Жало волна для паяльника

Блог о электронике

Есть такой промышленный метод пайки — волновой. В двух словах это выглядит примерно так: Плата с воткнутыми в нее деталями стоит над баком с расплавленным припоем. Близко от поверхности, но не касаясь ее. По поверхности расплава проходит волна и омывает выводы, одновременно их запаивая. Получается очень красиво и технологично. Причем на выводах остается ровно столько припоя сколько надо.

Весь фокус в силе поверхностного натяжения и смачиваемости. Припой смачивает контакты, но не смачивает паяльную маску (спец лак такой которым покрыто все кроме участков пайки — та самая «зеленка»). В местах контакта выводов и дорожек зазоры и радиусы малы и силы поверхностного натяжения захыватывают и не отпускают припой, а излишки уходят вместе с волной.

Тот же принцип, но локально используется в жале типа «Микроволна». Идея в том, что запас припоя удерживается в канале жала силами поверхностного натяжения и так просто жало его не отдаст. Но между ножкой и площадкой зазор в десятые доли миллиметра, а значит сила поверхностного натяжения там гораздо выше и припой буквально засасывает туда. Излишки же припоя, которым не за что держаться, втягиваются обратно в жало теми же силами натяжения. Просто как все гениальное.

Красными кружочками я отметил участки где остается припой.

Жало микроволна это одна из козырных фишек навороченных паяльных станций вроде Ersa Digital 2000. Стоит такое жало около 2тыр, а сама станция тянет на все 10 если не больше.

Я решил поступить хитрей — взял стандартное жало типа «усеченный цилиндр» для станции ZD-929C которая стоит недорого и довольно популярна.

Затем, дремелем с зажатым в него круглым камушком, проточил в нем углубление аля «Выгоревшее жало совкового паяльника». Стоимость такого жала около 50 рублей. Работы на пять минут:

Диаметр воронки примерно 2мм, глубина около милиметра. Ну тут можно экспериментально поиграть с величинами. Также не помешает слегка закруглить надфилем углы цилиндра, чтобы не цеплялись за выводы:

Ну, а дальше результат не заставил себя ждать:

Паяем опять SSOP корпус. Мелкий, гад! Но мы и не такое паяли 🙂

И немного крупней:

Ну и еще одно старое видео, тут я микроволной запаиваю SOIC в два счета.

З.Ы.
Это переписанная заново старая статья. Т.к. появилось новое видео и я несколько переписал ее текст, то решил не плодить дубли тем, а сделал апдейт и теперь поднимаю ее наверх.

Даже такой простой инструмент как паяльник обладает особенностями конструкции, которая состоит из отдельных элементов. Самыми меньшими размерами обладает жало. От уровня качества этой детали зависит работоспособность приспособления. Если вам это неинтересно, то можно просто купить паяльный набор, воспользоваться инструкцией и не думать о том, какое жало для паяльника лучше. Но если вы любознательны и считаете, что сможете разобраться с этим вопросом самостоятельно, то читайте далее.

Свойства наконечника

Рабочий наконечник обладает следующими свойствами:

1. Теплопроводность. Очень важный параметр, который определяет, какое количество тепла будет передаваться на рабочую область от нагревательного элемента;
2. Способность скапливать тепло. Эта характеристика зависит от размеров наконечника. Очень тонкое жало при контакте с крупным элементом может мгновенно отдать тепло;
3. Износоустойчивость. Конечно, паяльником забивать гвозди никто не будет, но с течением времени наконечник подвергается износу из-за механического воздействия и влияния агрессивных флюсов;
4. Защита от окислительных процессов. Даже тонкая окислительная пленка существенно уменьшает качество жала.

С точки зрения проводимости тепла, самым оптимальным металлом для жала считаются медные сплавы. Но медь характеризуется низкой стойкостью к коррозии и износу. Сплавы на основе никеля или стали — абсолютная противоположность. Высокий уровень прочности, защита от ржавчины — но ужасная способность к теплопроводности.

Потому современные производители пытаются создавать жала из самых разных материалов, чтобы подстроиться под рыночные запросы. Также они постоянно экспериментируют с материалами-композитами, увеличивая эксплуатационные свойства инструмента.

Используемые материалы

Изделия из меди

Этими наконечниками оснащается большая часть паяльников. Изделие из меди очень универсально и обладает отличной теплопроводностью. А самое главное — прекрасной теплоемкостью.

То есть при обработке крупных деталей или спайке толстых проводов собранная тепловая энергия не будет резко менять температуру и рассеиваться. Потому для обработки массивных элементов специалисты предпочитают пользоваться паяльниками с крупным жалом из медного сплава. Для нагревания такого изделия необходимо большое количество энергии, однако его масса обеспечивает стабильные температурные показатели при работе.

Таким жалом паять можно практически любые детали. Исключением тут являются лишь планарные микросхемы, модули SMD и пр. Конечно, наконечнику также можно придать и более тонкую форму, однако в таком случае он будет быстро изнашиваться.

Самая главная проблема медных сплавов — низкий уровень термостойкости и чрезмерная мягкость. Также при воздействии высоких температур изделие из меди начинает окисляться. Чистка наконечника классической методикой не дает положительного результата. Мастерам приходится делать зачистку с помощью наждачки или напильника, после чего размеры жала существенно уменьшаются.

Для той цели, чтобы сохранить поверхность жала в хорошем состоянии, она покрывается припоем.

Процесс лужения

Для начала изделие нужно протереть смоченной в воде губкой, слегка прогреть и зачистить надфилем (мелким напильником) или наждачным абразивом. После этого его нужно поместить в канифоль, а сверху положить кусок припоя. Оловянный сплав сам начнет покрывать поверхность жала.

Другой вариант — потереть раскаленный наконечник о поверхность древесины, на которую нанесен припой или флюс. Лучше выбирать хвойную древесину.

Другая проблема меди — низкая стойкость к коррозии при больших температурах и воздействии флюсов. Не нужно полагать, что именно кислотные составы являются причиной всех проблем. Канифоль тоже оказывает неблаготворное влияние на медь. С течением времени на поверхности металла появляются борозды и микроскопические ниши, которые нужно обязательно шлифовать.

Так или иначе, но при регулярной замене и должном уходе медное жало очень удобно использовать. Потому паяльники с такими наконечниками производят и сегодня.

Никель и серебро

Фактически это самый обыкновенный медный наконечник, но со специальным покрытием. Для обеспечения защиты от обгорания и коррозии поверхность изделия серебрится или никелируется. Проблема заключается лишь в том, что такой металл как никель характеризуется недостаточной хорошей адгезией, потому к нему не прилипает расплавленный до жидкого состояния припой.

У вас будет возможность лишь нагревать саму зону пайки, а не зачерпывать небольшое количество олова паяльником. На практике у вас будут заняты обе руки — одна будет удерживать инструмент, а другая — оловянную проволоку.

У серебряного покрытия нет такого рода проблем. При этом цена приспособления лежит в разумных пределах, а качество жала улучшается.

Другое решение — наконечник многослойного типа. В таких изделиях полезные свойства материалов используются по отдельности. Эти конструкции отличаются дороговизной, но они служат очень долгое время и крайне качественно выполняют поставленные перед ними задачи.

Стоит отметить и то, что наконечники с защитным покрытием запрещено зачищать абразивами, иначе слой для защиты повредится, а само изделие быстро сломается.

Керамическое покрытие

Конструкция корпуса сделана из крепкой керамики, а само жало изготавливается из металлического сплава. Такой материал как керамика отличается хорошей теплоемкостью и теплопроводностью. Но она гораздо прочнее медных сплавов и не боится воздействия коррозии. Создавая наконечники из материалов-композитов, производители стараются сочетать в одном приспособлении все самые лучшие свойства разных материалов.

Паяльники, оснащенные жалом из керамики, очень удобны. Их не нужно регулярно подвергать очистке. Однако мастера-старожилы больше любят изделия из меди.

Составные разновидности

Эта разновидность наконечников компонуется сразу из нескольких материалов. К примеру, сердечник выполнен из стали, теплопроводящий элемент — из меди, а никель, как и латунный сплав, обеспечивает защиту от коррозии.

При учете того, что условия работы постоянно могут меняться, для домашнего применения лучше обзавестись паяльником со сменными жалами. Самое важное — подобрать глубину посадки и диаметр.

Температурный стабилизатор

Конечно, для полноценной работы недостаточно одного только хорошего материала. Нужно и то, чтобы на конце наконечника постоянно была определенная температура. Именно для этой цели многие производители встраивают в тело жала специальный датчик.

По сути, такой контроль температурных показателей нужен лишь для тонкой обработки деталей, которые очень чувствительны к сильному нагреву. В таком случае на жале выставляется необходимая температура, и работу можно производить без страха испортить детали. В большей части конструкций используется простейшая схема — заблаговременная установка значений без последующего контроля.

Температурный регулятор может встраиваться в изделие, а может представлять собой отдельно стоящий блок, на который идет подача данных от датчика. Это не оказывает никакого влияния на качество исполнения работ.

Изготовление тонкого жала

Некоторые радиолюбители и домашние умельцы делают инструмент для пайки своими руками. Это происходит после того, как они перепробовали кучу вариантов — от дорогостоящих немецких и японских до никелированных штырей с газовыми активаторами и микроволнами из Поднебесной.

Для того чтобы сделать хороший наконечник, вам понадобится:

1. Знакомый опытный токарь или доступ к станку.
2. Прут из меди диаметром в 6−8 миллиметров.
3. Небольшое количество серебра.

Создаем основу. Придаем медному прутку форму, соответствующую отверстию держателя наконечника.

С торцевой части делаем отверстие с глубиной в десять-пятнадцать миллиметров для резьбы «М4». Затем заказываем в ювелирном магазине или мастерской при нем пруток из серебра длиной десять миллиметров и диаметром в пять миллиметров. Качество драгоценного металла при этом совершенно неважно. Отрезаем двухсантиметровый отрезок от серебряного прута, создаем резьбу «М4», закручиваем его в основание и корректируем форму кончика.

После завершения обработки у вас получится качественный паяльник с тонким жалом. Медный сплав будет поставлять тепловую энергию на кончик из серебра, которое отличается прекрасной адгезией, потому к жалу будет отлично липнуть припой. Для надежности можно сделать сразу два жала, которые можно будет при необходимости поменять.

Недостаток лишь один — с течением времени серебро будет растворяться в свинце или сгорать, но это длительный процесс.

В прошлом посте про пайку кто то заикнулся про то, что мелкие микросхемы лучше запаивать микроволной. Чтож, есть такое слово в этой букве — вот вам микроволна 🙂

А вот то же самое, но крупным планом.

Как это работает:
Эффект достигается за счет сил поверхностного натяжения. Вогнутая поверхность жала не отпускает припой, втягивая его в себя, но вот между выводом детали и площадкой зазор еще меньше и радиусы кривизны микроскопическая, а значит сила поверхностного натяжения там выше — припой там остается, из остальных же щелей жало его вытаскивает обратно в себя. Как результат — чистая и красивая пайка с одного движения.

Само жало микроволна не сложное, собственно, все видно на видео, секретов нет — это плоское жало с проточкой. Устанавливается на паяльные станции. Жало не дешевое, около 2тыр, ЕМНИП, да и сама станция у которой в арсенале есть такое жало стоит от 8-10тыр.

Но я поступил хитрей — купил обычное плоское жало для своей станцииZD-929, обошлось оно мне примерно в 50 рублей, да сделал в нем дремелем углубление диаметром 2мм и глубиной около миллиметра. Да немножко края надфилем закруглил, чтобы не цеплялась за выводы.

Станция ZD-929 тоже из бюджетных, не дороже 3тыр. Также с такими жалами работают многие паяльники от Фирмы ZD (средняя цена такого паяла 300-500рублей).

Работы на пять минут, цена копеечная, а результат на лицо 🙂

Да, я нарушил несгораемый слой и долго такое жало не протянет, с современными зверскими флюсами его сожрет меньше чем за сотню паек.
Но! Новое стоит всего 50 рублей и 5 минут времени, да и паяю я им не с утра до вечера. Так что для дома для семьи самое то.

Более подробно технологию изготовления жала я уже давным давно описывал с своем блоге.

З.Ы.
Если кому интересно, что это за зеленые платки я паяю одну за другой вот уже не первый пост? А это моя отладочная платка PinBoard для облегчения изучения микроконтроллеров AVR.

AdBlock похитил этот баннер, но баннеры не зубы — отрастут