Как сделать роботизированный манипулятор для пайки электроники печатных плат

↑ Ты помнишь, как всё начиналось…

Надеюсь, что многие из уважаемых датагорцев, помнят свои первые шаги в электронику. Помнят как выглядели их первые приёмники, усилители или там генераторы, до того, как были полностью проверены, настроены, собраны на печатных платах и помещены в корпуса. В наших краях в 80-е дело обстояло так (в других, думаю, также): схемы попроще представляли из себя «паутину» из проводов и деталей, на которую иногда и дышать страшно.

Для схем посложнее брался отрезок доски. Из жести вырезались контактные площадки и рядами прибивались к той самой доске на гвоздики. Возможно, где-то в сарае у моих родителей до сих пор хранится такое изделие. Именно на таких макетных платах радиолюбители в наших, да и не только в наших краях, собирали и настраивали свои первые конструкции. Измеряли и подгоняли режимы транзисторов, добивались требуемых параметров или хотя бы просто работы, до того, как изделие попадало (или не попадало) на нормальную плату, затем в корпус и радовало своего создателя.

Действительно — быстро, дёшево и сердито. Про недостатки такого «испытательного стенда» говорить не буду. Все, кто его когда-либо использовал и так знают. Иногда в журналах вроде «Радио» или «МК» встречались советы по изготовлению макетных плат из фольгированного гетинакса или текстолита. Пример из «МК»:

Щаззз! Его и на простые печатные платы не всегда наскрести удавалось. Большинство из них делалось упомянутым в моей позапрошлой статье «непечатным монтажом». Да и не видел смысла городить изделие, которое прослужит «полтора раза» в результате лишившись всех площадок.

Примерно в те времена и была придумана конструкция о которой будет рассказано ниже. Хотя «придумана» — это слишком громко сказано. Скорее сделана на основе похожих публикаций в тех же «Радио», «МК» и «ЮТ», с учётом местных условий.

Вот пример из приложения к «Юному технику» за 1985 г.

Если не ошибаюсь туда он перекочевал из журнала «Радио» 70-х, вместе со всеми недостатками, вроде свободного вращения контактных площадок в отверстиях и из-за этого огромных (даже по меркам 80-х) расстояний между ними. Эта конструкция и была взята за основу. Правда при изготовлении пришлось отказаться от «наворотов» и по возможности избавиться от недостатков «прототипа».

К сожалению в то время, когда такая макетная плата изготовлялась крайний раз (примерно год назад), под рукой не было фотоаппарата. Поэтому придётся ограничиться криво сделанными мной рисунками и пояснениями.

Необходимый инструмент

Паяльник

Старые модели

Обеспечить нормальный прогрев контактных дорожек плат и выводов полупроводников позволяет правильно подобранный паяльник.

Универсальной конструкцией обладает старая модель ЭПСИ типа «Момент» с мощностью 65 ватт. Ее не сложно изготовить собственными руками.

Раньше широко использовались модели резистивного типа с нагревательным элементом из тонкой нихромовой проволоки.

Современные паяльники

Под конкретные условия пайки сейчас можно приобрести различные виды моделей, снабженные всевозможными функциями.

Например, для выпаивания микросхем, транзисторов и диодов специально создан паяльник с отсосом олова.

Он быстро разогревает слой застывшего припоя и легко удаляет его в жидком состоянии с контактной площадки.

Держатели радиодеталей

При нагреве ножки транзистора для залуживания и пайки всегда следует отводить тепло от корпуса и полупроводникового слоя каким-либо металлическим предметом.

С этой целью обычно применяют пинцет или зажим типа крокодил. Однако, удобнее всего работать медицинским инструментом с тонкими ножками, которым пользуются хирурги при проведении операций.

Фиксация электронных плат

Радиодетали и платы обычно имеют маленькие размеры, требуют надежной фиксации в пространстве. Паять их на весу опасно: небольшое неверное движение способно повредить всю конструкцию.

При работе с ними одна рука уже занята: в ней паяльник. А второй необходимо выполнять еще какие-то дополнительные действия. Выручают в этом случае заводские или самодельные тиски, держатели, струбцины. Ими необходимо обязательно пользоваться.

Иглы для пайки

Их в момент расплава припоя вставляют внутрь гильзы платы для отделения ножки радиодетали от контактной дорожки.

Домашнему мастеру можно купить готовый набор в магазине, например, через интернет в Китае или своем городе.

Для этих же целей хорошо подходят медицинские иглы от шприцов. Их наконечники требуется обточить до прямого угла.

Инструмент для удаления расплавленного олова

Существует несколько способов, позволяющих убрать жидкий припой из места расплава:

• стряхивание на пол, стол или другую поверхность;
• сметание кисточкой или щеткой;
• отсос;
• впитывание в специальную оплетку.

Первые два метода относятся к экстремальным, ими пользуются в крайних случаях. Для нормальной качественной работы подходят два последних способа.

Метод отсоса жидкого олова

Приспособленный для него инструмент называют оловоотсосом. Внешний вид и конструкция одной из многочисленных моделей показана на картинке.

Перед работой у него взводят пружину. Когда припой расплавлен до жидкого состояния, то наконечник устройства прикладывают к нему и нажатием кнопки заставляют усилием освобожденной пружины придать движение поршню для обеспечения разрежения, которое и втягивает жидкий металл в специальную полость.

Демонтажная оплетка

Она изготавливается плетением из мягкой медной проволоки. Работать с ней довольно просто: на расплавленный припой накладывают отрезок оплетки, а он быстро впитывает в себя жидкое олово.

Демонтажная оплетка продается в строительных магазинах. Альтернативой ей может служить экранирующая жила от старого коаксиального кабеля для телевизоров, выпускаемая еще в советские времена. Ее пропитывают флюсом их спирта и канифоли.

Что для этого понадобиться?

Существует множество приспособлений для выпаивания деталей. Конечно же, не обойтись радиолюбителю без паяльника, который и будет основным помощником в этом деле. Однако помимо паяльника, для того, чтобы выпаять элемент, вам понадобятся:

1. Пинцет. Для извлечения разогретых радиодеталей. Вместо пинцета можно взять зажим типа крокодил (показан на фото ниже). Преимущество зажима в том, что он надежно захватит деталь и к тому же станет хорошим теплоотводом.
2. Полые иглы для демонтажа. Приобрести их будет не проблема, стоимость небольшая. С помощью игл можно выпаять радиодеталь быстро и аккуратно, о чем мы расскажем ниже.
3. Демонтажная оплетка. Служит так называемой губкой, которая впитывает расплавленный припой в себя, очищая этим самым плату.
4. Оловоотсос. Название говорит само за себя. Незаменимая вещь для частого выпаивания радиодеталей из плат в домашних условиях.

Также нужно подготовить рабочее место. Оно должно быть с хорошим освещением. Лучше всего, если лампа находится над рабочим местом, чтобы свет падал вертикально, не создавая теней.

Это интересно: Как выкрутить перегоревшую лампочку в точечном светильнике?

Автоматизированные технологии

В ситуациях, когда электронные компоненты имеют выводы с очень малым шагом, при пайке разъёмов, имеющих большое количество выводов, и в других случаях, требующих использования очень тонких технологий, обычно применяется паяльный робот.

Робот-манипулятор для пайки плат представляет собой прецизионное устройство, содержащее координатный стол, на который устанавливается плата с размещёнными на ней деталями и паяльной головки, перемещающейся по трём координатным осям.

Головка оборудована механизмом подачи припоя и устройством для вакуумного отсоса его излишков.

Кроме собственно пайки, роботы часто используются для установки деталей на плате непосредственно перед их спайкой. Отдельные элементы, установка которых в силу их сложной нестандартной формы (трансформаторы, дроссели, некоторые виды микросхем) плохо поддаются автоматизации, устанавливаются вручную.

Поэтому, даже на крупных сборочных конвейерах известных фирм, выпускающих электронное оборудование, присутствуют участки, на которых сборку осуществляют люди.

Кроме этого, контроль качества продукции также часто выполняется людьми. Платы с дефектами, которые могут быть устранены, направляются на доработку, выполняемую паяльником вручную.

Пайка шлейфа

Гибкие шлейфы из тонких проводников уже давно применяются в современной бытовой аппаратуре. Их можно встретить в обычном мобильном телефоне, а также в любом образце компьютерной техники, в которой имеются многожильные соединения.

Как правило, в шлейфе дорожки проводников очень тонкие и располагаются вплотную одна от другой, что накладывает на паяльные работы следующие ограничения:

• для припаивания шлейфа к плате потребуется паяльник, мощность которого не должна превышать 24-х Ватт;
• при пайке желательно использовать специальную увеличительную линзу, закреплённую на рабочей подставке-кронштейне;
• для обеспечения хорошего отвода тепла от рабочей зоны потребуется массивный пинцет.

Нередко приходится соединять два тонких провода между собой (для устранения их обрыва в шлейфе, образованном из нескольких проводников). В этом случае сначала необходимо зачистить оборванные концы, а затем туго скрутить их между собой.

С целью изоляции места соединения на один из них перед этим натягивается подходящая по диаметру пластиковая трубочка (кембрик).

По завершении пайки места скрутки изолирующая трубка с небольшим натягом перемещается в зону соединения.

Особенности демонтажа

Известно множество технических приёмов, позволяющих выпаивать микросхему паяльником, каждый из которых имеет свои достоинства и недостатки.

Извлечь электронные детали из плат без повреждений контактов можно следующими способами:

• за счёт прогрева мест спайки одним лишь паяльником (с добавлением флюса);
• посредством специального отсоса, удаляющего расплавленный припой с контактных площадок;
• применением металлической оплётки от коаксиального кабеля, прикладываемой к отпаиваемой ножке;
• с использованием теплопроводящих металлических пластин (лезвий) или медных насадок, имеющих прорези под контактные пятачки микросхем.

Первые три метода пригодны при наличии паяльника, мощность которого превышает 25 Ватт.

Вариант применения специальных насадок предполагает замену рабочего жала и годится лишь в сочетании с «мощными» паяльными станциями (более 40 Ватт), способными прогреть её вместе с впаянными в плату контактами.

К тому же этот способ выпаять деталь годится только для микросхем с подходящим под конфигурацию насадки расположением ножек. Большее распространение получил подход, когда в качестве нагревателя используется обычное бритвенное лезвие.

Схема электропитания паяльного фена

В отличие от предыдущего, этот фен питается от одного источника питания, что упрощает эксплуатацию фена. Однако нужно признать, что такая организация питания несколько снижает функциональность изделия и значительно усложняет конструкцию.

Основой схемы служит параметрический стабилизатор напряжения, собранный на элементах: VT1, D5, D6, D7 и R1. Он обеспечивает стабилизацию напряжения питания вентилятора фена, в то время как напряжение основного источника питания может меняться для регулировки температуры воздушного потока.

Для изменения скорости воздушного потока используется переключатель SA1, имеющий два положения 8 и 12 Вольт.

От превышения предельно-допустимого напряжения вентилятор защищают предохранитель FU1 и защитный диод D8 (Suppressor). Если по какой-то причине напряжение питания вентилятора достигнет 13-14 Вольт, супрессор откроется, а предохранитель перегорит и разорвёт цепь питания вентилятора.

Предвосхищая вопросы по поводу использования параметрического стабилизатора, вместо линейного или импульсного, сразу внесу ясность. Если использовать для питания фена переменный ток, то пиковое напряжение источника питания может превысить предельно-допустимое напряжение для большинства недорогих микросхем. Например, при напряжении переменного тока 30 Вольт, пиковое составит:

30 * √2 ≈ 42(Вольт)

Это чертёж Печатной Платы (далее ПП), которую можно изготовить одним из этих методов: «Метод ЛУТ наоборот», «Метод высококачественного термопереноса».

Замечу, что ПП была разработана под давно забытую технологию изготовления плат на основе пустотелых заклёпок – пистонов. Поэтому, все дорожки имеют вид прямых линий.

А это плата питания вентилятора фена в собранном виде.

Так как транзистор стабилизатора может рассеивать мощность до 24 Ватт, он установлен на радиатор. Радиатор может быть изготовлен из листового алюминиевого сплава, например, из алюминиевой консервной банки. Общая толщина набора пластин радиатора должна быть не меньше 1,5мм. Между транзистором и отдельными пластинами нужно нанести слой теплопроводной пасты.

Для подключения выводов спиралей нагревателя были использованы латунные вкладыши электротехнических клеммников.

Типы микросхем

В настоящее время существует ряд корпусов, но наиболее широко распространены всего два, да и по факту все остальные разновидности являются вариантами двух основных типов:

• DIP – грубо говоря, этот вариант корпуса для внутреннего монтажа, ножки этого контроллера помещаются в отверстия на плате;
• SMD – этот тип микрочипов предназначен для поверхностного монтажа, в этом случае на плате размещаются «пятачки», к которым и припаяны ножки микросхемы.

Каждый вариант обладает своими достоинствами и недостатками. Но в рамках статьи интересны их особенности в плане распайки. Как выпаять микросхему в том или ином корпусе, разберём чуть ниже.

Что может понадобиться для пайки?

Для пайки требуется источник тепла. Можно паять с использованием открытого пламени, электрической спирали, а также луча лазера. Последний позволяет паять даже чистым металлом. Дома пользуются преимущественно электрическим паяльником. Он предназначен для:

• монтажа и ремонта различных электронных схем;
• конструирования и ремонта электротехнического оборудования;
• лужения слоем припоя различных металлических изделий.

Паяльник

Паяют ручным паяльником, который используют для:

• прогрева соединяемых компонентов;
• нагрева припоя до перехода его в жидкое состояние;
• нанесения жидкого припоя на соединяемые элементы.

Паяльник, который изображен на рисунке 1, содержит:

• изолированный слюдяной пленкой или стеклотканью спиральный нагреватель из нихромовой проволоки;
• медное жало, которое расположено внутри спирали;
• пластиковую или деревянную рукоятку;
• корпус для размещения жала паяльника и спирали.

Рисунок 1. 100-ваттный паяльник с пластиковой рукояткой и трехполюсной вилкой

Подключение к электрической сети производят кабелем длиной примерно 1 м, который через ограничитель радиуса изгиба выходит из задней части рукоятки.

Деревянная или пластиковая рукоятка имеет форму простой ручки. Электронные схемы паяют изделиями небольшой мощности, оборудованных пистолетными рукоятками с кнопкой-курком для быстрого разогрева жала. Один из вариантов такого инструмента показан на рисунке 2.

Рисунок 2. Радиомонтажный паяльник пистолетного типа

Бытовые паяльники предназначены для подключения к сети напряжением 12 и 220 В.

220 – вольтовые паяльники из соображений обеспечения электробезопасности должны комплектоваться 3-контактной вилкой, обеспечивающей надежное заземление. Для 12-вольтовой техники достаточно простой 2-контактной плоской вилки.

Припой

Паяют припоем – сплавом олова со свинцом, возможны добавки иных металлов. Припой имеет форму трубки или проволоки различного диаметра. Трубчатый припой заполнен внутри канифолью, паять с его помощью более удобно.

Свинец вводят в сплав для уменьшения стоимости. Его удельное содержание различно, что прямо отражается в марке. Например, ПОС-61 (очень популярный третник) означает:

• П – припой;
• ОС – оловянно-свинцовый;
• 61 – с 61-процентным содержанием олова.

В быту паяют сплавами с уменьшенным содержанием олова, лужение посуды целесообразно выполнять составом ПОС-90.

Кроме того, паяют мягкими и твердыми припоями. Мягкие составы имеют температуру плавления менее 450, остальные относят к твердым. Температура плавления припоя ПОС-61 составляет 190 – 192 °С. Из-за сложностей разогрева высокотемпературную пайку с привлечением твердых припоев электрическим инструментом не выполняют.

Составами с добавлением легкоплавких металлов: алюминия и кадмия – паяют алюминий. Из-за повышенной токсичности паять с их помощью можно только при отсутствии альтернативы.

Можно ли обойтись без паяльника

Припаять без паяльника провода к плате – вполне выполнимая задача. Для этого следует взять небольшую по размерам металлическую ёмкость (типа плошки) и заполнить её мелко нарубленным мягким припоем, смешанным с тщательно растолчённой канифолью. Для этих целей удобнее всего использовать металлическую крышку от стандартной банки кофе.

Затем ёмкость с твёрдой паяльной смесью разогревается любым доступным способом до момента перехода последней в жидкую фазу. Все последующие операции должны выполняться очень быстро, чтобы не допустить остывания готового состава.

Нужно окунуть в расплавленный припой конец подпаиваемого проводника, а затем осторожно капнуть жидким составом на контакт платы. Быстро прижать конец провода к ещё не застывшей капле расплавленного припоя, и дождаться остывания зоны соединения

В заключение обзора отметим, что в современных электронных устройствах обрыв проводника в контактной точке платы – это самая распространённая неисправность.

Так что после освоения технического приёма их соединения без паяльника можно будет легко восстановить любое повреждённое электронное изделие (такое, например, как клавиатура персонального компьютера).

Макс Любин

Давайте разбираться, что это за ноги, что за пятаки и что с ними делать. Пятаками часто называют контактные площадки на плате, на которые припаиваются ноги элементов. Сами «пятаки» – это чаще всего просто пластинка из медной или латунной фольги, которой оканчивается токопроводящая дорожка на плате.

Ноги — это ножки элементов, которыми элемент припаивается к пятакам.

При неаккуратном использовании, подразумевающем сильное механическое воздействие, элемент может оторваться от платы, вырвав при этом ту самую контактную площадку и сделав восстановление либо более проблематичным, либо нецелесообразным.

О того, как именно проходят дорожки на плате, зависит и сложность ремонта.

Принцип работы самодельного паяльного фена

После включения нагрев устройства производится в обычном режиме – собирается нагретый воздух в камере, которую мы «утеплили» фольгой. Воздух поступает из компрессора, нагревается, и выталкивается через сопло из стали.

Регулировать температуру жала этого устройства не получится. Можно лишь менять интенсивность воздушного потока путем пережатия трубки от компрессора. Чем меньше будет скорость воздухопотока, тем выше температура на выходе аппарата. Отрегулировав эти параметры, можно создать условия для плавки определенного припоя.

Такой фен, конечно, не сможет полностью заменить профессиональную паяльную станцию. Но, гарантировано пригодится вам при работе с радиоэлектроникой.

Ванна из пенополистирола

В качестве строительного материала вместо кирпичей можно использовать пенополистирол. Преимущества использования пенопласта для формирования каркаса ванны – его небольшой вес, легкость обработки и возможность создать конструкцию любой формы за короткое время. Такую ванну в связи с ее незначительным весом, при выполнении надежной гидроизоляции можно изготовить и в квартире. Общий принцип изготовления ванны аналогичен, как и в случае использования кирпича, рассмотрим некоторые нюансы процесса:

• Пенополистирол режется на куски необходимой формы и размера ножовкой или ножом.
• Выкладывается произвольная форма ванны. Пенопласт клеится на специальный монтажный клей для пенополистирола.
• Когда каркас готов, производится оштукатуривание несколькими слоями водостойкого клея с использованием армирующей сетки. Этот этап выполняет несколько функций: усиление конструкции, придание желаемых обтекаемых форм, а также гидроизоляция ванны.
• После высыхания штукатурного слоя, поверхность грунтуется и обрабатывается жидким гидроизоляционным составом.
• Облицовка производится мозаикой с использованием водостойкого клея.
• Завершающий этап – заполнение швов водостойкой эпоксидной затиркой, которая повышает герметичность швов.

Демонтаж крупных компонентов

Демонтаж крупных компонентов с большим числом выводов, в частности трансформаторов, с целью их последующего использования иногда является сложной задачей. Ее можно облегчить, если распилить печатную плату вокруг выводов так, чтобы обойти все контактные площадки (рис. 1). Затем их достаточно нагреть и тем самым высвободить соответствующие выводы.

Рис. 1. Демонтаж трансформатора.

При замене вышедших из строя многоштырьковых радиоэлементов (микросхем, контурных катушек, малогабаритных трансформаторов и других деталей с несколькими выводами) часто допускают следующую ошибку: непрерывно нагревая контакты, наклоняют выпаиваемую деталь в стороны и постепенно вытягивают ее из гнезд печатной платы.

При этом фольга печатного монтажа отслаивается и в результате повреждается печатная плата ремонтируемой радиоаппаратуры. Целесообразно для удаления припоя использовать отсос или оплетку (см. ниже).

Травление плат в медном купоросе

Относиться к дешевым способам, купорос можно приобрести в строительных магазинах, аптеках и садоводческих лавках. Нам понадобится, горячая вода, самая обычная поваренная соль, которой пользовались ранее, сам купорос. Проводить действия будем эмалированной таре, на случай подогрева раствора для ускорения реакции травления печатной платы.

Внимание! Купорос вреден и токсичен, работайте на открытом воздухе или под вытяжкой, берегите здоровье!

На столовую ложку купороса, берем пол литра кипятка, две столовые ложки соли. Сначала в тару закладывается соль, купорос и после заливается кипятком. Перемешиваем до полного растворения порошков, или образования однородной массы. Укладываем в жидкость заготовку, иногда перемешиваем, по возможности подогреваем, можно использовать несколько раз. Метод рабочий, быстрый, но ядовитый.

Использование демонтажной оплетки

При демонтаже микросхем голым паяльником используется свойство паяльника притягивать припой. Залуженное и покрытое флюсом жало паяльника обладает хорошей смачиваемостью и вбирает припой очень даже не плохо. Но как повысить эффективность этого процесса?

Можно конечно выбрать паяльник с более широким жалом, тогда им можно будет изъять большее количество припоя. Но можно пойти другим путем, можно воспользоваться оплеткой от коаксиального кабеля. Подойдет антенный провод от телевизора. Сдираем эту оплетку с кабеля и обильно покрываем ее флюсом.

Теперь если прижать такую косичку к пайкам микросхемы и немножко пройтись по ней паяльником можно убедиться чудесных демонтажных свойствах оплетки. Благодаря своей пористости и гигроскопичности она вбирает в себя припой куда лучше любого жала паяльника, освобождая тем самым микросхемные выводы.

Сейчас в продаже имеются специальные демонтажные оплетки, так что можно оставить телевизионный провод в покое.

Пошаговое изготовление установки

Чтобы изготовить простую паяльную станцию, нужны обычные паяльники. Мощность первого составляет 100 Вт, второй имеет нагреватель на 40 Вт.

Простое включение без промежуточного блока показывает, что на жале паяльника образуется нагар. Он происходит из-за перегрева жала в процессе нагревания. Нужно устройство, которое ограничит температуру нагрева. Для монтажа деталей на плате достаточно только расплавить припой. Застывая, он надежно соединит детали.

Приобретены основные комплектующие изделия: розетка для внутреннего монтажа; диммер, рассчитанный на 100 Вт.

У диммера имеются монтажные отверстия. Одно предназначено для соединения к общей сети, другое используется для подключения к инструменту.

Из ламинированного ДВП выпиливаются детали для изготовления корпуса. С помощью клеевого пистолета будет произведена сборка корпуса в единую пространственную конструкцию.

Прорезаны необходимые отверстия и производится спайка деталей. Прибор обретает нужный вид.

Нижняя крышка будет отъемной. Устанавливаются специальные клеммы, для винтов.

Остается установить детали внутрь корпуса паяльной станции.

После установки диммера выполняется монтаж розетки.

Устройство собрано. Нужно выполнить тестирование. Для удобства работы требуется градуировка.

Включение при установке диммера на максимальную мощность показывает, что перегрев не устранен. Нужно снижать силу тока, подаваемую на паяльник.

Чтобы градуировать паяльную станцию подключение выполняется через амперметр. Его соединяют последовательно нагрузке. Остается только контролировать значение силы тока, отмечая их на диммере.

Подводя контакт прибора в вилке паяльника, проверяют величину протекающего тока. Наблюдают за нагревом жала.

Для каждого измеренного значения наносят отметки на неподвижном диске диммера. В дальнейшем достаточно будет устанавливать разные режимы, чтобы контролировать работоспособность паяльника.

Градуируется весь неподвижный диск.

Для любого положения поворотного движка нанесены риски. Им соответствует определенная сила тока, а также и мощность, передаваемая на паяльник.

С помощью припоя определенной марки уточняются температурные значения. Каждой мощности соответствует своя температура разогрева жала.

Паяльная станция работает отлично. Припой на жале не выгорает. Он только расплавился.

Изготовлено работоспособное устройство.

Видео: паяльная станция своими руками.

Ликбез для начинающих

Для выпаивания детали из платы, нужно сделать так, чтобы контакты разогрелись до плавления припоя (примерно 230 °C). Основная ошибка начинающих — место паяльных работ сразу прогревают на 300 — 350 °C.

Например, нужно выпаять микросхему из платы паяльной станцией Lukey 702.

Многие радиолюбители и электронщики выставляют параметры нагрева выше 300 °C.

В первый момент, на деталь действует около 200 °C. На контактах и окружающем месте паяльных работ комнатная температура.Нагрев детали достигает 300 °C, а контакты еще не дошли до 200 °C.На микросхему поступает критическая температура 350 °C. Тем временем, окружающее место пайки неравномерно прогревается, даже если происходят равномерные движения феном по месту пайки. На контактах детали появляется заметная разница температур.400 °C и микросхема начинает зажариваться. Еще чуть-чуть, и она отпаяется из-за того, что и контакты практически нагрелись до плавления припоя. Но это происходит потому, что плата прогрелась. И в данном случае, это произошло неравномерно. Высокие значения температур приводят к тепловому пробою микросхемы, она выходит из строя. Плата сгибается, чернеет, появляются пузыри из-за вскипевшего текстолита и его составляющих.

Как все-таки без ущерба паять детали?

Нужно проанализировать место пайки и оборудование:

Оценить толщину платы. Чем толще плата – тем сложнее и дольше ее прогревать. Плата представляет собою слои дорожек, маски, площадки и много металлических деталей, которые очень теплоемкие.

• Что находится рядом. Чтобы не повредить окружающие компоненты, нужно их защитить от температуры. С этой задачей справятся: термоскотч, алюминиевый скотч, радиаторы и монетки.
• Какая температура окружающей среды. Если воздух холодный, то плату придется нагревать чуть дольше. Особое значение имеет то, что находится под платой. Не нужно паять на металлической пластине, или на пустом столе. Лучше всего подойдет деревянная дощечка или набор салфеток. И при этом плата должна находиться в одной плоскости, без перекосов.
• Оборудование. Многие паяльные станции продаются без калибровки. Разница между показываемой температуры на индикаторе и фактическая может достигать как 10 °C, так и все 50 °C.

Настройка технологических параметров

Для получения качественных паяных соединений, необходима настройка технологических параметров паяльной линии. Во-первых, формой и ориентацией сопла формируется гребень волны оптимального профиля, во-вторых, движущаяся над ванной плата располагается под некоторым углом к поверхности расплава. Правильно выбранные параметры процесса позволяют избежать брака в виде перемычек между токоведущими дорожками и наплывов (сосулек) на выводах деталей.

Для этой же цели может использоваться технология пайки двойной волной. В этом случае, первая волна припоя имеет турбулентный характер, что позволяет лучше смачивать паяемую поверхность и проникать припою в монтажные отверстия платы.

Вторая волна, имеющая более плавное ламинарное течение, смывает огрехи в виде лишних капель и наплывов припоя, формируя при этом окончательную геометрию гантелей.

Пайка волной не всегда автоматизирована. Например, на многих сборочных конвейерах Китая и других стран Азии, установка деталей на плату, последующая обработка флюсом и обмакивание платы в ванну с припоем выполняют люди.

При этом плата берётся руками посредством специального захвата и обмакивается в ванну жидкого припоя.

Ученые выяснили, как сделать полупроводники для электроники в десять раз тоньше

Результаты исследования опубликованы в Journal of Alloys and Compounds. Размер компонентов электроники критически важен для ее эффективности. Простейший пример: чем меньше элементы микросхем смартфона, тем выше производительность устройства и ниже тепловыделение.

Сегодня основным материалом, используемым для изготовления полупроводниковой электроники, является кремний. Однако сам по себе он обладает более низкой проводимостью, по сравнению с другими полупроводниковыми материалами. Получение чистого кремния, который необходим для производства устройств – непростой и дорогостоящий процесс.

Кроме того, дальнейшее уменьшение размеров элементов уже практически невозможно, но именно это требуется для повышения скорости обработки информации, поскольку меньшие размеры полупроводящих элементов предполагают возможность использования их в большем количестве одновременно.

Ученые НИТУ «МИСиС» совместно с коллегами из Университета штата Небраска выяснили, как уменьшить толщину полупроводниковых компонентов в 10 раз.

Для этого понадобилось отказаться от уже ставшего привычным кремния в пользу других материалов – соединений титана и циркония с серой (TiS3 и ZrS3). Использование в качестве исходных веществ сплавов титан-цирконий и чистой серы позволяет точно управлять свойствами получаемых полупроводниковых тонких лент, которые затем и используются в устройствах. Тем не менее, перед учеными стояла проблема, с которой до этого неоднократно сталкивались другие научные группы: почему не удается получить весь спектр соединений от чистого ZrS3 до TiS3, чтобы управлять оптическими и электрическими свойствами этих материалов для эффективного использования их в полупроводниковых приборах.

Ученые выяснили, что проблема заключается в температуре, при которой кристаллизуются материалы, – 800°C. При помощи сканирующей электронной микроскопии удалось увидеть, что, помимо небольших «игольчатых» кристаллов, в структуре формируются крупные восьмиугольники – гексагоны, – нарушающие однородность материалов.

Было решено постепенно понижать температуру кристаллизации и наблюдать, как «поведет себя» структура материалов. Оказалось, что, если затвердевание раствора проходит при более низкой температуре, кристаллы-гексагоны уже не формируются, и весь материал представляет собой тонкие ленты. Благодаря слоистой структуре этих материалов, удалось получить пленки толщиной всего примерно в 1 нм.

Далее ученые планируют продолжить эксперименты с титаном и цирконием: используя разные соотношения металлов, объединять их в твердые растворы с серой и измерять проводимость образцов. В перспективе это позволит найти оптимальные и стабильные комбинации материалов с наибольшей степенью проводимости.

Выпаивание микросхем с помощью пластины

Наличие нескольких ножек у микросхемы осложняет процесс одновременного выпаивания их из платы. Поэтому часто радиолюбители используют специальные металлические теплопроводящие насадки для прогревания сразу нескольких контактов.

Процесс такого демонтажа выглядит просто. Специальная пластина или простое бритвенное лезвие прикладываются одновременно к нескольким контактам. Затем лезвие нагревается до температуры плавления припоя. Так как площадь прогрева увеличена, то нужно применять паяльник 40 Вт мощности.

Во время нагрева теплопроводящей пластины микросхему рекомендуется немного раскачивать, чтобы упростить процесс освобождения ножек от припоя. После вынимания одного ряда контактов пластину переносят на другой ряд ножек и проделывают аналогичную операцию, пока полностью деталь не освободится от платы.

Ванна из кирпича

Технология, по которой изготавливается ванна из кирпича, позволяет возвести конструкцию любого размера и конфигурации, так как для ее сооружения не требуется пресс-форма. Технологический процесс включает в себя следующие этапы:

Кладка кирпича

• Подготавливается основание: очищается от мусора и выравнивается.
• Планируются точки подвода воды и отвода стоков.
• Осуществляется сухая раскладка кирпича, чтобы определиться с размерами конструкции и необходимым количеством материала.
• Следующий этап – укладка первого ряда кирпича. Для кладки используется кладочный раствор в пропорции 1 часть цемента на 3 части песка. Для повышения стойкости раствора к воздействию влаги и образованию плесени при замешивании рекомендуется добавить гидрофобизатор и антисептик для бетона. Во время кладки первого ряда оставляются зазоры для прокладки коммуникаций.
• Далее монтируется сифон и прокладывается канализационная труба для слива воды. Не забудьте сразу накрыть или заткнуть сливное отверстие, чтобы в канализацию не попал раствор, куски кирпича или другой строительный мусор.
• Продолжается кладка кирпича с формированием бортика и сплошной укладкой дна.

Штукатурка и гидроизоляция

Когда кладочные работы завершены, приступают к штукатурке, чтобы сгладить все неровности и углы. Поверх штукатурки нужно нанести гидроизоляция, оптимальный вариант – использовать полимерные или комбинированные обмазочные составы, так как они дают минимальный слой при высокой степени водонепроницаемости. Еще один способ – оштукатуривание стенок и дна цементным раствором с добавлением жидкого стекла или специальных гидроизолирующих добавок либо использование готовой цементной гидроизоляции (например Ceresit CR 65).

Декоративное оформление

После нанесения слоя гидроизоляции приступают к декоративной отделке ванны. Для этого используют керамическую или керамогранитную мозаику. При этом мозаика благодаря своим небольшим размерам позволяет облицовывать поверхности с любым радиусом изгиба и сложные по своей форме конструкции. Облицовка клеится на водостойкий клей. Затирка швов осуществляется после схватывания клея эпоксидной затиркой.

Такая ванна получается красивой внешне и надежной в плане герметичности конструкции.