Устройство для пайки

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социапистическнх

Республик м 979О47 (61) Дополнительное к авт. саид-ву(») Зая влено 03. 02. 81 (21) 3239767/25-27 с присоединением заявки.РЙ (23) Приоритет "

Опубликовано 07.12.82. Бктллетеиь И45

Дата опубликования описания 10.12.82 (51)hi. Кд.

В 23 К 3/02

Гооуааратвснный комитет (53) УДК 621 .791 3(088.8) оо делам изобретений н открытий (72) Автор изобретения

И.M. Лебедев (7!) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПАЙКИ

Изобретение относится к области пайки, а точнее к устройствам для пайки электро- и радиоаппаратуры на платы печатного монтажа. Изобретение наиболее эффективно может быть использовано при пайке микросхем и миниатюрных деталей на поточных линиях.

Известны паяльники с внешним обогревом жала, работающие в постоянном тО режиме, сменный нагревательный элемент которых состоит из керамической втулки с нихромовой спиралью и термоизоляционного экрана. Жало расположено внутри втулки и может передвигаться, благодаря чему осуществляется регулировка температуры жала j l 21

Недостатками этих устройств являются зависимость температуры жала от тепловой нагрузки и от питающего напряжения, а также малый тепловой

КПД из-за сильного рассеивания тепла внешней поверхностью нагревательного элемента, малая эксплуатационная надежность из-за частого перегорания о сильно нагретой (до 700 С) спирали и относительно длительное время разогрева (2-3 мин).

Известен паяльник с внутренним обогревом жала, в котором нагревательный элемент, состоящий из керамической трубки с намотанной нихромовой проволокой, помещен внутрь паяльного стержня (3 1.

Недостатком известного устройства является недолговечность нагревательного элемента, а также нестабильность температуры .жала.

Известно устройство для сварки и пайки, содержащее преобразователь постоянного напряжения в переменное и цепь обратной связи (4 ).

Недостатком известного устройства является отсутствие температурной зависимости между нагревом электродов и углом включения тиристоров.

3 9790ч7

Наиболее близким к изобретению техническим решением является устройство для пайки, содержащее корпус с нагревательным элементом понижаю-! „ щии трансформатор, состоящий из сердечника, первичной обмотки, соединенной с источником переменного тока, и вторичной обмотки, соединенной с нагревательным элементом, а также реактивное сопротивление в виде ков- !О денсатора (5 3.

Недостатком известного устройства является нестабильность зависимости температуры петли от тепловой нагрузки, так как теплоемкость ее мала.

Такое устройство имеет большую массу и площадь поверхности токоподводящих проводов и шин, что снижает тепловое КПД. Кроме того, рабочая петля поддерживается в перегретом со- 20, стоянии, так как в процессе пайки температура петли сильно уменьшается и может выйти за нижний допустимый предел, что снижает надежность устройства.

25 !

Целью изобретения является повышение надежности в работе, обеспечение стабильности температуры и увеличение теплового коэффициента полезного действия.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для пайки преимущественно микросхем, содержащее корпус с нагревательным элементом, понижающий трансформатор, состоящий из сердечника, первичной обмотки, соединенной с источником переменного тока, и вторичной обмотки, соединенной с нагревательным элементом, а также

40 реактивное сопротивление в виде конденсатора, снабжено фазовым детектором, преобразователем частоты и ра.диатором, внутри которого размещен выполненный из феррита сердечник трансформатора с первичной обмоткой, нагревательный элемент выполнен в виде замкнутого витка вторичной обмотки трансформатора, причем первичная обмотка подключена к выходу преобразователя частоты, первый вход послед- 5 него подключен к выходу фазового детектора, а"второй вход - к первому входу фазового детектора, при этом два других его входа подключены к конденсатору.

В таком устройстве вторичная обмотка трансформатора выполнена из медного провода с антикоррозионным покрытием, а нагревате.пьный элемент снабжен цанговым зажимом.

В устройстве трансформатор выполняет две функции: функцию трансформирования напряжения и совместно с конденсатором функцию датчика температуры нагревательного элемента, причем последняя осуществляется благодаря, во-первых, близкому расположению трансформатора и нагревателя, что приводит к однозначной связи температуры нагревательного элемента и сердечника, и, во-вторых, к наличию температурной зависимости магнитной проницаемости сердечника, что в случае отклонения температуры элемента от номинальной приводит к выходу из резонанса последовательного колебательного контура, образованного конденсатором и первичной обмоткой трансформатора, к отклонению фазы напряжения на конденсаторе относительно фазы питающего напряжения более или .71 менее — —, которое является информационным источником для цепи обратной отрицательной связи, регулирующей интенсивность поступления электроэнергии к нагревателю. Таким образом осуществляется стабилизация температуры нагревательного элемента. Повышение надежности устройства в работе осуществляется благодаря тому, что понижающий трансформатор расположен в корпусе, а замкнутый виток вторичной обмотки выполняет одновременно функцию токоподводящих проводов и шин, а такие нагревательного элемента, что приводит к исключению ряда электрических контактов {иногда между разнородными металлами) в цепи с током порядка десятков ампер, работающих при температурах порядка сотен градусов; электронное устройство позволяет стабилизировать температуру и исключить перегрев нагревательного элемента, а это значительно продлевает срок его службы; вторичный виток имеет малую массу, поэтому нагревательный элемент, являющийся частью витка, нагревается до рабочей температуры в течение 20-30 с, что позволяет использовать устройство в импульсном режиме, а это также увеличивает срок его службы. Увеличение теплового КПД достигается тем, что в устройстве осуществляется тепловая развязка между нагревательным элементом и токоподводящими проводами, так как они

9790 не имеют непосредственного теплового контакта со вторичным витком. Кроме этого, благодаря тому, что вторичная обмотка выполнена в виде одного вит-. ка, концы которого легко разъединяют- 5 ся, его можно без труда сменить в случае выхода из строя нагревателя без разбора корпуса.

На фиг. 1 изображена функциональная схема устройства; на фиг. 2— разрез корпуса устройства; на фиг.3вид радиатора, надетого на кольцо; на фиг. 4 — температурная зависимость магнитной проницаемости (p) феррита от температуры; на фиг. 5 — схема последовательного резонансного контура, образованного конденсатором и параллельно соединенными индуктивностью L и сопротивлением R, которые представляют собой упрощенную экви- 20 валентную схему трансформатора с нагрузкой, приведенной к первичной обмотке.

Устройство для пайки состоит из двух частей: электронной части, выполняющей функцию преобразователя постоянного напряжения в пульсирующее и стабилизатора температуры паяющей части. Электронная часть состоит из генератора 1 пульсирующего напряжения со входом, регулирующим выходную мощность, конденсатора 2, фазового детектора 3,. Паяющая часть устройства включает в себя ручку с кнопкой-выключателем 4 и корпус 5, содержащий 35 трансформатор с сердечником 6, первичной 7 и вторичной 8 обмотками, радиатор 9, предотвращающий перегрев сердечника, и первичную обмотку, две керамические шайбы 10 и защитный ко- 40 жух 11. Керамическая втулка с конусным отверстием 12 стягивает концы вторичной обмотки, которые изолированы один от другого прокладкой 13 из слюды и лишь в самом конце соеди- М няются, причем припой, затекающий между ними, создает надежный электрический контакт.

Устройство работает следующим об50 разом.

При прохождении тока через замкнутый виток вторичной обмотки последний нагревается, причем наибольшее количество тепла выделяется в месте соединения заостренных концов витка.

Часть тепла от нагретого витка передается сердечнику трансформатора и он нагревается до некоторой темпера47 6 туры Тс, однозначно связанной с температурой нагревательного элемента Тя.

Прежде чем показать процесс стабилизации Тн в динамике рассмотрим экви" валентную схему на фиг. 5. Здесь Еамплитуда первой гармоники колебания на выходе генератора 1, L — индуктивность первичной обмотки, R — - приведенное к первичной обмотке сопротивление нагрузки вторичной обмотки.

При этом выполняется равенство

wLR 1 (1) (Ш1.) + R IC где — угловая частота, и

R (mL) +R где М вЂ” фазовый сдвиг напряжения первой гармоники относительно тока, проходящего через конденсатор, фазовый детектор вырабатывает на выходе сигнал, пропорциональный углу Ч, который меняется при изменении

Предположим R ы, С - постоянные и при 1 = L выполняется равенство

1 (2). При этом выходное напряжение фазового детектора равно нулю, а на выходе генератора вырабатываются импульсы с частотой м шириной 1. С другой стороны L определяется температурой нагрева сердечника трансформатора, которая однозначно связана с температурой нагревательного элемента.

Таким образом, L = L„ np Тн = Тн, При изменении температуры элемента, например уменьшении, уменьшается

Угол Ч становится отличным от нуля и фазовый детектор вырабатывает напряжение определенной полярности, которсе, воздействуя на генератор ерез управляющий вход, увеличивает, а значит и мощность, отдаваемую генератором и температура Тн Тн„, à 9 - О.

Таким образом осуществляется стабилизация температуры. В данном устройстве осуществляется оптимальная передача тепла к нагревательному элементу, так как фактически последний выполняет функцию паяльного стержня.

За счет этого удалось при сохранении высокого теплового КПД и сравнительно большой удаленности от корпуса (3050 мм) значительно уменьшить массу стержня за счет уменьшения его сечения, а, следовательно, и инерционность теплового поля. Таким образом, технико-зкономический эффект при использовании данного устройства по сравнению с базовым объектом, в ка979047 честве которого взят прототип, достигается обеспечением высокого теплового КПД, удобством проведения паяльных работ, за счет удлиненного и тонкого стержня и минимальной инер- 5 ционности теплового поля для быстрого реагирования системы автоматического регулирования температуры нагревательного элемента на изменение тепловой нагрузки. 1О

Формула изобретения

Устройство для пайки преимущест- 15 венно микросхем, содержащее корпус с нагревательным элементом, понижающий трансформатор, состоящий из сердечника, первичной обмотки, соединенной с источником переменного тока, 20 и вторичной обмотки, соединенной с нагревательным элементом, реактивное сопротивление в виде конденсатора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности в рабо- 25 те, обеспечения стабильности температуры и увеличения теплового КПД, устройство снабжено фазовым детектором, преобразователем частоты и радиатором, внутри которого размещен 3О выполненный из феррита сердечник трансформатора с первичной обмоткой, нагревательный элемент выполнен .в виде замкнутого витка с заостренными концами вторичной обмотки трансформатора, причем первичная обмотка трансформатора подключена к выходу преобразователя частоты, первый вход последнего подключен к выходу фазового детектора, а второй вход - к первому входу фазового детектора, причем два других его входа подключены к обкладкам конденсатора.

2. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что вторичная обмотка трансформатора выполнена из медного провода с антикоррозионным покрытием, и нагревательный элемент снабжен цанговым зажимом.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

l. Красиков В.Ф. Технология миниатюрных изделий. М., Машиностроение", 1976, с. 296, 298.

2. Грижимальский Л.Л., Ильевский И.И. Технология и оборудование пайки. M. "Машиностроение", 1979, с. 216-218.

3. Кривошей А.В. Паяльник многоцелевого назначения. - Обмен опытом в радиопромышленности, 1971, N 4, с. 74.

4. Катин В.С., Никулин В.Б. и др.

Частотный метод управления источниками сварочных импульсов при шовной контактной сварке. - "Электронная техника", серия 7, выпуск 3, с. 27-32.

5. Красников В.Ф. Технология миниатюрных изделий. М., "Машиностроение", 1976, с. 291-292 (прототип).

979047

f0

Т",С

ВНИИПИ Заказ 9476/17 Тираж 1153 Подписное

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4