• Petus
• June 06 2021
• Komerce
• 1263x Přečteno

Zjistěte, jak začít pracovat s PCB deskami ve vaší provozovně nebo dílně.

Obsah:

Desky PCB – jak vznikají?
Příprava prostoru pro práci s deskami PCB
Příprava desky PCB – pracoviště
Práce s deskou plošných spojů – co umístit na dílenském stole?
Horkovzdušné stanice
Začínáme pracovat s deskou PCB
Příprava desky PCB od nuly
Pájení hotové desky PCB
Nářadí a chemie užitečné při práci s plošnými spoji

Desky PCB (tištěné) lze nalézt v každém elektronickém zařízení. Právě na nich jsou osazeny všechny prvky. Spojení mezi nimi mají podobu měděných cestiček chráněných před vnějšími podmínkami (např. před oxidací) tzv. nepájivou maskou. Plošné spoje mohou být vyrobeny z různých materiálů, i když se k tomuto účelu nejčastěji používá laminát PCB ze skleněného vlákna zpevněného epoxidovou pryskyřicí. Takové desky mohou být přiříznutý do různých tvarů a velikostí.

Desky PCB – jak vznikají?

Existují různé procesy výroby desek s plošnými spoji, počínaje plně automatizovanými výrobními linkami, ze kterých každý den vyjíždějí tisíce kusů PCB, a malými dílnami, kde se vyrábějí jednotlivé kusy desek plošných spojů konče. Spoje jsou také často navrhovány a leptány kutily a nadšenci v domácích podmínkách. Existují také situace, kdy dojde k selhání elektronického zařízení. Někdy stačí vyměnit jeden komponent na desce PCB, ale občas se musíme trochu zapotit.

V tomto článku se budeme zabývat velmi rozsáhlým tématem, kterým je příprava stanoviště, vybavení a samotné desky PCB k práci. Nezohledňujeme profesionální výrobní procesy a zaměřujeme se spíše na práci s deskami plošných spojů v malých dílnách a doma.

Příprava prostoru pro práci s deskami PCB

Před započetím jakékoli práce se vyplatí připravit si vhodný prostor. Pokud chceme pracovat doma, nemáme příliš velký manévrovací prostor. Naši dílnu musíme umístit v pokoji, garáži nebo ve sklepě. Stojí za to se postarat o konstantní teplotu a vlhkost v místnosti. Kromě toho by měla podlaha mít vlastnosti ESD nebo (alespoň) být odolná vůči kontaktu s korozivními látkami.

Příprava desky PCB – pracoviště

Práce s deskami PCB vyžaduje bezpochyby vhodné pracoviště. Stojí za to se vybavit pracovním stolem nebo profesionálním dílenským stolem. Z bezpečnostních důvodů by měly být uzemněny. Při organizaci pracoviště stojí za to se postarat o úložný prostor – např. další zásuvky, a vhodné osvětlení. Zde můžeme použít lampy určené pro tyto účely, ale pokud má pracoviště další polici nad pracovním prostorem, můžeme pod ni také namontovat další pruh LED diod, který výrazně zlepší osvětlení hlavní pracovní desky.

Práce s deskami plošných spojů vyžaduje také vhodnou židli. Na trhu jsou k dostání dílenské židle, jejíchž povrchy jsou vhodně tvarované, takže práce pro nás nebude tak únavná, a co je důležitější, v budoucnu se vyhneme problémům s páteří.

Práce s deskou plošných spojů – co umístit na dílenském stole?

Pokud jste již připravili vhodné stanoviště, je třeba ho nyní ještě vybavit.

Prvním zařízením, které nás napadne, když uvažujeme o elektronické dílně je samozřejmě páječka. To je bezpochyby nejdůležitější zařízení v dílně. Nejoptimálnější bude výběr pájecí stanice s možností regulace teploty. Kromě toho stojí za to věnovat pozornost výkonu páječky. Zjednodušeně řečeno, čím je páječka větší, tím rychleji pájecí hrot dosáhne nastavenou teplotu. To je zvláště užitečná vlastnost při pájení padů spojených s poměrně velkými plochami šasi.


Pájecí stanice WEL.WT1010HSET

Každá páječka by měla být vybavena sadou pájecích hrotů pro různé typy aplikací. K pájení SMD prvků budou nejužitečnější přesné hroty – kuželové nebo seříznuté na jedné straně. Malá velikost samotné koncovky umožní v jejich případě přesně zahřát konkrétní pájecí plošku (pad). Při práci s integrovanými obvody montovanými povrchově bude také užitečný hrot označovaný jako minivlna. Umožňuje snadné, a to dokonce jedním tahem hrotu, připájení všech koncovek integrovaného obvodu na jeho jedné straně. Na trhu jsou samozřejmě také o něco větší hroty, které jsou určené k pájení a odpájení prvků, vyžadujících zahřátí mnohem větší plochy.


Regenerátory hrotů WEL.51303199

Mějme na paměti, že každý pájecí hrot vyžaduje řádnou údržbu, která umožňuje výrazně prodloužit jeho životnost. Nejoblíbenějším způsobem údržby hrotu je použití vyhrazených, vyrobených z kovových hoblin čističů nebo speciálních hubiček napuštěných vodou. Kromě toho stojí za to věnovat pozornost chemickým přípravkům pro regeneraci hrotů.

Doporučujeme také pájecí rohože, které pokládáme na pracovní desku dílenského stolu. Někdy jsou vybaveny malými přihrádkami, které výrazně usnadňují udržování pořádku při pájení a odpájení spojů, s nimiž pracujeme.

Horkovzdušné stanice

Při procesu pájení nebo odpájení je také užitečná horkovzdušná stanice, tzv. hot air. Bude se hodit nejen pro montáž a odpájení malých komponentů montovaných povrchově (SMT), ale také pro smršťování teplem smršťovatelných trubic.


Horkovzdušné stanice ST-862D


Vysokoteplotní páska 3M-5413-19

Když už mluvíme o horkovzdušných stanicích, je třeba se zmínit o kaptonové pásce, která díky své odolnosti vůči vysokým teplotám umožňuje chránit určité prvky, které nepotřebujeme odpájet. Tento typ pásky je zvláště užitečný při práci s malými destičkami, na kterých je většina komponentů vyrobena technologií SMD. Nejčastěji jí pokrýváme plochu kolem pájeného prvku, takže prvky umístěné pod páskou nebudou náhodně přesunuty nebo odpájeny.

U uvedeného procesu odpájení, kdy můžeme z desky plošných spojů odstranit libovolný komponent, bude užitečný také odsavač cínu a odpájecí páska, běžně nazývaná pletencem. Díky nim budeme schopni snadno odstranit přebytečný cín z pájecího pole, což usnadní demontáž elektronického prvku. Pokud chceme postavit opravdu profesionální dílnu, měli bychom uvažovat o odpájecí stanici. Je však třeba mít na paměti, že taková stanice vyžaduje pravidelné čištění.


Pájecí odsávačka ERSA-VACX

Pokud máme v úmyslu pracovat s deskami PCB, na kterých jsou osazovány povrchově montované obvody, můžeme uvažovat o nákupu profesionální stanice pro BGA. Stanice pro BGA, kromě směrového ohřevu daného prvku, ohřívá jej také zespodu. Tímto způsobem se vyhneme napětí, které vzniká z teplotních rozdílů. Užitečné mohou být také ohřívače, které se používají spolu se stanicí, a které pomáhají snižovat povrchové napětí.


Stolní multimetr AX-8450A

Užitečným prvkem každé elektronické dílny jsou také kontrolní a měřicí zařízení. Multimetry, osciloskopy anebo logické testery nám mohou usnadnit diagnostiku závady vzniklé na desce PCB.

K vytvoření vlastního plošného spoje se může ještě hodit jedno zařízení. Jedná se o minivrtačku. Chcete-li na desce umístit komponenty s otvory (THT montáž), musíte v ní vytvořit příslušné otvory. Jejich průměr je obvykle velmi malý, navíc jsou často poměrně hustě rozmístěny, takže k jejich provedení je zapotřebí přesné zařízení. Chcete-li pracovat s minivrtačkou, měli byste se také vybavit sadou malých a přesných vrtáků.


Miniaturní vrtačka PG-142MD

Začínáme pracovat s deskou PCB

Pokud je již naše dílna vybavena základním vybavením, můžeme se nyní věnovat samotné desce plošných spojů. V závislosti na tom, zda chcete jen pájet již hotovou desku, anebo ji připravit od nuly, musíte podniknout příslušné kroky.

Příprava desky PCB od nuly

Máme-li čistý laminát, musíme nějakým způsobem rozmístit všechny cesty a pájecí pole na desce plošných spojů. Pro tento účel se používá tzv. proces leptání desky. Tento proces spočívá v aplikaci ochranné vrstvy, aby nedošlo k narušení mědi umístěné pod ní. Existuje mnoho způsobů, jak narýsovat cestičky. Nejjednodušší bude nakreslit je fixem nebo vytisknout obraz cestiček na křídový papír a pak je otisknout na destičce.

Pokud jsou cesty již naneseny, můžete přejít k samotnému leptání. Desku je třeba umístit ve speciálním roztoku B327 nebo chloridu železitého. Tato látka odstraní měď v místech, kde jsme neumístili cesty.

Jakmile je spoj připraven, musí být řádně chráněn. Za tímto účelem je deska podrobena procesu cínování, to znamená nanesení vrstvy cínu na vrstvu mědi. Toto lze provést ručně nebo použít hotové chemické přípravky.

Na konci stojí za to pokrýt navrženou desku tzv. nepájivou maskou. Jedná se o elektricky inertní chemickou vrstvu, která kromě ochrany spoje před oxidací jej ochrání před náhodným zkratem.

Pájení hotové desky PCB

Držák PCB WEL.ESF120ESD

Pro snadnější práci nejlépe umístěte desku PCB do speciálního držáku. Držák může být vyroben v různých podobách. Nejběžnější je však sada tzv. třetí ruky vybavené lupou.

Jakmile je deska plošných spojů stabilně osazena, můžeme zahájit proces pájení. K tomuto účelu bude nezbytným prvkem pájka. Na trhu jsou dva typy pájek - olovnaté a bezolovnaté. Olovnaté cíny se kvůli obsahu škodlivého prvku používají stále méně – zejména v lékařských nebo vojenských aplikacích, kde je důležitá spolehlivost. Bezolovnatou pájkou se pájí o něco obtížněji, ale neuvolňuje tolik nezdravých výparů.

Během pájení se tvoří těkavé látky škodlivé pro náš organismus. Proto je doporučeno pořídit si tzv. odsávání výparů. Díky tomu se nedostanou do naší dýchací soustavy, protože budou odsáty. Tato zařízení jsou k dispozici ve třech podobách: pokládané na stůl, montované na pohyblivém rameni a jako skříňky s vyvedenou trubkou, kterou můžeme instalovat kdekoli.


Pohlcovače výparů WEL.ZEROSMOGEL-KIT

Během pájení jsou také užitečné všechny typy tavidel. Jejich použití výrazně usnadňuje proces pájení, zejména SMD prvků.

Pokud již je deska PCB propojena, pak je s největší pravděpodobností pokryta zbytky tavidla nebo jiných usazenin, kterých se je třeba zbavit. Pro tento účel můžeme použít nejběžnější isopropylalkohol, tzv. IPY, nebo vyhrazené čisticí prostředky ve formě aerosolu. Tyto typy výrobků často mají trysku, která je ukončena štětečkem pro snadné čištění desky plošných spojů. Desky lze také vyčistit v ultrazvukové čističce, ale k tomu budete potřebovat čisticí prostředek určený pro tato zařízení. Doporučujeme také prohlédnout nabídku tavidel no-clean, které vzhledem k jejich složení nevyžadují čištění.

Desku PCB po vyčištění a vysušení můžeme pokrýt speciální vrstvou PCB laku, který ochrání plošný spoj před nežádoucím působením vnějších podmínek. K ochraně můžeme také použít gely a pasty. To je zvláště užitečné, pokud je zařízení určeno k provozu venku nebo v nepříznivých výrobních podmínkách. Takto připravenou desku můžeme považovat za dokončenou a umístit ji do pouzdra zařízení.

Užitečné při práci s plošnými spoji nářadí a chemie

Při práci s deskami PCB mohou být užitečné přesné pinzety. Můžeme je použít jak pro pájení, tak i pro odpájení daného spoje. Nejužitečnější budou pinzety s „ostrým“ zakončením, pomocí nichž budeme moci přizpůsobit prvek pájecímu poli.

Většina desek PCB je umístěna v nejrůznějších zařízeních, která musíme otevřít. K tomuto účelu se budou hodit nástroje, jako jsou například šroubováky s různými koncovkami, kleště nebo štípací kleště. Jedná se však o prvky, které již jsou obvykle součástí elektronické dílny. Pro práci s PCB budou také užitečné různé typy chemických prostředků, mezi které patří mimo jiné již výše uvedené: isopropylalkohol, tavidla a látky pro regeneraci hrotů nebo PCB lak. Kromě nich budou rovněž užitečné: kalafuna, která stejně jako tavidlo usnadňuje proces pájení, sprej/kapalina „kontakt“ používaný k regeneraci např. potenciometrů nebo tepelně vodivých lepidel, které umožňují připevnění chladiče odvádějícího teplo.

Závěrem můžeme konstatovat, že téma vybavení dílny a práce s deskami, je velmi široké. Musíme si připravit vhodné pracoviště a vybavit ho nástroji a materiály, které nám umožní pracovat přesně a bezpečně. S takovou přípravou můžeme snadno začít práci s deskami PCB.

Text připravila společnost Transfer Multisort Elektronik Sp. z o.o.

Text byl původně sdílen na www.tme.eu/