МИКРОПАЯЛЬНИК Российский патент 2001 года по МПК B23K3/03 

Изобретение относится к области пайки, а именно к устройству электропаяльников для пайки микросхем.

Известен электропаяльник, содержащий медный сердечник, установленный в металлическом (чугунном) кожухе с образованием между ними пространства, которое заполнено графитовым порошком, служащим нагревательным элементом (а. с. СССР N 1181964, МКИ H 05 В 3/10,1965 г.).

Однако указанное устройство не отличается высоким быстродействием в работе, что не обуславливает создание энергетически экономного электропаяльника.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является микропаяльник, в котором используют нагревательный элемент, выполненный из материала, содержащего углеродную фазу (см. а.с. СССР N 1142240, МПК 7 B 23 K 3/02, 28.02.1985).

Недостатком такого электропаяльника является необходимость дополнительных трудоемких операций при изготовлении нагревательного элемента, используемого в паяльнике, его тепловая инерционность, высокая потребляемая мощность, не обеспечивается достаточное быстродействие устройства.

Технической задачей предлагаемого изобретения является создание быстродействующего, энергетически экономного микропаяльника.

Поставленная техническая задача решается за счет того, что в микропаяльнике, содержащем размещенный в токопроводящем корпусе наконечник (жало) и нагревательный элемент, выполненный из материала, содержащего углеродную фазу, с токовводами, в качестве нагревательного элемента используют монокристалл синтетического полупроводникового алмаза с размером ребра куба до 1 мм, припаянный припоем одной стороной к токопроводящей поверхности металлического наконечника, одновременно являющегося токовводом, а другой токоввод расположен непосредственно на стороне монокристалла.

Сопоставительный анализ с прототипом и другими известными техническими решениями показывает, что отличительными признаками данного устройства является то, что в качестве нагревательного элемента используют монокристалл синтетического полупроводникового алмаза с размером ребра куба до 1 мм, припаянный припоем одной стороной к токопроводящей поверхности наконечника, являющегося токовводом, а другой токоввод расположен непосредственно на стороне монокристалла.

Использование в качестве нагревательного элемента синтетического полупроводникового алмаза позволяет довести коэффициент полезного действия нагревательного элемента до 98%. Размер применяемого алмаза в качестве нагревателя влияет на быстродействие устройства. Оптимальная величина монокристалла синтетического алмаза, используемая в паяльнике с ребром куба до 1 мм, выбрана опытным путем, что дает желаемое быстродействие устройства в необходимом интервале температур. Использование в качестве нагревателя в паяльнике монокристаллов алмаза с размером ребра куба более 1 мм экономически нецелесообразно, а также снижается быстродействие устройства. А указанное соединение нагревательного элемента с источником тока через токовводы, одним из которых является токопроводящая поверхность наконечника, к которой одной стороной припаян монокристалл алмаза, обеспечивает минимальное тепловое сопротивление и омический контакт на границе раздела металл жала - алмаз, что также обуславливает достижение поставленной технической задачи. При этом достигается высокая механическая прочность крепления нагревателя к жалу.

На чертеже представлен пример конкретного выполнения микропаяльника.

Микропаяльник состоит из металлического корпуса 1 с низкой теплопроводностью, металлического наконечника (жала) 2 с высокой теплопроводностью и смачиваемостью припоями и одновременно являющегося одним из токовводов для нагревательного элемента 3 в виде синтетического полупроводникового монокристалла алмаза с ребром куба до 1 мм, припаянного специальным высокотемпературным припоем к токопроводящей поверхности наконечника 2, и вторым токовводом 4, находящимся непосредственно на стороне монокристалла синтетического полупроводникового алмаза (нагревательного элемента) 3. Пайку алмаза к нагреваемой поверхности и электроду производят многокомпонентным эвтектическим припоем и осуществляют в вакууме 1,33 • 10^-2 Па при температуре 950^oC.

Устройство работает следующим образом.

От источника питания через корпус 1 наконечник 2 и токоввод 4 электрический ток пропускают через нагревательный элемент 3, который нагревает наконечник 2 паяльника. Использование в качестве нагревательного элемента - монокристалла синтетического полупроводникового алмаза, позволяет достичь быстродействия нагревателя (алмаза) в интервале температур 25-400^oC до 0,05 сек. А также сделать его энергетически экономным и более дешевым в изготовлении.

Изобретение может быть использовано при изготовлении электропаяльников для пайки микросхем. В качестве нагревателя использован монокристалл синтетического полупроводникового алмаза с размером ребра куба до 1 мм. В качестве одного токоввода использована токопроводящая поверхность металлического наконечника. Упомянутая поверхность припаяна к одной стороне монокристалла. Другой токоввод расположен непосредственно на другой стороне монокристалла. Микропаяльник является быстродействующим, энергетически экономным. 1 ил.

Микропаяльник, содержащий токопроводящий корпус, установленные в нем наконечник и выполненный из материала, содержащего углеродную фазу, нагревательный элемент с токовводами, отличающийся тем, что наконечник выполнен металлическим, нагревательный элемент выполнен в виде монокристалла синтетического полупроводникового алмаза с размером ребра куба до 1 мм, в качестве одного токоввода которого использована токопроводящая поверхность наконечника, припаянная к одной стороне монокристалла, а другой токоввод расположен непосредственно на другой стороне монокристалла.