Паяльник для микросхем

Принцип работы

Приборы индукционного типа, по сравнению с другими видами паяльных инструментов, не имеют в своей конструкции нагревательного элемента, поэтому характеризуются особым принципом работы. Нагрев устройства выполняется с помощью вихревых индукционных токов, которые под влиянием переменного магнитного поля формируются внутри корпуса. В конструкции аппарата имеется катушка, куда устанавливается стержень жала. Когда на нее подается ток, в ней начинает генерироваться магнитное поле, которое воздействует на жало аппарата и способствует образованию индукционного тока. Именно он и нагревает стержень паяльника.

Стоит заметить, что жало устройства нагревается равномерно. Это возможно благодаря тому, что ток воздействует на него по всей длине. Такие конструктивные особенности повышают КПД паяльника и делают прибор долговечным. Если ранее такие паяльники выпускались с частотой до 470 кГц, то сейчас в продаже можно встретить современные модели с частотой 13 МГц, которые разогреваются за считаные секунды.

Все индукционные паяльники выпускаются с медными сердечниками, у которых нижняя часть покрыта ферромагнитным слоем, а передняя часть служит жалом. Принцип автоматической регулировки нагрева такой:

• подается переменное напряжение, после чего в покрытии генерируется ток Фуко, он разогревает материал, и тепло передается меди;
• после достижения покрытием оптимальной температуры магнитные свойства пропадают – и, соответственно, нагрев прекращается;
• в процессе паяния деталь получает тепло от медного жала, и оно вместе с ферромагнитным покрытием начинает остывать, после этого магнитные свойства восстанавливаются, нагрев сразу же возобновляется.

Таким образом, регулировка нагрева осуществляется автоматически. Максимально допустимый показатель напрямую зависит от свойств сердечника и магнитного сплава. Профессиональные модели оснащаются типом управления «умное тепло». Помимо автоматической настройки нагрева, можно управлять станцией в ручном режиме, установив для этого температурный датчик или же поменяв сердечник с наконечником.

Паяльник своими руками: простые схемы сборки

Перед изготовлением паяльника своими руками следует определить, для чего конкретно он будет применяться и какие материалы имеются дома.

«Момент» из лампы-экономки

Составные части устройства:

• Преобразователь от энергосберегающей лампы (мощность 40 Вт);
• Трансформатор;
• Медная проволока;
• Корпус.

Характеристики преобразователя подходят для паяльника средней мощности. Безопасность устройства усиливается за счет штатного предохранителя и контроля перегрева на терморезисторе. Схема выходит очень компактной, и ее можно размещать в любом корпусе.

Трансформатор делается самостоятельно. Можно использовать ферритовое кольцо от сломанного электро-трансформатора. Первичную обмотку необходимо мотать из провода 0,5 мм, количество витков равно 100−120. А силовую делать из проволоки сечением от 3 до 3,5 кв. мм. Сделать нужно один виток. К ней крепим жало из нихромовой или медной проволки (1,5 — 2 мм). Толщина последней обмотки должна быть больше толщины жала. Далее, нужно придумать корпус устройству, сделать выключатель, и прибор готов.

Из китайского трансформатора

Для изготовления нужен либо исправный блок питания на двенадцать вольт, либо с перегоревшей вторичной обмоткой. Вполне подойдет любое китайское устройство.

Необходимо извлечь из корпуса схему, проверить исправность деталей. Преобразователь не трогаем, т. к. потребуется лишь изменить внешний вид трансформатора. Далее, удаляем вторичную обмотку, изготавливаем новую из медной проволоки (сечение должно быть 1,5−3 кв. мм). При маленьком сечении проволоку складываем вдвое

Важно общее сечение, которое будет не меньше трех квадратов. Обмотка равна одному неполному витку

Затем, осторожно продеваем ее в корпус трансформатора, первым делом согнув, как шпильку для волос. Трансформатор припаивается к плате управления, а силовую обмотку необходимо зафиксировать диэлектрическим клеем (к примеру, холодной сваркой)

Далее, схему вставляем в корпус.

В качестве ручки может подойти деревянная, от обычного паяльника. Возможны другие варианты, учитывая компактность устройства в целом. В ручку вставляем не фиксируемый выключатель. Работа импульсного прибора основана на коротком замыкании вторичной обмотки, вследствие чего длительный нагрев способен привести к разрушению трансформатора и пожару. В связи с этим недопустим фиксированный пускатель. Далее, нужно собрать устройство полностью и установить зажимы для жала (например, вставки из контактной коробки для проводки). Такой прибор выходит очень компактным и удобным в использовании мелких работ при пайке. Благодаря сменному жалу можно изменять его внешний вид.

Эти варианты являются лишь небольшой долей среди разнообразия схем изготовления импульсных устройств.

Важно понимать принцип действия:

1. Прибор, преобразующий электричество в высокочастотное напряжение;
2. Трансформатор понижающий, рассчитанный только на высокую частоту;
3. Вторичная обмотка, которая образует замкнутое кольцо с петлеобразным жалом.

Импульсный паяльник — надежное и экономичное устройство, а при выполнении своими руками еще и практически бесплатное. Да и в большинстве случаев самодельный инструмент сможет собрать даже электрик-новичок, не обладая профессиональными знаниями в работе с радиотехникой.

Эксплуатация различных видов паяльного оборудования

Ввиду разнообразия разновидностей паяльного оборудования подобрать прибор для пайки, максимально удовлетворяющий стоящим задачам, бывает непросто. Собираясь приобрести ту или иную модель, советуем первым делом изучить их технические возможности и рекомендованную производителем область применения.

Домашние мастера, которым приходится выполнять мелкие операции паяльником, часто оказываются в ситуации, когда происходит перегрев чувствительных элементов прибора, но ничего поделать с этим не могут из-за отсутствия возможности правильно настроить температуру рабочего жала.

Тем, кто сталкивается с этим достаточно часто, обязательно стоит подумать о том, чтобы приобрести именно паяльную станцию с феном взамен обычного паяльника.

Такие станции поставляются с блоком питания, который позволяет по своему усмотрению настраивать напряжение, а также температурный режим прибора.

Однако не стоит рассчитывать, что после покупки паяльной станции с системой термостабилизации вы сможете обеспечить для себя комфортные условия работы. Прежде чем остановить выбор на определенной модели, необходимо сравнить все предлагаемые станции по такой характеристике, как мощность. Особенно об этом нужно побеспокоиться мастерам, которые собираются использовать тугоплавкие припои.

Если этому моменту не уделить внимание, то во время работы такой станцией могут возникнуть следующие негативные последствия:

• вследствие превышения допустимой температуры пайки компоненты схемы начнут перегреваться;
• из-за сильного перегрева значительно уменьшится срок службы жала паяльника;
• резко сократится долговечность нагревательного элемента;
• постоянный перегрев дорожек на плате;
• низкое качество пайки.

Если подобные ситуации приходится наблюдать довольно часто, то стоит подумать о замене используемого оборудования на специальные устройства для бессвинцовой пайки. Они не только обладают более высоким показателем мощности, но и могут быть использованы и для свинцовой пайки.

Принципы выбора паяльных устройств

Современное оборудование для пайки предназначено для выполнения качественного соединения элементов

И для того чтобы оно могло наиболее эффективно справляться с этой задачей, при его выборе необходимо обращать внимание на следующие конструктивные и технические особенности:

Тип нагревательного элемента. На сегодняшний день в магазинах можно приобрести два вида паяльных устройств в зависимости от используемого в них типа нагревателя — керамические и нихромовые. Керамическим нагревателям требуется минимум времени для нагрева, однако, они отличаются неустойчивостью к неравномерному прогреву и могут треснуть. Однако если паяльное оборудование оснащено системой термостабилизации, то такие нагреватели могут демонстрировать хорошую теплоотдачу, высокую мощность и долговечность. По сравнению с ними нагреватели из нихрома не обладают столь длительным сроком службы, поэтому выбирать их следует, если прибором для пайки планируется пользоваться нечасто. Главное достоинство нагревателей из нихрома — более низкая цена по сравнению с керамическими.
Диапазон регулируемых температурных режимов.
Скорость разогрева.
Мощность. Для обеспечения качественной работы паяльного оборудования необходимо учитывать цели его использования. Если говорить конкретнее, то нужно учитывать тип пайки, который нужно выполнить, а также компоненты, с которыми предстоит работать

Исходя из этого, становится понятно, что именно на мощность нужно обращать в первую очередь внимание при выборе станции. Особенно об этом следует помнить тем покупателям, которые выбирают оборудование для ремонта чувствительных видов аппаратуры — навигаторов, планшетов и пр.
Напряжение.
Эргономические параметры — форма, размеры и вес.

А также не следует оставлять без внимания и объективные факторы, которые смогут помочь в выборе подходящего устройства для пайки:

• Если исходить из действующих в мире стандартов, то все работы, связанные с изготовлением и ремонтом электроники, должны проводиться с использованием метода бессвинцовой пайки. Поэтому в выбираемом оборудовании максимальный температурный режим не должен превышать отметку 250 градусов Цельсия.
• Расположение микросхем в корпусе типа BGA. На первый взгляд может показаться, что в этом есть определенный смысл, ведь так можно уменьшить габариты изделия. Но в то же время возникает и негативный момент — пайка становится более трудоемкой операцией из-за труднодоступности компонентов.

Изготовление жала паяльника

Жало — самый простой, но, тем не менее, ответственный узел паяльника.

Жало паяльника

Медная проволока должна быть диаметром 1-2 миллиметра, крепить ее к токопроводным шинам следует болтовыми соединениями с шайбами. Если под рукой найдутся цанговые соединения на такой диаметр- то паяльник приобретет намного более эстетичный вид.

После нескольких пробных паек, возможно, придется изменить диаметр проволоки. Слишком тонкая будет перегреваться сама, и перегревать припаиваемые детали, слишком толстая, напротив, будет медленно прогреваться, задерживая основную работу.

Подбором толщины проволоки надо добиться разогрева жала до стабильной температуры за 5-7 секунд. Чрезмерное увеличение толщины приведет к росту потребляемой мощности и к перегреву вторичной обмотки выходного трансформатора. В ходе пробных паек нужно обязательно проверять степень ее нагрева, не допуская тления или даже воспламенения изоляции.

Что такое smd

Sub Micro Devises, сверхминиатюрные устройства. Наглядно можно увидеть smd, открыв мобильный телефон, смартфон, планшет или компьютер. По технологии smd малюсенькие (возможно, меньше среза спички) компоненты без проволочных выводов монтируются пайкой на контактные площадки, по терминологии smd называемые полигонами. Полигон может быть с тепловым барьером, предотвращающим растекание тепла по дорожкам печатной платы. Тут опасность не только и не столько в возможности отслоения дорожек – от нагрева может порваться пистон, соединяющий слои монтажа, что приведет устройство в полную негодность.

Паяльник для smd должен быть не только микромощным, до 10 Вт. Запас тепла в его жале не должен превышать того, который может выдержать паяемая деталь. Но долгая пайка слишком холодным паяльником еще более опасна: припой все не плавится, но деталюшка-то греется. А на режим пайки существенно влияет наружная температура, и тем больше, чем меньше мощность паяльника. Поэтому паяльники для smd выполняются либо с ограничением времени и/или величины теплоотдачи при пайке, либо в оперативной, на протяжении текущей технологической операции, регулировкой температуры жала. Причем держать ее нужно на 30-40 градусов выше температуры плавления припоя с точностью буквально до 5-10 градусов; это т. наз. допустимый температурный гистерезис жала. Этому очень мешает тепловая инерция самого паяльника, и основная задача при конструировании такового – добиться его возможно меньшей постоянной времени по теплу, см. далее.

Сделать паяльник в домашних условиях возможно для любой из указанных целей. В т.ч. и мощный для пайки стального либо медного водопровода, и достаточно точный мини для smd.

Принцип работы

Если кто-то планирует сделать электронный паяльник самостоятельно, то принцип его работы должен совпадать с оригинальным изделием. Точность соблюдения параметров тут не имеет большого значения. Главное, чтобы самодельный импульсный паяльник работал, как и покупной, а также выполнял те же функции.

В дежурном режиме основной принцип работы основывается на том, что генератор в микросхеме устройства может функционировать прерывисто. Микросхема подает импульсы на трансформатор. В то же время сам трансформатор подает напряжение на конденсатор и диодный мост. По этой схеме оно достигает жала паяльника, но напряжения еще не достаточно для начала разогрева до нужной температуры. Он находится только в подогретом состоянии в «ждущем режиме».

Схема импульсного паяльника должна содержать в себе специальный переключатель, который и создает особенность работы устройства. При нажатии кнопки, паяльник переходит в рабочий режим. Здесь срабатывает емкость из нескольких конденсаторов, которая суммируется. Благодаря этому генератор начинает работать на понижение частоты до того момента, когда трансформатор полностью не насытится. После этого мощность импульсом подается в жало, которое моментально разогревается.

Простой из резистора

Расчет

Самый простой паяльник можно сделать из проволочного резистора, это готовый нихромовый нагреватель. Рассчитать его также несложно: при рассеивании номинальной мощности в свободном пространстве проволочные резисторы греются до 210-250 градусов. С теплоотводом в виде жала «проволочник» держит долговременную перегрузку по мощности в 1,5-2 раза; температура жала при этом будет не ниже 300 градусов. Ее можно повысить до 400, дав перегрузку по мощности в 2,5-3 раза, но тогда после 1-1,5 час работы паяльнику нужно будет давать остыть.

Рассчитывают необходимое сопротивление резистора по формуле: R = (U^2)/(kP), где:

R – искомое сопротивление;

U – рабочее напряжение;

P – требуемая мощность;

k – указанный выше коэффициент перегрузки по мощности.

Напр., нужен паяльник на 220 В 100 Вт для пайки медных труб. Теплоотдача большая, поэтому берем k = 3. 220^2 = 48400. kP = 3*100 = 300. R = 48400/300 = 161,3… Ом. Берем резистор на 100 Вт 150 или 180 Ом, т.к. «проволочников» на 160 Ом не бывает, этот номинал из ряда на 5% допуск, а «проволочники» не точнее 10%.

Обратный случай: есть резистор на мощность p, какой мощности из него можно сделать паяльник? От какого напряжения его запитывать? Вспоминаем: P = U^2/R. Берем P = 2 p. U^2 = PR. Берем из этой величины квадратный корень, получаем рабочее напряжение. Напр., есть резистор 15 Вт 10 Ом. Мощность паяльника выходит до 30 Вт. Берем квадратный корень из 300 (30 Вт*10 Ом), получаем 17 В. От 12 В такой паяльник разовьет 14,4 Вт, можно паять мелочь легкоплавким припоем. От 24 В. От 24 В – 57,6 Вт. Перегрузка по мощности почти в 6 раз, но изредка и недолго спаять этим паяльником что-то большое возможно.

Изготовление

Изготовление паяльника из резистора

Как сделать паяльник из резистора, показано на рис. выше:

• Подбираем подходящий резистор (поз. 1, см. также далее).
• Готовим детали жала и крепеж к нему. Под кольцевую пружину надфилем выбирается канавка на стержне. Под болт (винт) и наконечник делаются резьбовые глухие отверстия, поз. 2.
• Собираем стержень с наконечником в жало, поз.3.
• Закрепляем жало в резисторе-нагревателе болтом (винтом) с широкой шайбой, поз. 4.
• Крепим нагреватель с жалом к подходящей рукоятке любым удобным способом, поз. 5-7. Одно условие: термостойкость рукоятки не ниже 140 градусов, до такой температуры могут нагреваться выводы резистора.

Тонкости и нюансы

Описанный выше паяльник из резисторов на 5-20 Вт делали многие (в т.ч. и автор во дни пионерской молодости) и, попробовав, убеждались – работать им всерьез нельзя. Греется невыносимо долго, и паяет только мелочь тычком – слой керамики мешает теплопередаче от нихромовой спирали в жало. Именно поэтому нагреватели фабричных паяльников мотаются на слюдяные оправки – теплопроводность слюды на порядки выше. К сожалению, свернуть слюду в трубочку дома невозможно, да и мотать нихром 0,02-0,2 мм дело тоже не для каждого.

Но вот с паяльниками от 100 Вт (резисторы от 35-50 Вт) дело другое. Тепловой барьер из керамики в них относительно тоньше, слева на рис., а запас тепла в массивном жале на порядок больше, т.к. его объем растет по кубу размеров. Качественно пропаять стык медных труб 1/2″ 200 Вт паяльником из резистора вполне возможно. Особенно, если жало не сборное, а цельное кованое.

Проволочные резисторы, пригодные и непригодные для изготовления паяльников

Только для паяльника надо искать резисторы старых типов ПЭ или ПЭВ (в центре на рис., в производстве до сих пор). Их изоляция остеклованная, выдерживает многократный нагрев до светло-красного без потери свойств, только темнеет, остывая. Керамика внутри чистая. А вот резисторы С5-35В (справа на рис.) крашеные, внутри тоже. Снять краску в канале полностью невозможно – керамика пористая. При нагреве краска обугливается и жало прикипает намертво.

Изготовление импульсного микросхемного паяльника

Для изготовления паяльника, которым можно выпаивать и впаивать в печатные платы микросхемы и другие электронные компоненты, отличающиеся особой чувствительностью к перегреву, в конструкцию устройства добавляют специально переделанный резистор, играющий роль защитного устройства. Хорошо подойдет резистор типа МЛТ сопротивлением 8 ом и рассеиваемой мощностью 0,5-2 ватта

Паяльник для микросхем своими руками

Кроме того, потребуется:

• Полоска двухстороннего фольгированного текстолита 10Х30 миллиметров.
• Кусок стальной проволоки толщиной 0,8 мм.
• Медная проволока для жала.
• Корпус шариковой ручки.
• Импульсный блок питания 12-15 вольт 1 ампер.

Последовательность изготовления следующая:

1. Снять лакокрасочное покрытие с резистора, нагрев его в муфельной печи или газовой горелкой.
2. надфилем или лобзиком отпилить один из выводов .
3. просверлить в этом месте отверстие диаметром 1,1 мм, достигнув внутренней полости. Второй вывод следует подключить к источнику питания, он же будет крепить устройство к ручке.
4. Расширить отверстие в корпусе сопротивления на конус так, чтобы исключить контакт жала и внутренних стенок резистора, к этому месту надо будет припаять второй провод к блоку питания.
5. Стальную проволоку надо согнуть пополам, выгнуть в месте сгиба кольцо по диаметру резистора (должно садиться очень плотно) и загнуть его под прямым углом.
6. Кольцо залудить, надеть на резистор и припаять так, чтобы концы стальной проволоки были направлены в одну сторону с оставшимся выводом.
7. Из полоски текстолита вырезать плату таким образом, чтобы на широкой части с разных сторон было две контактные площадки для припаивания концов проволоки и второго вывода резистора соответственно, средняя должна плотно входить в корпус ручки, а узкая — иметь контактные площадки для подпайки проводов от блока питания.
8. Припаять концы проволоки и вывод сопротивления к плате, с дугой стороны припаять провода от блока питания
9. В отверстие резистора плотно вставить кусочек термостойкого изолятора (той же керамики, например), чтобы исключит контакт жала со вторым выводом.
10. Вставить медное жало в отверстие. Жалу можно придать любую удобную для пайки форму, изогнуть, сплющить, заточить и т.д.
11. Пропустить провода через корпус ручки, вставить в него плату и подсоединить провода к блоку питания.

Устройство паяльника для микросхем

Работа таким импульсным микросхемным паяльником, сделанным своими руками, безопасна для микросхем и не утомляет руку.

Самодельное оборудование

Мастеров по ремонту электроники очень много, поэтому спрос на импульсные паяльники довольно стабильный. Но всё же некоторые стараются изготовить такой паяльник из электронного трансформатора своими руками. Толкают их на это подобные причины:

• Дороговизна импортного высококачественного оборудования.
• Некачественная продукция китайского происхождения.

Простейший высокочастотный нагреватель

Для человека, немного знакомого с электротехникой, изготовить инструмент несложно. Для этого понадобятся:

• Трансформатор.
• Шинка и проволока из меди.
• Материал для изготовления ручки.

Первичная обмотка соединена с питающим элементом, а вторичная — с жалом и сигнальной лампой. Такая простота делает устройство надёжным и неприхотливым к качеству напряжения. Большинство недорогих изделий в своей основе имеют именно такую схему.

Для изготовления требуется наличие малогабаритного силового трансформатора. Его можно взять в блоке питания какой-либо ненужной или сломанной бытовой техники. Его схема будет подвергнута модернизации

Сначала необходимо осторожно вскрыть корпус трансформатора и подобраться к обмотке, которую нужно аккуратно размотать. Из смотанного провода навивается новая первичная обмотка в количестве 1300 оборотов

Это можно сделать вручную или на специальном намоточном станке.

Вторичная обмотка представляет собой один виток из медной шины, изолированной стеклотканью или термоусадочной трубкой. К ней будет винтами подсоединяться жало. Ручку можно сделать из любого диэлектрического материала. Это может быть дерево или текстолит. Возможно использование старой рукоятки от ненужного паяльника или другого устройства. Вариантов много.

Ещё один компонент — выключатель, который должен обеспечивать кратковременную подачу напряжения на вторичку. Поэтому нужно приспособление без жёсткой фиксации по принципу: пока нажато — работает. Постоянное присутствие на вторичной обмотке электрического тока ведёт к её разрушению. После того как все компоненты готовы, их нужно аккуратно собрать и закрепить. Такая конструкция позволяет периодически менять наконечник для коррекции толщины пайки.

Прибор из электронного трансформатора

Если поиски хорошего недорогого импульсного паяльника не увенчались успехом, эти средства можно потратить на приобретение пускового двенадцативольтового устройства для энергосберегающих или галогеновых ламп. В нём есть трансформатор, который предстоит немного усовершенствовать, предварительно демонтировав из корпуса. Имеющаяся вторичная обмотка для использования в качестве силовой слабовата, поэтому её нужно аккуратно снять и изготовить новую из медной проволоки сечением 1 квадратный миллиметр.

Модернизированная обмотка будет состоять из двух или трёх витков. А также необходима рукоятка, кнопка без удержания во включённом положении и лампочка для индикации. Всё это подбирается из имеющихся под рукой компонентов. Жало такого паяльника нагревается в один момент, однако временем постоянного накаливания злоупотреблять не следует.

Изготовление жала

В этом качестве используется медная проволока, подсоединённая к держателям на вторичной обмотке. Толщину подбирают экспериментальным методом, ориентируясь на скорость нагрева. Начинают подбор с провода сечением 1−2 квадрата

Здесь важно найти золотую середину: слишком толстое жало будет медленнее нагреваться, а тонкое — быстрее изнашиваться. Оптимальное время накаливания наконечника составляет от 4 до 8 секунд

Увеличение диаметра жала ведёт к возрастанию потребляемой электропаяльником мощности и увеличению нагрева силовой обмотки. Поэтому подбор диаметра наконечника нужно проводить тщательно, с каждым новым размером проведя несколько паек. Неправильный выбор может привести к возгоранию всей конструкции.

Плюсы и минусы

Основными преимуществами данного типа приборов по сравнению с аналогичным оборудованием с керамическими нагревательными элементами являются:

• Высокая скорость нагрева. Рабочая часть агрегата нагревается до необходимой температуры менее чем за 30 секунд.
• Надежность и долговечность. Этот класс оборудования при правильном использовании имеет срок службы более 10 лет.
• Возможность отрегулировать тонкости нагрева. Паяльник имеет большое количество регулировок, позволяет устанавливать температуру нагрева наконечника с высокой точностью.
• Высокотемпературные компоненты SMD-радио. Они особенно важны для чувствительной настройки режима работы.
• Безопасность. В отличие от аналогичных паяльников такие устройства менее подвержены отказам и не повреждают шнур питания, подключенный к корпусу устройства.
• Удобство. Паяльник имеет удобную форму и небольшой размер, что делает его идеальным для пайки мелких деталей, особенно там, где их трудно достать.
• Более того, такое паяльное устройство имеет очень высокую эффективность, поскольку ферромагнитный слой наконечника используется в качестве нагревательного элемента. Прибор фактически не теряет тепло.
• Дизайн паяльника

К недостаткам данного вида приборов для пайки относят:

• Необходимо отдельно докупать сменные насадки вслучае, если требуется изменить режим пайки.
• Стоимость относительно других паяльников достаточно высока.