1. Паяльники и приспособления к ним

1.1. Микропаяльник для печатного монтажа, удобный и легкий, мощностью 25 Вт на напряжение 6 В нетрудно собрать самому (рис. 1).

Рис. 1. Микропаяльник для печатного монтажа.

Основой микропаяльника может служить арматура вышедшего из строя обычного электропаяльника мощностью 50 Вт. От него берется ручка 1 со стальной втулкой 2, слюдяная прокладка, шнур с нагревателем и асбестовая нить. Втулку 2 укорачивают настолько, чтобы ее отрезок, выходящий из ручки, имел длину 35 мм. В нем сверлят три отверстия.

Собирают паяльник в такой последовательности. Жало 8 (отрезок медной проволоки диаметром 3 мм и длиной 70 мм) плотно вставляют в медную трубку 5, на передней части которой тугой посадкой закрепляют втулку 6 из меди или латуни. На выступ этой втулки напрессовывают трубку 7, вырезанную из пустого латунного баллона шариковой ручки. Затем трубку 5 обертывают двумя слоями слюдяных полосок 10 шириной 25 мм и сверху надевают нагреватель 9 — спираль диаметром 4 мм и длиной 20 мм от электроплитки. Сопротивление спирали должно быть в пределах 1,3—1,5 Ом. Один конец спирали, расположенный ближе к жалу, соединяют с трубкой 5 (прикручивают к ней тремя витками медной проволоки диаметром 0,6 мм). Второй конец спирали через переходной провод, обмотанный асбестовой нитью, соединяют с проводом сетевого шнура. Другой провод шнура соединяют с втулкой 2. После этого втулку 6 запрессовывают в корпус 3 так, чтобы нагреватель оказался внутри корпуса. Затем надевают корпус на втулку 2 и закрепляют части паяльника двумя винтами 4. Чтобы трубка 5 не прогибалась, под нее подкладывают опорную прокладку 11.

Паяльник можно класть на стол без специальной подставки, если на ручку 1 напрессовать опору 12 из текстолита.

1.2. Низковольтный паяльник, рассчитанный на питание через понижающий трансформатор, полезен при пайке выводов полупроводниковых приборов и в других случаях. Такие паяльники легче ремонтировать.

Низковольтный паяльник можно изготовить из перегоревшего обычно паяльника мощностью 40—90 Вт. Нагреватель разбирают и, удалив старую обмотку, наматывают на ее место новую, закрепляют витки и собирают паяльник. Витки следует располагать в один слой равномерно по всей длине, которую занимала прежняя обмотка. Для обмотки нагревателя наиболее удобно использовать нихромовый провод диаметров 0,4 мм от спиралей бытовых электронагревательных приборов на 220 В. В табл. 1.1 приведено число витков нагревателя, экспериментально подобранное для паяльников мощностью 50 или 100 Вт на различные питающие напряжения.

Таблица 1.1
Число витков нагревателя из нихромового провода диаметром 0,4 мм

* Наматывают в два провода и соединяют обмотки параллельно.

Для улучшения теплового контакта провод спирали необходимо перед намоткой тщательно выровнять, при намотке не допускать резких перегибов, образования петель и ослабления натяжения. Слюдяная изоляция под обмоткой должна быть возможно тоньше.

1.3. Нагреватель для малогабаритного паяльника можно изготовить из подогревателя катода бывшей в употреблении мощной радиолампы, например 6Н5С (рис. 2). Покрытие нагревателя изолирует его электрически от жала паяльника. Медный стержень диаметром 6 мм рассверлен с торца под диаметр нагревателя, так чтобы обеспечить хороший тепловой контакт нагревателя с жалом. Фиксируется жало в трубке крепежным винтом. Выводы нагревателя соединены со шнуром питания и изолированы один от другого и от стенки трубки асбестовой нитью и теплостойкой клеевой пастой.

Рис. 2. Малогабаритный паяльник с нагревателем от катода мощной радиолампы:
1 — стержень с глухим отверстием под нагреватель; 2 — нагреватель; 3 — крепежный винт; 4 — шнур питания; 5 — выводы нагревателя в теплостойкой изоляции.

Напряжение 6,3 В для питания можно снять с накальной обмотки любого трансформатора. Нагревается такой паяльник несколько дольше, чем обычный.

1.4. Простой нагревательный элемент для низковольтного паяльника можно изготовить, используя вместо керамических изоляторов миниатюрные ферритовые кольца с внешним диаметром 3—5 и 0,8—1,4 мм (рис. 3).

Рис. 3. Простой нагревательный элемент:
1 — спираль; 2 и 3 — ферритовые кольца: 4 — выводы спирали.

Спираль намотана из нихромового провода виток к витку и имеет такой диаметр, чтобы большие кольца 2 могли свободно надеваться на нее, а меньшие 3 — свободно проходить внутрь. Для предохранения спирали от межвитковых замыканий ее слегка отжигают (до образования оксидной пленки). Далее на один из концов спирали надевают одно кольцо 2 и этот конец пропускают внутрь самой спирали. Затем на спирать надевают другие кольца 2. Выводы и провод, проходящий внутри спирали, изолируют кольцами 3. Диаметр провода спирали и его длина зависят от требуемой мощности паяльника и рабочего напряжения.

Выполненный таким образом нагревательный элемент имеет весьма небольшие размеры и может быть использован для изготовления микропаяльника.

1.5. Паяльник на базе остеклованного резистора прост в изготовлении и имеет надежную электроизоляцию стержня от нагревателя. Мощность такого паяльника не превышает 30 Вт. Можно использовать стержень от старого паяльника или изготовить из куска токонесущей шины для трамвая или троллейбуса. В качестве нагревательного элемента используют проволочный эмалированный резистор типа ПЭВ-20 или ПЭВ-30. Эти резисторы выпускаются на номинальные сопротивления от 10 Ом до 30 кОм, поэтому можно подобрать сопротивление для любого рабочего напряжения. Так, для паяльника на 220 В сопротивление резистора должно быть около 2 кОм. Крепят нагревательный элемент к ручке на шурупах с помощью металлического хомутика. Шнур питания пропускают через отверстие в ручке и проводники припаивают к выводам резистора.

1.6. Стержень паяльника для печатного монтажа изготовляют из меди (диаметр стержня 6 мм, а для паяльников ПСН-25 и ЭПСН — 5 мм). В торце рабочей части (жала) стержня сверлят отверстие диаметром 1,2—1,5 мм на глубину 10—12 мм. Жало затачивают на конус, оставив вокруг отверстия кольцо (буртик) шириной 0,4—0,8 мм и лудят снаружи и внутри.

Перед установкой радиоэлементов на плату их выводы лудят, вставляя в отверстие и слегка поворачивая. Установив элемент на плате, набирают припой и флюс на жало электропаяльника и надевают жало на вывод, выступающий со стороны печатного монтажа. Пайка контакта длится доли секунды. Одного набора припоя и флюса хватает на 3—4 пайки.

Такой стержень будет более долговечным, если в нем сделать стальную вставку. Для этого в рабочем торце сверлят глухое отверстие и нарезают в нем резьбу М2,5. Затем в отверстие завинчивают стальной винт, стачивая его заподлицо с торцом, и сверлят отверстие диаметром 1,2 мм. Остается залудить жало — и паяльник готов к работе. Следует учитывать, что теплопроводность стали почти в десять раз ниже, чем у меди, поэтому стальная вставка должна быть возможно тоньше.

1.7. Жало-насадка для печатного монтажа. Обычный электропаяльник мощностью 40—50 Вт можно легко приспособить для печатного монтажа, изготовив из меди съемную насадку (рис. 4). Насадку лучше всего выпилить из бруска, но можно собрать из двух отдельных деталей — зажима и плотно впрессованного в него жала. Жало можно обработать, как рекомендовано в п. 1.6.

Рис. 4. Жало-насадка для печатного монтажа.

1.8. Сменные стержни к электропаяльнику ПСН-25. Электрические паяльники непрерывного нагрева типа ПСН-25 и ЭПСН (на рабочее напряжение 36 и 42 В) малогабаритны и удобны в работе. Они снабжены стержнем, на нерабочем конце которого нарезана резьба М5 для крепления его в стакане нагревательного элемента.

Рис. 5. Сменные стержни к электропаяльникам ПСН-25 и ЭПСН:
а — в комплекте паяльника;
б и в — для печатного монтажа;
г — для пайки микросхем с плоскими выводами;
д — для пайки экранов;
е — для демонтажа микросхем;
ж — для кернения термопластичных материалов.

Из медного прутка диаметром 5 мм нетрудно изготовить комплект сменных стержней, значительно расширяющих возможности паяльника и повышающих удобство работы с ним. На рис. 5, а—ж изображены варианты таких стержней. Варианты б и в предназначены для печатного монтажа. Их можно выполнять со вставной стальной гильзой (п. 1.6). При варианте б паяют, держа паяльник перпендикулярно к печатной плате и поворачивая его вокруг оси на пол-оборота в одну и в другую сторону или покачивая. Стержень варианта в, надев отверстием на вывод детали, покачивают (не вращая), насколько позволяет отверстие в жале и диаметр вывода. Поэтому диаметр отверстия у этого жала делают несколько большим, чем в варианте б.

Стержень-насадка (рис. 5, е) удобен при демонтаже микросхем в корпусах 201.14-1, 238.16-1 и им подобных (например, серии К155). Его изготовляют из медного бруска. Наружные размеры насадки и расстояния между ее глухими отверстиями должны соответствовать установочным размерам микросхемы. Глубина отверстий — 5 мм, диаметр — 2,5 мм. Крепят насадку к нагревательному элементу медной шпилькой с резьбой М5, которую заклинивают в теле насадки кернением или другим способом. Подобные насадки можно изготовить и для демонтажа с печатных плат малогабаритных реле, трансформаторов, каркасов контурных катушек и др.

Чтобы резьба не «пригорала» к стакану нагревательного элемента, ее натирают графитом, используя угольную электрощетку или мягкий грифель карандаша.

1.9. Насадка для отсоса припоя состоит из узла отcoca и ванночки для сбора удаленного припоя (рис. 6). Узел отсоса представляет собой тонкостенную металлическую трубку диаметром около 4 мм, плотно заполненную жгутом из луженого провода диаметром 0,3—0,4 мм. Верхний конец трубки загнут, и в нем просверлено осевое отверстие глубиной 5—7 мм. Диаметр отверстия должен быть несколько больше диаметра выпаиваемого вывода, который обычно не превышает 1 мм. Нижний конец трубки сточен под углом. Узел крепят к стержню паяльника любым способом, который обеспечивает надежный тепловой контакт, например с помощью медного хомутика.

Рис. 6. Демонтаж с отсосом припоя:
1 — печатная плата; 2 — узел отсоса припоя; 3 — стержень или нагревательный элемент паяльника; 4 — ванночка.

Действие приспособления основано на использовании эффекта капиллярности и силы поверхностного натяжения. При выпаивании элемента плату следует установить вертикально. При демонтаже элементов с горизонтально расположенной платы паяльник необходимо периодически приводить в вертикальное положение для освобождения капилляров узла отсоса от припоя.

1.10. Усовершенствование жала паяльника «Момент»
позволяет увеличить срок службы жала (рис. 7). Заготовку вырезают из медного бруска с некоторым запасом по длине. Ножовкой с тонким полотном пропиливают заготовку по штриховой линии (рис. 7, а) и разводят концы (рис. 7, б). Жало такой формы долговечно и удобно в работе.

Рис. 7. Усовершенствованное жало к электропаяльнику «Момент».

1.11. Сменные жала к паяльнику «Момент» изготовляют из медной шины или провода диаметром 2 мм (рис. 8). Жало нужно тщательно залудить. Можно изготовить набор подобных жал для демонтажа микросхем в различных корпусах, а также многоконтактных радиодеталей.

Рис. 8. Жало для групповой пайки электропаяльником «Момент».

1.12. Демонтажная насадка (рис. 9, а) может быть изготовлена из обрезка листовой меди толщиной 1,5—2 мм. Развертка заготовки показана на рис. 9, б. Прямоугольную часть заготовки плотно обжимают пассатижами вокруг стержня паяльника. Рабочую кромку стачивают на угол около 45° и лудят.

Рис. 9. Демонтажная насадка (а) и развертка заготовки (б).

Хорошо прогретой насадкой расплавляют припой сразу у всего ряда выводов микросхемы и освобождают весь ряд, приподнимая пинцетом край корпуса. Затем так же освобождают второй ряд выводов.

Изготовив насадку больших размеров и придав ей соответствующую форму, можно выпаивать ламповые панели, цифровые индикаторы и другие детали.

1.13. Усовершенствование импульсного паяльника ПЦИ-100. По сравнению с обычным импульсный паяльник имеет преимущества: быстрый нагрев, подсветка места пайки, регулирование температуры жала. Недостаток паяльника — сильный нагрев его корпуса из-за того, что около 60 % потребляемой мощности расходуется в гасящем резисторе.

Несложная переделка паяльника снижает потребляемую мощность примерно в 2 раза, при этом время разогрева жала остается прежним, а нагрев корпуса значительно уменьшается. Сопротивление гасящего резистора уменьшают до 80 Ом и включают последовательно с ним диод, рассчитанный на выпрямленный ток 0,4—0,6 А и обратное напряжение не менее 350 В (можно использовать два диода КД105 или Д226Б, соединенных параллельно).

Для переделки паяльник разбирают и укорачивают спираль гасящего резистора с таким расчетом, чтобы сопротивление каждой из его половин было около 40 Ом. Диоды устанавливают в нижней части ручки, чтобы они не нагревались лампой подсветки.

В цепи лампы целесообразно предусмотреть дополнительный выключатель, чтобы, не включая нагреватель, паяльником можно было пользоваться как переносной лампой во время осмотра монтажа при ремонте аппаратуры.

1.14. "Воздушный" паяльник удобен в любительской практике при пайке элементов, поверхность которых можно легко повредить жалом обычного паяльника (например, серебреная поверхность керамического конденсатора или кварцевого резонатора). Такой паяльник удобен и при пайке различных мелких деталей, а также тонких обмоточных проводов ПЭЛ или ЛЭШО, которые часто обрываются при пайке обычным паяльником.

В основе конструкции «воздушного» паяльника — трубка-воздуховод из кварцевого стекла с оттянутым концом и выходным отверстием диаметром около 1 мм или металлический стержень от шариковой ручки (шарик удаляют). Поверх трубки на длине 50—55 мм виток к витку наматывают нагревательную обмотку проводом из нихрома. Как показывает практика, эту обмотку можно не изолировать, так как при первом же включении на проводе образуется слой окалины, обладающий достаточными изолирующими свойствами.

Для регулирования степени нагрева используют ЛАТР, поэтому диаметр провода обмотки можно выбирать в пределах 0,1—0,5 мм. В трубку подают сжатый воздух от компрессора (например, применяемого в аквариумном рыбоводстве) или от пылесоса.

На место пайки наносят спиртово-канифольный флюс. Припой может быть в виде опилок или тонкой проволоки. Так как температура нагрева трубки-воздуховода велика, резиновый пли полихлорвиниловый шланг компрессора присоединяют к ней через переходную фторопластовую трубку. С помощью изготовленного таким образом устройства к месту пайки подают воздух, нагретый до температуры плавления припоя. Включать паяльник без подачи воздуха нельзя во избежание перегрева и перегорания обмотки подогревателя.

1.15. Регулятор мощности паяльника можно собрать по схеме, приведенной на рис. 10. Это однополупериодный регулятор мощности. Максимальная мощность паяльника не должна превышать 25 Вт при напряжении 36 В. Переменным резистором можно изменять ток нагрузки почти в два раза. Вместо транзисторов МП26 можно использовать МП25, а вместо KT601 — транзисторы КТ605 с любыми буквенными индексами.

Рис. 10. Регулятор мощности паяльника.

1.16. Лудильная ванночка позволяет не только лудить выводы микросхем, транзисторов и других элементов погружением в расплавленный припой, но и быстро демонтировать многовыводной элемент с печатной платы. Для этого нужно только, постепенно добавляя припой, поднять его уровень несколько выше краев ванночки. По мере приобретения навыка таким же способом можно и припаивать микросхемы, контактные выводы которых вставлены в отверстия печатной платы.

Рис. 11. Лудильная ванночка:
1 и 5 — рамки из алюминиевых пластин; 2 — ванночка; 3 — асбестовые прокладки; 4 — основание; 6 — спираль нагревательного элемента; 7 — резиновые ножки.

Ванночка монтируется на массивной подставке 4 (рис. 11) из теплоизолирующего материала, например из асбоцемента. Ванночку 2 глубиной 5—6 мм лучше всего изготовить из кожуха реле РЭС22. Узел нагревателя изготовляют из двух алюминиевых пластин толщиной 4 мм. В верхней пластине 1 сделано прямоугольное отверстие для ванночки, в которое она запрессовывается, в нижней пластине 5 — отверстие размерами примерно 40x20 мм для размещения нагревательного элемента 6. Нагревательный элемент навивают из нихромовой проволоки диаметром 0,4—0,5 мм на стальной оправе-спице диаметром около 1,5 мм. Длина проволоки 500—600 мм. В асбоцементном основании сверлят пару отверстий, через которые концы провода нагревательного элемента выводят наружу под асбоцементную плиту и еще пару таких же отверстий — для вывода их на верхнюю плоскость плиты за пределами контура алюминиевых пластин. Выводы с помощью винтов с гайками и шайбами, установленных на основании, соединяют с гибкими проводниками. Между алюминиевой рамкой и основанием помещают прокладку из листового асбеста 3.

В основании 4 и асбестовой прокладке 3 делают несколько вспомогательных технологических отверстий возможно меньшего диаметра и через них крепят спираль нагревателя к основанию нитью, извлеченной из отрезка стеклоткани или стеклорогожи. Все это фиксируют слоем силикатного клея толщиной 1—1,5 мм и тщательно сушат.

Через отверстия в углах алюминиевых рамок весь пакет крепят к основанию четырьмя винтами М4. Для этого в верхней рамке отверстия делают резьбовыми. Верхнюю рамку оклеивают тонким листовым асбестом на силикатном клее, а по периметру, всего узла нагревателя делают асбестовую обмазку. Для этого асбест измельчают, заливают горячей водой, дают ему хорошо пропитаться и тщательно размешивают. Для большей прочности обмазки непосредственно перед ее нанесением в массу асбеста можно добавить немного силикатного клея и еще раз тщательно перемешать. В углах основания винтами с гайками крепят четыре ножки 7 — резиновые пробки от пузырьков из-под лекарств.

Нагреватель питают от сети через понижающий трансформатор (не автотрансформатор!) с регулируемым напряжением, значение которого необходимо уточнить опытным путем, так как оно будет зависеть от особенностей исполнения нагревателя и от марки припоя. Потребляемая мощность 40—60 В • А, напряжение 10—12 В.

После сборки и предварительной сушки клея и обмазки устройство нужно включить в сеть, поместив припой в ванночку, и поставить под вытяжку, пока не прекратится выделение продуктов горения.

1.17. Цанговый зажим бывает необходим в любительской практике, когда нужно удержать какую-либо деталь в труднодоступном месте. Зажим представляет собой две тонкостенные металлические трубки, вставленные одна в другую (рис. 12). Диаметр и длину трубок выбирают в соответствий с назначением изготовляемого зажима. Внутренняя трубка должна быть из упругого (пружинящего) металла и легко перемещаться в наружной.

Рис. 12. Цанговый зажим:
1 — нажимной диск; 2 — цилиндрическая пружина; 3 — шайба.

К внутренней трубке, которая длиннее наружной на 40—60 мм, с одного конца припаивают нажимной диск, к наружной трубке — шайбу. Между диском и шайбой помещают цилиндрическую пружину. Другой конец внутренней трубки разрезают вдоль на четыре одинаковых лепестка длиной примерно 60 мм. Лепестки слегка разводят в стороны, заостряют и загибают их концы таким образом, чтобы они плотно сходились, когда разжимают пружину. Относительное перемещение трубок ограничено стопорным винтом, пропущенным через отверстие в наружной трубке, и продольным сквозным пазом длиной около 30 мм во внутренней трубке (на рисунке не показаны). Длину наружной трубки выбирают такой, чтобы внутренняя трубка с цанговым зажимом в свободном состоянии почти полностью входила в наружную. Пружина должна быть частично сжатой. При дальнейшем сжатии пружины цанга освободится и ее лепестки разойдутся в стороны.

При необходимости можно изготовить подобный зажим с гибким стволом. Вместо трубок в этом случае используют отрезок гибкого вала в оболочке (привод спидометра мотоцикла или автомобиля). Цангу изготовляют отдельно и припаивают к гибкому валу.

Полезные советы

1.18. Если на стержне достаточно мощного электро-паяльника закрепить небольшую теплоемкую чашечку с припоем, обеспечив хороший тепловой контакт ее со стержнем, то получится миниатюрная лудильная ванна. Таким приспособлением можно пользоваться для лужения выводов различных радиоэлементов и деталей, существенно сократив время теплового контакта по сравнению с временем, которое необходимо на эту операцию при работе паяльником. Опасность перегрева элементов (особенно многоконтактных) существенно уменьшится.

1.19. Понизить мощность электропаяльника можно при помощи лампы накаливания. При этом мощность лампы рассчитывается по формуле:

где Рп — мощность паяльника, Вт; а = 0,50,8 — коэффициент снижения мощности паяльника; Uл и Uп — номинальное напряжение лампы и паяльника, В.

1.20. Электропаяльник пистолетного типа (220 В, 50 Вт) быстрее разогревается, если параллельно выключателю припаять диод Д226 или КД105. При размыкании контактов выключателя паяльник не выключается, а лишь снижается степень его нагрева. Аналогичный прием можно использовать при работе с любым паяльником, питаемым переменным током. Достаточно вмонтировать микрокнопку в подставку для паяльника и включить параллельно кнопке диод.

1.21. Чтобы иметь возможность выдвигать стержень или заменять его новым в паяльнике ПСН-40 или в другом, аналогичной конструкции, нельзя допускать заклинивания стержня в корпусе паяльника из-за образования окалины. Для этого каждый раз перед включением паяльника необходимо, пассатижами поворачивать стержень в корпусе.

1.22. Вытаскивают пригоревший стержень из корпуса паяльника при помощи несложного приспособления. В стальной планке толщиной 3—4 мм сверлят отверстие, равное диаметру стержня. Планку зажимают в тиски, снимают с кожуха электропаяльника крепежное кольцо со стороны стержня и вставляют стержень в отверстие до упора кожуха в планку. Затем захватывают стержень пассатижами (лучше режущей кромкой), клещами или кусачками и вытаскивают его, как гвоздь.

1.23. Раковины на жале паяльника затрудняют стекание припоя в место пайки, ухудшают тепловой контакт и, следовательно, замедляют процесс пайки. Придавать жалу паяльника нужную форму следует ковкой и лишь немного можно подправлять напильником. Наклеп уменьшает интенсивность растворения меди в припое и замедляет образование раковин.

1.24. Паз (пропил) на жале паяльника позволяет увеличить количество припоя, удерживаемое жалом, что облегчает лужение выводов элементов.

1.25. При изготовлении нагревательного элемента электропаяльника или при его ремонте слюдяную изоляцию желательно закрепить, а уже потом производить намотку. Сделать это можно разными способами, используя даже горючие материалы. Только первое включение необходимо производить под вытяжкой и подождать, пока прекратится выделение продуктов горения.

1-й способ. Слюдяную изоляцию крепят несколькими витками обычных тонких ниток. Затем наматывают нихромовый провод нагревателя.

2-й способ. Слюдяную изоляцию крепят липкой лентой КЛТ. В этом случае пригодны даже небольшие кусочки слюды. Из бумаги вырезают шаблон, которым контролируют размер слюдяной заготовки. Если лента достаточно прозрачна, ее помешают на шаблон клеевой стороной кверху и приклеивают кусочки слюды так, чтобы в границах шаблона образовался сплошной слой. С обеих сторон от продольной оси заготовки оставляют полоски клеевой ленты шириной 5—8 мм, излишки обрезают. Затем заготовку одной из свободных от слюды полосок приклеивают к основанию нагревателя и с натяжением наматывают, чтобы слюдяная изоляция образовала сплошной слой, и наматывают нагреватель.

Сверху нагреватель теплоизолируют, например асбестовым шнуром.

1.26. Если приходится паять массивную деталь, а паяльник не может ее прогреть, то нужно деталь положить на горячий утюг. Такой «стол с подогревом» обеспечит хорошее качество пайки.

1.27. Решить проблему «третьей руки» можно с помощью пружинного зажима «крокодил», закрепленного на подставке. Деталь зажимают в «крокодиле», а вторую деталь или проводник держат пинцетом.

1.28. Круглая аптечная резинка, надетая на ручки плоскогубцев, превращает их в тисочки, которые с успехом выполняют функции «третьей руки» при пайке мелких деталей.