V oblasti výroby a oprav elektroniky kvalita pájení desek plošných spojů přímo určuje výkon a životnost produktu. Ve společnosti LHD jsme na vlastní oči viděli, jak špatná volba pájky vede ke nákladným dodatečným pracím při výrobě desek plošných spojů – což potvrzuje, jak důležité toto rozhodnutí je. Ať už jste nadšencem do elektroniky pro domácí potřebu, nebo profesionálem ve výrobě desek plošných spojů, výběr nejvhodnější pájky je první obranou proti chladným spojům a falešnému pájení a zajišťuje spolehlivé elektrické spoje, což může znamenat rozdíl mezi dokonalým, spolehlivým elektronickým zařízením a tím, které trpí slabými pájenými spoji a nákladnými poruchami.
Na základě tohoto pochopení a za účelem řešení běžně se vyskytující složitosti výběru v praktické práci transformovala společnost LHD zkušenosti nasbírané v této oblasti do podoby tohoto podrobného průvodce výběrem. Tento článek systematicky pojednává o všech aspektech pájecích hmot pro plošné spoje. Najdete zde vše, co potřebujete vědět o pájení desek plošných spojů – od základů toho, co je pájka, přes 8 nejlepších pájek pro návrhy obvodů až po výběr ideální pájky pro vaši další sestavu, a poskytuje tak praktickou referenční příručku. Probereme každý relevantní typ pájky – olověné, bezolovnaté, stříbrné, s jádrem z kanify, beznáplachové a mnohé další – a zároveň vás vybavíme praktickými tipy a odbornými rady. Pokud hledáte definitivní průvodce výběrem správné pájky pro váš další projekt s plošným spojem, hledejte již nemusíte!
Pájka je v montáži tištěných spojů (PCBA) mnohem více než pouhá „lepidla“. Plní dvojitou funkci vytváření elektrických spojení a mechanických vazeb. Kontrola kvality společnosti LHD ukazuje, že nesprávná volba pájky – ať už co se týče složení slitiny, typu pájecího přípravku nebo množství aplikovaného materiálu – snadno vede k problémům, jako jsou studené pájené spoje, můstkování pájky nebo nespolehlivá spojení, která mohou způsobit úplné selhání výrobku. Mimo okamžitého selhání může suboptimální pájka vést ke skrytým vadám – spojům, které projdou počátečními testy, ale předčasně selžou v praxi kvůli zvýšené elektrické rezistenci nebo náchylnosti k tepelné únavě a vibracím. Proto porozumění a správná volba pájky není jen základní dovedností v oboru elektrotechniky, ale také investicí do dlouhodobé spolehlivosti a pověsti vašeho výrobku.
Pájka je slitina kovů s nízkou teplotou tavení, která se používá k připojování elektronických součástek k plošným spojům tím, že se roztaví a po ochlazení vytvoří pevné pájené spojení. Její klíčovou vlastností je nižší teplota tavení než u kovů, které jsou spojovány (např. měď), což umožňuje spojování za nízkých teplot.
Slitiny pájky pro elektroniku jsou obvykle směsí cínu a olova nebo cínu se stříbrem a mědí (olovo-obsahující pájka). Různé poměry prvků udělují pájce jedinečné vlastnosti toku, pevnost a vodivost. Například eutektický poměr 63/37 cín-olovo má jasně definovanou teplotu tavení a tuhne okamžitě, což zjednodušuje řízení procesu. Naopak neeutektické slitiny jako 60/40 mají plastický rozsah, což je činí náchylnějšími k rušivým vlivům během chlazení.
Během pájení roztavený pájek s pomocí tavidla vyplní mikroskopické mezery mezi vývody součástek a měděnými ploškami. Po ochlazení a ztuhnutí zajistí jak elektrickou vodivost, tak mechanické uchycení. Tavidlo zde také hraje klíčovou roli tím, že chemicky čistí povrchy. To umožňuje roztavenému pájku efektivně 'smáčet' tyto povrchy, což znamená, že se rovnoměrně rozprostře a vytvoří nepřetržité rozhraní, místo aby se sbalilo do kapek.
Výběr nejlepší pájky pro desky plošných spojů začíná pochopením typů pájek. Ačkoli existuje mnoho speciálních variant, nejdůležitější rozdíl je mezi olovem obsahujícími a bezolovnatými pájkami. Často se setkáte s odkazy na dva typy pájek:
Podle požadavků na čištění a výrobního procesu lze pájky dále klasifikovat:
· Pájka s jádrem pryskyřice: Nabízí vysokou univerzálnost a aktivitu. Ponechaný nálet je sice obvykle izolační, ale je lepivý a hygroskopický, což často vyžaduje jeho odstranění isopropylalkoholem kvůli dlouhodobé spolehlivosti nebo estetickým důvodům.
· Pájka bez čištění: Zanechává minimální nálet s nízkou korozivitou, vhodná pro sériovou výrobu pomocí technologie povrchové montáže (SMT).
·Pájka s vodou odlučitelným tokem: Nálet lze odstranit vodou, což splňuje extrémně vysoké požadavky na čistotu, například v lékařských nebo vojenských aplikacích. Tento tok je velmi aktivní, ale pokud není po pájení úplně a rychle odstraněn, je také vysoce korozevní.
Typ pájky |
Hlavní slitina |
Typické použití |
Hlavní výhody |
Cín-olovo (SnPb) |
60/40, 63/37 |
Oprava, starší zařízení, audiofilská technika |
Snadná obsluha, lesklé a spolehlivé spoje |
Bezolovnatá (SAC305) |
SnAgCu |
Všechny moderní desky plošných spojů, RoHS |
Šetrné k životnímu prostředí, shodné, dobrá pevnost |
Silver solder |
SnAg, SnAgCu |
Vysoce výkonné, vibrace/tepelné cyklování |
Vysoká elektrická vodivost, odolnost proti tepelné únavě, mechanická pevnost |
Kanýlková pájka s pryskyřicovým jádrem |
Se liší |
Běžná elektronika, opravy |
Samofluxující, čistší spoje |
Bezčisticí pájka |
Se liší |
Výroba, kde je čištění nepraktické |
Minimální zbytky, vhodné pro SMT |
Fyzický tvar pájky přímo ovlivňuje provozní proces a efektivitu. Výběr nesprávného tvaru může vést k vadám, neefektivitě a vyšším nákladům, bez ohledu na kvalitu slitiny.
Vaše technika, rozsah projektu a složitost obvodu určují správný tvar pájky. Pájecí drát umožňuje přesnou manuální kontrolu – ideální pro výzkum a vývoj, prototypování, opravy nebo výrobu malých sérií. Pájecí pasta se používá u všech procesů spojovaných s tepelným louhováním nebo přesnou prací se SMD součástkami. Tyče pájky jsou určeny pro průmyslové montážní linky. Společnost LHD pomáhá klientům vybrat optimální formu podle objemu výroby, směsi součástek a požadavků na kvalitu, čímž zajišťuje efektivitu a nákladovou optimalizaci.
Žádný komplexní průvodce nejlepší pájkou pro desky plošných spojů by nebyl kompletní bez zmínky o tavidlu – klíčové složce pevných a čistých pájených spojů.
Flux odstraňuje oxidy z povrchu kovů před a během pájení. Bez fluxu se pájka nepřilne správně, což vede ke slabým spojům nebo přerušeným obvodům.
· Pryskyřičná jádrová pájka :
Obsahuje přírodní pryskyřici z borovic; velmi účinný při odstraňování oxidace.
Zanechává zbytky, které lze odstranit izopropylalkoholem kvůli dlouhodobé spolehlivosti nebo estetickým důvodům.
Tradiční a oblíbený pro opravy, audio a hobby projekty.
· Bezčisticí pájka :
Zanechává minimální množství zbytků – jakékoli zbytky obvykle lze ponechat na desce. Je důležité ověřit, že zbytky jsou skutečně nekorozevní a nevodivé za konkrétních provozních podmínek vašeho výrobku (např. vysoká vlhkost).
Ideální pro sériovou výrobu, SMT a spotřební elektroniku, zjednodušuje následné procesy.
· Voda rozpustný proud :
Důkladně očištěn vodou, splňuje nejpřísnější standardy čistoty, ale vyžaduje rychlé oplachování vodou. Tento flux je velmi aktivní, ale pokud není po pájení úplně a rychle odstraněn, je také vysoce korozevní.
Často se používá v lékařské, vojenské nebo letecké elektronice, kde jakýkoli zbytek je nepřijatelný.
Výběr mezi cínem s olovem a bezeolovnatým cínem je patrně nejdůležitějším a nejmatoucím rozhodnutím pro každého, kdo chce zvolit nejlepší cín pro svůj další projekt s tištěným spojem. Toto rozhodnutí často určují předpisy, ale porozumění technickým důsledkům je klíčové pro úspěch.
Funkce |
S obsahem olova (cín-olovo) |
Bez olova (SAC, SnAgCu atd.) |
Bod tání |
183–190 °C |
217–221 °C |
Shoda s RoHS |
Ne |
Ano |
Elektrická vodivost |
Vynikající |
Velmi dobré |
Uživatelsky příjemné |
Velmi snadno |
Střední |
Zdraví/životní prostředí |
Nebezpečných |
Bežetější |
Vzhled spoje |
Lesklý |
Mírně matný |
Typické použití |
Opravy, starší technologie, audio |
Nové projekty, sériová výroba |
Žádný kompletní průvodce není úplný bez rady specifické pro značku! Zde jsou naše osm nejlepších pájek pro desky plošných spojů, které používají odborníci po celém světě:
Značka |
Typ/forma pájky |
Nejlepší pro |
Kester 44 Rosin Core Solder |
Cín-olovo, pájka s kanyfou, drát |
Starší zařízení, opravy, audio, snadné lesklé spoje |
Alpha Fry AT-31604 |
Cín-olovo, pájka s kanyfou, drát |
Začínající DIY, nízká cena, univerzální použití |
MG Chemicals 63/37 |
Cín-olovo, beze zbytku, drát |
Oprava, žádný zbytek, spolehlivé výsledky |
WYCTIN 60/40 pájecí drát |
Cín-olovo, pájka s kanyfou, drát |
Běžný prototypování, vzdělání |
SRA pájecí produkty, pájka s jádrem pryskyřice |
Cín-olovo, pájka s kanyfou, drát |
Běžná práce s plošnými spoji, konzistentní výsledky |
Cardas pájecí drát |
Stříbrná pájka, pryskyřicové jádro, drát |
Audiofilní, vysokofrekvenční, přesná audio technika |
Harris Stay-Brite stříbrná pájka |
Stříbrná slitina, drát/tyč |
Automobilový průmysl, vibrace, kvalitní obvody |
Worthington pájecí drát |
Cín-olovo, pájka s kanyfou, drát |
Nízkorozpočtové aplikace, prototypování, školy |
Učiňte informovanou volbu důkladným vyhodnocením následujících bodů. Tento kontrolní seznam poskytuje systematický přístup k výběru pájky:
Příprava pracovního prostoru:
Použijte antistatický kobereček a dobré osvětlení.
Zapněte páječku s regulací teploty.
Čištění součástek a plošek:
Odstraňte oxidy a přebytečnou pájku pomocí izopropylalkoholu a v případě potřeby pájecího knotu nebo odsávače pájky.
Umístění součástek:
Nakloňte tak, aby zapadly do obvodu; ujistěte se, že vývody dobře zapadají do děr na desce plošných spojů.
Pájení:
Zahřejte desku a součástku žehličkou, poté přiveďte cínový drát nebo naneste pájivou pastu.
Cín by měl plynule téct a roztékat se po obou površích.
Použijte vhodné množství cínu – příliš malé množství vede ke slabým spojům, příliš velké způsobuje nadbytek cínu nebo můstky.
Kontrola pájení:
Dobrý pájecí spoj by měl být lesklý a konkávní, bez trhlin nebo kuliček cínu.
Pro spolehlivou kontrolu pájecích spojů použijte lupa nebo mikroskop.
Čištění po pájení:
Je-li třeba, odstraňte zbytky cínu isopropylalkoholem, zejména při použití pryskyřice nebo vodou rozpustného toku.
Problém |
Pravděpodobná příčina |
Řešení |
Studený pájecí spoj |
Nízká teplota, špinavá ploška, příliš rychlé pájení |
Vyčistěte plošku, zvyšte teplotu, znovu odpařte |
Můstek cínu |
Použito příliš mnoho cínu, příliš silný drát |
Použijte odsávací pájecí pásku/vákuové čerpadlo, aplikujte méně |
Slabé spojení |
Pohyblivá část, nedostatek cínové pájky |
Pevně upevněte součástku, znovu zahřejte/přetavte spoj |
Přebytečný nálet fluxu |
Vysoce aktivní nebo nepočištěný flux |
Očistěte izopropylalkoholem |
Matné spojení |
Levná pájka, nesprávná teplota |
Použijte kvalitní pájku, kontrolujte páječku |
Starou pájku, desky plošných spojů a výrobní odpad recyklujte zodpovědně. I pájky bez olova mají vliv na životní prostředí, proto vždy minimalizujte množství odpadu a chemikálie bezpečně skladujte.
Ve výrobě elektroniky je výběr a aplikace pájky oborem, který kombinuje materiálové vědy, procesní technologie, praktické zkušenosti a ohled na životní prostředí. Správná volba nejen umožňuje spolehlivé elektrické spoje, ale je také základem dlouhodobě stabilního provozu výrobku – ať se jedná o inovativní IoT desku, vintage zesilovač nebo řadič automobilů nové generace.
Jako váš důvěryhodný výrobní partner LHD toto hluboce chápe. A tato komplexní příručka je vaším nejlepším průvodcem při výběru a používání správné pájky pro vaši desku:
S těmito znalostmi jste připraveni uskutečnit svůj další projekt s plošným spojem – s jistotou, že vaše elektrické spoje budou pevné a vaše sestavy vydrží zkoušku času. Pokud potřebujete odbornou podporu při výběru pájky nebo při výrobě desek plošných spojů, technický tým LHD je vždy připraven vám pomoci. S těmito znalostmi můžete sebevědomě zahájit svůj další projekt s plošným spojem.
Otázka: Jak si vybrat nejlepší pájku pro můj další projekt s plošným spojem?
Odpověď: Začněte tím, že určíte, zda potřebujete pájku shodnou s RoHS (bezolovnatou), typ součástek (SMD versus průchozí díry) a očekávané zatížení (audio, automobilový průmysl, vysoké frekvence). Poté vyberte typ pájky, formu (drát, pasta, tyčinka), pájecí pastu a průměr, které nejlépe odpovídají vašemu obvodu.
Otázka: Je stříbrná pájka vždy tou nejlepší volbou pro plošné spoje?
A: Stříbrná pájka nabízí pevnost a vynikající vodivost, což je užitečné pro vysoce spolehlivé, vysokofrekvenční nebo audiofilské obvody, ale může být zbytečným přebytkem pro základní projekty.
Q: Můžu na jedné desce směšovat typy pájky (olovo obsahující a bezeolovou)?
A: Je lepší to nedělat – smíchání slitin může vést k nepředvídatelným teplotám tavení a kvalitě spojů. Na jedné desce používejte vždy konzistentní typ pájky.
Q: Má průměr pájecího drátu význam?
A: Ano! Tlustší pájecí drát slouží pro velké součástky, napájecí připojení nebo uzemnění; tenký drát umožňuje přesnost při práci s plošnými součástkami a malými spoji.
Q: Musím vždy odstraňovat zbytky fluxu?
A: Pokud používáte pájku s jádrem z kanify, ano – očistěte izopropylalkoholem. U beznárazové pájky čistěte pouze v oblastech vyžadujících vysokou spolehlivost nebo vizuální dokonalost.
Q: Co se týče čištění nebo přepájení již zapájeného obvodu?
A: Vždy použijte specializovaný nástroj, jako je odsávač pájky nebo kvalitní pájecí knot, abyste odstranili nežádoucí nebo nadbytečnou pájku před opětovným nanášením.
Otázka: Jak dlouho vydrží kvalitní pájka při skladování?
Odpověď: Pájecí drát (skladovaný suchý a uzavřený) vydrží roky; pájecí pasta by měla být použita do data stanoveného výrobcem (obvykle 6–12 měsíců při chlazení).