Паяльники для пайки миниатюрных деталей
Для пайки миниатюрных подробностей микросхемных печатных плат, интегральных других соединений и гибридных схем, используют малогабаритные паяльники, трудящиеся в постоянном и импульсном режиме, с отсосом и охлаждением газов. Ввиду того что миниатюрные изделия и микросоединения очень чувствительны к нагреву, при их пайке используют теплоотводы, выполненные как раздельно от паяльника, так и вмонтированные в его корпус.
Паяльники, трудящиеся постоянном режиме. Для пайки проводов диаметром 0,1 мм и менее, узких элементов контактных площадок и лепестков используют паяльник, схема которого приведена на рис. 1, а. Спираль паяльника выполнена из нйхромовой проволоки, одета на керамическую трубку и сверху обмотана оплеткой.
Готовый нагревательный элемент вставляют в трубку, на которую надевают сделаный в форме цанги наконечник и зажимают гайкой. После этого на трубку надевают бронзовую цангу и эбонитовую втулку, по окончании чего нагреватель припаивают к монтажной планке, к которой, со своей стороны, подведен провод, продетый через эбонитовую ручку. Питание паяльника реализовывают от переменного тока напряжением 6В.
Потребляемая мощность 18Вт.
Электропаяльник пара другой конструкции для пайки проволоки диаметром 0,025—0,2 мм изображен на рис. 1, б.
Рис. 1. Паяльники, трудящиеся в постоянном режиме
Он складывается из нагревательных элементов, питаемых через понижающий трансформатор 220/24 В, железного наконечника, эбонитовой ручки и фарфоровой трубки. Мощность паяльника— 30 Вт.
Создано семейство паяльников для пайки микроэлементов и проводников диаметром от 0,01 мм и более. В табл. 22 приведены их характеристики.
Для пайки проводов в стеклянной изоляции диаметром 0,005 мм используют паяльник (рис. 1, в), складывающийся из рукоятки, к которой прикреплена под прямым углом планка с расположенными на ней комплектом кольцевых керамических изоляторов.
Нагревательным и рабочим элементом паяльника есть петля из проволоки Х15Н60 диаметром 0,6—0,8 мм с радиусом закругления 0,5 мм. Паяльник питается от сети переменного тока через автотрансформатор. Нагретую петлю сначала помещают во флюс, а после этого в припой до получения в вершине ее маленькой капли расплавленного припоя.
Недочётом этих паяльников есть громадной защитный кожух, затрудняющий применение паяльника в труднодоступных местах и увеличивающий площадь нагреваемой поверхности. Исходя из этого главная мощность, потребляемая паяльником, идет на нагревание защитного кожуха и безтолку рассеивается в окружающем пространстве.
При многослойной намотке нагревателя верхние слои его перегреваются, что уменьшает срок работы нагревателя и ведет к необходимости его замены. Указанные недочёты в значительной степени смогут быть устранены за счет применения нагревателя, расположенного в намерено высверленном отверстии паяльного стержня. Нагреватель воображает керамическую трубку, на которую в один последовательность, хорошо, виток к витку, наматывают оксидированную нихромовую проволоку.
Стержень через кольцо крепят к ручке посредством держателя, выполненного в виде двух металлических пластин. Со своей стороны, держатель крепят к рукоятке кольцом. Электропитание паяльника создают посредством провода.
Для уменьшения рассеивания тепла участки провода, расположенные близко к нагревателю, покрыты теплостойкой изоляцией.
Паяльники, трудящиеся в импульсном режиме. Для исключения пережога подробностей пайку создают в импульсном режиме, т. е. подвод тепла реализовывают в виде краткосрочного теплового импульса. Импульсная пайка разрешает до минимума уменьшать время исполнения микросоединения и позволяет регулировать длительность операции, и количество выделяемого тепла.
Подача импульсов энергии на рабочую часть паяльника снабжает стремительный нагрев паяемого соединения, кроме наряду с этим перегрев изделий.
Рис. 2. Паяльники, трудящиеся в импульсном режиме: а — С теплоотводом; б — с цанговым зажимом
При импульсной пайке в качестве источника тепла для плавления припоя в большинстве случаев применяют V-образную петлю из проволоки с громадным удельным сопротивлением, нагреваемой импульсом электрического тока. На рис. 2, а продемонстрирован разрез малогабаритного импульсного паяльника ПЭИТ-1В с теплоотводом, выполненным в корпусе. Паяльник складывается из электроизоляционного корпуса, сменного нагревателя, соединенного с токопроводящими бронзовыми шинами, теплоотводом, провода и пружины.
Нагреватель выполнен из нихромовой проволоки диаметром 1 — 1,5 мм в виде остроизогнутой петли, которая помогает в один момент рабочим финишем паяльника.
Для охлаждения и быстрого нагрева рабочий финиш петли уменьшают в сечении методом опиловки. Таковой финиш используют при пайке схемы с предварительно лужеными контактными площадками. В случае если же в зону пайки нужно введение припоя, то используют петлю с напаянным бронзовым либо никелевым наконечником.
Время нагрева рабочего финиша паяльника мощностью 20—35 Вт без напаянного наконечника 0,5—2 с, с напаянным наконечником 2—3 с. При смене петли ее вынимают из корпуса паяльника вместе с бронзовыми шинами, соединение которых с проводом производится посредством штепсельных разъемов.
Паяльник трудится в наборе с блоком питания. Блок питания складывается из реле времени, автотрансформатора, предназначенного для плавного регулирования напряжения во вторичной обмотке, разделительного понижающего трансформатора, служащего для исключения попадания сетевого напряжения на рабочий финиш паяльника, и педальной кнопки.
Процесс пайки реализовывают следующим образом. Сначала устанавливают требуемое напряжение (в пределах 1—4 В) и нужную продолжительность импульса (0,5—3 с). После этого паяльник устанавливают на паяемый вывод теплоотводом в сторону корпуса изделия либо микроэлемента и нажимают до упора.
Наряду с этим сперва вывод поджимается теплоотводом, а после этого уже рабочий финиш паяльника прикладывается к месту пайки. Педальной кнопкой подается импульс энергии и производится пайка. По окончании кристаллизации припоя сначала снимается рабочий финиш паяльника, а после этого финиш теплоотвода.
направляться иметь в виду, что низкая объемная теплоемкость петли импульсного паяльника приводит к необходимости его перегрева до температуры, превышающей температуру плавления припоя. Это ведет к пережогам припоя в ходе пайки, разбрызгиванию и выгоранию флюса в месте контакта, и приводит к перегреву микроэлементов.
Для исключения перечисленных недочётов используют контактно-импульсный способ пайки. Изюминкой его есть локальный нагрев мест микросоединений за счет тепла, выделяющегося в зоне контакта паяльного стержня с электродами при прохождении через них импульса электрического тока. Количество тепла, выделяющегося в зоне контакта, определяется переходным сопротивлением, длительностью импульса и величиной тока.
При верном подборе перечисленных параметров достигается высокая стабильность числом подводимого тепла. На рис. 144, б продемонстрирован паяльник для контактно-импульсной пайки.
Паяльный стержень установлен между электродами и закреплен цангой, расположенной в диэлектрическом корпусе. Пружинные электрододержатели 6 соединены через токо-проводящие провода с источником питания и образуют замкнутый электрический контур, по которому при пайке пропускают регулируемый по напряжению и длительности импульс тока. Материал электродов должен иметь высокое удельное теплопроводность и электрическое сопротивление.
Паяльный стержень изготавливают из меди либо серебра, владеющими хорошими тепловыми чертями.
Паяльники со сменными элементами, отсосом и охлаждением газов. Унифицированный паяльник многоцелевого назначения со сменным рабочим элементом приведен на рис. 145, а. В зависимости от размещения монтажных соединений используют рабочие элементы прямые либо изогнутые под разными углами до 120 и 135°. Исходя из условий пайки подбирают диаметр и форму рабочего элемента.
Паяльник складывается из сменного нагреваемого элемента, в состав которого входят стержень, перфорированная трубка, соединительная карболитовая гайка, керамическая трубка с нихромовой спиралью и контактный хвостовик.
В рукоятке паяльника размещен электропатрон с припаянными к его выводам питающими проводами. При ввинчивании сменного рабочего элемента соединительная гайка снабжает обоюдное закрепление узлов паяльника и замыкает цепь питания, прижимая контакты хвостовика нагревательного элемента к контактам гнезда электропатрона. В набор паяльника входят комплекты сменных корпусов для пайки, лужения лепестков, и для демонтажа с импульсным отсосом припоя.
Для стабилизации температуры в определенных пределах предусматривается авторегулирование паяльников. Камера обогрева таких паяльников не герметизирована. Через предусмотренные в корпусе отверстия обеспечивается свободная циркуляция воздуха.
Наряду с этим слой воздуха, омывающий спираль, получает ее температуру, приблизительно 700 °С; следующий за ним слой, имеет температуру около 500 °С и, наконец, слой III’, конкретно примыкающий изнутри к стенкам камеры, имеет температуру — 300 °С.
Кроме воздушного охлаждения территории термического влияния пайки в ряде конструкций паяльников предусматривается жидкостное охлаждение, и импульсное питание нагревательных элементов (рис. 145, б). Паяльник таковой конструкции складывается из токопроводящих шин, поворотных цанг, электродов, пружины, паяльного стержня, холодильника, выполненного из эластичного пористого материала, что пропитывается водой, ручки и датчика.
Паяльный стержень удерживается пружиной и электродами, стягивающей токопроводящие шины. припой и Зону соединения разогревают финишем стержня. Посредством холодильника охлаждают паяемые изделия, не допуская их перегревания.
Датчик подает сигналы на отключение и включение питания паяльника.
Рис. 3. Паяльники со сменными элементами, отсосом и охлаждением газов: а, б — с воздушным охлаждением; в — с жидкостным охлаждением; г — с отсосом газов и подсосом воздуха; д — с дозированной подачей припоя
Для удаления газов, образующихся в ходе пайки, используют паяльники с отсосом газов и подсосом наружного воздуха, охлаждающего ручку паяльника и электроконтакты. В полой ручке смонтирован корпус, электронагреватель и паяльный наконечник, что соединен контактами с токоподводом. В стенках ручки предусмотрены прямоугольные пазы, в которых размещены контакты.
Последние закрыты снаружи соединительной муфтой, а изнутри — штуцером шланга отсоса газов. При отсосе газов через центральный канал происходит забор наружного воздуха по каналу, что охлаждает контакты.
Рис. 4. Паяльники с регулируемым нагревом
Для обеспечения подачи дозированного количества припоя применяют особый паяльник. Он складывается из паяльного стержня, удлинителя, рукоятки с кнопкой управления подачей и трубки. Механизм подачи снабжает подачу установленной дозы припоя к рабочей части паяльного стержня и отвод его на некое расстояние по окончании отпускания и нажатия кнопки.
Этим обеспечивается подача дозы припоя малой величины.
стабилизация и Регулирование режимов пайки. Уровень качества паяных соединений в громадной степени зависит от температуры паяльника. Для разных типов припоев температура пайки колеблется в широких пределах, но в любом случае она не должна различаться более чем на ±10 °С от заданной.
Особенно ответственна стабильность температуры паяльника при пайке узких микропроводов.
Существуют пара стабилизации температуры и приёмов регулирования паяльника:
1) перемещением «жала» паяльника относительно нагревателя;
2) стабилизацией питающего напряжения при строго определенном сопротивлении нагревателя;
3) отключением питания и периодическим включением посредством встроенного биметаллического регулятора;
4) термопарой, зачеканенной в жало паяльника.
Первый из перечисленных приемов есть самые простым, не требующим особой аппаратуры.
При пайке изделий с широкой номенклатурой используемых материалов и размеров появляется необходимость в регулировании температуры нагрева жала паяльника, а также в трансформации его положения относительно рукоятки паяльника (под любым углом) и в замене жала на больший либо меньший размер. На рис. 4, а приведена схема паяльника, конструкция которого снабжает исполнение перечисленных требований.
Он содержит проволочный нагреватель, нанесенный на керамическую трубку и изолированный снаружи стеклотканью, держатель с бронзовым жалом, бронзовую ленту, асбестовый изолятор, корпус и рукоятку. Нагреватель расположен сбоку от держателя. Перемещением жала относительно нагревателя и держателя регулируется его нагрев.
При необходимости жало возможно извлечено из держателя и заменен вторым с требуемым сечением. Вероятны разные варианты исполнения конструкции паяльника с регулируемым нагревом.
На рис. 4, б дана схема облегченного паяльника со сменным нагревательным элементом. Он складывается из нагревательного элемента, в состав которого входят сменный стержень, керамическая втулка с нихромовой спиралью (рис.
4, в) и термоизоляционным экраном, рукоятки, выполненной из термоизоляционного материала и токоподвода. Питание паяльника создают от источника тока напряжением 6В; мощность паяльника 15 Вт; время разогрева не более 2—3 мин.
Термоизоляционный экран нагревательного элемента (рис. 4, в) снабжает свободное перемещение паяющего стержня, что разрешает уменьшить рассеивание тепла и регулировать температуру нагрева стержня в широких пределах. Для уменьшения эрозии жала паяльника на него наносят хромовое покрытие.
стабилизации температуры и Второй приём регулирования кроме этого довольно несложен, но он не снабжает заданной стабильности температуры паяльника при трансформации интенсивности пайки. Особенно это заметно проявляется при применении маломощных паяльников.
Третий прием снабжает стабильность заданной температуры, но зависит от колебаний питающего напряжения.
самый гибким есть четвертый прием. Независимо от колебаний питающего интенсивности и напряжения работы паяльника температура жала остается неизменно в заданных пределах. Данный прием разрешает изменять среднюю поддерживаемую температуру паяльника в широких пределах, а по мере выгорания жала осуществлять корректировку регулирующих контактов милливольтметра так, дабы его температура оставалась в заданных пределах.
Для обеспечения стабилизации температуры и гибкого регулирования паяльника помогает непроизвольный регулятор, выполненный на базе контактного милливольтметра (к примеру, М265), хромель-копелевой термопары и аккуратного реле.
Принципиальная схема регулятора продемонстрирована на рис. 5. При включении тумблера ВКг напряжение (36 В) через предохранитель Прх и нормально замкнутые контакты реле Рг подается на нагреватель паяльника. Обмотка реле Рг обесточена, поскольку транзистор TL закрыт. По мере нагревания жала паяльника возрастает э. д. с. термопары, помещенной в паяльнике, и стрелка
Рис. 5. стабилизации температуры и Схема регулирования паяльников
милливольтметра отклоняется вправо. При соприкосновении стрелки милливольтметра с задающей стрелкой на базу транзистора Tj через резистор подается отрицательное смещение. Наряду с этим транзистор отпирается, через обмотку реле начинает протекать ток. По достижении определенной величины реле срабатывает и отключает паяльник от питания.
Напряжение через контакты реле подается на лампочку Jllt сигнализирующую о том, что температура паяльника достигла заданной и он отключен от питания.
По мере остывания паяльника э. д. с. термопары падает, контакты милливольтметра размыкаются, транзистор запирается, реле снова включает паяльник на нагрев и совокупность приходит в начальное состояние. Диод Д t и конденсатор С± помогают для питания аккуратной схемы постоянным током. Конденсатор С2 формирует отпирания транзистора и временную задержку запирания порядка 0,8 с, нужную для предотвращения многократных опусканий и срабатываний реле при краткосрочных соприкосновениях подвижной и регулирующей стрелок милливол ьтметр а.
Использование автоматического регулятора температуры паяльника разрешает повысить уровень качества пайки соединений, расширить срок работы и исключить перегрев паяльника, и экономить электричество. Имеются схемы питания паяльников, снабжающие выключение нагрева и автоматическое включение.
