeführt. Und wenn es früher möglich war, Heißluftstationen zu verwenden, um große Mikroschaltungen zu ersetzen, jetzt, wo die Hersteller verwenden kontaktlose Lötverfahren, die einzig optimale Lösung ist eine IR-Station, die den Austausch jeglicher Mikroprozessorteile.

Funktionsprinzip

Die Hauptprobleme beim Löten von Mikroschaltungen und Controllern sind entweder die Untererhitzung bis zum Schmelzpunkt des Kontaktmaterials oder die Überhitzung des ausgetauschten Teils und dessen Ausfall.

So entstand die Idee, das Board selbst auf eine Temperatur von 100-150 Grad Celsius zu erhitzen. Danach ist es bereits möglich die Teile zu verlöten. Dadurch können Sie die Wärmeübertragung auf die Leiterplatte qualitativ reduzieren, wodurch die "oberen" Temperaturen abgesenkt werden können. Das bedeutet, dass das Teil selbst weniger Überhitzung ausgesetzt ist.

Sie können auch mit einer Heißluftpistole erhitzen, aber die Verwendung eines Infrarot-Lötkolbens ist vorzuziehen. Immerhin ermöglicht Ihnen die IR-Station dies kontrolliert, d. h. die "Unter-" und "Ober-"-Temperatur zu überwachen und einzuhalten oder das empfohlene Löt-Thermoprofil zu verwenden.

Design-Merkmale

Jede IR-Lötstation besteht aus drei Hauptteilen. Alles sieht ganz einfach aus, obwohl jeder von ihnen ein unabhängiger komplexer Mechanismus ist, kombiniert mit einer gemeinsamen Installation. So, Jede Station beinhaltet:

1. Kontrollregler, der den gesamten Heizprozess regelt;
2. Unterer Heizteil;
3. Obere Heizung.

Je nach Modell und Hersteller können sich IR-Lötkolben nur in den technischen Eigenschaften unterscheiden. Einige erleichtern die Arbeit, während andere im Gegenteil zusätzliche Aufmerksamkeit und Arbeit vom Benutzer erfordern.

Dies wirkt sich auch auf die Gerätekosten aus. Daher müssen Sie bei der Auswahl einer Station nicht nur auf den Preis, sondern auch auf die technischen Daten achten, um nicht für unnötige Funktionen zu viel zu bezahlen.

DIY machen

Es ist durchaus möglich, dass Hersteller oder Personen, die an der Reparatur komplexer elektronischer Geräte beteiligt sind, eine werksseitige IR-Lötstation für die Arbeit erwerben. Aber für Amateure oder diejenigen, die eine solche Installation gelegentlich benötigen, können Sie sie selbst erstellen. Und dafür spricht vor allem der Preis. Sogar in China hergestellte Geräte kosten 1.000 US-Dollar. Dollar. Hochwertige Modelle europäischer Marken ab 2000. Dollar und höher. Nicht jeder kann sich ein so teures Vergnügen leisten.

Bei der selbstgebauten Infrarot-Lötstation sieht alles viel optimistischer aus. Nach durchschnittlichen Schätzungen kostet ein solches Analogon eines IR-Lötkolbens etwa 80 US-Dollar, was für Fabrikgeräte unvergleichlich akzeptablere Preise darstellt.

Jeder, der sich mit der Reparatur komplexer Geräte beschäftigt, verfügt über genügend Wissen, um selbst eine IR-Station zu entwickeln und zu konzipieren. Diesbezüglich können der elektronische Teil, das Aussehen und einige Funktionen abweichen. Und hier das Grunddesign bleibt bei jedem Modell gleich. Deshalb gibt es kein einziges ideales Schema, das als die einzig richtige Lösung genannt werden kann. Um jedoch das Prinzip der Herstellung eines IR-Lötkolbens zu verstehen, ist jedes Modell geeignet. Und bereits basierend auf persönlichen Kenntnissen und Vorlieben können Sie bestimmte Teile entfernen oder hinzufügen.

Erste Wahl

Diese Option verwendet einen Zweikanal-Controller.

1. Der erste Kanal wird für einen Pt 100 Platin-Widerstandsthermistor oder ein konventionelles Thermoelement verwendet.
2. Der zweite Kanal wird ausschließlich vom Thermoelement verwendet. Die Reglerkanäle können im automatischen oder manuellen Modus betrieben werden.

Die Temperatur kann zwischen 10 und 255 Grad Celsius gehalten werden. Die Thermoelemente oder ein Sensor und ein Thermoelement steuern diese Parameter automatisch durch Feedback. Im manuellen Modus wird die Leistung jedes Kanals von 0 bis 99 Prozent angepasst.

Controller-Speicher enthält 14 verschiedene thermische Profile für die Arbeit mit BGA-Chips. Sieben davon sind für bleibasierte Legierungen und die anderen sieben für bleifreies Lot.

Bei schwachen Heizkörpern kann der obere möglicherweise nicht mit dem Wärmeprofil mithalten. In diesem Fall unterbricht der Controller die Ausführung und wartet, bis die erforderliche Temperatur erreicht ist.

Außerdem führt der Controller sehr bequem ein thermisches Profil basierend auf der Vorheiztemperatur der gesamten Platine durch. Wenn es aus irgendeinem Grund nicht möglich war, den Chip zu entfernen, können Sie ihn bei einer höheren Temperatur neu starten.

Das in der Abbildung dargestellte Leistungsteil hat einen Transistorschalter für die obere Heizung und einen Siebenpunktschalter für die untere. Obwohl es akzeptabel ist, zwei Transistoren oder Triacs zu verwenden. Der rot gepunktete Bereich kann entfallen, wenn der Einsatz von zwei Thermoelementen berechnet wird.

Für die Wärmeabfuhr von den Tasten können Sie einen Radiator mit aktiver Kühlung von jeder Technologie verwenden. Die Hauptsache ist, dass es zum Design des simulierten Apparats passt. Die Bodenheizung besteht aus neun 1500W 220-240V R7S 254mm Halogenlampen. Sie sollten drei Teile von drei Lampen erhalten, die in Reihe geschaltet sind. Es ist besser, Hochtemperatur-Silikondrähte für 220 Volt zu verwenden.

Der Körper ist aus Fiberglas zusammengebaut oder einem anderen ähnlichen Material und mit Aluminiumecken verstärkt. Und Sie müssen auch eine Vakuumpumpe kaufen. Für ein ästhetischeres Erscheinungsbild können Sie IR-Glas auf der Unterseite verwenden. Aber es gibt mehrere negative Punkte auf einmal: zu langsames Aufheizen und Abkühlen, und die gesamte Struktur erwärmt sich im Betrieb zu stark. Das Vorhandensein von Glas macht das Gerät zwar nicht nur attraktiver, sondern auch bequemer, da die Boards direkt darauf platziert werden können.

Das Rack besteht aus einem Aluminiumkanal für die Racks. Vakuumpinzette und Schlauch dafür, Thermoelement und Ständer sind vorbereitet. Es wird empfohlen, die Oberheizung aus ELSTEIN SHTS / 100 800W herzustellen. Wenn alle Details fertig sind, müssen sie in den Koffer gelegt werden und Sie können mit der Einrichtung fortfahren.

Heizungen werden in einem Abstand von 5-6 Zentimetern von den Brettern installiert. Wenn der Temperaturauslauf mehr als drei Grad beträgt, lohnt es sich, die Leistung der Oberheizung zu senken.

Zweite Lösung

Als zweite Option können wir ein Design anbieten, das sich nur in seinen internen Komponenten unterscheidet. Und zuerst lohnt es sich, alles vorzubereiten benötigte Komponenten:

• Obere Heizung - 450 W IR-Kopf;
• Untere Heizung - 1800 W Vierlampen-Halogenheizung;
• Aluminiumecken;
• Material für das Gehäuse - Fiberglas, Gehäuse von Altgeräten, PC oder ähnliches;
• Stahldraht;
• Spiralbrausenschlauch;
• Tischlampe Bein;
• Arduino Atmega 2560-Platine;
• Zwei Thermoelemente;
• Zwei Halbleiterrelais;
• Netzteil mit 220 Volt bis 5 Volt. Passt von einem Telefonladegerät;
• Summer für fünf Volt;
• Zeichenanzeige;
• Nüsse, Schrauben, Drähte und andere notwendige Kleinigkeiten.

Die Hauptsache ist, sofort über die Art des Falles zu entscheiden. Natürlich hängt viel von der Verfügbarkeit des richtigen Materials ab. Daher lohnt es sich, bei der Platzierung der Komponenten im Inneren zu beginnen.

Jetzt müssen Sie eine Halogenheizung nehmen. Vielleicht findet man das alte, da es demontiert und die Reflektoren und Halogenlampen entfernt werden müssen. Die Lampen selbst müssen nicht demontiert werden. All dies muss nun in einen vorbereiteten Koffer gelegt werden. Es werden nur 4 Lampen mit 450 Watt verwendet, die parallel geschaltet sind. Es ist vorzuziehen, dieselben Drähte zu verwenden, mit denen sie bereits verbunden waren. Wenn es aus irgendeinem Grund nicht möglich ist, ihre Fähigkeiten zu nutzen, müssen Sie zusätzliche hitzebeständige kaufen.

Sie müssen sofort über das Gebühreneinbehaltssystem nachdenken. Es ist schwierig, hier konkrete Empfehlungen zu geben. Schließlich hängt alles vom Einzelfall ab. Aber es wäre gut, Aluminiumprofile zu verwenden, in die Schrauben und Muttern nicht so starr eingesteckt sind, dass später konnte man damit Leiterplatten einspannen und gleichzeitig auf unterschiedliche Größen einstellen Bretter. Es ist besser, Thermoelemente, die den eingestellten Temperaturverlauf in der Unterheizung regeln, in den Brauseschlauch einzuführen. Dies bietet Mobilität und Komfort im Arbeits- und Installationsprozess.

Rolle der Oberheizung wird Keramik mit einer Leistung von 450 Watt ausführen. Dieser kann als Ersatzteil für IR-Stationen erworben werden. Hier müssen Sie sich auch um den Fall kümmern, da er für die richtige und hochwertige Heizung sorgt. Es kann aus dünnem Eisenblech hergestellt werden, das je nach Form und Größe des Heizgeräts nach Bedarf gebogen wird.

Jetzt müssen Sie über die Befestigung der oberen Heizung nachdenken. Da muss es mobil sein und sich nicht nur nach oben oder unten bewegen, sondern auch in verschiedenen Winkeln. Ein Schreibtischlampenständer ist perfekt. Sie können es auf jede bequeme Weise beheben.

Es ist Zeit, den Controller anzugehen. Es braucht auch ein separates Gebäude. Wenn es ein geeignetes vorgefertigtes gibt, können Sie es verwenden. Andernfalls müssen Sie alles selbst aus dem gleichen dünnen Metall herstellen. Halbleiterrelais benötigen eine Kühlung, daher lohnt es sich, einen Kühlkörper und einen Lüfter darauf zu installieren.

Da es im Regler keine automatische Abstimmung gibt, müssen die P-, I- und D-Werte manuell eingegeben werden. Hier gibt es vier Profile, für jedes wird die Anzahl der Schritte separat eingestellt, die Wachstumsrate Temperatur, Wartezeit und Schritt, untere Schwelle, Zieltemperatur und Werte für obere und untere Heizung.