Na kontrolu zapájení SMD používáme lupy, USB mikroskopy a optické mikroskopy. Lupy doporučujeme stolní lupy s osvětlením. Mikroskopy pro SMD jsou vhodné se zvětšením kolem 50-ti. Větší zvětšení nemá smysl. Použití USB mikroskopů je pouze na detailní kontrolu pájených spojů. Je třeba si uvědomit, že zorné pole USB mikroskopů je velmi malé, kolem 2-3 cm.
Pájecí pasty neboli pájecí krémy slouží k připojení a připevnění součástek pro povrchovou montáž (Surface Mount Device, SMD) k desce u technologie povrchové montáže (Surface Mount Technology, SMT), což je široce používaná metoda osazování desek plošných spojů (Printed Circuit Board, PCB). Stav tisku nebo nanesení pájecí pasty má velký vliv na kvalitu PCB. Pájky jsou materiály pro spojování kovů používané pro připojení elektronických součástek k PCB. Typické pájky se taví při teplotě nižší než 450 °C. U spojů na PCB se smísí s mědí a po vytvrzení propojí kontakt. Spojování pomocí pájek se nazývá pájení. U pájení se typicky používá tavidlo, které zvyšuje roztékavost a smáčivost pájky. Tavidla se vyrábějí z rostlinných pryskyřic, např. kalafuny. Konvenční pájky (eutektické pájky / pájky na bázi olova) obsahují přibližně 40 % olova (63 % cínu a 37 % olova). Tyto pájky mají bod tavení 183 °C a pro spojování při obvyklém použití se zahřívají na cca 250 °C. Protože však olovo při likvidaci jako průmyslový odpad má vážný dopad na životní prostředí, jsou zhruba od roku 2000 nejběžnějším materiálem bezolovnaté pájky. U bezolovnatých pájek se teplota ohřevu musí nastavit přibližně o 30 °C výš než u konvenčních pájek. Proto je u pájení přetavením důležité nastavit teplotní profil procesu přetavení.
Text dále uvádí, že široké využití vychází ze skutečnosti, že u PCB zprohýbaných nadměrným teplem může být montáž vadná. Bezolovnaté pájky mají nižší smáčivost než konvenční pájky, což v závislosti na stavu použité pájecí pasty nebo řízení teploty v procesu přetavení může vést k vadám známým jako kuličky pájky. Smáčivost pájky se nazývá také smáčivost pájky a má významný vliv na pevnost spoje. Vyšší smáčivost znamená lepší kontakt a pevnost spoje; vysoký úhel θ vede k horší smáčivosti a může způsobit vady montáže. Extrémně vysoký kontaktní úhel může vést k vadám montáže, a pokud pájecí pasta kulově zatuhne, vzniknou kuličky pájky.
Pájecí pasta, nebo též pájecí krém, je pájecí materiál těstovité konzistence vyrobený z práškové pájky a tavidla. Pájecí pasty se využívají u metody SMT, která je v současné době nejpoužívanější. U hromadné výroby se pájecí pasta nanáší na připojovací plochy na PCB pomocí sítotisku a při pájení SMD se zahřívá v pecích. Kromě pájecích past existují i následující typické formy pájek: Pájecí drát má tvar drátu a obsahuje vlákna tavidla. Součástky SMD se pájí na PCB přímým zahřátím a roztavením pájecího drátu pomocí páječky. Tato metoda se používá u technologie IMT (Insertion Mount Technology), kde se vývody vsunou do průchozích otvorů na PCB a připájí. Nejčastěji používanou metodou při automatizovaném procesu osazování pomocí technologie SMT je pájení přetavením. U typického pájení přetavením se pájecí pasta nanáší na připojovací plochy na PCB v daném vzoru pomocí sítotisku přes kovové masky. Na zadaný vzor se nanášejí i lepidla, která mají za úkol přidržet součástky SMD automaticky osazované montážním zařízením na vzor. PCB se vloží do přetavovací pece a zahřeje, čímž dojde k připojení SMD. Tomu se říká proces přetavení. Otočením PCB je možné osazovat SMD na druhou stranu. PCB se otočí a druhá strana se zakryje kovovou maskou.
Kromě pájení přetavením existuje řada dalších metod pájení. Hrot páječky se zahřeje na vysokou teplotu a umístí se do kontaktu s pájecím drátem, aby jej zahřál. U některých páječek je k dispozici regulace teploty. Páječky se používají i v automatických pájecích strojích. Dolní povrch PCB se v pájecí lázni umístí do kontaktu s hladinou tekuté pájky, což jsou roztavené pájecí tyčinky, a tím se součástky SMD připájí k PCB. Tato metoda se používá hlavně k pájení DIP pouzder s vývody.
Pokud je pájecí pasta natištěna na plošky, její smáčivost výrazně ovlivní kvalitu a spolehlivost montáže. Smáčivost nanesené pájecí pasty se posuzuje podle úhlu vůči připojovací ploše. Je důležité sledovat vzhled a měřit objem a tvar pájecí pasty, podle nichž lze posoudit, jak se prášková pájka a tavidlo na připojovací ploše rozprostřou. Zaostřit na pájecí pastu pro pozorování v celém zorném poli bývá obtížné kvůli odrazům světla a tvarům s výškovými rozdíly. Rovněž není možné měřit tvar pájecí pasty před pájením přetavením pomocí kontaktních měřidel.
Digitální 4K mikroskop KEYENCE řady VHX používá optickou soustavu a CMOS obrazový senzor s rozlišením 4K, což zajišťuje velkou hloubku ostrosti a vysoké rozlišení. Systém zahrnuje praktické osvětlení a pokročilé zpracování obrazu. Díky těmto funkcím je určování podmínek a nastavení zaostření u trojrozměrných objektů snadné a vyžaduje jen jednoduché úkony. Výsledkem je zřetelné pozorování prostřednictvím 4K snímků a lze provádět vysoce přesná bezkontaktní 2D i 3D měření. 4K mikroskop řady VHX umožňuje zachytit plně zaostřené 3D snímky pájecí pasty na ploškách a zobrazení hranice mezi pájecí pastou a doplněnými plochami. Funkce odstranění kruhových odlesků a dalších odrazů zlepšuje kvalitu pozorování.
Digitální 4K mikroskop řady VHX dále umožňuje vytvoření 3D obrazu změn v mikroskopické struktuře a drsnosti povrchu ze zřetelného 4K snímku. To umožňuje bezkontaktní 3D měření a měření tvaru pájecí pasty, včetně výšky a objemu. Příčiny vad pájení, jako jsou nedostatečné nanesené množství nebo studené spoje, lze kvantitativně vyhodnotit na základě objemu a tvaru pájecí pasty. Obsluha může měřit profily po jednoduchém výběru místa na obrazovce. Data snímků se ukládají a lze je později vyvolat podle různých světelných podmínek.
V souvislosti s rostoucí hustotou desek a komponent se výrobci snaží zajistit vysokou kvalitu montáží. Další informace o mikroskopech řady VHX a jejich využití v aplikacích pozorování a analýz ve výrobě elektronických zařízení poskytují příležitost zlepšit procesy. Není to věda, jen to chce grif.
Pájení SMD má pověst černé magie - malé součástky, malé plošky, velký stres. Základ je kvalitní pájecí pero s tenkým hrotem a regulací teploty. U SMD se pohybujete kolem 250-300 °C, záleží na pájecí slitině a designu desky. Klasická cínová pájka (Sn63Pb37) taje kolem 183 °C, bezolovnatá potřebuje trochu víc. Z vlastní zkušenosti doporučuji USB-C pera - lehká, cestovní a dobíjí se z powerbanky nebo PD adaptéru. Pinecil v2, FNIRSI HS-02A, Sequre S99, Sequre SI012 Pro Max jsou mezi uživateli oblíbené možnosti s různými parametry (teplota, výkon, podpora hrotů). Pokud chcete stacionární stanici, vhodnou volbou je Weller WE1010 - 70W, LCD, ESD bezpečnost. Hrot má být tenký a dobře pocínovaný.
Pájecí pasta vs. Pájecí pasta - pro reflow (horkovzdušná pájecí stanice nebo pec). Nanáší se na plošky před osazením, součástky se přiloží a zahřejí najednou. Pájecí drát s flux jádrem - pro ruční pájení hrotem. Průměr 0,5-0,8 mm je ideál pro SMD. Flux (tavidlo) je váš nejlepší kamarád. Bez něj pájka neteče, tvoří kuličky a spoje vypadají matně. Pocínujte jednu plošku. Přiložte součástku pinzetou. Zahřejte pocínovanou plošku. Hrotem se dotkněte plošky i vývodu součástky současně - cín se roztaví a součástku přichytí. Zapájejte druhý vývod. Zkontrolujte spoje. U IC a QFN pouzder je postup trochu jiný: nejdřív zakotvěte čip a postupně pájejte vývody, aby se čip nepřesunul.
Samotné pájení řadou vývodů funguje metodou drag soldering - na hrot nanesete trochu víc cínu, přiložíte hrot pod mírným úhlem a pomalu táhnete podél řady nožiček. Wick je splétaný měděný drát napuštěný fluxem; přiložíte ho na místo s přebytkem cínu, tlačíte hrotem a cín se kapilárně vsaje do šňůry. Odtáhnete i s přebytkem. Funguje spolehlivě i na husté vývody typu TQFP nebo LQFP. Mezi nejčastější vady patří studené spoje (matný povrch), mosty (cín propojí dva sousední vývody) a tombstone efekt (součástka stojí na jedné straně jako náhrobek).
SMD pájení je o teplotě, tavidle a klidné ruce. S páječkou s regulací, tenkým hrotem a fluxem zvládnete i 0603 odpory bez problémů - a 0402 přijdou časem.
