Паяльник для пайки и распайки

Паяльник для пайки и распайки

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

- — -" л

" «H-.He-тех . ичес> еи бакст.:;а :а

<11,766775

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Реслублик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 23.01.78 (21) 2582764/25-27 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М.К .

В 23 К 3/02

Государстввииый комитет (53) УДК 621.791..033 (088.8) Опубликовано 30.09.80. Бюллетень № 36

Дата опубликования описания 05.10.80

IIo делам изобретеиий и открытий

Г. Е. Коновалов, Н. В. Дежкунов, А. P. Баев, П. П. Прохоренко и Э. М. Медведев (72) Авторы изобретения

Физико-технический институт АН Белорусской ССР (71) Заявитель (54) ПАЯЛЬНИК ДЛЯ ПАЙКИ И РАСПАЙКИ

Изобретение относится к пайке и может быть использовано в электронной и радиотехнической промышленности, преимущественно при пайке и лужении внутренних выводов микросхем и распайке паяных соединений.

Известно устройство для пайки и демонтажа изделий, содержащее узел дозирования припоя, рабочий наконечник и нагреватель (1).

Однако это устройство не позволяет точно дозировать припой.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является монтажный паяльник, содержащий камеру для припоя и полый стержень, нерабочий торец которого размещен в камере (2).

Однако этот паяльник не позволяет осуществлять дозирование припоя с высокой точностью, особенно при больших скоростях подачи припоя. Кроме того, паяльник не позволяет обрабатывать припой ультразвуком в процессе подачи его к месту пайки и кристаллизации.

Цель изобретения — повышение точности дозирования при пайке.

Поставленная цель достигается тем, что паяльник снабжен размещенным в камере оппозитно нерабочему торцу стержня излучателем акустических колебаний, нерабочий торец стержня выполнен в виде усе5 ченного конуса с углом заточки 5 — 10, при этом излучатель и стержень установлены с возможностью. регулировки зазора между ними.

На чертеже показана конструкция паяльника.

to Устройство содержит магнитострикционный преобразователь 1, излучатель 2, стержень 3, являющийся капиллярной трубкой, емкость 4 для расплава припоя, расплав 5 припоя, пробка 6 отверстия для загрузки и слива припоя, нагреватель 7, теплоизолятор 8, корпус 9 паяльника, корпус 10 магнитострикционного преобразователя, ручка

11 паяльника, трубка 12 для подачи охлаждающей жидкости.

Паяльник работает следующим образом.

Припой, например, в виде гранул, загружается в емкость, затем включается нагреватель, после расплавления припоя между излучателем и нерабочим торцом стерж766775

5S ня устанавливается требуемый зазор, который ограничен возникновением кавитации у торца стержня при включенном источнике ультразвука. В отсутствии колебаний припой удерживается в стержне капиллярными силами.

В ультразвуковом поле в жидкостях, имеет место ультразвуковой капиллярный эффект. Если капиллярный стержень с плоским торцом разместить вблизи поверхностй излучателя ультразвуковых колебаний, то под действием ультразвука возникает постоянное избыточное давление ЛР, вызывающее прокачивание жидкости через стержень в направлении от излучателя. В стержне, расположенном вертикально над излучателем, воздействие ультразвуковых колебаний приводит к значительному (в 50 раз и более) увеличению скорости и высоты капиллярного подъема. Жидкость в вертикальном стержне поднимается до тех пор, пока избыточное давление ЛР, вызывающее дополнительный подъем, не уравновесится весом столбика жидкости в стержне, т. е.

Ь рд та () где р — плотность жидкости;

g — ускорение свободного падения;

Н„щ„ — максимальная высота подъема.

Если длина стержня меньше Нма.х, определяемой из равенства (1), то жидкость, достигнув конца стержня, переливается через край.

Экспериментально установлено, что в зависимости от формы торца стержня жидкость в нем под действием ультразвука может прокачиваться не только в направлении от излучателя, но и к излучателю. Эта особенность имеет место при зазорах меньше максимального диаме-.ра кавитационных пузырьков в рабочей жидкости (т. е. S

0,001 — 0,1 мм, где 3 — величина зазора) в стержнях, торцы которых имеют форму усеченного конуса. В заточенных стержнях при зазорах более 0,1 мм наблюдается прямой эффект, а при меньших — обратный (движение жидкости к излучателю из капилляра) . Разрежение, возникающее при откачивании, возрастает с уменьшением зазора.

При зазоре 0,1 — 10 мм припой под действием ультразвуковых или звуковых колебаний прокачивается через стержень в направлении от излучателя, т. е. в этом режиме осуществляется подача припоя к месту пайки. Скорость подачи припоя регулируется изменением амплитуды колебаний и величины зазора между нерабочим торцом стержня и излучателем. Припой в процессе подачи и кристаллизации подвергается воздействию ультразвука, в результате чего повышается прочность паяных соединений.

С увеличением зазора скорость подачи припоя быстро уменьшается за счет рассеяния энергии ультразвука в кавитацион5

19

3S

36

45 ной области. При зазоре более 10 мм воздействие ультразвука становится малоэффективным и скорость прокачивания снижается на 90 — 95 /р по сравнению, например, с зазором 0,2 мм. Зазор, соответствующий максимальной скорости прокачивания, находится в диапазоне 0,1 — 1,5 мм.

При зазоре меньше 0,1 мм припой прокачивается по направлению к излучателю, т. е. паяльник работает в рекиме откачивания припоя из места пайки. Максимальное разрежение, вызывающее откачивание припоя из места пайки, достигается при зазоре между нерабочим торцом стержня и излучателем порядка величины амплитуды колебаний, т. е. когда излучатель при колебаниях касается нерабочего торца стержня.

Перепад давлений, вызывающий откачивание припоя из места пайки, возрастает с уменьшением угла заточки нерабочего торца стержня. Однако при этом возрастает гидродинамическое сопротивление зазора между излучателем и торцом стержня. В результате оказывается, что при углах заточки меньше 5, скорость откачивания уменьшается, несмотря на увеличение перепада давления. Угол заточки, соответствующий максимальному разрежению, лежит в диапазоне 5 — 10 . Увеличение угла свыше 10 нецелесообразно, поскольку перепад давления быстро уменьшается с увеличением р.

Таким образом, когда излучатель при колебаниях касается нерабочего торца стержня, паяльник работает на отсасывание припоя, а при зазорах 0,1 — 10 мм — на дозированную подачу припоя. Дозировка при этом регулируется амплитудой и продолжительностью колебаний.

Для нормальной работы паяльника не существенно, какой из элементов пары излучатель-стержень выполнен с возможностью перемещения. Перемещение одного из этих элементов осуществляет переключение режима работы от подачи припоя к отсосу и наоборот.

Выполнение некоторых технологических операций на основе пайки требует одновременно подвода олова в несколько локальных объемов. С учетом этого паяльник может иметь несколько стержней, работающих в совокупности с общим излучг -елем или несколькими излучателями.

Был изготовлен паяльник с нагревательным элементом мощностью 100 вт на рабочую частоту 41,9 кГц, Преобразовательмагнитострикционный с поперечным сечением 10х20 мм. Экспоненциальный волновод выполнен из титана. Капиллярная трубкастержень выполнен из нержавеющей стали.

Внутренний диаметр стержня — 0,1 мм, внешний — 1,3 мм, длина 50 мм. Угол заточки нерабочего торца стержня 7 . Питание преобразователя ультразвука осуществляется от ультразвукового генератора мощ766775

5 ностью 200 вт. Амплитуда варьировалась изменением напряженности подмагничивающего поля. Испытания показали, что паяльник работает как в режиме подачи, так и в режиме откачивания припоя; скорость подачи и откачивания регулируется плавно и в широких пределах изменением амплитуды колебаний и зазора нерабочим торцом стержня и излучателем; производительность пайки внутренних выводов микросхем увеличивается до 10 — 15 /р.

При зазоре 0,3 мм скорость подачи сплава Вуда изменялась от 0 г/с до 0,7 r/с при изменении амплитуды колебаний от 0 до

5 10 м. В условиях, когда излучатель при колебаниях касается торца жала, скорость откачивания изменяется от 0 г/с до 0,9 г/с с изменением амплитуды колебаний от 0 до 510 м.

Использование паяльника позволяет повысить производительность труда на 10—

15 /р на каждой операции и качество изделий при пайке и лужении, уменьшить выход брака за счет повышения точности дозирования при одновременной обработке припоя ультразвуком в процессе его подачи к месту пайки, в два раза уменьшить количество единиц используемого оборудо6 вания пои пайке и демонтаже изделий за счет того, что паяльник в зависимости от зазора между нерабочим торцом стержня и излучателем может работать как в режиме откачивания, так и в режиме подачи

S припоя к месту пайки.

Формула изобретения

Паяльник для пайки и распайки, содержащий камеру для припоя и полый стержень, нерабочий торец которого размещен в камере, отличающийся тем, что, с цельЮ повышения точности дозирования, паяльник снабжен размещенным в камере оппозитно нерабочему торцу стержня излучателем акустических колебаний, нерабочий торец стержня выполнен в виде усеченного конуса с углом заточки 5 — 10, при этом излучатель и стержень установлены с возможностью регулировки зазора между ними.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 305026, кл. В 23 К 3/02, 1969.

2. Авторское свидетельство СССР № 30775, кл. В 23 К 3/02, 1932.

», 766775

Составитель E. Тютченкова

Редактор И. Ковальчук Техред К. Шуфрич Корректор В. Бутяга

Заказ 6946/3 Тираж 1160 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4