Паяльник для пайки и распайки

. --аЛпате" не-техичес.еф .бакстам;:а- :а 11,766775 ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз СоветскихСоциалистическихРеслублик К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУОпубликовано 30.09.80. Бюллетень36Дата опубликования описания 05.10.80 до делам изобретеиий и открытий(72) Авторы изобретения Физико-технический институт АН Белорусской ССР(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 11.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. 2Поставленная цель достигается тем, чтопаяльник снабжен размещенным в камере оппозитно нерабочему торцу стержня излучателем акустических колебаний, нерабочий торец стержня выполнен в виде усе-ченного конуса с углом заточки 5 - 10, при этом излучатель и стержень установлены с возможностью. регулировки зазора между ними.На чертеже показана конструкция паяльника.то 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 стержня 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. ЬР =р КНаисх (1),где р - плотность жидкости;д - ускорение свободного падения;Нщ - 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 диаметра кавитационных пузырьков в рабочей жидкости (т, е, 3 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 кавитацион 5 19 3 Я 20 35 36 35 40 М ной области. При зазоре более 10 мм воздействие ультразвука становится малоэффективным и скорость прокачивания снижается на 90 - 95% 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 реЖиме 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 увеличениемТаким 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 10 х 20 мм. Экспоненциальный волновод выполнен из титана. Капиллярная трубка- стержень 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 мощ 7667755ностью 200 вт. Амплитуда варьировалась изменением напряженности подмагничивающегополя. 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/о.При зазоре 0,3 мм скорость подачи сплава Вуда изменялась от 0 г/с до 0,7 г/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/о 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 оборудобвания 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 5припоя к месту пайки.Формула изобретенияПаяльник 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 СССРМо 305026, кл. В 23 К 3/02, 1969.2. Авторское свидетельство СССРЮо 30775, кл. В 23 К 3/02, 1932.пСоста Тех ред ТиражВНИИПИ Государствепо делам изобре 113035, Москва, Ж - 35 лиал ППП Патент, г. р И, Ковальчук46/3 итель Е. ТютченковаК. Шуфрич Корректор В. Бут1160 Подписноенного комитета СССРений и открытийРаушская наб д. 4/5Ужгород, ул. Проектная, 4