Dílenská technika Osazování desek

Osazování desek s plošnými spoji Než dojde k vlastnímu pájení součástek na desky plošných spojů, je potřeba je na desku osadit. Vždy před osazováním je třeba si rozmyslet pořadí vkládání součástek. Osazování se provádí od těch nejnižších po nejvyšší. To proto, aby se neosadili a nepřipájely součástky velké a následně by se mezi ně měly vkládat součástky malé, což by v řadě případů nebylo možné. Pro snadnou orientaci a kontrolu je nezbytné osazovat součástky jedním směrem tak, aby bylo možno jejich hodnoty přečíst – totéž platí i pro součástky značené barevným kódem. Popisky (hodnoty) musí být vždy na vrchu!

Dále je třeba mít na paměti, že součástky, které jsou citlivé na elektrostatický náboj se osazují jako poslední. Hmotnější součástky se upevňují většinou pomocí šroubů či jiným způsobem). Zde je nezbytná vždy pérová či vějířová podložka. Teprve po jejich upevnění je možné jejich vývody připájet. Součástky, které se ohřívají (např. výkonnější rezistory) se nesmí dotýkat plošného spoje, protože by ho dříve, nebo později poškodily (zuhelnatění). Proto se připevňují na plošný spoj navléknutím izolačních keramických korálků na vývody tak, aby byly nad deskou.

Ještě mimo vlastní funkčnosti je nezbytné dbát na dokonalý vzhled zapájené desky neb nedbale osazená deska je velmi často i nefunkční a to ještě nehovoříme o deskách s vf. obvody. Vývody součástek je třeba správně tvarovat při čemž ohyby musí být kolmé. Je zakázáno provádět ohyb v bezprostřední blízkosti pouzdra. Vývody již jednou ohnuté nelze nazpět rovnat či jinak tvarovat. Před montáží rezistorů je třeba vývody natvarovat tak, aby jak již bylo výše zmíněno, byla jejich hodnota čitelná.

Montáž rezistorů Rezistor se zasune do desky a jeho vývody nepatrně zahnou, aby rezistor nevypadl při otočení desky. Následně se rezistor zapájí. Pokud rezistor neleží přímo na desce, je třeba upravit vývody pomocí ohybů (krepů) tak, aby se tlakem nedaly posunout směrem do desky, kdy by mohlo následně dojít k odtržení naválcované měděné folie od sklolaminátového podkladu. Při montáži na stojato se nesmí rezistor zasunout zcela do plošného spoje. Musí tam zůstat mezera asi 1 mm mezi plošným spojem a tělem rezistoru. Svislý vývod musí být rovnoběžný s tělem rezistoru. Vývod rezistoru se nedoporučuje nastavovat drátem!

Výkonový rezistor, jak již bylo výše zmíněno, pokud se nesmí dotýkat povrchu plošného spoje se do desky připevni přes isolační keramické korálky, nebo krepy. Pomocí krepů pak jen v případech, kdy spoj nebude mechanicky namáhán chvěním. To samé platí i při montáži výkonového rezistoru na stojato.  Montáž odporových trimrů - odporové trimry se většinou pájí do spoje přímo a není až na výjimky je dobré tvarovat.

 Montáž potenciometrů - ty se do spoje v řadě případů bez držáku nemohou montovat, protože jejich vývody nejsou určeny k mechanickému upevnění součástky. Jsou však i takové potenciometry, které jsou pro pájení do plošných spojů konstruovány.

Montáž keramických kondenzátorů Keramický kondenzátor se osazuje tak aby neležel přímo na desce plošného spoje. Vývody musí vyčnívat nad spoj v rozmezí od 1 do 3 mm. Zde lze použít i krepů, čímž je zase chráněn plošný spoj před případným poškozením. Při pájení a tím i ohřátí povrchu keramiky se objeví na povrchu impregnační hmota, která se po pájení vsákne zpět. Proto se při ohřátí nestírá. Tyto kondenzátory jsou křehké a musí se s nimi pracovat opatrně, aby se nezlomily či při delším pájení neuvolnil některý z vývodů. Pro vf. obvody se keramický kondenzátor osazuje tak, aby měl co nejkratší vývody – pozor na případný ohyb a prasknutí kondenzátoru!

 Montáž svitkových kondenzátorů Svitkové kondenzátory s radiálními vývody se většinou montují přímo na desku plošného spoje. Ovšem zase tak, aby jejich hodnota byla čitelná! Vývody musí být ohnuty kolmo a musí ležet v ose kondenzátoru. Zásadně není dovoleno ohýbat vývody přímo u pouzdra kondenzátoru. Pokud je nezbytné montovat svitkový kondenzátor na výšku, pak ale nesmí dosednout na spoj a navíc by při tlaku na kondenzátor mohlo dojít k poškození plošného spoje odtržení fólie od podkladu. Opět svislý vývod musí být rovnoběžný s pouzdrem.

 Montáž elektrolytických kondenzátorů s axiálními vývody Při montáži těchto kondenzátorů se používá montáž přímo na desku. Zde je důležité, že nesmí dojít k otočení polarity kondenzátoru. V tom případě hrozí, že dojde k elektrolýze kapalného části, navíc se kondenzátor silně ohřeje a roztrhne se. Opět platí, že se vývody kondenzátorů nesmí ohýbat přímo u pouzdra. Minimální vzdálenost je 2 – 3 mm. Montáž těchto kondenzátorů na výšku - opět se kondenzátor nesmí osazovat na doraz na desku plošného spoje. Kladný pól se klasicky osazuje dolů na desku, při čemž nehrozí zkrat o pouzdro kondenzátoru. Svislý vývod se vede opět rovnoběžně s pouzdrem.

 Montáž elektrolytických kondenzátorů s radiálními vývody Kondenzátory s radiálními vývody jsou určeny pro svislou montáž a jsou určeny pro montáž na doraz, čímž se zabrání jejich pohybu. Větší kondenzátory se navíc ukotvují k desce speciálními držáky.

Montáž cívek, tlumivek a transfotmátorků Vzhledem k tomu, že současné tlumivky s malou indukčností a ne příliš velkými proudy se vinou na tělíska podobných rozměrů jako jsou rezistory, pak se z nimi při osazování pracuje podobně. Takže malé cívky jsou upevněny za své vývody. Větší cívky například na feritových jádrech či hrníčcích jsou připevněny šrouby. Před upevněním se musí zkontrolovat poloha otvorů, které musí ležet proti sobě! Zde je třeba upozornit, že tyto upevňovací materiály (např. šrouby) nesmí být magnetické (mosaz). Dále je třeba vzít v úvahu, že feritová hrníčková jádra jsou křehká, takže se musí jako podklad používat tenká guma a utahovat se musí s citem, jinak ferit praskne. Cívky se někdy po upevnění zalévají silikonovými tmely.

Montáž diod Před osazováním diod je třeba zkontrolovat a upravit vývody součástky. Vývody se mohou ohýbat nejméně 2 mm od pouzdra a jejich pájení nesmí trvat dlouho. S vývody se musí pracovat s vědomím, že od diody odvádějí teplo po vývodech, jinak je teplo vyzařováno součástkou do okolního prostoru. Velké usměrňovací diody se montují na Al chladič. V takovém případě se většinou nejprve namontuje chladič a poté připevní součástka. Vzhledem k tomu, že diody mají na vývodu většinou nějakou polaritu, musí se v takovém případě použít isolační podložka!

Diody jsou pouzdřeny do různých pouzder. Nejčastěji pak do skleněného pouzdra DO35. U něj je možno ohýbat vývody asi 3 mm od zátavu a případně zkrátit vývod na minimální délku 6 mm. Další hojně používané pouzdro je typu DO27 určené pro pouzdření diod do proudů asi 3A. Vývody je odváděno teplo a tak pájení plochy by měly být co největší. Pro pájení je vhodné výkonnější pájedlo (asi 50W).

Montáž tranzistorů, tyristorů a triaků Pouzdra malých tranzistorů bývají velmi často v provedení TO92. Toto pouzdro se může zasunout jen k výstupku na jeho vývodu. Pokud možno se vývody netvarují. Nedoporučuje se tvarovat vývod mezi pouzdrem a výstupkem – mohlo by dojít k zalomení, nebo poškození pouzdra (netěsnost). Pouzdro TO220 má kovový (plastový) výstup z pouzdra včetně montážního otvoru pro šroub M3 a jeho montáž na chladič. Pouzdro TO126 (též i další obdobná pouzdra jako TO218 aj.) je určeno pro střední výkony a pí montáži se bez chladiče připájí do spoje. Díky montážnímu otvoru v těle pouzdra může být připevněno též na chladič. Dále jsou to výkonová pouzdra jako TO3P, které se však montují přímo na chladič a jen vodičem propojují s plošným spojem.

Montáž integrovaných obvodů Při osazování pouzder se musí nejprve srovnat vývody buď pomocí plochých kleští, nebo opatrným přihnutím vývodů pomocí hrany stolu (jen v tom případě, že jsou jako obvykle vývody příliš roztaženy. Vývody po vložení do desky se zasunou až na doraz, ale pod pouzdrem musí být alespoň malá mezera. Než se bude pájet je nezbytné zkontrolovat opakovaně typ obvodu a jeho správnou orientaci. Nejprve se připájí jeden vývod na rohu a poté křížem druhý vývod. Ostatní vývody se poté připájí a to nejčastěji ob vývod.

Pokud se pracuje s integrovanými obvody na kulatých pouzdrech, pak kovový výstupek z pohledu od spodu je vývod například 8 a počítání začíná dalším vývodem (1) ve směru pohybu hodinových ručiček. Pod tyto obvody se většinou vkládají tzv. distanční podložky.

Manipulace se součástkami, s deskami a jejich ošetřování Součástky na technologiích MOS jsou citlivé na statický náboj, protože je zde velmi tenká izolační vrstva mezi řídícím hradlem a zbytkem polovodiče. Většina těchto součástek je však různými způsoby chráněna a jen malá část, kde to není možno ochranu realizovat není. S nimi se pak musí zacházet mimořádně opatrně. Součástky jsou dodávány v obalech z materiálu s malou elektrickou vodivostí, což jsou plasty plněné například grafitem. Součástky do doby než se začnou osazovat by měly být skladovány v originálním balení a i takto dopravovány. Výše zmíněné citlivé součástky pak odděleně od součástek ostatních. Nikdy se nesmí ukládat do různých igelitových obalů nesplňujících podmínku zabezpečení před statickým nábojem.

Vyjmout je lze až na pracovišti po všech ochranných procedurách jako je vyrovnání náboje na všech součástkách. Do desek se pájí většinou jako poslední, protože je tím zaručen svod statického náboje. Při manipulaci s deskami, kde jsou umístěny citlivé součástky se doporučuje zkratovat svorky (vstupní i výstupní). Při manipulaci s deskami plošných spojů nikdy neklademe desky na sebe na ležato a ani nevystavujeme tlakům, kdy by se desky mohly zkroutit. Při zkroucení hrozí přerušení vodičů na plošném spoji. Po vyrovnání dojde k opětnému kontaktu, který je dočasný a závislý na zatížení. Takováto závada se velmi špatně hledá. Při manipulaci na desce plošného spoje se vyvarujeme jakýchkoliv značek či obrazců běžnou tužkou! Takovýto spoj je znehodnocen a čára se nedá dobře odstranit ani tvrdou gumou!

Při pájení na desce či jejím blízkém okolí se nesmí používat agresivní tavidla, protože se jejich usazeniny ukládají na všech površích v mikroskopické vrstvě a může docházet buď ke svodům na desce, či k následné korozi plošného spoje. Navíc se závada většinou projeví po nějakém čase, protože například navázala na sebe okolní vlhkost a pod. Proto se po všech operacích provádí závěrečné mytí. K tomu je třeba různých čistidel či rozpouštědel, nebo demineralizovaná voda. Čištění probíhá v ultrazvukové čističce. Kvalitu čištění u citlivých zřízení lze měřit pomocí svodového odporu. Pro mytí plošných spojů osazených polovodičovými součástkami používejte jen isopropylalkohol, který má velkou molekulu, která se nedostane vzlínáním až k vlastnímu polovodiči. Při použití technického lihu nemůžete toto zaručit a po nějaké době vznikne koroze ohrožující funkčnost dané desky!

Pro naše neprofesionální potřeby stačí po mytí technickým lihem (bez integrovaných obvodů) za použitím kartáčku ještě další koupel a to běžnou teplou vodou s přídavkem saponátu (Jaru) a následný oplach prudkým proudem vody včetně následného rychlého osušení čistou tkaninou a rychlé usušení v proudu teplého vzduchu (fen, Etaviro).

Desatero pro montáž součástek 1.Ohyb vývodu nesmí být proveden blíže než 2 mm od součástky při Φ do 1 mm a minimálně 3 mm při Φ větším než 1 mm. 2.Nastavování vývodů rezistorů, kondenzátorů a dalších součástek není dovoleno. 3.Vývody elektronických součástek mohou být ohýbány minimálním poloměrem r = 2 mm. 4.Minimální vzdálenost pájeného místa od součástky je 6 mm. 5.Označení součástky po zapojení musí být viditelné!!! 6.Součástky s osovými (axiálními) vývody osazujeme na ležato. Montáž na stojato se vyskytuje u nejlevnější třídy spotřební elektroniky. 7.Každá součástka má svůj půdorysný prostor - nezakrývá součástku jinou (opravitelnost zařízení). Patrová montáž se nedělá. Součástky nesmí přečnívat mimo desku.

8. Při osazování součástek na jednostranný plošný spoj se ze strany izolantu osazujeme součástky až na desku s výjimkou výkonových rezistorů, integrovaných obvodů (IO) a dalších speciálních součástek. Výkonovým rezistorům vymezíme vzdálenost od desky pomocí korálků nebo tvarováním vývodů. U tranzistorů a IO s drátovými vývody nezkracujeme nožičky pod 10 mm (nutno chladit při pájení). 9. Při osazování součástek na oboustranný plošný spoj necháváme mezeru nad plošným spojem. Minimálně 1 mm při napětí do 30 V. Délka vývodů pod deskou (ze strany letování) je maximálně 1,5 mm, u drátových přívodů na desku 2 mm. Pak výška cínové pájky k zaletování takového vývodu je 1 - 1,5 mm. Vodič musí být vidět nikoliv zalit pájkou. 10. Součástky určené k přišroubování se musí dříve dokonale přišroubovat a pak teprve zaletovat! Utržení plošného spoje!!

Zásady montáže v elektronice  Montáž sestav a přístrojů musí být provedena v souladu s dokumentací a s požadavky ČSN.  Elektrická montáž musí zajišťovat spolehlivou funkci dle technických podmínek zařízení.  Typy, průřezy a barevné značení vodičů musí odpovídat příslušným normám, dokumentaci a technickým podmínkám.  Při dodatečném provádění mechanických prací v průběhu elektrické montáže nesmí dojít k poškození sestavy.  Vodiče a jejich svazky musí být na základních deskách zařízení umístěny tak, aby byl umožněn přístup k jednotlivým součástkám za účelem jejich výměny, kontroly apod.  Vodiče musí být vedeny bez napínání, zlomů a nesmí ležet na ostrých hranách. Průchozí otvory musí být opatřeny průchodkami (keramické, gumové).

 Vodiče a formy jsou ukládány přednostně na základní desku, šasí, případně tak, aby jí bylo možno upevnit k nosným konstrukcím zařízení. U síťových vodičů, případně vodičů s vyšším napětím je třeba dodržet izolační vzdálenosti.  Celkový průřez vodičů, připojených k pájecím špičkám, nesmí převyšovat nejmenší průřez pájecí špičky.  Do každého otvoru pájecí špičky se mohou připojit zpravidla pouze dva vodiče včetně vývodů zapojených součástek.  Mezi vodiči a hřejivými díly případně součástkami zařízení musí být dostatečná vzdálenost.  Izolace vodičů se nesmí dotýkat neizolovaných montážních prvků, jako pájecích špiček, holých vodičů aj.

 Vodiče bez koncovek, které se ukládají pod matice nebo šrouby, musí být uloženy mezi dvě podložky.  Rozměrnější součástky s větší hmotností musí být uchyceny objímkami nebo jinými úchyty.  Vodiče přímo spojené se sítí (230V) nesmí mít průřez menší než 0,5mm 2. Tyto vodiče musí být v napájecí špičce zahnuty aby v případě uvolnění nemohly způsobit nebezpečný dotyk. Celý spoj je chráněn převlečnou PVC trubičkou – bužírkou.  Připojení ochranného vodiče na kostru zařízení se provádí pomocí zvláštního šroubu podle ČSN  Síťové vodiče musí být vždy vedeny odděleně od vodičů jiných obvodů a obvodů slaboproudých. Nesmí být s nimi ve společné kabelové kostře nebo trubic a svazku.