Инфракрасная паяльная станция «на коленке»

Практически все люди, которые тем или иным способом связаны с компьютерной техникой, хоть раз обращались к специалистам, обслуживающим упомянутую технику, в народе величаемым «компьютерщиками». Обычно это или вежливые молодые люди с дежурной фразой «Вам что-то подсказать?», или задерганные и хмурые сервисники, или флегматичные и ушедшие в себя администраторы-софтовики.

Но есть еще одна категория компьютерщиков, о которой редко кто до определенной поры подозревает. Это инженеры-ремонтники. Именно это флегматичное существо и даст последнюю надежду негарантийной, исковерканной "пионерами" материнской плате. Именно он, будто бы без дела слоняясь по конторе, подойдет к измотанным и ищущим третий час причину нестабильной работы сервисникам, ткнет пальцем в какого-то «жука» и скажет «АРМ-ки шалят, этого - ко мне». Именно он частенько является «последней инстанцией» для хворающего железа. Хорошо (но не интересно), если он работник большой и сытой организации. Тут тебе и оборудование, тут тебе и вентилируемое рабочее место, тут тебе и прямые контакты с производителями. Чуть хуже для самого ремонтника (но заметно интересней для читателя), если он работник провинциальной (но гордой!) фирмочки, старающейся расширить круг услуг, предоставляемых клиентам. Вообще интересно - если он одиночка, и его работа одновременно является хобби. Эти строчки написаны кем-то средним между вторым и третьим вариантом.

Не открою Америку, если скажу, что мастера видно по инструменту, который он использует. Ремонтникам компьютерных комплектующих приходится исхитряться, чтобы быть на переднем крае прогресса. Многие из ремонтников сталкивались с необходимостью иметь паяльное оборудование. которое было бы способно работать с бессвинцовыми припоями, равномерно прогревать платы большой площади, обеспечивать предварительный подогрев платы для облегчения монтажа / демонтажа компонентов. При наличии определенных (-$3800) денежных ресурсов проблем особых нет. Чаще всего в таком случае используется что-то типа ERSA IR550A, Но для домашнего применения или для небольшого сервисного центра использовать оборудование упомянутого ценового уровня не всегда возможно / уместно. Поэтому «голь» ищет альтернативные пути.
В своей практике я использую термовоздушную паяльную станцию Lukey 8GED+. Это относительно недорогое ($80) устройство пользуется заслуженной популярностью у ремонтников мобильных телефонов и прочей мелкой электроники. Принцип работы таких устройств прост. Поток воздуха нагнетается с помощью мембранного насоса в нагреватель, по своему принципу очень похожий на уменьшенный бытовой фен. С помощью насадок, надеваемых на выходное сопло нагревателя, формируется зона нагрева. Температура поддерживается с помощью микроконтроллера и измеряется термопарой, помещаемой в потоке воздуха, выходящего из нагревателя. Всем хороша "термовоздушка", но есть у нее и недостатки. Первый и основной - небольшая зона нагрева, которая имеет диаметр около четырех сантиметров. Второй недостаток - механическое воздействие струи воздуха на компоненты. Грубо говоря, мелкие деталюшки можно просто сдуть с платы. У автора вследствие второго недостатка «термовоздушек» выработалась полезная привычка фотографировать платы перед началом пайки. Потому что, неправильно отрегулировав поток воздуха, есть шанс получить увлекательный ребус, процесс разгадывания которого будет сопровождаться звонками нервного клиента.
Попрактиковавшись достаточно большое время с термофенам, я решил расширять свой инструментарий. Так как купить вышеупомянутую и вожделенную ERSA не было решительно никакой возможности, искать хотя бы функциональную замену. В серийных ПК паяльных станциях используется следующий принцип. Нагрев производится двумя нагревательными элементами. Нижний нагреватель большой площади прогревает всю плату максимум до 180 градусов. Верхний, укрепленный на кронштейне, подвижный нагреватель используется для нагревания конкретного компонента до температуры плавления припоя. Часто вместе с верхним нагревателем используется диафрагма или маска для локализации области нагрева.
Процесс нагрева состоит из нескольких этапов. При этом учитывается специфика конкретных компонентов, плат и припоя. Общий принцип таков; нижний подогреватель плавно нагревает плату до определенной температуры (обычно около 130 градусов). Верхний нагреватель плавно прогревает компонент до температуры примерно 180 градусов, потом следует интенсивный (2-10 с) нагрев до температуры плавления припоя и последующее плавное охлаждение. Этот специфичный для конкретной комбинации -припой-плата- компонент» принцип нагрева называется «термопрофиль». В серийных паяльник станциях управление осуществляется с помощью ПК или специализированного контроллера.

Ни для кого не является секретом, что в промышленных паяльных станциях типа уже упомянутой ERSA используется нагрев с помощью инфракрасного (ИК) излучения. Источником излучения является спираль специализированного нагревателя или обычная лампа. Последний вариант особенно уважают "альтернативные" производители паяльного оборудования из Поднебесной. Я пошел по пути китайских инженеров. В качестве нагревателя, не мудрствуя лукаво, я решил использовать самый банальный прожектор, который можно лупить на любом рынке за 200-300 рублей.

Рабочее напряжение используемой в нем лампы 220 В, мощность - от 60 Вт. Я использовал лампу на 400 Вт. При первых экспериментах регулятор мощности не использовался, прожектор включался непосредственно в сеть 220 6. В качестве первого пациента была использована попавшая под горячую руку доисторическая АТ-шная плата на базе Socke! 370. Объектом надругательства на плате стал процессорный разъем - компонент, который уж точно не по зубам термофену. Не особо надеясь на успех, начал прогрев. Температуру контролировать было нечем, термопара от мультиметра не особо помогала - в зависимости от силы прижима, показания мультиметра могли отличаться на приличных двадцать-тридцать градусов. Тем не менее, покачивая разъем пинцетом, удалось поймать точку плавления припоя. Одно движение рукой, и сокет оказался в руках слегка удивленного экспериментатора. Первая попытка не только окрылила, но и продемонстрировала острую потребность в регуляторе мощности. Сокет-то выпаялся, но за три минуты плата была буквально сожжена. О состоянии электролитических конденсаторов я скромно умолчу. В голове крутились идеи насчет тиристорного регулятора мощности, перемежаемые желанием поэкспериментировать с микроконтроллерами. Но лучшее враг хорошего, и решение было найдено на хозяйственном рынке. В одном из магазинчиков, торгующем осветительной техникой, я обнаружил регулятор мощности, монтируемый вместо обычного выключателя. Он обеспечивал плавную регулировку яркости ламп мощностью вплоть до солидных 600 Вт. Продавец обозвал его модным словом "диммер". Стоимость этого девайса оказалась весьма «щадящей» - около 50 рублей.

Вскоре был собран черновой вариант того, что я гордо начал называть "ИК паяльной станцией".

Черновой вариант паяльной станции. Прогревается плата донор, снимаю сокет LGA775

Прожектор включался в сеть последовательно с "диммером". В этом варианте появилась возможность реализовать плавный разогрев платы, резкое поднятие температуры для непосредственно пайки и плавное охлаждение. Что-то типа вышеупомянутого термопрофиля.

Как видно на фото, плата размещалась непосредственно на прожекторе. По возможности, участки платы, которые не требуют прогрева, необходимо чем-то экранировать, во избежание перегрева. Я использовал обычную пищевую алюминиевую фольгу. Первым удачным результатом использования такой кустарной ИК-установки была замена сокета LGA775 на бессвинцовой плате.

После удачных экспериментов я приступил к изготовлению стационарного, рабочего варианта. Ничего лучшего, чем врезать прожектор в поверхность стола, я не придумал. Получилось слегка брутально и не совсем аккуратно, зато быстро и надежно.
По центру собственно сам прожектор, справа, у края стола- диммер для регулировки мощности. Врезан прямо в поверхность стола. Одним словом, просто и удобно. В нерабочем положении прожектор закрывается листом ДВП. Это вполне позволяет использовать стоп для более тривиальных целей. Уже первые эксперименты показали важность контроля температуры как платы, так и компонентов - грань между «сжег и попал и отремонтировал и заработал» оказалась весьма зыбкой. Так как ремонт плат для меня не только хобби но и способ восполнить бреши в семейном бюджете, пробитые покупкой всяких электронных «цацек», на инструменте я стараюсь не экономить. Для контроля температуры был приобретен пирометр - Maslech MS6530. Принцип работы этого прибора базируется на измерении мощности теплового излучения преимущественно в инфракрасном диапазоне. Основное отличие пирометра от обычного термометра или термопары - отсутствие механического контакта с объектом, температуру которого мы меряем. Как и многие, подобные ему девайс использует лазерную систему указания зоны измерения (присмотревшись, на фото можно увидеть кружок из красноватых точек на северном мосту). За достаточно продолжительный период эксплуатации прибор зарекомендовал себя только с лучшей стороны, полностью оправдав капиталовложения.

Прогрев северного моста материнской платы и контроль его температуры пирометром

Демонтируемые разьемы DIMM и AGP

Описанный выше способ крепления прожектора позволяет использовать его в качестве как подогревателя, так и самостоятельной паяльной станции. Достаточно просто с помощью столь нехитрой установки производится замена разъемов PC, AGP и, в особенности, слотов памяти (чаще всего страдающих вследствие «пионерского» подхода к сборке компьютера).
Разъем банально вынимается руками. Ключевой момент - точный контроль температуры, что позволяет избежать деформации платы, перегрева разъемов и прилегающих к зоне пайки компонентов. Хотя на фото прогревается вся плата, я настоятельно рекомендую ограничивать зону нагрева (как выше упоминалось) с помощью какого-либо хорошо отражающего свет материала, например, фольги.
Маленькая хитрость - для удобства работы и во избежание деформации нагретого разъема в разъем для памяти можно вставить неисправный модуль. Но следует учесть, что модуль памяти имеет некоторую теплоемкость. Это ведет к увеличению времени прогрева, что может вызвать повреждение компонентов, которые находятся в непосредственной близости от препарируемого разъема. Для снятия и установки отдельных деталей обычно используются пневматические присоски, Я в своей практике использую простенькую фабричную. Кроме присоски очень пригодятся тонкие пинцеты для SMD-компонентов. Стоят они недорого, а облегчат жизнь начинающему ремонтнику очень сильно.

Выводы

Что мы имеем в итоге? Затратив минимум средств, можно получить установку, которая при определенной сноровке позволит производить практически весь спектр ремонтных работ, включая замену мостов, интерфейсных разъемов, слотов памяти и прочих. Кроме того, в отличие от дешевых промышленных термовоздушных паяльных станций, ИК паяльная станция, даже такая доморощенная, как описано выше, позволяет работать с бессвинцовыми припоями. Основное отличие бессвинцавых припоев, это повышенная (примерно на 30 градусов) температура плавления, в отличие от обычных-, содержащих свинец припоев.

Источник: журнал Железо 2008-01

http://samodelki.org.ua "Энциклопедия самоделок"