Ruční pájení a opravy desek plošných spojů – praktická výuka

Úvod

Umět správně pájet součástky na desky plošných spojů, které jsou dnes již hlavně osazované SMD součástkami, patří mezi základní a nutné dovednosti zaměstnanců v elektrotechnické výrobě. Je také nezbytné, aby je ovládali pracovníci ve vývoji, kteří si sami zhotovují funkční vzorek, případně jej opravují. Proto se organizuje celá řada kurzů a školení. Tato praktická výuka by měla být také povinně realizována v průběhu studia na středních nebo vysokých školách elektronických směrů.

Praktická výuka na školách nebývá příliš rozšířená, snad kvůli velkému počtu problémů, které její organizace přináší. Je třeba si uvědomit, že náklady na toto školení jsou vysoké a jeho organizace je složitá zvláště tehdy, pokud se vyžaduje proškolit větší množství pracovníků nebo studentů. Správná volba metodiky výuky a vybavení pracoviště může uspořit značné finanční prostředky. Dále budou uvedeny zkušenosti s organizováním výuky na VUT – FEKT Brno a zkušenosti s organizováním praktických kurzů, které pořádá společnost SMTplus.CZ Brno.

Vybavení a organizace pracoviště

Rozsah a vybavení pracoviště se samozřejmě odvíjí od typu a rozsahu praktické výuky. Jinak bude pracoviště vybaveno pro výuku studentů, jinak pro případ praktického kurzu ve výrobním závodě. V případě realizace konkrétní aplikace při výuce, která je rozložena do několika týdnů, je vhodné, aby byl úkol ukončen během jednoho vyučovacího bloku (třeba týdenní výuka). Tím odpadá uchovávání rozpracovaných prací do dalšího týdne a problémy s tím spojené.

Mezi minimální vybavení pracoviště patří:

1. Pájecí zařízení (pájedlo). V každém případě je třeba používat pájedlo s číslicovou regulací teploty. Jsou nutné výměnné hroty. Velmi se osvědčily hroty, které mají svůj vlastní topný systém (např. stanice PACE, JBC). Pokud tomu tak není a hroty se zasunují do topného systému, oxidy způsobí, že se potom časem nedají vyjmout. Pro základní pájení v SMT montáži (čipové součástky, pouzdra SO, SOT) není elektronická odsávačka nutná, stačí pouze velká nebo malá minivlna (obrázek 1 a 2) a odsávací knot. Je dobré mít také termokleště, které umožní vyjímání a pájení pomocí speciálních nástavců (obrázek 3 a 4).
2. Pájka, tavidlo a čisticí prostředky. Pájí se trubičkovou pájkou s tavidlovým jádrem s doporučeným průměrem 0,6 mm nebo 0,8 mm. Je perspektivní používat bezolovnatou pájku, nejraději SAC305. Pro výukové účely se osvědčilo pastovité tavidlo, které je vhodné přeplnit do malých injekčních stříkaček (2 ml) se zkrácenou jehlou průměru 1,2 mm (růžová) nebo použít aplikátor tavidla [1]. Toto tavidlo je sice dražší, ale dobře se s ním pracuje. Neodpařuje se a částečně fixuje součástku před pájením. Pro čistění pájeného spoje a desky je výhodné používat izopropylalkohol a bezvlákné utěrky nastříhané na menší velikost (A5).
3. Součástky, případně sada součástek. Tato je nutná při realizaci konkrétní aplikace, je vhodné ji použít jako zásobník i v případě tréninku pájení i oprav. Manipulace s drobnými SMD součástkami je při praktické výuce velký problém. Velmi se osvědčilo použití karet se součástkami (obr. 5), které dodává na zakázku [1]. Dodavatel je schopen zhotovit podle potřeby prakticky libovolnou sadu SMD součástek. Pro případ ztráty součástky je výhodné na kartu umístit více součástek stejné hodnoty. Kartu dostane každý (nebo několik) účastník kurzu a vybere si z ní pinzetou požadované součástky.
4. Tepelně odolná podložka. Je vhodné použít libovolnou tepelně odolnou podložku. Pokud chceme ukázat antistatickou ochranu, je třeba koupit profesionální sestavu s náramkem.
5. Nářadí a ostatní. Nezbytné nářadí je pinzeta. V případě, že si absolventi školení realizují vlastní výrobek, je vhodné mít na každém pracovišti zdroj nebo aspoň baterii, případně multimetr na oživení.

Závěr

Článek ukazuje problémy, které vznikají při organizaci praktické výuky. Je zde popsána úsporná varianta tréninkového pracoviště, které je vhodné pro výuku ve větším kolektivu (školy). Uvedené pracoviště (obr. 7) je konkrétně použito pro výuku praktické skupiny cca 16 studentů, kteří absolvují předmět „Mikroelektronické praktikum“ na Ústavu mikroelektroniky, Fakulty FEKT na VUT v Brně. Studenti realizují zapojení s programovatelnou děličkou 4541 (karta na obrázku 5), vzhled realizovaného plošného spoje je na obrázku 6.