Нагреватели

Припаять любой элемент электронной схемы на печатную плату можно и без сложной подготовки. Многие радиолюбители, собирающие эксклюзивные усилители и схемы управления «умным» домом, паяют микросхемы, конденсаторы и резисторы на холодную плату, особо не задумываясь о низком качестве такого монтажа. Но профессионалы и тем более производственники прекрасно осведомлены о важности предварительного нагрева платы перед началом пайки. Нагреватель плат позволяет:

• существенно повысить качество монтажа;

• предотвратить тепловой удар;

• избежать разбрызгивания припоя, вследствие которого появляются незапланированные перемычки между дорожками, выводящие схему из строя.

Любители же, пренебрегающие предварительным нагревом, могут столкнуться с низкими техническими и эксплуатационными характеристиками готового изделия.

Суть технологии

Целью предподогрева является медленное, не быстрее нескольких градусов в секунду, повышение температуры печатной платы от текущего значения до 100-150 градусов. Чтобы выдержать такую скорость, процессом управляет специальный контроллер. Доводя площадку до горячего состояния медленно, можно избежать таких негативных явлений, как температурные изменения в материале, вспучивание, отслоение и разрыв дорожек.

После предварительного нагревания поверхность смачивают и выдерживают некоторое время, чтобы паяльная паста растеклась равномерным слоем и смочила все необходимые точки. Главным преимуществом преднагрева является спокойное испарение летучих веществ из паяльной пасты. Если предварительным нагревом пренебречь, раскалённые газы станут вырываться стремительно, что приводит к появлению мелких шариков припоя и тонких электропроводящих волосков, которые могут замкнуть ненужные цепи.

Во-вторых, купить нагреватель плат следует ещё и для того, чтобы во время работы эффективнее активировался флюс, который по горячим монтажным площадкам гораздо лучше устраняет оксиды, покрывающие поверхность контактов. Только при высокой температуре можно с помощью паяльного флюса получить совершенно чистую поверхность, к которой моментально и намертво цепляется припой. А если паять по холодной плате, можно получить очень плохое соединение, которое склонно распадаться. 

Использование индукционных нагревателей

Пайка с предварительным нагревом практикуется не только в сфере производства электроники. В индустриальной среде этот метод также используется, но в несколько ином виде. Для пайки буровых колонок, твердосплавных накладок к кромкам дисковых фрез, резцов, пил и свёрл изделие помещается в установку индукционного нагрева, осуществляющую локальный разогрев материала токами высокой частоты без повреждения структуры и сильной деформации. В состав установки входят следующие конструктивные узлы:

1. Плата индукционного нагревателя с системой диагностики и автоматического управления.

2. Нагревательный пост.

3. Механизм подачи обрабатываемого инструмента в индуктор.

4. Пирометрический прибор контроля температуры в месте пайки.

Впаивание твердосплавных элементов в буровые коронки после индукционного разогрева позволяет избавиться от неравномерного распределения тепла, ускорить вдвое сам процесс напайки, повысить надёжность инструмента в процессе эксплуатации.

Для разогрева печатных плат индукционный метод, конечно, не используется, поскольку его главным достоинством является концентрированное выделение тепла в поверхностных слоях металлических изделий любой формы. Процесс происходит очень быстро, а в случае с печатной платой нагрев необходимо производить медленно, прогревая к тому же равномерно неэлектропроводную основу. Здесь необходимо использовать инфракрасный излучатель или нагревательные столы. Любители иногда используют для этих целей фен.

Технологии нагрева

Конденсаторы, транзисторы, микросхемы требуют крайне бережного отношения во время монтажа на плату, поскольку слишком быстрый разогрев может вывести элемент из строя, а на электропроводящей дорожке могут появиться микротрещины, расслоения. Чтобы предотвратить негативные явления, используют нагреватели печатных плат квадратной или прямоугольной формы, в верхней части которых встроен нагревательный элемент из керамики или РТС (позисторы – полупроводниковая керамика, обеспечивающая режим контролируемого нагрева).

Однако при контактном способе преднагрева невозможно обеспечить нужный режим для двустороннего монтажа, поскольку одна плоскость будет прогрета лучше другой. Этого недостатка лишен метод инфракрасного преднагрева. Здесь монтажная поверхность не контачит с нагревательным элементом, а расположена на некотором расстоянии. В отличие от нижнего нагревателя плат, ИК термостол позволяет качественно прогреть пластину с двух сторон при полном контроле температурного режима, а также низкой инертности охлаждения.

При выборе преднагревательного устройства нужно обращать внимание на мощность. Любительские модели могут иметь мощность всего 25 Вт, а у профессиональной техники этот показатель достигает 2000 Вт.

Если требуется постоянно работать с изделием одного типа, можно подобрать специализированный нагревательный стол. Например, большим спросом среди мастеров ремонта мобильных гаджетов пользуются преднагреватели для iPhone. 

Распространённые ошибки пайки

Анализ случаев отказа электронной аппаратуры позволил выявить несколько наиболее распространённых ошибок процесса монтажа элементов. Главной проблемой является создание электропроводящих перемычек между дорожками, являющееся результатом избытка припоя или разбрызгивания с последующим образованием тонких языков. Выявить образовавшуюся перемычку визуально бывает очень трудно. В результате при включении прибора происходит короткое замыкание.

Второй по распространённости ошибкой можно считать холодное соединение. Из-за слишком низкой температуры жала паяльника не происходит нужного прогрева припоя и монтажной площадки. Если дефект не устранить, в таких точках произойдёт отслоение капли от основы с последующим отключением элемента от схемы.