Каждый, кто хотя бы раз пытался отпаять микросхему паяльником, наверняка испытывал при этом определённые затруднения. Это объясняются тем, что для распайки большого количества ножек необходимо либо прогревать их все одновременно, либо освобождать от припоя поочерёдно.
Только в этом случае удаётся сохранить контакты на плате в хорошем состоянии, что позволяет впоследствии впаивать новую микросхему. Если полной уверенности в неисправности дорогой детали нет – естественно желание сохранить её в рабочем состоянии, не перегревая при демонтаже.
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.
Как отличить цинк от других металлов – Справочник металлиста
Цинк или Zincum является 30 элементом периодической системы химических элементов Менделеева и обозначается символом Zn .
В основном он используется при создании деформированных полуфабрикатов и в составе разного рода смесей.
В чистом виде выглядит как хрупкий металл голубовато-серебристого цвета, быстро окисляется и покрывается защитной пленкой (оксидом), из-за которой заметно тускнеет.
Добывают его в Казахстане, Австралии, Иране и Боливии. Из-за сложностей в определении металла его часто называют «обманкой».
Историческая справка
Само название «цинк» впервые было упомянуто в книге « Liber Mineralium » Парацельса. По некоторым данным оно означало «зубец». Сплав цинка с медью или латунь известен давно. Его применяли в Древней Греции, Индии и Древнем Египте, позднее материал стал известен в Китае.
В чистом виде металл удалось получить лишь в первой половине XVIII века в 1738 году в Великобритании при помощи дистилляционного способа. Его открывателем стал Уильям Чемпион.
Промышленное производство началось через 5 лет, а в 1746 году в Германии химик Андреас Сигизмунд Маргграф разработал и в деталях описал собственный способ получения цинка. Он предлагал использовать метод прокаливания смеси окиси металл с углем в огнеупорных ретортах из глины без доступа воздуха.
Последующая конденсация паров должна была проходить в холодильнике. Из-за подробного описания и кропотливых разработок Маргграфа часто называют первооткрывателем вещества.
В начале XIX века был найден способ выделения металла путем прокатки при 100 C о-150 C о. В начале следующего века научились добывать цинк электролитическим способом. В России первый металл получили только в 1905 году.
Физические свойства
- Атомный номер: 30.
- Атомная масса: 65,37.
- Атомный объем: 9,15
- Плотность: 7,133 г/см3.
- Температура, необходимая для плавления: 419,5 C о.
- Температура кипения: 906 C о.
- Поверхностная энергия: 105 мДж/м2.
- Удельная электропроводность: 16,2*10-6 См/м.
- Молярная теплоемкость: 25,4 Дж/(К*моль).
- Молярный объем: 9,2 см3/моль.
Цинк обладает слабыми механическими свойствами, при нормальной температуре легко ломается и крошится, но при температуре 100 C о-150 C о становится довольно тягучим и легко поддается деформации: куется, раскатывается в листы. Простая вода для металла безопасна, а кислоты и щелочи легко разъедают.
Из-за этого цинк в чистом виде для изготовления деталей не применяют, только сплавы.
Химические свойства
Внешняя электронная конфигурация одного атома цинка можно записать как 3 d 104 s 2. Металл активен и является энергичным восстановителем. При температуре в 100 C она открытом воздухе покрывается пленкой, состоящей из основных карбонатов, и сильно тускнеет.
При воздействии углекислого газа и повышенной влажности элемент начинает разрушаться. В кислородной или обычной среде при сильном нагревании цинк сгорает, образуя голубоватое пламя и белый дым, который состоит из оксида цинка.
Огнеопасно воздействуют на цинк сухие элементы фтора, брома и хлора, но только при участии паров воды.
При соединении металла и сильных минеральных кислот первый растворяется, особенно если смеси нагреть, в результате образуются соответствующие соли.
Щелочи, расплавы и растворы окисляют вещество, в результате образуются цинкиты, растворимые в воде, и выделяется водород. Интенсивность воздействия кислот и щелочей зависит от наличия в цинке примесей.
Чем более «чист» металл, тем слабее он взаимодействует из-за перенапряжения водорода.
в природе
Как самостоятельный элемент цинк в природе не встречается. Его можно добыть из 66 минералов, среди которых сфалерит, каламин, франклинит, цинкит, виллемит, смитсонит.
Первый является наиболее распространенным источником металла, его часто называют «цинковой обманкой». Он состоит из сульфида цинка и примесей, которые придают минералу разнообразные цвета.
Это осложняет его поиск и правильное определение.
Найти цинк можно в кислых и изверженных породах — во последних его немного больше. Часто металл в виде сульфида вместе со свинцом встречается в термальных водах, мигрирует в поверхностных и подземных источниках.
Особенности выплавки
Температура, необходимая для плавления цинка, должна быть меньше 419 C о, но и не больше 480 C о. В противном случае вырастет угар металла и повысится износ стенок ванны, которую стандартно производят из железа.
В расплавленном состоянии допускается не более 0,05% примеси железа, иначе температура, нужная при плавлении, начнет повышаться. Если процент содержания железа будет превышать 0,2%, цинк нельзя будет подвергать прокатке.
Цинк получают из полиметаллических руд, в которых может содержаться до 4% элемента.
Если руды были обогащены селективной флотацией, из них можно получить до 60% цинковых концентратов, остальное будет занято концентратами других металлов.
Цинковые концентраты обжигают в печах в кипящем слое, после чего сульфид цинка переходит в оксид, и выделяется сернистый газ. Последний идет в расход: из него получают серную кислоту.
Чтобы перевести оксид цинка в сам металл, используют два способа.
- Дистилляционный или пирометаллургический. Концентрат обжигают, затем подвергают спеканию, чтобы придать газопроницаемости и зернистости и восстанавливают при помощи кокса или угля при воздействии температуры в 1200-1300 C о. Во время реакции образуются пары металла, который конденсируют и разливают в изложницы. Чистота цинка достигает 98,7%, после можно повысить ее до 99,995% при помощи ректификации, но последний способ достаточно дорогой и сложный.
- Электролитический или гидрометаллургический. Обожженные концентраты обрабатывают серной кислотой, раствор очищают от примесей при помощи цинковой пыли и подвергают электролизу в выложенных изнутри свинцом или винипластом ваннах. Цинк оседает на алюминиевых катодах, откуда его собирают и плавят в индукционных печах. Чистота металла, полученного этим способом, достигает 99,95%.
Смеси и сплавы
Для усиления прочности и увеличения температуры плавления металл смешивают с медью, алюминием, оловом, магнием и свинцом.
Самым известным и востребованным сплавом является латунь. Это смесь меди с добавлением цинка, иногда встречаются и олово, никель, марганец, железо, свинец. Плотность латуни достигает 8700 кг/м3.
Температура, нужная для плавления, держится на отметке 880 C о — 950 C о: чем больше в ней содержание цинка, тем она ниже.
Сплав отлично сопротивляется неблагоприятной внешней среде, хоть и чернеет на воздухе, если не покрыта лаком, прекрасно полируется и сваривается контактной сваркой.
Существует два вида латуни:
- Альфа-латунь: более пластична, хорошо гнется в любом состоянии, но сильнее изнашивается.
- Альфа+бета-латунь: деформируется только при нагревании, при этом более износостойка. Часто сплавляют с магнием, алюминием, свинцом и железом. Это позволяет увеличить прочность, но уменьшает пластичность.
Сплав Zamak или Zamac состоит из цинка, алюминия, меди и магния. Само название образовано из первых букв латинских названий: Zink — Aluminium — Magnesium — Kupfer / Cuprum (Цинк-Алюминий-Магний-Медь). В СССР сплав был известен как ЦАМ: Цинк-Алюминий-Медь.
Активно применяется в литье под давлением, плавление начинается при низкой температуре (381 C о — 387 C о) и имеет низкий коэффициент трения (0,07).
Обладает повышенной прочностью, что позволяет получать изделия сложной формы, которые не боятся сломаться: дверные ручки, клюшки для гольфа, затворы огнестрельного оружия, строительную фурнитуру, застежки разных видов и рыболовные снасти.
Если температура, необходимая для плавления «чистого» металла, составляет 419,5 C о, то сплав с оловом снижается до 199 C о, а с оловом и свинцом — до 150 C о.
И хотя такие сплавы можно паять и варить, чаще всего смеси с цинком применяют только для заделки имеющихся дефектов из-за их слабой прочности. Например, сплав олова, свинца и цинка рекомендуется применять только на никелированных изделиях.
Чаще всего цинковые сплавы применяют для создания карбюраторов, рам спидометров, радиаторных решеток, гидравлических тормозов, насосов и декоративных элементов, деталей для стиральных машин, миксеров и кухонного оборудования, часовых корпусов, пишущих машинок, кассовых аппаратов и бытовой техники. Эти детали нельзя применять в промышленном производстве: при повышении температуры до 100 C о прочность изделия снижается на треть, а твердость — почти на 40%. При понижении температуры до 0 C о цинк становится слишком хрупким, что может привести к поломке.
Применение
Цинк является одним из наиболее востребованных металлов в мире: он находится на третьем месте по объему добычи среди цветных металлов, уступая только меди и алюминию. Этому способствует и его невысокая цена. Чаще всего его применяют для защиты от коррозии и в качестве части сплава, например, латуни.
- В металлургии цинк особенно ценен. Его наносят тонким слоем на стальную поверхность многих металлоконструкций, чтобы полностью защитить их от ржавчины на механическом и химическом уровне. На это расходуется до 40% от всей добычи. Поскольку цинк, в отличие от никеля, кобальта, олова и кадмия, активнее железа, он первым начинает контактировать с недружелюбной внешней средой, полностью защищая основу.
- Чистый металл используют для восстановления благородных металлов после добычи путем выщелачивания. Также с его помощью происходит добыча золота и серебра из чернового свинца.
- Цинк является наиболее электроположительным металлом, практически не реагирующим на воду. Это позволило создать большое число разнообразных химических источников тока: воздушно-цинковые, серебряно-цинковые, ртутно-цинковые, «сухие» элементы Лекланше.
- Цинковую пыль используют в фейерверках и пиротехнике для создания голубого огня, в краске, особенно в цинковых белилах — для антикоррозийной защиты и лучшего прилипания к основе. Она же применяется для вытеснения драгоценных металлов из цианистых растворов и для очистки раствора сульфата цинка от кадмия и меди.
- В полиграфии цинк применяют для отливки шрифтов и печать иллюстраций: цинкография применяется с XIX века. При этом типографское клише готовится на цинковой основе с небольшим — не более 5% — добавлением других металлов. Перед каждым травлением пластину отжигают и прокатывают в нагретом состояние.
- В медицине оксид цинка используют в качестве антисептика в мазях «Паста Лассара», «Судокрем», «Цинковая мазь», а также в качестве присыпки, зубных паст и материала для цементирования зубов. Применяют металл для создания бактерицидных потолков и самоочищающихся поверхностей. Раньше цинк применяли для фотокаталитической очистки воды в промышленных масштабах.
Одним паяльником
Отпаять детали с платы обычным паяльником можно, если захватывать припой смоченным во флюсе жалом. Суть этого известного метода заключается в том, что после удаления очередной порции расплавленного олова оно стряхивается или обтирается о влажную тряпку. При каждом подходе остриё наконечника заново смачивается кисточкой со свежим флюсом, после чего производится захват очередной порции расплава.
Перед смачиванием рекомендуется хорошо прогреть жало в обычной паяльной канифоли.
Для беспрепятственного удаления деталей с большим количеством контактов (исключая планарные микросхемы) такая операция должна повторяться несколько раз. При её выполнении нужно следить за тем, чтобы контактные пятачки не перегрелись и не оторвались впоследствии вместе с ножками.
После того, как основная масса припоя удалена с соединительных площадок – можно будет с небольшим усилием поддеть микросхему со стороны платы и отделить её, выпаяв полностью.
С применением бритвенного лезвия
Основной проблемой выпаивания микросхем является наличие у них нескольких ножек, из-за чего при разогреве одной из них остальные успевают остыть. Справиться с этим неудобством можно путём использования теплопроводящего приспособления, контактирующего сразу с несколькими ножками.
В этом случае тепловая мощность жала распределяется между ними равномерно и обеспечивает расплав припоя сразу в нескольких контактных зонах. В качестве такого приспособления может быть использовано простое бритвенное лезвие, для прогрева которого потребуется паяльник подходящей мощности или термофен.
При нагревании стального лезвия рекомендуется слегка раскачивать микросхему с выпаиваемой стороны, после чего можно будет с усилием выдернуть её из платы. Подобным же образом освобождается от припоя и второй ряд ножек.
Использование специальной оплётки
Удаление микросхем паяльником основано на способности его жала притягивать на себя припой. Объясняется это тем, что качественно залуженное и обработанное флюсом остриё отличается повышенной смачиваемостью (то есть при пайке хорошо захватывает припой).
Этот эффект удаётся усилить за счёт применения снятой с коаксиального кабеля оплётки. Её роль может выполнить экран от антенного провода, снятый с него и обильно смоченный флюсом.
Если прижать расплетённую «косичку» экрана к контактному пятачку, а потом «пройтись» по этому месту паяльником – можно наблюдать интересный эффект. Из-за пористости и высокой гигроскопичности оплёточной структуры она хорошо впитывает припой, постепенно освобождая корпус микросхемы с ножками.
Демонтаж посредством отсоса
В основе этого метода выпаивания микросхем и других мелких деталей лежит принцип отсоса жидкости за счёт создания разряжения в зоне контакта.
Разряжение, в свою очередь, можно создать с помощью следующих инструментов:
- специального устройства, работающего по принципу велосипедного насоса (его называют оловоотсосом);
- отсоса в виде клизмы, который может совмещаться с паяльником и использоваться одновременно с разогревом контактной площадки.
Отсасывающие конструкции могут иметь самые различные исполнения (в виде поршня со штоком, например), но суть их от этого не меняется. Они были и остаются наиболее эффективным средством удаления жидкого припоя.
Основы плазменной резки
В основе плазменной резки лежит ионизированный газ, который вылетает из сопла горелки с большой скоростью. Этот газ и есть та самая плазма. Что она делает.
- По сути, это ионизированная среда является отличным проводником электрического тока, который от электрода поступает к металлической заготовке.
- Плазма нагревает металл до необходимой температуры.
- Она же сдувает расплавленный металл, освобождает пространство реза.
Значит, чтобы создать плазму, необходим газ и источник электроэнергии. И эти две составляющие должны соединиться в одном месте. Поэтому оборудование плазменной резки состоит из баллона с газом, источника электроэнергии повышенной силы и резака, в котором установлен электрод.
Конструкция резака изготовлена таким образом, чтобы вокруг электрода проходил газ и в нагретом от электрода виде вырывался наружу через небольшое отверстие. Небольшой диаметр отверстия и давление газа создают необходимую скорость плазме. При изготовлении самодельной плазменной резки нужно просто приобрести готовый резак и не думать над его созданием. Потому что в нем уже все продумано, плюс заводской вариант – это гарантия безопасности.
Что касается газа, то от всех вариантов давно уже отказались, оставив сжатый воздух. Получить его можно сегодня очень просто – приобрести и установить компрессор.
Есть определенные условия, которые гарантируют качество резки плазмой.
- Сила тока на электроде не должна быть меньше 250 А.
- Сжатый воздух должен подаваться на резак со скоростью в пределах 800 м/сек.
Применение медицинских игл
За неимением специального отсоса начинающий мастер для того чтобы выпаять микросхему может воспользоваться медицинской иглой. Она должна быть достаточно тонкой для того, чтобы входить в освобождаемое отверстие. Одновременно с этим игла должна иметь толщину, позволяющую надевать её на выпаиваемую ножку.
Перед началом операций нужно надфилем спилить кончик так, чтобы из косого среза получился прямой, а затем немного развальцевать его.
Выпаять деталь с получившимся приспособлением совсем несложно. Для этого нужно сначала одеть до упора иглу на вывод микросхемы, а затем паяльником разогреть её вместе с контактом.
Пока припой находится в жидкой фазе, слегка проворачивая иглу, следует утопить её в монтажное отверстие (вращение желательно продолжать до момента схватывания расплава).
По завершении этой процедуры конец иглы вместе с ножкой окажется изолированным от платы. Подобным же образом поступают с остальными ножками, после чего микросхема отпаивается и достаётся без всякого труда.
Полезные советы
Существует много моментов, которые обязательно сказываются на работе агрегата.
- Приобретать, например, большой компрессор нет необходимости. Но 2-2,5 атмосфер при большом объеме работ может не хватить. Выход из положения – установить на компрессоре ресивер. Он работает, как аккумулятор, накопляющий давление в сжатом воздухе. Для этого дела можно приспособить, к примеру, болоны от тормозной системы большегрузных машин. Вариант на самом деле простой. Объем у баллона большой, и его должно хватить на длительный промежуток времени.
- Чтобы давление воздуха было стабильным и одинаковым, на выходе ресивера нужно установить редуктор.
- Конечно, оптимальное решение – приобрести компрессор в комплекте с ресивером. Стоит он дороже обычного, но если этот агрегат использовать и для других дел, к примеру, для покраски, то можно увеличить его функциональность и тем самым покрыть затраты.
- Чтобы сделать мобильную версию станка, можно изготовить тележку небольших размеров. Ведь все элементы плазмореза – небольшие по габаритам приспособления. Конечно, о мобильности придется забыть, если станок изготовлен на основе сварочного трансформатора. Слишком он большой и тяжелый.
- Если нет возможности купить готовый комплект шланг-кабель, то можно его сделать самостоятельно. Нужно сварочный кабель и шланг высокого давления объединить в один рукав и поместить их в единую оболочку. К примеру, в обычный шланг большего диаметра. Сделанный таким образом комплект просто не будет мешаться под ногами, что очень важно при проведении резки металлов.
Сделать свой собственный плазморез совсем несложно. Конечно, надо будет получить необходимую информацию, изучить ее, обязательно рекомендуется посмотреть обучающее видео. И после этого правильно подобрать все элементы точно под необходимые параметры. Кстати, собранный плазморез на основе серийного инвертора дает возможность не только проводить плазменную резку металлов, но и плазменную сварку, что увеличивает функциональность агрегата.
Использование сплава «Розе»
Выпаять и снять микросхему из платы можно и с помощью специальных составов, называемых сплавами «Розе» или «Вуда». Отличительной их особенностью является пониженная температура плавления (не более 100 градусов).
Перед тем, как распаять микросхемы по этому методу несколько гранул выбранного состава насыпается непосредственно на их контакты. После этого с помощью хорошо прогретого паяльника делается ванна из припоя, равномерно растекающаяся по всем ножкам.
Благодаря воздействию гранул общая температура плавления в ванне из расплава также понизится, что приведёт к равномерному растеканию жидкого припоя по всей плоскости контактных площадок. В таком разогретом состоянии нужно попытаться вытащить микросхему из гнезда, ухватившись за неё пинцетом.
Анализируя способы демонтажа микросхем, можно отметить, что все они могут быть реализованы в домашних условиях (смотрите видео). Для этого потребуется лишь соответствующая подготовка, заключающаяся в изготовлении своими руками необходимого инструмента и приобретении нужных составов.
Правила безопасности
На самом деле занятие выкручиванием сломанной резьбы – довольно-таки опасное занятие. Так как отверстие может быть не только сквозным, но ещё и труднодоступным.
Изучим основные правила, которых нужно придерживаться:
- Защитите кожу рук и лица – в такие вещества, как растворители, к примеру, входит много химических элементов. При смешивании они выделяют вещества, которые при близком контакте могут осесть на слизистую. В случае попадания на кожу человека, есть риск получения ожога. Будьте внимательны, если пользуетесь именно этим способом, так как капли могут попасть вам в лицо или в глаза.
- Пользуйтесь респиратором – запах, исходящий от едких веществ тоже может попасть в дыхательные пути, что тоже может нанести бесповоротный вред человеку. Но респиратор способен задержать запах.
- Надевайте очки – попав на слизистую глаза, пыль и крупинки химических элементов могут нанести ожог или повредить глаз. Тем более, на подготовительном этапе это вам очень поможет.
Если всё-таки пыль или краска попала куда-то, то следуйте следующей инструкции:
- Промойте место, куда попала пыльца. Если вы обнаружили уже глубокие повреждения – немедленно обращайтесь за медицинской помощью к специалистам.
- Если вы заглотнули пыль, то необходимо немедленно выйти из помещения на свежий воздух и попытаться откашляться. Обязательно промойте нос. Если вы начинаете чувствовать себя плохо или ощущаете боли в лёгких – немедленно вызывайте скорую и обращайтесь за помощью к специалистам.
Прежде чем приступать к таким манипуляциям, тщательно продумайте своё рабочее место и пути «отхода». Это необходимо в случае, если что-либо произойдёт. Вы сразу будете знать что именно вам делать и что откуда взять.
