Pájení vlnou

Pájení vlnou (solder wave soldering)

V současné době nabývá hromadné pájení vlnou na významu s pájením desek s plošnými spoji se součástkami s vysokou tepelnou zátěží. Trocha historie: v roce 1955 si Angličan Strauss nechal patentovat princip automatického pájení pomocí vlny roztavené pájky. Pájení vlnou se velice rychle rozšířilo, neboť podstatně snížilo počet pracovních sil a prudce zvýšilo kvalitu a spolehlivost pájených spojů. Dnes se využívá strojní proces pájení v montáži klasické, SMT i smíšené, osazené DPS jen SMD. Zpracovávají se plošné spoje jednovrstvé, vícevrstvé a ohebné. Proces pájení vlnou SMD následuje ihned za procesem osazování desek plošných spojů.

Kvalita pájecího procesu závisí na několika faktorech:

Na vhodném návrhu plošného spoje

S ohledem na použité prvky, tj. součástky, které se mají pájet. To vyžaduje určité znalosti od konstruktéra z oblasti použité technologie,

Na stanovení optimálního procesu pájení

Zde je třeba určit jednotlivé technologické operace v procesu pájení s ohledem na velikost pájeného spoje, hustoty integrace plošných spojů, použité technologie (klasická, SMT nebo smíšená) a zpracovávaných součástek, Základním prvkem optimalizace procesu pájení vlnou je teplotní profilování.

Na vypracování vhodných metod pro kontrolu kvality plošného spoje a pájených prvků

Tento bod je v současné době dosti diskutabilní. Kvalita součástek a ostatních dílů je na vysoké úrovni. Velmi dobré kvality lze dosáhnout i výběrem dobrého a spolehlivého dodavatele a zpracováním pájených prvků v záruční době.

Jednotlivé operace při pájení vlnou (postup pájení vlnou)

Vlastní proces pájení není pouze smáčením objektů určených k zapájení v pájecí slitině. Je nutné objekty zahřát, pájka musí být roztavená, nakonec je třeba odstranit nežádoucí oxidy.

Běžně je tedy možné rozložit proces pájení do tří operací:

• aktivace pájených prvků - nejprve je zapotřebí vhodně připravit všechny předměty k pájení tak, aby proběhlo co nejlépe. Základní problém je omezení vlivu oxidů, které vznikají jak na povrchu cínové lázně, tak jsou přítomny na pájených prvcích,
• předehřev desky plošných spojů se součástkami na teplotu okolo 100°C, aby nedošlo k nežádoucímu tepelnému šoku při kontaktu desky s roztavenou pájkou,
• vlastní pájení vlnou, tj. spojení dvou kovů (součástka a vodivý spoj desky plošných spojů) roztaveným kovem - pájecí slitinou.

Teplotní profil

Teplotní profil se liší především podle typu pájecího zařízení. Dvojitá vlna teplotně namáhá pájený spoj 2x. Náběh a délka předehřevu jsou voleny podle druhu zpracovávané desky. Teplota na DPS postupně stoupá, stabilizuje teplotu, následně je deska smáčena pájecí slitinou s teplotou kolem 260-270°C. Jde-li o dvojitou vlnou dochází k pájení SMD, ale také ke zpracování nanešeného tavidla. Po té jde deska na druhou vlnu, kde dochází k zapájení ostatní součástek a finalizaci kvality pájených spojů. Pokud jde o jednoduchou vlnu, proces je jednodušší.

Konstrukčně musí všechna zařízení pro jednotlivé operace splňovat podmínky požární bezpečnosti a hygieny práce. To znamená používat vhodný odsávací systém nebo filtry, které zajišťují dokonalý odtah zplodin ze zařízení. Provozní místnost by měla být podle toho upravena. Je třeba mít na paměti, že se zde pracuje s hořlavinami a teplota v zařízení dosahuje až 260°C.

Vzhledem k nástupu SMT technologie, pájení vlnou běžných DPS je na ústupu. Pájení konektorů a podobných vývodových součástek nahradila technologie selektivního pájení. Co však není možné nahradit (nebo velice) obtížně, je pájení prvků jako transformátory, cívky, apod. tedy prvky s vysokou tepelnou zátěží, zde právě stále vítězí pájecí vlna. Obecně platí, že pájení vlnou je levnější než pájení přetavením.