Stazione di saldatura a infrarossi fai-da-te: dispositivo, principio di funzionamento, esempi di creazione

Con l'avvento della tecnologia a microprocessore, è diventato necessario occuparsi della saldatura dei microcircuiti BGA durante le riparazioni, che è estremamente difficile da fare con i soliti metodi o, più spesso, impossibile. Anche un asciugacapelli non sempre aiuterà a far fronte al compito da svolgere. Ecco perché realizzare una stazione di saldatura a infrarossi con le tue mani sarà la migliore alternativa e talvolta l'unica soluzione pertinente.

Stazione di saldatura IR

I chip BGA (Ball grid array) sono presenti in quasi tutti i moderni dispositivi "intelligenti": telefoni, computer, TV, stampanti. Durante il funzionamento, potrebbero guastarsi, il che richiede la sostituzione della parte difettosa con una nuova. Ma eseguire una tale procedura senza attrezzature speciali è un compito estremamente difficile.

Il problema è che i produttori stanno inventando sempre più metodi per assemblare parti elettroniche. E un normale saldatore o asciugacapelli non sarà sempre in grado di aiutare a risolvere un tale problema. Dopotutto, le sfere di contatto contribuiscono a un elevato trasferimento di calore alla tavola, per cui non possono fondersi.

Se si tenta di aumentare la temperatura alla temperatura necessaria per scioglierli, esiste il rischio di surriscaldamento del microcircuito, a causa del quale potrebbe non funzionare. A causa del surriscaldamento, non è esclusa la possibilità di danni alle parti vicine. Soprattutto se i loro corpi sono fatti di materiali a basso punto di fusione.

Una stazione a infrarossi può essere un'ottima soluzione. Ti consente di sostituire anche i controller GPU di grandi dimensioni. E con l'uso diffuso di computer, laptop, schede madri, adattatori video e altre apparecchiature complesse, tali riparazioni vengono eseguite abbastanza spesso. E se prima era possibile utilizzare le stazioni ad aria calda per sostituire i grandi microcircuiti, ora, quando i produttori usano metodi di saldatura senza contatto, l'unica soluzione ottimale è una stazione IR in grado di gestire la sostituzione di qualsiasi parti del microprocessore.

Principio operativo

I problemi principali durante la saldatura di microcircuiti e controller sono il surriscaldamento al punto di fusione del materiale di contatto o il surriscaldamento della parte sostituita e il suo guasto.

Quindi è nata l'idea di riscaldare la scheda stessa a una temperatura di 100-150 gradi Celsius. Successivamente, è già possibile saldare le parti. Ciò consente di ridurre qualitativamente il trasferimento di calore alla scheda PCB, il che consente di abbassare le temperature "superiori". Ciò significa che la parte stessa sarà meno esposta al surriscaldamento.

Puoi anche riscaldare con una pistola ad aria calda, ma è preferibile utilizzare un saldatore a infrarossi. Dopotutto, la stazione IR ti consente di farlo in modo controllato, ovvero di monitorare e mantenere le temperature "inferiore" e "superiore" o utilizzare il profilo termico di saldatura consigliato.

Caratteristiche del progetto

Qualsiasi stazione di saldatura IR è composta da tre parti principali. Tutto sembra abbastanza semplice, sebbene ciascuno di essi sia un meccanismo complesso indipendente, combinato con un'installazione comune. Così, ogni stazione comprende:

1. Regolatore di controllo che regola l'intero processo di riscaldamento;
2. Parte riscaldante inferiore;
3. Riscaldatore superiore.

A seconda del modello e del produttore, i saldatori IR possono differire solo nelle caratteristiche tecniche. Alcuni facilitano il lavoro, mentre altri, al contrario, richiedono ulteriore attenzione e lavoro da parte dell'utente.

Ciò influisce anche sul costo delle attrezzature. Pertanto, quando si sceglie una stazione, è necessario prestare attenzione non solo al prezzo, ma anche ai dati tecnici, in modo da non pagare in eccesso per funzionalità non necessarie.

Fai da te

È del tutto possibile per i produttori o le persone coinvolte nella riparazione di apparecchiature elettroniche complesse acquistare una stazione di saldatura IR di fabbrica per lavoro. Ma per i dilettanti o per coloro che hanno bisogno di una tale installazione occasionalmente, puoi crearla tu stesso. E a favore di questo, prima di tutto, parla il prezzo. Anche i dispositivi di fabbricazione cinese hanno un costo di 1.000 dollari. dollari. Modelli di alta qualità di marchi europei da 2 mila. dollari e oltre. Non tutti possono permettersi un piacere così costoso.

Tutto sembra molto più ottimista sulla stazione di saldatura a infrarossi fatta in casa. Secondo le stime medie, un tale analogo di un saldatore a infrarossi costerà circa $ 80, il che sembra incomparabilmente più accettabile per i dispositivi di fabbrica.

Qualsiasi persona coinvolta nella riparazione di apparecchiature complesse ha conoscenze sufficienti per ideare e progettare da sola una stazione IR. A questo proposito, la parte elettronica, l'aspetto e alcune caratteristiche potrebbero differire. E qui il design di base rimarrà lo stesso in qualsiasi modello. Ecco perché non esiste un unico schema ideale che possa essere citato come l'unica soluzione corretta. Ma per comprendere il principio stesso della creazione di un saldatore a infrarossi, qualsiasi modello è adatto. E già in base alle conoscenze e alle preferenze personali, puoi rimuovere o aggiungere determinate parti.

Prima opzione

Questa opzione utilizzerà un controller a due canali.

1. Il primo canale è utilizzato per un termistore a resistenza di platino Pt 100 o una termocoppia convenzionale.
2. Il secondo canale sarà utilizzato esclusivamente dalla termocoppia. I canali del controller possono funzionare in modalità automatica o manuale.

La temperatura può essere mantenuta tra 10 e 255 gradi Celsius. Le termocoppie, ovvero un sensore e una termocoppia, controllano automaticamente questi parametri tramite feedback. In modalità manuale, la potenza su ciascun canale verrà regolata da 0 a 99 percento.

Memoria del controller conterrà 14 diversi profili termici per lavorare con chip BGA. Sette di questi sono per leghe a base di piombo e gli altri sette sono per saldatura senza piombo.

In caso di resistenze deboli, quella superiore potrebbe non tenere il passo con il profilo termico. In questo caso il controllore metterà in pausa l'esecuzione e attenderà il raggiungimento della temperatura richiesta.

Inoltre, il controller esegue in modo molto conveniente un profilo termico basato sulla temperatura di preriscaldamento dell'intera scheda. Se per un motivo o per l'altro non è stato possibile rimuovere il chip, è possibile riavviarlo a una temperatura più elevata.

L'unità di potenza mostrata nello schema ha un interruttore a transistor per il riscaldamento superiore e un interruttore a sette punti per quello inferiore. Sebbene sia accettabile utilizzare due transistor o triac. L'area contrassegnata da una linea tratteggiata rossa può essere omessa se si calcola l'uso di due termocoppie.

Per la rimozione del calore dai tasti, puoi utilizzare un radiatore con raffreddamento attivo di qualsiasi tecnologia. La cosa principale è che si adatta al design dell'apparato simulato. Il riscaldatore inferiore sarà composto da nove lampade alogene da 1500 W 220-240 V R7S 254 mm. Dovresti ottenere tre parti di tre lampade, collegate in serie. È meglio usare fili in silicone ad alta temperatura per 220 volt.

Il corpo è assemblato in fibra di vetro o altro materiale simile e rinforzato con angoli in alluminio. E devi anche comprare una pompa per vuoto. Per un aspetto più estetico, puoi utilizzare il vetro IR sul pannello inferiore. Ma ci sono diversi punti negativi contemporaneamente: riscaldamento e raffreddamento troppo lenti e l'intera struttura si riscalda troppo durante il funzionamento. Sebbene la presenza del vetro non solo renda il dispositivo più attraente, ma anche conveniente, poiché le schede possono essere posizionate direttamente su di esso.

Il rack è costituito da un canale in alluminio per i rack. Pinzette per vuoto e tubo per esso, termocoppia e supporti sono preparati. Si consiglia di realizzare il riscaldatore superiore in ELSTEIN SHTS / 100 800W. Quando tutti i dettagli sono pronti, devono essere inseriti nella custodia e puoi procedere alla configurazione.

I riscaldatori sono installati a una distanza di 5-6 centimetri dalle schede. Se l'esaurimento della temperatura è superiore a tre gradi, vale la pena ridurre la potenza del riscaldatore superiore.

Seconda soluzione

Come seconda opzione, possiamo offrire un design che differisce solo nei suoi componenti interni. E prima, vale la pena preparare tutto componenti richiesti:

• Riscaldatore superiore - Testa IR 450 W;
• Riscaldatore inferiore - Riscaldatore alogeno a quattro lampade da 1800 W;
• Angoli in alluminio;
• Materiale per la custodia: fibra di vetro, custodia di vecchie apparecchiature, PC o altro simile;
• Filo di acciaio;
• Tubo doccia a spirale;
• Lampada da tavolo gamba;
• scheda Arduino Atmega 2560;
• Due termocoppie;
• Due relè a stato solido;
• Alimentatore da 220 volt a 5 volt. Si adatta a un caricatore del telefono;
• Buzzer per cinque volt;
• Visualizzazione dei caratteri;
• Dadi, viti, fili e altre sciocchezze necessarie.

La cosa principale è decidere immediatamente il tipo di caso. Naturalmente, molto dipende dalla disponibilità del materiale giusto. Pertanto, è da questo che vale la pena partire da quando arriva il momento di posizionare i componenti all'interno.

Ora devi prendere una stufa alogena. Forse sarà possibile trovarne uno vecchio, poiché deve essere smontato e i riflettori e le lampade alogene devono essere rimossi. Le lampade stesse non devono essere smontate. Ora tutto questo deve essere inserito in un caso preparato. Vengono utilizzate solo 4 lampade da 450 watt, collegate in parallelo. È preferibile utilizzare gli stessi fili con cui erano già collegati. Se per qualche motivo non è possibile utilizzare le loro capacità, sarà necessario acquistarne altri resistenti al calore.

Immediatamente devi pensare al sistema di ritenzione delle commissioni. È difficile dare consigli specifici qui. Dopotutto, tutto dipende dal caso. Ma sarebbe bene utilizzare profili in alluminio, in cui bulloni e dadi non siano inseriti rigidamente in modo tale che successivamente è stato possibile bloccare con loro i circuiti stampati e, allo stesso tempo, è stato possibile regolare per diverse dimensioni tavole. È meglio far funzionare le termocoppie che controllano il modello di temperatura impostato nel riscaldatore inferiore nel tubo della doccia. Ciò darà mobilità e comodità nel processo di lavoro e installazione.

Ruolo del riscaldatore superiore si esibirà in ceramica con una potenza di 450 watt. Questo può essere acquistato come pezzo di ricambio per le stazioni IR. Qui devi anche occuparti del caso, poiché è lui che fornisce un riscaldamento corretto e di alta qualità. Può essere realizzato in lamiera sottile, piegata secondo necessità, a seconda della forma e delle dimensioni del riscaldatore.

Ora devi pensare a riparare il riscaldatore superiore. Dal momento che deve essere mobile e muoversi non solo su o giù, ma anche con diverse angolazioni. Un supporto per lampada da tavolo è perfetto. Puoi aggiustarlo in qualsiasi modo conveniente.

È il momento di affrontare il controller. Ha bisogno anche di un edificio separato. Se ce n'è uno già pronto adatto, puoi usarlo. Altrimenti, dovrai farlo tu stesso dallo stesso metallo sottile. I relè a stato solido necessitano di raffreddamento, quindi vale la pena installarvi un dissipatore di calore e una ventola.

Poiché non esiste una sintonizzazione automatica nel controller, i valori P, I e D devono essere inseriti manualmente. Ci sono quattro profili qui, per ognuno il numero di passaggi è impostato separatamente, il tasso di crescita temperatura, tempo di attesa e gradino, soglia inferiore, temperatura target e valori per superiore e inferiore stufa.