«Проект на час»: собираем простой паяльный столик для SMD-компонентов

В сегодняшнем «мини-выпуске» собираем паяльный столик с минимальными финансовыми и физическими затратами.

Применении у такого столика много (я, например, им даже тиснение по коже делал), но главным образом, он подходит для «массового» монтажа и демонтажа SMD компонентов на печатные платы, как из текстолита, так и из алюминия. По сравнению с феном – нет эффекта «сдува» деталей и растекания шариков припоя по всей плате. Кроме этого, плата греется равномерно, и соответственно, охлаждается тоже равномерно, что положительным образом сказывается на надёжности изделия в будущем. В отличие от фена, облегчён и монтаж крупногабаритных деталей, таких как SMD дроссели и крупные конденсаторы – деталь припаивается вся и сразу, не приходится сначала греть один край, а потом второй, и деталь греется с той стороны, откуда она должна греться, а не сверху, как в случае с феном. Конечно же, это не замена профессиональному паяльному оборудованию, но и цена устройства совершенно другая – мне все детали, с учётом доставки, обошлись в $20.

Для лучшей повторяемости, конструкция максимально упрощена и применяются вполне ширпотребные детали, которые можно купить в магазинах радиодеталей, или заказать по интернету.

Для изготовления паяльного столика размерами 200х100мм, понадобятся следующие детали:

• PID термостат (в интернет магазинах их обычно продают в комплекте с термопарой и твердотельным реле, нам такой вариант подходит больше всего)
• Два PTC нагревателя на температуру до 270-300С, мощностью 250-300вт и размером 80х60мм.
• 4 винта М6х80 с гайками.
• 8 винтов м3х20 с гайками.
• Скоба из металла для прижима термопары.
• Теплопроводящая паста.
• Какой-не будь корпус, для установки термостата и реле.
• Соединительные провода.
• Клавиша включения, типа KCD03 или аналоги (Можно и всякие ПТ2 использовать, главное чтоб хотя бы на 5 ампер переменного тока)
• Изолента.
• Дрель со свёрлами на 6 и 3мм.
• Опционально – метчик на 6мм.
• Алюминиевая пластина размером 200х100х10мм. Толщину можно выбрать чуть больше и чуть меньше. Но, в разумных пределах -  слишком толстая будет греться долго, а слишком тонкая не обеспечит нужную теплопередачу.

Термостаты часто продают в комплекте с реле и термопарой — так удобней и практичней.

PTC нагреватели изготавливаются из специальной композитной смеси, сопротивление которой растёт с ростом температуры. Что позволяет, путём подбора состава смеси, получить внутреннюю «термостабилизацию» — нагреватель не будет греться выше определённой температуры, так как его сопротивление начинает резко возрастать с прогревом.  PTC нагреватели компактные, эффективные и практически «вечные» — нагрев идёт по всему объёму, спирали там нет, нечему перегорать. 

Конструкция хорошо масштабируется — при необходимости, можно размеры пластины увеличить, увеличив и количество нагревательных элементов при этом, но желательно, по мощности, не выходить за пределы 2200 ватт — проводка в доме может не выдержать. Если перевести ватты в сантиметры, то у меня грубо получилось 300вт на 100см2, т.е. в 2200 ватт можно «поместить» 700см2 — а это плата размером 35х20 сантиметров, по идее, можно даже целую материнку спаять :)

Алюминиевая пластина должна быть максимально ровной с обоих сторон. Иначе, хорошего качества пайки добиться будет сложно. Если ровных пластин поблизости не наблюдается, можно купить неровную и отнести фрезеровщику на «доработку» — используемая мной пластина была 12мм, но после фрезеровки «похудела» до 10мм. После фрезеровки и обработки наждачной бумагой желательна полировка, я для этой цели использовал полироль для литых автомобильных дисков.

Процесс сборки несложный, после фрезеровки и полировки, сверлим по углам 4 отверстия диаметром 6мм – это будет крепление «ножек» нашего столика, в роли которых выступать будут винты на М6. При желании, можно в отверстиях нарезать резьбу, и так закрепить винты-ножки, законтровав (так сделал я), но можно просто пропустить винты насквозь, а закрепить их на пластине гайками с двух сторон (так можете сделать вы).

Используя имеющиеся крепёжные отверстия в PTC нагревателях, сверлом 3мм сверлим сквозные отверстия в алюминиевой пластине. На противоположенной стороне, снимаем фаску 6мм сверлом, чтоб головки винтов были заподлицо с поверхностью пластины.

Наносим термопасту, винты зажимаем, излишки термопасты убираем. Используя подходящий металлический предмет, закрепляем термопару по центру столика, не забыв предварительно промазать место крепления термопастой.

Термостат и твердотелое реле размещаем в подходящем корпусе. Я использовал для этих целей корпус от старого больничного выносного пульсоксиметра. Будет неплохо, если реле снабдите хотя бы небольшим радиатором, так как потребляемая мощность у данного аппарата получается 600-700вт, и хотя китайцы для реле типа Fotek SSR40DA и аналогов, заявляют токи до 40А, из личного опыта могу сказать, что даже на токе в 10А они совсем не холодные, и настойчиво просятся на радиатор. В конкретном устройстве я использовал б.у. твердотелое реле фирмы Gordos Arkansas (USA) которое в данном режиме вообще без радиатора может обходится, но такого реле у вас может и не быть, так что лучше перестраховаться.

Провода от нагревательных элементов подключаем параллельно. И включаем в цепь 220 вольт через реле. Аналогично, подключаем термопару к термостату, а термостат – к твердотелому реле.

На фото у меня можно заметить сдвоенный и разноцветный клавишный выключатель. Реально, необходимости в таком нет – я просто поставил то, что было под рукой, и немножко усложнил конструкцию – зелёный включатель включает общее питание, а красный – отключает только нагреватель. Это может быть полезно в том случае, когда надо контролировать температуру печки при охлаждении – эдакая грубая, с ручным управлением, аппроксимация правильной температурной кривой.

Мой столик уже ветеран. На фото — результат излишнего количества паяльной пасты — она протекла через отверстия в плате и флюс пригорел к столику, придётся заново полировать.

На этом, в принципе, сборка завершена и можно приступать к тестам. Рекомендую выставить на термостате температуру в 300С, всю конструкцию вынести на продуваемое место, и дать ей поработать хотя бы час – всё что должно выгореть (наполнитель в термопасте, грязь и жир на нагревателях), выгорит, и далее работы уже можно вести в помещении, хотя хорошая вытяжная вентиляция нужна и там – флюсы и припои содержат довольно много вредных веществ.

Если всё прошло нормально, ничего не сгорело, взорвалось и все живы-здоровы, то можно использовать устройство по назначению. Правильный алгоритм работы такой:

1. Включаем печку, выставляем термостат на нужную температуру (Из моей практики – «Нужная температура» — эта температура, указанная на тюбике паяльной пасты+10-15 градусов сверху)
2. Отдельно, НЕ на печке, наносим на плату паяльную пасту и размещаем компоненты.
3. После того, как печка прогреется до нужной температуры, кладём подготовленную плату на печку и ждём 10-15 секунд в случае мелких компонентов, типа микросхем и светодиодов, и 25-30 секунд, в случае крупногабаритных дросселей и других компонентов.
4. Осторожно переносим готовую плату на какой-не будь металлический или керамический поддон (я использую старый радиатор) и даём остыть до комнатной температуры. При необходимости, удаляем остатки пасты и флюса подходящими средствами, и всё – платой можно пользоваться.

Похожим образом можно разбирать уже собранные платы – греем печку, выкладываем плату, пинцетом снимаем детали.

На сегодня – всё.

Для желающих повторить – ключевые слова для поиска термостата и нагревателей в интернет магазинах:

Термостат: REX C100, C100, PID Thermostat kit

Нагреватели: PTC Heater 220V

Такой вот состав