CC BY
73Компоненты и технологии, № 7'2003
Паяльные станции
HAKKO Corporation
Что такое паяльная станция? Как правило, это комплект устройств, состоящий из паяльника со сменным наконечником (головкой), блока электронной регулировки, подставки под паяльник и очистителя паяльных головок. На первый взгляд можно подумать, что основным узлом паяльной станции является блок электронной регулировки. Но на самом деле это не так. Технические параметры паяльной станции, в первую очередь, зависят от конструкции паяльников, в которой главную роль играет нагреватель. Диапазон регулировки температуры, точность ее поддержания, скорость разогрева, мощность, напряжение питания, а также потенциал и сопротивление заземления, вес и габариты — все эти параметры, которые определяются применяемыми паяльниками, в полной мере влияют на качество пайки.
В случае использования паяльных станций на производстве эргономические показатели паяльников (вес, габариты, температура разогрева ручки) начинают играть значительную роль, так как монтажник пользуется паяльником практически непрерывно в течение всей рабочей смены, и эти параметры значительно сказываются на утомляемости работника.
Александр Любимцев
pribor@dipaul.ru
Итак, какие же паяльные станции предлагает НАККО? С 1976 года, когда в НАККО был разработан керамический нагреватель в виде стержня, в паяльных станциях НАККО применяются паяльники только такой конструкции с широким ассортиментом сменных паяльных головок. В настоящее время выпускаемые HAKKO Corporation паяльные станции делятся на две группы:
1. Паяльные станции с паяльниками, в которых применяются керамический нагреватель и сменные головки длительного срока службы.
2. Паяльные станции с паяльниками, в которых применены последние разработки — композитные головки.
К первым относятся паяльные станции НАККО 936 и НАККО 936 ESD (рис. 1); НАККО 937ESD (рис. 2); НАККО 928 (рис. 3). Ко вторым — HAKKO 931 ESD; HAKKO 941 ESD (рис. 4); HAKKO 942 ESD.
О
Рис. 1
Компоненты и технологии, № 7'2003
паяльных станций НАККО 936, НАККО 936 КБ, НАККО 928 Е8Б и НАККО 937 Е8Б является то, что блоки электронной регулировки этих станций универсальны. К ним можно подключать непосредственно через один и тот же разъем целый ряд паяльников: НАККО 9008, НАККО 907, НАККО 908, а также термопинцет НАККО 950 и новые паяльники с подачей припоя НАККО 951 и НАККО 952. При этом, несмотря на применение в каждом паяльнике своих головок, основные параметры станций остаются идентичными.
В паяльниках типа НАККО 902 Е8Б (станция НАККО 931 Е8Б), НАККО 911 Е8Б (станция НАККО 941 Е8Б) и НАККО 912 Е8Б (НАККО 942 Е8Б) применены композитные головки, которые позволяют создать для каждой станции новые параметры и принципиально новые эргономические показатели.
В паяльных станциях НАККО 936, НАК-КО 936 Е8Б, НАККО 928 Е8Б и НАККО 931 Е8Б применена аналоговая регулировка температуры, требуемое значение температуры выставляется потенциометром по шкале, нанесенной на переднюю панель. Электронная система управления НАККО 936 представлена на рис. 5.
В СТАНЦИЯХ НАККО 937 ESD, НАККО 941 ESD И НАККО 942 ESD РЕГУЛИРОВКА ТЕМПЕРАТУРЫ ОСУЩЕСТВЛЯЕТСЯ МИКРОПРОЦЕССОРОМ, ТЕМПЕРАТУРА УСТА-
ТУРЫ, А ЕЕ ЗНАЧЕНИЕ ИНДИЦИРУЕТСЯ НА ЦИФРОВОМ ТАБЛО. Электронная система управления HAKKO 937 представлена нарис. 6.
Кроме того, в этих станциях применяется ключ-карта, без которой невозможно произвести изменение ранее установленных значений. Это немаловажно в производстве, когда на станции выставляется определенный технологический режим, и монтажник не может самостоятельно произвольно его изменять.
Большинство станций НАККО (за исключением НАККО 936) выполнены из материалов ESD — Electric Static Discharge (стекание электростатического заряда или антистатическое исполнение). Таким образом достигается надежная антистатическая защита монтируемых изделий, потому что все узлы и блоки станций — корпус, ручка паяльника, подводящий кабель — выполнены из этих материалов. Кроме того, паяльная головка надежно заземлена при помощи прямого заземляющего провода. В результате паяльные станции НАККО имеют прекрасные показатели по заземлению: сопротивление между землей и наконечником менее 2 Ом, потенциал — менее 2 мВ (обычно 0,6 мВ).
Диапазон регулировки температуры у станций 936, 937 и 928 от 200 до 480 °С.
Точность поддержания температуры 0,5 °С в «холостом» режиме. При обычно применя-
емой температуре пайки 300 °С это составляет 0,15%.
Отличительная особенность станции НАККО 928: это компактное устройство, объединяющее два автономных паяльных модуля в одном корпусе. В ней одновременно могут использоваться два паяльника с различной теплоемкостью. Это позволяет выбрать паяльники, оптимальные для конкретного использования, создавая таким образом экономически эффективное и практичное в производстве устройство, занимающее значительно меньшее место.
Во всех станциях имеются регуляторы для калибровки по температуре при помощи термометра НАККО 191. От производителя станции поступают откалиброванными при температуре 400 °С и, следовательно, готовыми к работе.
Теперь рассмотрим паяльники и головки, которые применяются в паяльных станциях НАККО.
Главный элемент паяльника — нагреватель. Применяемые в станциях НАККО паяльники типа 900S, 907 и 908 используют один и тот же керамический стержневой нагреватель мощностью 50 Вт и питающим напряжением 24 В. Нагревательный элемент нанесен на поверхность керамического стержня и закрыт керамическим защитным цилиндром. Там же находится датчик температуры. В результате нагревательный элемент и датчик полностью защищены от внешнего воздействия, что значительно повышает их надежность. Паяльные головки не вставляются внутрь нагревателя, как это осуществляется, например, в паяльниках фирм PACE и WELLER, а насаживаются на нагреватель и прижимаются гильзой и гайкой, обеспечивая, таким образом, очень плотный контакт головки с нагревателем. Применение стержневого нагревателя повышает коэффициент полезного действия и такие важные параметры, как скорость разогрева, скорость восстановления количества тепла, потому что все тепло, развиваемое нагревателем, практически используется на нагрев головки, тогда как в классических обмоточных нагревателях часть тепла все-таки излучается наружу и тратится бесполезно. Поскольку нагреватель НАККО может развивать температуру до 700 °С, то все паяльники станций НАККО обладают очень быстрой реакцией на малейшие изменения температуры головки. Ручки паяльников изготавливаются из легкого теплоизоляционного антистатического материала. Благодаря такой конструкции паяльников их удалось выполнить чрезвычайно легкими. Паяльник для микропайки НАККО 900S весит 22 г, наиболее широко применяемый паяльник НАККО 907 весит 44 г, а паяльник с большей теплоемкостью НАККО 908 весит 54 г, причем разница в весе между НАККО 907 и НАККО 908 только за счет веса применяемых головок.
В общей сложности в этих трех паяльниках могут использоваться 52 головки различных конструкций и профилей, включая головки для «миниволны» и монтажа SMD.
е
Компоненты и технологии, № 7'2003
Таблица 1. Три типа паяльников для паяльных станций HAKKO 936, HAKKO 937, НАККО 928
Номер модели
График температурного восстановления
Микро
Для микропайки
Средний стандартный
Большой
для пайки с большей теплоотдачей
900 S 900S - ESD
907 907 - ESD
908 908 - ESD
(°С)
550
500
450
400
350
300
250
200
150
100
50
(с наконечником 900S-T-I)
В42 сек
С:90 С"
0:180 сек Е:16сек
А: Комнатная температура 25°С В: Время разогрева С: Падение температуры 0: Время пайки
Е: Время термического восстановления
Минуты
(с наконечником 900М-Т-В)
В:75 сек
Минуты
(с наконечником 900L-T-B)
В:140сек
8 Минуты
Сменные наконечники НАККО для пайки
Сменные наконечники (более распространенный термин — головки), используемые в паяльниках НАККО, были впервые применены также в 1976 году. Основной задачей этой конструкции было обеспечение максимальной теплопередачи от головки к контакту пайки, а также сохранение профиля голо-
вки длительное время, даже если он представляет собой иголку с радиусом 0,1-0,2 мм.
Основой головки является чистая медь, которая является прекрасным аккумулятором тепла (рис. 7). Из нее изготавливались стержни еще для самых первых паяльников. Медь защищена от выгорания слоем чистого (99,9%) железа толщиной 300 микрон. Являясь прекрасным проводником тепла, в то же время в силу своих физических свойств, железо надежно сохраняет форму меди, на которую оно нанесено, обеспечивая таким образом максимальную долговечность головки. Рабочая поверхность головки облужена припоем по железу. Для защиты от коррозии на всю поверхность головки (кроме залуженной рабочей поверхности) нанесен слой хрома.
Предложенное решение сейчас широко применяется в головках всех ведущих фирм. А американская фирма Plato Products Inc. специализируется на выпуске головок такой многослойной конструкции для всех ведущих фирм мира: HAKKO, Pace, Weller, Ersa, O.K Industries, Antex, Esico, Adcola, Ungar и многих других.
Для демонтажа SMD-компонентов очень удобен термопинцет НАККО 950 (рис. 8).
Он легко удаляет SMD-чипы и микросхемы в плоских корпусах до 25 мм. Термопинцет НАККО 950 может применяться в стан-
циях 936, 937 и 928 вместо паяльника простой заменой в тот же разъем. Основой термопинцета являются два керамических стержневых нагревателя, аналогичных применяемым в паяльниках. Основные технические характеристики такие же, как у паяльников. Цанговые зажимы обеспечивают легкость смены и выравнивания наконечников.
С НАККО 950 могут применяться 13 типов сменных наконечников: 4 типа CHIP для пассивных SMD-компонентов и 9 типа SOP для выпаивания микросхем в соответствующих корпусах.
НАККО 951 и 952 — это новые паяльники, которые могут использоваться в станциях НАККО 936, 937 и 928.
Тип
Компоненты и технологии, № 7'2003
Эти паяльники при помощи специального механизма могут осуществлять подачу проволочного припоя непосредственно к месту пайки. Их конструкция компактна и легка.
В паяльниках модели 951 применяются головки типа М, которые используются в паяльниках НАККО 907, а в паяльниках модели 952 применяются головки типа L, которые используются в паяльниках НАККО 908. В них применен тот же керамический стержневой нагреватель, поэтому технические характеристики аналогичны паяльникам 907 и 908. Сменные фильеры позволяют использовать проволочный припой диаметром 0,6 мм,
0,8 мм, 1 мм, 1,2 мм и 1,6 мм. Осуществляется регулировка величины подачи припоя.
Продолжая предлагать новые технологии в изготовлении профессионального паяльного инструмента, НАККО стала первой и пока единственной компанией, которая предлагает на рынке паяльные станции, в которых используются паяльники с композитными сменными наконечниками.
Эти наконечники представляют собой монолитную конструкцию, в которой объединены керамический нагреватель, датчик температуры и сверхдолговечная паяльная головка.
Появление композитных сменных головок можно сравнить с появлением интегральных микросхем, которые совершили переворот в схемотехнике и стоимости схемотехнических компонентов. С уверенностью можно сказать, что композитные головки произвели тот же эффект в паяльном инструменте.
Теперь композитные головки в полной мере соответствуют требованиям, предъявляемым к монтажу микросхем в любом исполнении. Благодаря новейшей технологии удалось создать модуль, в котором отсутствуют воздушные зазоры, а следовательно, и тепловое сопротивление. Таким образом, решена задача, с которой постоянно борются конструкторы паяльных инструментов, — проблема тепловых переходов, создаваемых воздушными зазорами между различными частями паяльника, на которых происходят потери тепла, вследствие чего ухудшаются технические характеристики паяльников.
В «КиТ» № 7'2002 был подробно описан новый паяльник фирмы PACE, использующий классический обмоточный нагреватель, в котором все усилия были направлены на уменьшение тепловых барьеров. Но, используя сборную конструкцию, которая вследствие этих усилий постоянно усложняется, невозможно полностью избежать зазоров и потерь тепла на каждом элементе паяльника, включая прижимные элементы, которые также разогреваются. Полностью избавиться от тепловых барьеров позволяет только монолитная конструкция, предложенная НАККО. Небольшие композитные головки обеспечивают улучшенную передачу тепла и превосходные характеристики регулировки температуры. Они позволили создать паяльники, по размерам и весу сопоставимые с шариковой ручкой (рис. 9).
В паяльной станции НАККО 941 используется паяльник мощностью 45 Вт с диапазоном температур 200-450 °С, длиной 172 мм и весом всего 30 г.
Датчик і ¡Нагревательный элемент
Наконечник Рис. 9
Соединитель
ш
читель
Паяльная станция НАККО 942, являющаяся следующей моделью, применяет паяльник мощностью 70 Вт и аналогичными параметрами: диапазон температур 200-450 °С, длина 172 мм и вес 30 г.
Самая мощная из станций с композитными головками НАККО 931 оснащена паяльником мощностью 90 Вт с диапазоном температур 200-450 °С, длиной 180 мм и весом 45 г. Кто еще может предложить паяльник 90 Вт весом 45 г и размером с шариковую ручку?
Использование монолитных композитных головок позволило создать принципиально новую конструкцию паяльника. В этой конструкции не используются наружные фиксирующие головку элементы. Для замены головки не требуется никаких инструментов.
С помощью термоизоляционной ухватки головка просто вынимается из паяльника. При этом естественным образом нагреватель отключается от питания, в отличие от уже упомянутого паяльника PS-90 фирмы PACE, где утверждается, что возможна смена наконечника «на ходу» без выключения инструмента, что вообще-то является нарушением правил техники безопасности.
Единица измерения: мм
Вставленную новую головку не требуется ориентировать определенным образом, так
как положение головки относительно ручки не играет роли. Диаметр композитной паяльной головки 4,8 мм, что практически соответствует диаметру сменных головок НАККО 900М-Т-ххх. Длина, измеряемая от конца пластмассовой ручки до основания конуса наконечника составляет 28 мм. Паяльная головка не заслоняет обзор оператору даже при работе с лампой, оснащенной линзой.
В паяльнике станции НАККО 941 могут быть использованы головки 20 различных самых широко применяемых профилей.
На рис. 11 представлен график, демонстрирующий регулировочную характеристику и скорость разогрева паяльника. Из графика видно, что до температуры 400 °С паяльник с композитной головкой нагревается за 28 с.
Отличительной особенностью станции НАККО 941 является напряжение питания паяльника (15 В), тогда как во всех остальных нагревателях используется напряжение 24 В. Остальные характеристики аналогичны характеристикам всех станций НАККО:
• диапазон регулировки температуры 200-450 °С;
• сопротивление между заземлением и наконечником менее 2 Ом;
• потенциал между заземлением и наконечником менее 2 мВ;
• стабильность поддержания температуры в «холостом» режиме 2,5 °С (0,6% при 400 °С). В станции НАККО 941 применены новые
сервисные возможности:
1. Функция автоматического выключения питания.
Если паяльник не используется в течение 30 мин, происходит автоматическое отключение питания нагревательного элемента и подается троекратный звуковой сигнал.
2. Функция оповещения о пониженной температуре.
При пайке большого числа соединений, когда за короткое время паяльная головка отдает большое количество тепла, возможна ситуация, когда температура головки упадет ниже, чем необходимо для приемлемого качества монтажа. Эксклюзивная функция оповещения о пониженной температуре, разработанная НАККО, предотвращает возникновение этой ситуации. Если измеренное датчиком значение температуры упадет ниже установленного предела, звуковая сигнализация предупредит об этом оператора, а на дисплее появится сообщение об ошибке. Нижний предел температуры устанавливается и сохраняется в памяти станции с помощью клавиш ввода данных.
3. Облегченный процесс установки параметров при помощи ключ-карты.
В комплект каждой паяльной станции НАККО 941 входит ключ-карта.
Она используется для ввода данных. Когда карта вынимается из щели, все установки параметров и температуры «блокируются» в памяти системы. Это не только обеспечивает строгий контроль процесса (карта находится у контролера линии), но также исключает возможность случайных изменений, которые могут быть произведены операторами.
Следующая модель НАККО 942 незначительно отличается по своим параметрам и сервисным возможностям от НАККО 941.
Основным отличием является мощность паяльника — 70 Вт. Но несмотря на это, размеры и вес паяльника идентичны паяльнику НАККО 941: вес 30 г, длина 172 мм.
Благодаря значительно большей мощности, развиваемой паяльником, станция обладает улучшенными регулировочными характеристиками.
Остальные характеристики станции НАК-КО 942:
• диапазон регулировки температуры 200-450 °С;
Темп (°С)
550 28
500
450
400
350
300
250
200
150
100
50
30
Рис. 11
НАККО 941
90 120 150 180 210 240 270 300 330
е
Компоненты и технологии, № 7'2003
• сопротивление между заземлением и наконечником менее 2 Ом;
• потенциал между заземлением и наконечником менее 2 мВ;
• стабильность поддержания температуры в «холостом» режиме 5 °С (1,25% при 400 °С). Станция НАККО 942 имеет еще более широкий ассортимент головок. С ней возможно применение 25 различных профилей.
Теперь коротко о самой мощной из перечисленных станций — НАККО 931. Впервые эта станция была предложена еще в 1995 году. Как уже упоминалось выше, мощность применяемого в ней паяльника 90 Вт. Применение композитного модуля такой мощности позволяет уменьшить время достижения заданной температуры паяльника в 3 раза по сравнению с обычными паяльниками с керамическим стержневым нагревателем. А прекрасная теплопередача от нагревателя минимизирует температурные флюктуации в процессе пайки. Кроме того, платиновый датчик внутри головки и разработанная НАККО уникальная сис-
Рис. 12
НАККО 942
Обычная паяльная станция
тема регулировки температуры обеспечивает высокую точность ее поддержания. Она идеально подходит для пайки многослойных печатных плат и других устройств, где требуется большая отдача тепла во время пайки. Основные технические характеристики:
• напряжение питания паяльника — 24 В;
• диапазон регулировки температуры — от 200 до 450 °С;
• точность поддержания температуры — 2 °С в «холостом» режиме (0,5% при 400 °С);
• сопротивление между заземлением и наконечником менее 2 Ом;
• потенциал между заземлением и наконечником 0,6 мВ.
В этом коротком обзоре были рассмотрены особенности паяльных станций производства японской корпорации НАККО. Применяемые в них передовые технические и технологические решения оказались настолько совершенными, что стали образцом для многих производителей паяльной техники, которые в настоящее время используют многие из этих разработок. Безусловно, по достоинству оценить качество и удобство работы с любым инструментом можно только реально опробовав его в работе. Поэтому НПФ Диполь проводит регулярные семинары и консультации по применению профессионального паяльного оборудования НАККО. Вся необходимая информация предоставляется заинтересованным предприятиям и лицам в полном объеме.
