Jak správně pájet: ruční pájení

Pájení patří k základním dovednostem ve všech aspektech konstruování elektronických součástek – od vytváření vývodů pro montáže na desky s plošnými spoji až po komerční operace, studenty nebo kutily.
Pájení je dovednost, která je nezbytná pro každého, kdo se zajímá o konstruování elektronických projektů a elektronických obvodů. Znalost procesu pájení a obecných způsobů pájení je předpokladem nejen pro dokonalé pájené spoje, ale i výsledný elektronický projekt bude vypadat mnohem lépe a každý může být právem hrdý na výsledek své práce.


Přestože pájení je jako způsob spojování vývodových součástek známo již celou řadu let, pořád je to metoda, která se používá jako standardní způsob připojování v elektronických sestavách. Pájení je ve svém principu velmi jednoduché a přitom stále velmi účinné, takže za předpokladu, že bylo provedeno dokonale hned napoprvé, vytváří dobré a spolehlivé elektrické spoje.
 

Plochy a nástroje pro pájení

Před započetím pájení je třeba zajistit, aby vše bylo k dispozici; zejména správné pracovní prostředí, vybavení pracoviště a potřebné nástroje.
  • Nástroje: Nejdůležitějším předpokladem je dobré pájedlo. Kromě toho je zapotřebí pár malých kleští, možná i dvojice malých kulatých kleští, kleště na stříhání drátu a několik dalších nástrojů. Velikost nástrojů závisí na skutečné povaze zamýšlené práce, ale pro většinu činností v současné době, kdy jsou součástky stále menší, by neměly být příliš velké.
  • Pracovní plocha: Aby se nástroje daly dobře používat, je třeba mít k dispozici vhodné pracoviště. Mělo by být dobře osvětlené, vhodné je boční bodové světlo s možností zaostření na objekt, a mělo by být dostatečně odvětrané, aby byly odstraněny výpary z tavidla. Často poslouží i malý ventilátor.
  • Antistatická ochrana: Všeobecně je známo, že statická elektřina způsobuje problémy, zejména u integrovaných obvodů a polovodičových součástek. Proto je vhodné pracovat v prostředí, které je chráněno před elektrostatickými výboji (ESD), a pracovat s antistatickými pájedly. Pracovní plocha by měla být opatřena antistatickou podložkou.

Příprava k práci

Při pájení je zvláště důležitá čistota. Nečistoty a mastnota na vývodech součástek nebo drátech, případně na pájecích ploškách desky, znesnadňují pájení a brání vytvoření dobrého pájeného spoje. Rovněž zoxidované povrchy brání dobrému smáčení a přilnutí pájky.

Zde je několik důležitých bodů, které je třeba dodržovat, aby pájka dobře smáčela pájený povrch:
 
  • Zkontrolujte, zda je povrch čistý: Prvním krokem při přípravě pájení je kontrola čistoty. To platí především pro desky s plošnými spoji (DPS). Pájecí plošky musí být čisté, bez oxidace. Mnohdy pomůže otřít povrch desky rozpouštědlem, které odstraní všechny nečistoty. Po očištění se nikdy nedotýkejte ploch, které mají být pájeny!
  • Očistěte zoxidované povrchy: Drátové vývody běžných součástek časem podléhají oxidaci, proto je důležité odstranit všechny oxidy. Toho lze snadno dosáhnout tak, že vývod uchopíme dvojicí kleští a jemným protahováním mezi jejich čelistmi povrch vývodu očistíme. Protahování je třeba provádět opatrně, aby nedošlo k poškození součástky.
  • Očistěte pouzdra konektorů: Chceme-li pájet pouzdra konektorů, je často nezbytné odstranit vosk, oxidy a jiné nečistoty. V mnoha případech stačí jen povrch oškrábat. Laciné audio a jiné konektory bývají často pochromovány, což ztěžuje smáčení takového povrchu pájkou. V tomto případě pomáhá zdrsnění jemným smirkovým papírem.
  • Očistěte pájecí hrot: Rovněž je důležité, aby bylo čisté pájedlo. Pájecí hroty se brzy znečistí zbytky tavidla, které je třeba odstranit. Většina odkládacích stojánků je opatřena miskou pro suchou drátěnku. Pájecí hrot je třeba během pájení pravidelně otírat, aby byl pájecí hrot neustále čistý.

Cínování

Důležité je, aby pájka smáčela nejen pájený spoj, ale také pájecí hrot. Proces, který nazýváme cínování, je hlavní podstatou pro vytvoření dobrého pájeného spoje. Po pocínování bude pájka stékat mnohem snadněji.
  • Cínování pájecím hrotem: V první řadě je zapotřebí, aby pájecí hrot byl správně pocínován nebo smočen sám o sobě. Těsně před prováděním pájeného spoje aplikujte na pájecí hrot malé množství pájky a zkontrolujte, zda hladce smáčí pájecí hrot. Pokud tomu tak není, otřete hrot o suchou drátěnku, která běžně bývá součástí odkládacího stojánku pro pájedlo, a proces podle potřeby opakujte, až na pájecím hrotu bude souvislá tenká vrstva pájky. Dbejte na to, aby na hrotu nebylo pájky příliš, protože to vede k vytvoření špatného spoje. Pájka na hrotu rychle oxiduje a velké množství pájky pak může vytvořit studený spoj.
  • Cínové dráty/pájené plochy: Jakmile je pájka nanesena na pájený spoj, je třeba, aby se snadno a rovnoměrně roztekla. K tomu dochází zejména na drátových spojích, které mají na sobě tenkou vrstvu pájky, tzn. že byly předem pocínovány. Většina vývodů součástek bývá pocínována, avšak u konektorů a podobných součástek to není pravidlo. Z toho vyplývá, že je vhodné takovéto součástky před prováděním finálního spoje pocínovat.
Pocínování se provádí pomocí pájedla a pájky v místě plochy pouzdra součástky nebo na její vývody. Roztavte malé množství pájky, naneste ji na požadované místo a drobnými tahy pájedla ji rozetřete na celou plochu cínované plochy. Nanášejte pouze nezbytné množství pájky tak, aby vytvořila tenkou vrstvu. Případný přebytek odstraňte.
Jakmile máte všechny součástky pocínovány a připraveny, můžete přistoupit k vlastnímu pájení.
 

Vytváření pájených spojů (pájení)

Pájení je poměrně jednoduchá činnost a po krátké praxi budete vytvářet velmi dobré pájené spoje.
  • Umístění pájené součástky/drátu: Základním krokem je umístit součástku na místo, kde má být připájena, pokud již není na svém místě. To znamená prostrčit drátové vývody skrz otvory v DPS nebo jejich upevnění k trnu. Neupevňujte je však příliš, jinak jejich případné pozdější odstranění bude velmi obtížné.
  • Očištění pájecího hrotu: Nyní očistěte pájecí hrot otřením o suchou drátěnku a zkontrolujte, zda je na hrotu tenká vrstva pájky. Pokud ne, tak roztavte nepatrné množství pájky. To pomáhá k lepšímu přenosu tepla z pájedla do pájeného spoje. Do pájeného spoje roztavte dostatečné množství pájky.
  • Pájení spoje: Na spoj aplikujte současně pájedlo a pájku. Nechejte pájku roztéct po celém spoji, aby mohlo působit tavidlo. Do spoje naneste přiměřené (dostatečné) množství pájky, avšak ne mnoho; pájka nesmí přetéct kolem. Pájení nesmí trvat déle, než několik vteřin, jinak pájka zoxiduje a vytvoří studený spoj.
  • Oddalte pájedlo a čekejte: jakmile se vytvoří pájený spoj, pájedlo i pájku (pájecí drát) oddalte a spoj nechejte ztuhnout. Nezapomínejte, že spoj je po nějakou dobu na dotyk horký.


Kontrola pájeného spoje

Po pájení je třeba zkontrolovat kvalitu spoje. To se nejsnáze provádí pohledem (vizuálně) a to pomocí lupy, mikroskopu nebo při pájení složitějších součástek a BGA součástek pomocí endoskopu.
 
  • Kontrola množství pájky: V místě pájeného spoje by mělo být dostatečné množství pájky, ale ne příliš. Pájka by na DPS dokonale obalit (smočit) vývod součástky včetně okolní plochy desky a měla by mít konkávní (prohnuté) zaoblení. Pokud je ve spoji pájky moc, je zaoblení konvexní (vyduté).
  • Kontrola studeného spoje: Spoj by měl být na pohled lesklý. Pokud je matný a zrnitý, pak se vytvořil studený spoj. To je důsledkem dlouhého působení pájecího hrotu nebo tím, že během chladnutí spoje došlo k jeho posunu. Proto není vhodné nanášet nadměrné množství pájky. Nejjednodušší nápravou je pájku odstranit a spoj udělat znovu.

Zlatá pravidla pro pájení

Pro pájení již existuje celá řada rad, tipů a zlatých pravidel:
 
  • Bezpečnost především: Při pájení je třeba především dbát na bezpečné provádění práce. Pájedla jsou velmi horká a mohou způsobit popáleniny. Nemusíte znát všechny předpisy o dodržování bezpečnosti, stačí dodržovat několik zlatých pravidel:
  1. K odkládání pájedla zásadně používejte stojánek.
  2. Během práce dávejte pozor, zda někdo není ve vaší blízkosti. V nestřeženém okamžiku se může snadno popálit
  3. Nikdy nepracujte v přítomnosti dětí.
  • Správná volba tvaru pájecího hrotu (popř. odpájecího hrotu). Volba je dležitá pro kvalitu a efektivnost pájení. Více ve videu níže.
  • Udržujte pájecí hrot čistý: Jelikož se pájedlo nepřetržitě zahřívá, rychle dochází k jejímu znečištění. Proto pájecí hrot často otírejte o suchou drátěnku. (více informací v článku: PEČUJTE O PÁJECÍ HROTY)
  • Pájedlo a pájku používejte současně: Jedním z pravidel správného pájení je přiložení pájedla a pájky na pájený spoj současně. Nikdy nenechávejte pájku (pájecí drát) roztavit na hrotu a teprve potom ji nenanášejte na pájený spoj.
  • Nepoužívejte velké množství pájky: Člověk má dost často nutkání použít větší množství pájky, nicméně i zde platí: všeho s mírou. Dobrý spoj se vyznačuje mírným konkávním zaoblením, k čemuž není třeba nadbytek pájky.
  • Pájedlo nenechávejte působit příliš dlouho: Ihned po smočení spoje pájedlo oddalte a pájený spoj nechejte vychladnout.
Výše uvedené zásady bezpodmínečně dodržujte zejména při použití bezolovnaté pájky, kterou máme v naší nabídce.  Pájka (pájecí drát) má oproti tradičním cínovým pájkám pozměněné složení a neobsahuje olovo.

Umění dobře pájet je základní dovedností, kterou by měl ovládat každý, kdo sestavuje elektronické obvody. Hlavním cílem je, aby pájené spoje dlouho vydržely. Studené spoje způsobují problémy, zatímco dobře provedený a zapájený spoj nejenže dobře vypadá, ale zajistí spolehlivé propojení.
 




Jaký hrot vybrat pro dané pájení?

Ersa vám poradí na základní serií hrotů 102, jak správně vybrat hrot. Hroty mají různé tvary, aby se dosáhlo nejlepších výsledků v pájení


  DALŠÍ VIDEA O PÁJENÍ S ČESKÝMI TITULKY !!!

Pájené spoje

Vytvořit správný pájený spoj má u elektronických sestav zásadní význam. Špatné nebo ledabyle vytvořené spoje mají za následek, ze zařízení nebude fungovat, nebo se spoj později uvolní, případně v elektronickém obvodu vznikne šum. Když k uvolnění spoje dojde okamžitě, není to tak špatné, jako když selhání je skryté. Nejhorší je přerušované selhávání, protože se projevuje během provozu a k opravě nemusí.


Dobré pájené spoje

Naštěstí drtivá většina pájených spojů bývá dobra a nezpůsobuje žádné problémy. Správně provedený pájený spoj má lesklý povrch a nesmí obsahovat nadměrné množství pájky. Pájka polem spoje má být mírně konkávní (prohnutá). Nadměrné množství pájky způsobuje špatné spoje na deskách s plošnými spoji /DPS) se pájka může rozlít na jinou pájecí plošku a způsobit
zkrat.


Studený spoj

Největším problémem jsou studené spoje. Ty mohou způsobovat absolutní přerušení obvodu, nepravidelné přerušování obvodu, vysoký odpor, případně hluk. Je proto nezbytné zajistit, aby zbytečně nevznikaly.
Studený spoj lze poznat poměrně snadno. Takový spoj není lesklý, ale šedivý nebo matný a vykazuje větší zrnitost. Pokud je odhalen studený spoj, je třeba ze spoje odstranit pájku a při opakovaném zapájení dbát na správné provádění nového spoje.


Jak správně postupovat

I s malou praxí lze vytvářet dobré spoje. Pečlivé provedení a následná pečlivá kontrola garantuje dobrý a bezproblémový spoj. Předpokladem je dobré vybavení (viz článek o pájení).
Zde uvádíme několik rad, jak udělat dobrý pájený spoj:
  • Zkontrolujte, zda jsou všechny pájené povrchy čisté a bez mastnoty.
  • Dbejte na to, aby se pájená součástka nemohla během pájení pohnout, protože důsledkem může být studený spoj.
  • Než přiložíte páječku, pájecí hrot otřete o suchoou drátěnku a pájku přidávejte v malých dávkách. To pomáhá k lepšímu předávání tepla do pájeného spoje.
  • První přiložte pájedlo (ohřev oájecí ploška a vývodu součástku) a poté dávkujeme pájecí drát na vývod součástky.
  • Sledujte rozlití pájky. Správné množství pájky vytváří konkávní (prohnuté) zakřivení.
  • Pájedlo oddalte co možná nejdříve. Dlouhé účinek tepla způsobí odpaření tavidla, pájka zoxiduje a vznikne studený spoj. U drtivé většiny spojů postačí 1,5-3 sekundy.
  • Během ochlazování spoje nesmí dojít k sebemenšímu pohybu.
Dodržování výše uvedených doporučení vede k vytvoření dobrého pájeného spoje. Zvládání postupu pájení je základní dovedností při montáži elektronických sestav, ať už v komerční nebo kutilské praxi. Dobré pájené spoje jsou základním předpokladem pro správné fungování elektronických sestav a zařízení.