В современном мире много электронных устройств, при этом прогресс идет по пути миниатюризации устройств и выполнить ремонт "дедушкиным" паяльником все сложнее и сложнее, хотя есть области, где и он может помочь.
Но речь сегодня пойдет не о паяльниках, а о куда как более сложных устройствах, которые позиционируются уже не для домашнего, а скорее профессионального применения.

Напоминаю, чтобы быть постоянно в курсе новых тем в блоге, рекомендую подписаться на мой инстаграмм, где я буду выкладывать уведомления о всех новых темах и возможно писать просто о чем-то интересном - ссылка на аккаунт

Также подписаться на обновления и новые статьи можно в телеграм канале - https://t.me/KirichBlog


Для начала стоит пояснить, что под термином "паяльная станция" обычно подразумевается и паяльник с термостабилизацией и различными вспомогательными режимами и термовоздушные станции и более сложные устройства, позволяющие работать практически в автоматическом режиме.
В данной статье речь пойдет о станциях, которые позволяют упростить процесс пайки и замены чипов в BGA корпусах.

BGA (Ball Grid Array) это метод установки чипов, у которых вместо привычных выводов подсоединение происходит через шарики припоя. В последнее время таких чипов становится все больше и больше, потому и тема соответствующих паяльных станций становится все актуальнее.


На самом деле при особом желании заменить чип в BGA корпусе можно и при помощи обычного термофена и утюга, но надежность и качество подобной работы будет под большим вопросом. Мало того, умельцы даже делают такие станции сами с применением контроллера температуры.


Все дело в том, что помимо верхнего и нижнего нагрева требуется соблюдать термопрофиль, указанный в описании компонента и полноценная станция должна это делать автоматически.
Например ниже на чертеже приведены два примера, слева слишком быстрый нагрев, когда корпус чипа уже горячий, а контакты еще холодные. В таком варианте имеем перегрев чипа, справа правильная скорость прогрева, когда шарики успели прогреться до того как перегрелся чип.


У дорогих станций может быть многозонный нижний нагрев, так можно обеспечить разную температуру, например больше в районе устанавливаемого чипа и меньше в остальных областях.



Условно станции можно разделить на три класса:
1. Ручные, все операции выполняются вручную, станция только обеспечивает прогрев чипа.
2. Полуавтоматические, операции нагрева/охлаждения автоматизированы, снятие и установка чипа производится вручную
3. Автоматические, все операции автоматизированы.

При этом станции могут иметь дополнительные возможности, например оборудованы камерой, для более легкой настройки позиции чипа в соответствии с местом на плате или возможностью подключения к компьютеру для удобной работы с термопрофилями и обновлению ПО. Также отличается и мощность нагревателей и функция принудительного охлаждения платы.

Конечно начнем с простых вариантов, например станции Ly M770, которая скорее представляет из себя платформу для пайки.

Станция предельно упрощена и ориентирована больше на "домашнее" применение, т.е. когда работать надо очень редко и потому все действия полностью контролируются оператором.



Станция включает в себя:
1. шасси с механизмом фиксации печатных плат
2. механизм регулировки верхнего нагревателя
3. пару нижних ИК нагревателей мощностью по 800-850Вт
4. верхний нагревательный элемент на 250Вт
5. два независимых контроллера температуры
6. регулируемая термопара для измерения верхней температуры
7. светодиодную подсветку

Все операции производятся вручную, термопрофилей здесь нет, но это неизбежная плата за низкую цену.
При этом данная станция уже позволяет произвести демонтаж/установку BGA чипов с плат размером до 500х450мм и все показанные ниже узлы вы увидите и у дорогих станций.



Более интересным с точки зрения корректности работы можно считать паяльные станции ACHI IR 6500 и Dinghua IR6500 (DH-A01R) которые внешне очень похожи, но имеют некоторые отличия:
ACHI IR 6500 - мощность 1250Вт (800 нижний нагрев и 400 верхний)
Dinghua IR6500 - мощность 2300Вт (1800 нижний нагрев и 450 верхний)

Но обе станции уже имеют полезную функцию, подключение к компьютеру через USB (ACHI IR 6500) или RS232 (Dinghua IR6500).
Данная особенность уже позволяет работать с термопрофилями, где обеспечивается необходимая скорость изменения температуры и её конечные значения.

Т.е. данные станции можно отнести к младшим, но уже полноценным станциям, что конечно же положительно скажется на результатах работы.

В остальном все также как у предыдущей, подогреватели, регулировки положения и стол, у ACHI IR 6500 он позволяет устанавливать платы размером до 400х305мм, а у Dinghua IR6500 до 355х280. Отличается и размер устанавливаемых чипов, 70х70 и 55х55мм соответственно.

В комплексном плане станция ACHI IR 6500 выглядит немного привлекательнее, подключение через USB, больше размеры как стола, так и максимальный размер чипов, пожалуй хуже она только тем, что имеет меньше мощность нагревателей.


Компромиссным решением может служить станция LY IR8500, которая также имеет возможность установки плат до 400х305мм, может работать с чипами размера 70х70мм и подключаться через RS232 к компьютеру, но имеет мощность до 2050Вт (1600 нижний подогреватель и 450 верхний).



А вот станцию Dinghua DH-5830 уже можно смело отнести к классу профессиональных, пусть и начального уровня. Она отличается от предыдущих несколькими существенными характеристиками:
1. Мощность 5200Вт (1200Вт нижний подогрев, 1200Вт верхний и 2800 дополнительный)
2. Сенсорным экраном для облегчения работы со станцией без компьютера (хотя сама возможность имеется)
3. Минимальный размер чипов, с которыми можно работать, составляет 2х2мм!
4. Максимальный размер чипов - 80х80мм.
5. Возможность сохранения до 50000 термопрофилей.



Но еще одним действительно важным отличием является наличие третьего нагревателя, расположенного по центру. Данный нагреватель облегчает работу, так как греет плату только под чипом, с которым производится работа. Большой нагреватель при этом подогревает плату целиком, чтобы избежать тепловых деформаций из-за появления зон с большой разницей температуры.


Принцип работы можно понять из чертежа, где видны все три зоны нагрева.


При этом существует расширенная версия показанной выше станции - Dinghua DH-A1L-C, для удобства работы добавлена возможность производить оптический контроль работы с выводом изображения на монитор. В остальном станции практически идентичны.

Можно конечно обойтись и без камеры, но пытаться разглядеть глазами что происходит в узком пространстве между платой и верхним нагревателем не только неудобно, а и опасно, так как температура очень высокая.


Также у подобных станций для охлаждения платы применяются уже не обычные вентиляторы, а такие, что могут равномерно обдувать плату по всей ширине. Дело в том, что чем равномернее охлаждение (как и нагрев), тем меньше плата подвержена деформациям из-за неравномерной температуры по поверхности и именно для уменьшения этих деформаций приходится применять такие вентиляторы. Кстати вы могли их видеть также в кондиционерах.


Вот постепенно мы дошли и до профессиональных станций, конечно ценник здесь заметно отличается, потому домой такую вряд ли кто-то будет покупать, но для ремонтной мастерской или сервисного центра они вполне реальны.

Начнем с описания паяльной станции WISDOMSHOW WDS-620. Она также содержит в себе узлы всех показанных ранее станций, но при этом имеются и дополнения.
1. Максимальный размер чипа ограничен на значении 50х50мм, но минимальный 0.8х0.8мм.
2. Максимальный размер печатной платы 400х380мм, минимальный всего 10х10мм
3. Мощность 5300Вт


Отличие данной станции от предыдущих в том, что она имеет большую степень автоматизации, обеспеченную системой автоматического захвата при помощи вакуумного пинцета, лазерного позиционирования нагревателя и оптического позиционирования чипа.

Да, монитор у этой и следующих станций нужен не для контроля процесса, а непосредственно для позиционирования чипа относительно контактных площадок платы. При этом на монитор одновременно выводится два изображения, площадок и контактов чипа и надо при помощи регулировок их совместить для точной установки.


Здесь вам требуется установить печатную плату, выбрать режим работы и произвести позиционирование системы захвата и установки чипа, дальше станция почти все операции сделает сама.


Можно конечно долго описывать особенности, но думаю интереснее посмотреть видео с демонстрацией процесса демонтажа и монтажа чипа на печатную плату.


В случае если есть необходимость работы с чипами и платами большего размера, то имеет смысл обратить внимание на станцию Dinghua DH-A2. Она во многом повторяет возможности и особенности станции WDS-620, но поддерживает работу с платами размером до 450х430 и чипами до 80х80мм. Стоит сказать, что чипы подобного размера встречаются не часто и покупка такой станции больше ориентирована "на вырост".


Dinghua DH-A2E, которая внешне является полной копией станции Dinghua DH-A2 получила карбоновый нагреватель, предназначенный обеспечить еще более равномерный нагрев и долговечную работу. В остальном станции полностью идентичны.


Также как и WISDOMSHOW WDS-620 обе станции имеют монитор, на который выводится картинка с камер для точного позиционирования чипа перед процессом автоматической установки.


И завершает статью автоматическая паяльная станция WISDOMSHOW WDS-750, которая помимо всех вышеперечисленных возможностей имеет следующие особенности:
1. Работа с чипами размером от 0.2х0.4мм
2. Установка плат размером до 550х480мм
3. Общая мощность до 6800Вт
4. Захват чипов из специального лотка, в него же кладется и демонтированный чип.
5. Для точного позиционирования применена камера с разрешением 5 мегапикселей, при этом система может работать в режиме цифрового микроскопа с увеличением до х200.
6. Точность установки чипа до 0.01мм, точность поддержания температуры 1 градус.

Фактически это уже не просто паяльная станция, а целый комплекс, позволяющий работать автоматически в трех режимах: Weld – пайка, Remove - распайка, Mount - распайка и позиционирование системы относительно печатных плат.




До войны у нас были доступны станции российского производителя Термопро, по моему их продавал GSM-service. Как пример их младшая станция, которая по сути больше подходит под определение "паяльная платформа", стоит лишь немного дешевле чем Dinghua DH-5830. При этом у DH-5830 уже имеется сенсорный экран, работа с термопрофилями без ПК и две зоны нижнего нагрева.
Более продвинутая версия (справа) стоит уже сопоставимо с Dinghua DH-A1L-C, но при этом выглядит как набор разрозненных блоков.

С уходом этой фирмы с нашего рынка я бы советовал тем, кто хорошо разбирается в подобном оборудовании, заняться производством своих паяльных станций, не думаю что это настолько уж сложно, хотя конечно своих подводных камней хватает.



Отдельно отмечу что был удивлен, когда увидел что паяльные станции сейчас продает Электронный мир, например Quick 7710, ну что, могу пожелать успехов, дело полезное.





Как уже было написано выше, начиная с самой простой станции и до самой сложной в конструкцию каждый раз привносятся некоторые дополнения, при этом все предыдущее остается почти неизменным. Потому при выборе стоит опираться на своё сценарий работы.

Ly M770 - самый простой вариант, нижний и верхний подогрев с термоконтролем.
ACHI IR 6500 и Dinghua IR6500 (DH-A01R) - добавлено подключение к ПК и работа с термопрофилями
LY IR8500 - увеличена рабочая зона
Dinghua DH-5830 - работа с термопрофилями без ПК и две зоны нижнего нагрева
Dinghua DH-A1L-C - добавлена камера для контроля процесса и вентилятор на всю ширину рабочего поля
WISDOMSHOW WDS-620 - добавлена оптическая и лазерная настройка, больше мощность и меньше минимальный размер монтируемых чипов.
Dinghua DH-A2 - увеличен максимальный размер монтируемых чипов.
Dinghua DH-A2E - карбоновый нагреватель вместо обычного
WISDOMSHOW WDS-750 - еще больше мощность, еще меньше минимальный размер чипов и больше максимальный размер устанавливаемых плат, выше степень автоматизации.

Теперь остается только выбрать ту станцию, которая будет оптимальной по соотношению решения круга поставленных задач и цены.