DIY infračervená spájkovacia stanica: zariadenie, princíp činnosti, príklady vytvorenia

S príchodom mikroprocesorovej technológie bolo potrebné riešiť spájkovanie mikroobvodov BGA počas opráv, čo je buď mimoriadne ťažké vykonať bežnými metódami, alebo častejšie nemožné. Dokonca aj sušič vlasov nie vždy pomôže zvládnuť danú úlohu. Preto bude výroba infračervenej spájkovacej stanice vlastnými rukami najlepšou alternatívou a niekedy jediným relevantným riešením.

IR spájkovacia stanica

Čipy BGA (Ball grid array) sú prítomné takmer v každom modernom „inteligentnom“ zariadení: telefóny, počítače, televízory, tlačiarne. Počas prevádzky môžu zlyhať, čo si vyžaduje výmenu chybnej časti za novú. Ale vykonať takýto postup bez špeciálneho vybavenia je mimoriadne náročná úloha.

Problém je v tom, že výrobcovia vymýšľajú stále viac spôsobov montáže elektronických súčiastok. A obyčajná spájkovačka alebo sušič vlasov nebude vždy môcť pomôcť pri riešení takéhoto problému. Kontaktné guličky totiž prispievajú k vysokému prenosu tepla na dosku, v dôsledku čoho sa nemôžu roztaviť.

Ak sa pokúsite zvýšiť teplotu na teplotu potrebnú na ich roztavenie, existuje riziko prehriatia mikroobvodu, v dôsledku čoho môže zlyhať. V dôsledku prehriatia nie je vylúčená možnosť poškodenia blízkych častí. Najmä ak sú ich telá vyrobené z materiálov s nízkou teplotou topenia.

Výborným riešením môže byť infračervená stanica. Umožňuje nahradiť aj veľké ovládače GPU. A s rozšíreným používaním počítačov, notebookov, základných dosiek, grafických adaptérov a iných zložitých zariadení sa takéto opravy vykonávajú pomerne často. A ak skôr bolo možné použiť teplovzdušné stanice na nahradenie veľkých mikroobvodov, teraz, keď výrobcovia používajú bezkontaktné spôsoby spájkovania, jediným optimálnym riešením je IR stanica, ktorá zvládne výmenu akéhokoľvek časti mikroprocesora.

Princíp fungovania

Hlavným problémom pri spájkovaní mikroobvodov a ovládačov je buď podhriatie na bod topenia kontaktného materiálu, alebo prehriatie vymenenej časti a jej porucha.

Tak prišiel nápad zohriať samotnú dosku na teplotu 100-150 stupňov Celzia. Potom je už možné diely spájkovať. To umožňuje kvalitatívne znížiť prenos tepla na dosku PCB, čo umožňuje znížiť "horné" teploty. To znamená, že samotná časť bude menej vystavená prehriatiu.

Nahrievať môžete aj teplovzdušnou pištoľou, ale vhodnejšie je použiť infračervenú spájkovačku. IR stanica to predsa umožňuje robiť kontrolovane, to znamená sledovať a udržiavať „spodnú“ a „vrchnú“ teplotu alebo použiť odporúčaný tepelný profil spájkovania.

Dizajnové prvky

Akákoľvek IR spájkovacia stanica pozostáva z troch hlavných častí. Všetko vyzerá celkom jednoducho, hoci každý z nich je nezávislý komplexný mechanizmus kombinovaný so spoločnou inštaláciou. takže, každá stanica obsahuje:

1. Riadiaci regulátor, ktorý reguluje celý proces vykurovania;
2. Spodná vykurovacia časť;
3. Horný ohrievač.

V závislosti od modelu a výrobcu sa IR spájkovačky môžu líšiť iba v technických vlastnostiach. Niektoré uľahčujú prácu, zatiaľ čo iné, naopak, vyžadujú ďalšiu pozornosť a prácu od používateľa.

To ovplyvňuje aj náklady na vybavenie. Pri výbere stanice si preto treba dať pozor nielen na cenu, ale aj na technické údaje, aby ste nepreplatili zbytočnú funkčnosť.

DIY výroba

Pre výrobcov alebo osoby, ktoré sa podieľajú na opravách zložitých elektronických zariadení, je celkom možné, že si na prácu kúpia továrenskú IR spájkovaciu stanicu. Ale pre amatérov alebo tých, ktorí občas potrebujú takúto inštaláciu, si ju môžete vytvoriť sami. A v prospech toho v prvom rade hovorí cena. Dokonca aj zariadenia vyrobené v Číne majú cenu 1 000 dolárov. dolárov. Kvalitné modely európskych značiek od 2 tis. dolárov a vyššie. Nie každý si môže dovoliť také drahé potešenie.

Všetko vyzerá oveľa optimistickejšie na domácej infračervenej spájkovacej stanici. Podľa priemerných odhadov bude takýto analóg IR spájkovačky stáť okolo 80 dolárov, čo vyzerá neporovnateľne prijateľnejšie ceny pre výrobné zariadenia.

Každý, kto sa podieľa na opravách zložitých zariadení, má dostatok vedomostí na to, aby sám prišiel s a navrhol IR stanicu. V tomto smere sa môže líšiť elektronická časť, vzhľad a niektoré funkcie. A tu základný dizajn zostane rovnaký v každom modeli. Preto neexistuje jediná ideálna schéma, ktorú možno uviesť ako jediné správne riešenie. Aby sme však pochopili samotný princíp vytvárania IR spájkovačky, je vhodný akýkoľvek model. A už na základe osobných znalostí a preferencií môžete niektoré časti odstrániť alebo pridať.

Prvá možnosť

Táto možnosť bude používať dvojkanálový ovládač.

1. Prvý kanál sa používa pre platinový odporový termistor Pt 100 alebo bežný termočlánok.
2. Druhý kanál bude používať výlučne termočlánok. Kanály regulátora môžu pracovať v automatickom alebo manuálnom režime.

Teplota sa môže udržiavať v rozmedzí 10 až 255 stupňov Celzia. Termočlánky alebo snímač a termočlánok automaticky riadia tieto parametre prostredníctvom spätnej väzby. V manuálnom režime sa výkon na každom kanáli nastaví od 0 do 99 percent.

Pamäť ovládača bude obsahovať 14 rôznych tepelných profilov pre prácu s BGA čipmi. Sedem z nich je pre zliatiny na báze olova a ďalších sedem je pre bezolovnatú spájku.

V prípade slabých ohrievačov nemusí horný držať krok s tepelným profilom. V tomto prípade regulátor pozastaví vykonávanie a počká, kým sa nedosiahne požadovaná teplota.

Taktiež regulátor veľmi pohodlne vykonáva tepelný profil na základe teploty predohrevu celej dosky. Ak z jedného alebo druhého dôvodu nebolo možné odstrániť čip, môžete ho reštartovať pri vyššej teplote.

Napájacia jednotka znázornená na schéme má tranzistorový spínač pre horný ohrev a sedembodový spínač pre spodný. Aj keď je prijateľné použiť dva tranzistory alebo triak. Oblasť označená červenou bodkovanou čiarou je možné vynechať, ak sa počíta s použitím dvoch termočlánkov.

Na odvod tepla z kláves môžete použiť radiátor s aktívnym chladením akejkoľvek technológie. Hlavná vec je, že sa hodí k dizajnu simulovaného aparátu. Spodný ohrievač bude pozostávať z deviatich 1500W 220-240V R7S 254mm halogénových žiaroviek. Mali by ste získať tri časti troch lámp zapojených do série. Je lepšie použiť vysokoteplotné silikónové drôty pre 220 voltov.

Telo je zostavené zo sklolaminátu alebo z akéhokoľvek iného podobného materiálu a vystužené hliníkovými rohmi. A tiež si musíte kúpiť vákuovú pumpu. Pre estetickejší vzhľad môžete použiť IR sklo na spodnom paneli. Existuje však niekoľko negatívnych bodov naraz: príliš pomalé zahrievanie a chladenie a celá konštrukcia sa počas prevádzky príliš zahrieva. Hoci prítomnosť skla nielen robí zariadenie atraktívnejším, ale aj pohodlným, pretože dosky je možné umiestniť priamo naň.

Regál je vyrobený z hliníkového kanála pre regály. Pripravená je vákuová pinzeta a trubica k nej, termočlánok a stojany. Horný ohrievač odporúčame vyrobiť z ELSTEIN SHTS / 100 800W. Keď sú všetky detaily pripravené, je potrebné ich umiestniť do puzdra a môžete pokračovať v nastavovaní.

Ohrievače sú inštalované vo vzdialenosti 5-6 centimetrov od dosiek. Ak je teplotný výbeh viac ako tri stupne, potom sa oplatí znížiť výkon horného ohrievača.

Druhé riešenie

Ako druhú možnosť môžeme ponúknuť dizajn, ktorý sa líši len svojimi vnútornými komponentmi. A najprv stojí za to pripraviť všetko požadované komponenty:

• Horný ohrievač - 450 W IR hlavica;
• Spodný ohrievač - 1800 W štvoržiaričkový halogénový ohrievač;
• hliníkové rohy;
• Materiál pre puzdro - sklolaminát, puzdro zo starého zariadenia, PC alebo iné podobné;
• Oceľový drôt;
• Špirálová sprchová hadica;
• Noha stolovej lampy;
• doska Arduino Atmega 2560;
• Dva termočlánky;
• Dve polovodičové relé;
• Napájací zdroj s napätím 220 voltov až 5 voltov. Hodí sa z nabíjačky telefónu;
• Bzučiak na päť voltov;
• Zobrazenie znakov;
• Matice, skrutky, drôty a iné potrebné drobnosti.

Hlavná vec je okamžite rozhodnúť o type prípadu. Prirodzene, veľa závisí od dostupnosti správneho materiálu. Preto sa oplatí začať, keď príde čas umiestniť komponenty dovnútra.

Teraz musíte vziať halogénový ohrievač. Možno bude možné nájsť starú, pretože ju treba rozobrať a odstrániť reflektory a halogénové žiarovky. Samotné svietidlá nie je potrebné rozoberať. Teraz je potrebné toto všetko umiestniť do pripraveného puzdra. Používajú sa iba 4 paralelne zapojené lampy s výkonom 450 wattov. Je lepšie použiť rovnaké vodiče, s ktorými už boli pripojené. Ak z nejakého dôvodu nie je možné využiť ich schopnosti, budete si musieť kúpiť ďalšie tepelne odolné.

Okamžite musíte myslieť na systém zadržiavania poplatkov. Tu je ťažké poskytnúť konkrétne odporúčania. Koniec koncov, všetko závisí od prípadu. Ale bolo by dobré použiť hliníkové profily, do ktorých skrutky a matice nie sú napevno vložené tak, aby neskôr s nimi bolo možné upínať dosky plošných spojov a zároveň ich bolo možné upraviť na rôzne veľkosti dosky. Je lepšie spustiť termočlánky, ktoré riadia nastavený teplotný vzor v spodnom ohrievači, do sprchovej hadice. To poskytne mobilitu a pohodlie v procese práce a inštalácie.

Úloha horného ohrievača bude vykonávať keramiku s výkonom 450 wattov. Dá sa kúpiť ako náhradný diel pre IR stanice. Tu sa tiež musíte postarať o prípad, pretože je to on, kto poskytuje správne a kvalitné vykurovanie. Môže byť vyrobený z tenkého plechu, ohýbanie podľa potreby, v závislosti od tvaru a veľkosti ohrievača.

Teraz musíte premýšľať o upevnení horného ohrievača. Pretože musí byť mobilný a pohybovať sa nielen nahor alebo nadol, ale aj v rôznych uhloch. Stojan na stolovú lampu je ideálny. Môžete to opraviť akýmkoľvek pohodlným spôsobom.

Je čas popasovať sa s ovládačom. Potrebuje aj samostatnú budovu. Ak existuje vhodný hotový, môžete ho použiť. V opačnom prípade si to budete musieť vyrobiť sami z rovnakého tenkého kovu. Polovodičové relé potrebujú chladenie, preto sa oplatí nainštalovať na ne chladič a ventilátor.

Keďže v ovládači nie je automatické ladenie, hodnoty P, I a D je potrebné zadať manuálne. Sú tu štyri profily, pre každý je zvlášť nastavený počet krokov, rýchlosť rastu teplota, čakacia doba a krok, dolný prah, cieľová teplota a hodnoty pre hornú a dolnú ohrievač.