CC BY
44Окончание, начало в № 4-52000
Weller - мир профессионального паяльного оборудования
Настоящая статья завершает путешествие по стране Weller, начатое в материалах журналов № 4 и № 5 за 2000 г. Паяльное оборудование, сведенное в рассматриваемые ниже серии, является наиболее технологичным из представленного под маркой Weller.
Александр Переятенец
Серия Hot Air Stations
Модельный ряд этой серии состоит из 4 типов станций, различающихся как мощностью (станция WAD 100 имеет производительность 10 литров/мин, а остальные — изменяемую от 10 до 50 литров/мин), так и функциональными возможностями.
Станции WHA 100 и WHA 300 работают только с горячим воздухом. Станции WHA 700 и WHA 2000, помимо того, что позволяют работать с горячим воздухом, располагают также возможностью подъема компонентов с помощью встроенного вакуумного устройства. Станции WHA 300 и WHA 2000 имеют встроенные турбины, а для функционирования станций WAD 100 и WHA 700 необходимо внешнее питание сжатым воздухом 4 ч 6 bar, очищенным от масла.
Станции, работающие с горячим воздухом, используются для пайки и отпаивания элементов поверхностного монтажа — от бескорпусных СНШ- до многовыводных SMD-компонентов. При пайке горячим воздухом рекомендуется использовать не стандартные припои, а специальные паяльные пасты. При этом паяльная паста наносится на место соединения при помощи диспенсера (дозатора) или ручного ракеля. Затем производится бесконтактная пайка за счет использования направленного потока горячего воздуха.
Процесс отпаивания компонентов горячим воздухом имеет некоторые особенности.
Небольшие компоненты равномерно нагреваются паяльником НАР, после чего поднимаются. Для отпаивания крупных компонентов существует ши-
рокий спектр специальных отпаивательных насадок. На начальной стадии, в сберегающем режиме, компонент предварительно нагревается контактным способом через нагревательную пластинку, встроенную в насадку. Затем поток горячего воздуха подводится к паяемым выводам компонента.
После расплавления припоя компонент может подниматься либо встроенным вакуумным устройством (например, в станциях WHA 700/WHA 2000), либо ручным вакуумным манипулятором. Отпаивание горячим воздухом обеспечивает эффективный и равномерный прогрев выводов, что исключает «задирание» контактных дорожек при подъеме корпуса. Контроль температуры и статическая нейтральность потока горячего воздуха гарантируют полную сохранность как отпаиваемого компонента, так и самой печатной платы.
Серия паяльно-отпаивательных станций
Ремонтные станции Weller имеют функцию автоматического распознавания подключаемых инструментов.
Станции совмещаются с паяльными и отпаива-тельными инструментами мощностью до 80 Вт серии Temtronic, включая отпаивательный термопинцет WTA 50 и устройство для термозачистки WST 20. Для подключения одного из универсальных паяльников, отпаивательного паяльника DS 80 или инструмента для работы с горячим воздухом HAP 1, имеются независимые функциональные входы. Никакие специальные установки режимов не требуются, так как микропроцессор автоматически определяет
Серия Hot Air Stations
WSA 1 WMA3V WMD1 WMD3
подключенный инструмент и задает соответствующие параметры управления. Все паяль-но/отпаивательные станции этой серии имеют вакуумную помпу для отсоса припоя. Большинство станций обеспечивает работу в режиме «горячий воздух» для пайки/отпаивания планаров и других SMD-компонентов. Отпаивательный паяльник DS 80 может быть оснащен различными соплами для отсоса припоя и специальными насадками для отпаивания планаров.
Вакуумная помпа для отсоса припоя приводится в действие кнопкой на рукоятке отпаи-вательного паяльника DS 80 либо дополнительной ножной педалью. Удаляемый припой поступает в стеклянный коллектор. Блок питания оборудован манометром, отображающим степень создаваемого разряжения. Он позволяет также определять степень загрязнения фильтрующего элемента.
С помощью вакуумного манипулятора можно поднимать и устанавливать любые компоненты. Диспенсер (дозатор) WDP позволяет наносить паяльную пасту, флюс или клей, контролируя выделяемое количество с помощью кнопки, встроенной в рукоятку. Кроме того, диспенсер может управляться таймером (на передней панели), что обеспечивает точное дозирование паяльной пасты в целой серии операций.
Баланс потенциалов обеспечивается посредством специального гнезда на задней панели блока.
Все многофункциональные паяльно/отпаи-вательные станции поверхностного монтажа в представленной серии обеспечивают контроль температуры: на жале паяльника ± 2 % предельного значения и ± 30 °С поддержание температуры горячего воздуха.
К многофункциональным паяльно/отпаи-вательным станциям поверхностного монтажа могут быть подключены различные инструменты и устройства, поддерживающие широкий спектр специальных насадок, жал и сопел.
MLR 21 — 25-ваттный антистатический микропаяльник может использоваться практически для любой миниатюрной пайки. Малогабаритная и легкая рукоятка. Возможно использование жала «мини-волна» для быстрой и аккуратной пайки многовыводных планаров.
MPR 80 — 80-ваттный антистатический микропаяльник с регулируемым углом между рабочей частью и рукояткой. Обеспечивает максимальное удобство в работе при высокой плотности монтажа, так как не перекрывает сектор обзора. Возможно использование жала «мини-волна» для быстрой и аккуратной пайки многовыводных планаров.
WSP 80 — 80-ваттный антистатический универсальный паяльник. Высокая точность контроля заданной температуры жала. Металлокерамический нагреватель. Эргономичный дизайн. Возможно использование жала «миниволна» для быстрой и аккуратной пайки многовыводных планаров.
LR 82 — 80-ваттный паяльник для пайки и отпаивания массивных компонентов. Сменные жала и насадки крепятся с помощью штыкового замка.
НАР 1 — 100-ваттный инструмент для пайки и отпаивания планаров и других SMD-компонентов за счет использования горячего воздуха. Комплектуется широким спектром сопел и насадок.
DS 80 — 80-ваттный универсальный отпаи-вательный паяльник. Стеклянный коллектор для сбора припоя легко чистится. Кнопка, встроенная в рукоятку, мгновенно активизирует вакуумную помпу. Широкий спектр насадок для отсоса припоя и сопел для отпаивания планаров.
DS V 80 — 80-ваттный прямой отпаива-тельный паяльник, предназначенный только для отсоса припоя. Коллектор встроен в рукоятку. Кнопка на рукоятке активизирует вакуумный отсос. Используется со всеми станциями данной серии, кроме WSA 1. Применяемые насадки для отсоса припоя и сопла для отпаивания планаров идентичны используемым с DS 80.
DS VT 80 — 80-ваттный прямой отпаива-тельный паяльник предназначен только для отпаивания планаров типа ESF. Кнопка на рукоятке активизирует вакуумный отсос, необходимый для подъема компонента. Используется со всеми станциями данной серии, кроме WSA 1.
WSA 50 — 2х25-ваттный термопинцет для демонтажа безвыводных, бескорпусных и двухрядных планарных корпусов. Совместим
также с любыми станциями серии Temtronic. Два нагревательных элемента с независимыми температурными датчиками на каждой «лапке» обеспечивают постоянную температуру на концах. «Лапки» с размерами от 1 до 18,5 мм крепятся с помощью фиксирующих винтов.
WST 20 — 50-ваттная термозачистка-«обжигалка». Предназначена для очистки проводов от пластиковой и шелковой изоляции посредством разогреваемых лезвий. Сменные лезвия обеспечивают точную форму смыкания для зачистки проводов диаметром от 0,4 до 2,6 мм. Имеются наборы лезвий для зачистки плоских кабелей и обрезки проводов. Длина снимаемой изоляции плавно регулируется в пределах до 30 мм.
WHP 80 — 80-ваттная подогреваемая рабочая плата. Нагреваемая поверхность размером 80x50 мм оптимально приспособлена для предварительного подогрева печатных плат. Электронный контроль температуры осуществляется в диапазоне от 500 до 2000 °С.
EXIN 5 — установка для пайки/выпаивания DIP-корпусов путем одновременного погружения их выводов в расплавленный припой. Установка может быть использована с любыми станциями серии Temtronic.
Серия устройств для монтажа и демонтажа BGA-корпусов и компонентов с мелким шагом
В связи с быстрым развитием технологии поверхностного монтажа и соответствующей элементной базы процесс пайки компонентов становится все более сложным.
Корпуса BGA (Ball Grid Array) снимают целый ряд проблем установки компонентов с малым шагом между выводами, поскольку используется более крупная контактная решетка. Контактные площадки при этом рас-
полагаются не вокруг границ корпуса, а покрывают нижнюю поверхность компонента.
Конечно, эта технология имеет свои трудности и недостатки:
• невозможна визуальная проверка качества соединений пайки;
• существует противоречие между необходимостью длительного времени для предварительного разогрева контактных площадок через корпуса BGA компонента и исключения перегрева как близко расположенных элементов при плотном монтаже, так и самой печатной платы;
• необходимо высокое качество паяных соединений по всей поверхности контактных площадок BGA-компонента, критичных к рассогласованию теплового расширения при температурных циклах;
■ для успешной работы с BGA-компонентами непременным условием является полная и точная повторяемость технологии процессов пайки и отпаивания, что может быть обеспечено только оборудованием с соответствующими возможностями и программным управлением.
Ремонтный комплекс Weller WQB 2000 позволяет решать все задачи, связанные с демонтажом и монтажом BGA-компонентов:
• Отпаивание.
• Восстановление контактов.
• Позиционирование.
• Пайка.
Комплекс устройств, объединенных в описываемой серии, позволяет одинаково успешно работать как с BGA-корпусами, так и с многовыводными планарами с малым шагом между выводами.
Тепловая энергия, необходимая для осуществления процесса пайки, подается к компонентам в виде направленных струй горячего воздуха. Ремонтный комплекс WQB 2000 тре-
бует необходимости подключения сжатого воздуха 4-6 бар, очищенного от масла или поддерживающего газа (азот N2). Температура, скорость потока и время подачи горячего воздуха на выходе комплекса контролируются.
Система управления комплекса — блок WQB С содержит таймер с микропроцессором, который контролирует функционирование всего ремонтного комплекса в процессе работы. Подконтрольны следующие параметры:
■ температура насадки;
■ скорость потока горячего воздуха;
■ температура подогреваемой рабочей платы;
■ время предварительного подогрева (1 и 2 стадии);
■ длительность активного «рабочего» интервала оплавления припоя;
■ общее время пайки.
Микропроцессорная система управления
имеет в памяти 10 предустановленных стандартных температурно-временных программ и еще 10 свободно программируемых профилей с 3 последовательными временными интервалами в каждом по 6 устанавливаемых параметров процесса. Все программы могут быть сохранены, вызваны и изменены.
Обратная сторона печатной платы может быть прогрета инфракрасным нагревателем с отдельной системой контроля температуры. Пластина предварительного ИК-подогрева мощностью 280 Вт встроена в рабочий стол и термоизолирована от него. Благодаря возможности предварительного подогрева печатной платы снизу можно работать с многослойными платами, которые критичны к температурным воздействиям.
Точное позиционирование компонентов на зафиксированной плате и дозированное нанесение паяльной пасты осуществляется с помо-
щью запатентованных шаблонов, благодаря чему отпадает необходимость в дорогостоящей оптической системе.
Закрытые конструкции насадок для пайки/ отпаивания BGA-компонентов обеспечивают не только точно направленную подачу и оптимальную циркуляцию горячего воздуха на поверхности компонента, но и направленный отвод горячего воздуха от поверхности платы. Встроенные датчики обеспечивают однородную температуру воздушного потока и безопасность всего процесса.
Для позиционирования/установки и нанесения паяльной пасты на контактные площадки используются запатентованные пары трафаретов для каждого вида BGA-компонентов. Конфигурация и размеры трафаретов тщательно выверены, что позволяет производить замену компонентов на печатных платах с высокой плотностью монтажа.
Серия устройств для монтажа и демонтажа BGA-корпусов и компонентов с мелким шагом WQB 2000 имеет единую гарантированную защиту от воздействия электростатических разрядов: начиная от общей системы обеспечения баланса потенциалов и до использования электростатически-нейтрально-го потока горячего воздуха.
Для восстановления отпаянных BGA-компонентов используются комплекты для нанесения шариков припоя: WPRB 1000 — для пластиковых корпусов BGA; WCRB 1000 — для керамических корпусов BGA.
Процесс восстановления отпаянных BGA-компонентов достаточно прост. Используя прецизионные шаблоны с наиболее ходовыми матрицами, можно нанести необходимое количество паяльной пасты на контактные площадки BGA компонента или при помощи дополнительного флюса установить в выемки предварительно сформированные шарики припоя. При помощи горячего воздуха припой пасты оплавляется до тех пор, пока в выемках не образуются шарики припоя. После этого шаблон снимают с корпуса и получают BGA-компонент, готовый к дальнейшему монтажу. При помощи шаблона только одной матрицы могут быть отремонтированы корпуса всех размеров с аналогичной матрицей.
В заключение следует отметить, что мир профессионального паяльного оборудования под маркой Weller значительно шире рассмотренного в представленном материале. НИ
