"Жалящие" технологии

Владислав Спицын, руководитель направления паяльного оборудования
svv@dipaul.ru

О многочисленных минусах привычной конструкции паяльника с керамическим нагревателем специалисты говорят на протяжении последних двадцати лет. У всех подобных паяльных инструментов имеются общие недостатки — воздушный зазор между нагревателем и внутренней поверхностью жала. Как следствие, паяльник долго нагревается, а при пайке массивных объектов слишком быстро остывает.

В поиске путей решения этих проблем компания Hakko Corporation первой в мире разработала конструкцию паяльника с композитным наконечником.

Что такое композитный наконечник паяльника?

Композитная головка (наконечник) представляет собой единый модуль, состоящий из нагревательного элемента, датчика температуры и самого наконечника. Таким образом, формируется единый функциональный блок (рис. 1).

При очень небольших размерах композитная головка обладает быстрой тепловой реакцией и высокими характеристиками теплового восстановления.

Рис. 1. Особенности конструкции композитного наконечника

Разные задачи — разные профили

В настоящее время существует большой ассортимент композитных наконечников. Рассмотрим их разновидности на примере продукции компании Hakko (Япония).

Основное отличие наконечников заключается в характеристике их профилей (конфигураций).

Профиль BC/C

Данный вид профиля представляет собой усеченный конус (BC) или усеченный цилиндр (С) (рис. 2).

Рис. 2. Внешний вид наконечников (профиль BC/C)

За счет более широкого основания профиль BC имеет бóльшую теплоемкость по сравнению с C. Это особенно актуально для жал с маленьким диаметром наконечника.

Буква F в наименовании профиля (BCF/CF) означает, что рабочая поверхность данного жала располагается только на его скосе (рис. 3).

Рис. 3. Изображение наконечника с залуженной поверхностью

Буква M в наименовании профиля (BCM/CM) означает, что у данного жала имеется небольшая ямка на скосе, что позволяет хорошо удерживать каплю припоя — это так называемая мини-волна (рис. 4).

Рис. 4. Внешний вид наконечников (профиль BC/BCM)

Буква Z в конце наименования профиля, например T12-BC2Z, означает, что жало характеризуется более толстым покрытием на рабочей части, за счет чего оно имеет долгий срок службы и при этом меньшую теплопроводность, чем обычное жало.

Рис. 5. Наконечники типа BC/BC(Z)

Жала Hakko Corporation с профилем BC/C выпускаются с диаметром наконечника 0,8–4,2 мм (рис. 5).

Профиль D

Данный вид профиля имеет форму плоской отвертки. С его помощью пайка может проводиться двумя рабочими поверхностями: торцевой (Line) и лицевой (Face) (рис. 6).

Рис. 6. Наконечник в форме шлица (отвертки)

Буква W в наименовании профиля, например T12-WD12, означает, что жало относится к типу высокопроизводительных (Heavy Duty). В отличие от стандартных эти жала обладают гораздо большей теплоемкостью за счет утолщения на конце.

Рис. 7. Изображение наконечника с высокой производительностью (Heavy Duty)

Буква L в наименовании профиля, например T12-DL12, (рис. 8) означает, что наконечник жала имеет увеличенный размер, за счет чего достигается теплоемкость даже большая, чем в варианте Heavy Duty.

Рис. 8. Сравнение наконечников T12-D12 и T12-DL12

На приведенном графике (рис. 9) показана разница в скорости нагрева пяти клемм (внешний диаметр 8,5 мм, внутренний — 4 мм) до температуры 250 °C (сравниваются жала T12-D12, T12-WD12, T12-DL12 с установленной температурой нагрева 360 °C).

Рис. 9. График скорости нагрева жала паяльника

На графике (рис. 10) показана разница в достигнутой температуре клеммы после 3-секундного контакта (сравнение жал T12-D12, T12-WD12, T12-DL12, выставленных на температуру нагрева 360 °C).

Рис. 10. График, демонстрирующий разницу в достижении заданной температуры по времени в зависимости от формы наконечника

Как видно из графиков, наилучшей производительностью обладают жала L-типа, однако, за счет массивных размеров их применение не всегда возможно при некоторых видах работ (например, при пайке в условиях плотного монтажа).

Буква Z в конце наименования профиля, как и в предыдущем случае, означает, что жало имеет более толстое покрытие. Жала с таким видом профиля выпускаются с шириной наконечника 0,8–5,2 мм

Профиль K

Данный вид профиля, который японские производители часто используют в работе, имеет форму ножа. Это удобное жало характеризуется хорошей теплоемкостью и позволяет выполнять практически любые работы, будь то пайка выводных, SMD-компонентов (Surface Mounted Device — прибор, монтируемый на поверхность) или лужение плат и зачистка контактных площадок BGA (рис. 11).

Рис. 11. Схема пайки DIP-компонента наконечником формы K

Таким жалом очень удобно припаивать микросхемы в SOIC- и QFP–корпусах (рис. 12). За счет того что длина среза составляет 6,65 мм, при подобных видах работ оно даже удобнее, чем использование мини-волны.

Рис. 12. Схема пайки QFP-компонента наконечником формы K

Эти жала выпускаются с правосторонней заточкой (для работы правой рукой — T12-K, T12-KR, T12-KRZ), с левосторонней (T12-KL) и двухсторонней (T12-KF, T12-KFZ, T12-KU). Жало T12-KU имеет уменьшенную ширину кончика 3 мм.

Буква Z в конце наименования профиля, как и в предыдущих случаях, означает, что жала обладает более толстым покрытием.

Профиль I

Профиль характеризуется чрезвычайно тонким наконечником, напоминающим шило, и подходит для работы в условиях очень плотного монтажа и для пайки миниатюрных SMD-компонентов типоразмера 0603, 0402 (рис. 13).

Рис. 13. Пайка QFP-компонента наконечником формы I. Очень тонкий наконечник позволяет легко припаять крошечный чип

Профиль J

Пайка с помощью наконечника формы J позволяет удерживать рукоятку паяльника в более удобном (параллельном плоскости платы) положении, чем при использовании других форм жала (рис. 14).

Рис. 14. Пайка электронного компонента наконечником формы J

Рис. 15. Схема пайки QFP-компонента наконечником формы J

За счет загнутого кончика область применений расширена по сравнению с жалами с профилем I.

Данный профиль выпускается в трех вариантах: J02 (стандартный), JL02 (удлиненный), JS02 (укороченный) (рис. 16).

Рис. 16. Разновидности наконечников JD T12 формы J

Профиль B

Напоминающее по форме шариковую ручку, жало с таким профилем в виде закругленного конуса позволяет производить пайку как выводных элементов, так и SMD-компонентов (рис. 17).

Рис. 17. Схема пайки электронных компонентов наконечником формы B

Выпускается в восьми вариантах с различными значениями радиуса закругления кончика и высоты конуса, а также в варианте Heavy Duty (T12-WB2) и вариантах с утолщенным покрытием (T12-BZ и T12-B2Z) (рис. 18).

Рис. 18. Разновидности наконечников T12 формы B

Предложенный обзор создает достаточно подробное представление об ассортименте и возможностях композитных наконечников. В частности, композитные наконечники серии T12 (существует 87 разновидностей жал данной серии) используются в станции серии FX-951 — одной из самых популярных моделей Hakko в настоящее время. Мощность данной станции составляет 75 Вт, что является оптимальным в условиях российского производства (рис. 19).

Рис. 19. Станция Hakko (серия FX-951), с которой используются наконечники серии T12

Расширенная номенклатура наконечников серии T-12 позволяет выбирать нужную форму жала и выполнять любые разновидности работ, связанных с ручной пайкой — с компонентами разной теплоотдачи.

Правильный подбор наконечника напрямую влияет на качество паяемого соединения, скорость пайки, срок службы самого наконечника, что, в свою очередь, повышает качество выпускаемых изделий и снижает уровень брака.

Как успели убедиться уже многие специалисты, когда говорят о Hakko, то подразумевают качество, а когда нужно качество — вспоминают о Hakko.