Jednoduchý a názorný postup najmä pre tých z vás, ktorý sa rozhodli prvý krát osadiť dosku plošného spoja, respektíve čo to chcú skúsiť s elektronikou. V tomto článku si popíšeme a ukážeme ako osadiť dosku plošných spojov komponentami, jej prípravu pred osádzaním a ošetrenie po osadení.

Úvod k plošnému spoju

Na úvod predpokladajme, že dosku plošných spojov už máte vyleptanú a navŕtanu, napríklad s jednym s výrobných postupov, ktoré boli publikované v tejto sérii článkov , alebo ste si ho nechali vyrobiť v Číne, či niekym známym, čo s tým už má skúsenosti. Plošný spoj by mal byť pred samotným osádzaním ošetrený vhodným spájkovateľným lakom, ktorý má na starosti ochranu medených "cestičiek" pred oxidáciou a zároveň zlepšuje priľnavosť spájky (cínu), pri samotnom osádzaní komponentov. Plošné spoje, ktoré sú vyrobené profiesionálne majú na sebe niekoľko vrstiev. Jednou z nich je "Nepájivá maska". Jej úlohou je najmä ochrana DPS pred oxidáciou, a v prípade spájkovania spájkovacou vlnou (vo veľko sériovej výrobe), zamädzuje naneseniu spájky (cínu) iba na spájkovacie body - pady. Táto maska sa dodáva vo viacerých farbách a je ju možné zvoliť si pred samotnou výrobou DPS.

Štandardne vyleptaná a pocínovaná DPS pre zlepšenie vzlínavosti spájky pri spájkovaní.

Ďalšou vrstvou je tzv. "striebriaca vrstva", ktorej úlohou je rovnako ochrana pred oxidáciou dosky plošného spoja, zmenšením prechodového odporu napr. pri priamych / nasúvateľných konektoroch na dosku plošného spoja a zlepšenie spákovateľnosti pri osádzaní plošného spoja.

Poslednou vrstvou na plošnom spoji - tentoraz zo strany komponentov pri pohľade zhora je sieťotlačová vrstva, ktorá má informačnú funkciu. Je na nej rozmiestnenie komponentov DPS a ich orientácia v prípade polarizovaných komponentov - integrované obvody, diódy, kondenzátory a konektory, poprípade rôzne výrobné údaje, sériové čísla, alebo logo výrobcu, pokiaľ sa jedná o priemyslenú dosku, napríklad kuchynského spotrebiča, alebo audiotechniky.

DPS opatrená sieťotlačou s popisom osadenia komponentov. Komponenty D1,T1, ZD1, IC1, C2 a CON1 sú polarizované - pri ich osádzaní nie je možné zameniť poradie ich vývodov, či orientáciu komponentu.

Na záver ešte spomeniem, že DPS môžu - no nemusia obsahovať tzv. prekovy, čo je v podstate chemicky nanesená vrstva vodivého kovu vo vyvŕtanom otvore DPS, ktorá zabezpečuje vodivý prechod z jednej strany DPS na druhú stranu. Prekovy sa využívajú najmä u obojstranných DPS, kde sú spoje umiestnené na oboch stranách, to znamená na strane spojov a na strane komponentov.

Príprava plošného spoja pred osádzaním.

Vždy si pred osádzaním skontrolujte vyrobené DPS na možný výskyt chýb pri ich návrhu a výrobe. Kontrolu vykonajte vždy podľa schémy zapojenia, vyhnete sa tak nemilému prekvapeniu v podobe zničeného, alebo nefunkčného zariadenia napríklad elektrickým skratom. Rovnako skontrolujte aj "celistvosť spojov" DPS, to znamená, či sa na nej nenachádzajú "podleptané" miesta, ktoré nie su elektricky vodivé, to znamená, že spoj je prerušený. Často sa titiž stáva, že pri "podleptaní" vznikajú mikrotrhliny, ktoré majú za následok prerušenie vodivej dráhy a tým pádom nefunkčnosti výrobku. Toto je možné opraviť dodatočným pocínovaním prerušeného spoja.  Najlepšou pomôkou pri kontrole priechodnosti spojov je digitálny multimeter prepnutý na test spojitosti "pípak", ktorý pokiaľ je dostatočne citlivý, tak dokáže pomerne rýchlo odhaliť takéto defekty..

Pokiaľ ešte nie je čersto vyrobená DPS ošetrená lakom, môžte tak urobiť až po jej kontrole. Pred nanesením laku, dosku dôkladne odmastite, umyte a osušte. Lak sa dá bežne zakúpiť vo forme aerosólového spreja, v krajnej núdzi dobre poslúži aj kolofónia, ktorá sa dá bežne kúpiť v domácich potrebách, alebo drogérii vo forme "krištáľov" na domácu zabíjačku :). Tú si rozpustíme v primeranom množstve rozpúšťadla Acetón. Lak si narieďte tak, aby bol "vodovej" konzistencie, rýchlejšie tak uschne a vy tak budete môcť skôr pokračovať. Odporúčam nalakovanú dosku umiestniť vonku na priame slnko, nakoľko výpary acetónu sú silno prchavé, výbušné a horľavé! Vždy si rozrobte iba také množstvo, ktoré dokážete spracovať na jedno použitie, nakoľko vám pomerne rýchlo zaschne. Lak nanášajte jemným štetcom. Doba zatuhnutia je okolo dvoch hodín.

Doporučenie : Pri práci s acetónom pracujte v dobre vetranej miestnosti! Nefajčite, nejedzte a nepite!

Príprava komponentov pre osadenie dosky plošného spoja.

V prvom rade si skontrolujte, že máte všetky potrebné komponenty a roztrieďte si ich podľa druhu a hodnoty. Pri komponentoch náchylných na zničenie elektrostatickým nábojom buďte obvzlášť opatrný a nevyberajte ich zatiaľ s ich ochranného prepravného balenia! Takto označené balenia majú označenie "ESD". U komponentov pri ktorých nie je zjavne označená ich hodnota, použite napr. digitálny multimeter, so správne zvoleným rozsahom. To sa týka najmä rezistorov, ktoré sa označujú farebným kódom, poprípade keramických kondenzátorov, ktoré majú číselné označenie kapacity. Dbajte, aby ste medzi sebou nezamenili najmä kremíkové diódy a zenerové diódy, ktoré majú rovnaké púzdro, pokiaľ sa jedná o klasické THT komponenty. Dobrou pomôckou nám môže byť napríklad silnejšia lupa. Bežné kremíkové diódy majú označenie napr. 1N4148, zenerové diódy majú napr, označenie BZX... ďalšie označenie je podľa hodnoty zenerového napätia. Označenie typu a hodnoty je na sklenenom púzdre diódy.

Čo budeme potrebovať k práci :

• Stranové štipacie kliešte
• Pinzeta - klikni
• Jemné ploché kliešte na tvarovanie vývodov
• Trubičková spájka s tavidlom
• Spájkovačka / spájkovacia stanica
• Multimeter s funkciou pre meranie odporu a testu kontinuity - pozri v našich recenziách
• Mechanická odsávačka cínu, alebo odsávací pásik
• Špongia, alebo špeciálna drátenka na čistenie spájkovacieho hrotu
• Otočný držiak pre DPS
• Plastová ohýbacia pomôcka na ohyb vývodov komponentov (diódy, rezistory...)

Roztriedené a odmerané komponenty - ich vývody si natvarujte podľa rozostupu / rozteče predvŕtaných otvorov v plošnom spoji. Komponent po natvarovaní prestrčíme otvorom a skátime na max. dĺžku 2 mm od dosky a následne ho zahneme smerom k pokračujúcemu spoju. Má to tú výhodu, že pri manipulácii s DPS (otáččanie dosky za účelom kontroly, alebo spájkovania) vám komponenty nevypadnú z DPS a vy ich tak nebudete musieť opätovne osádzať. Takto osadíme postupne všetky komponenty. Vývody "netvarujeme" na potenciometroch, výkonových tranzistoroch, triakoch, odporových trimroch, výkonových odporoch zo spájkovacími okami, konektoroch a obímkach pre integrované obvody.

Spájkovanie komponentov - pri viac vývodových komponentoch - napr. obímka integrovaného obvodu (DIL) postupujeme pri ich spájkovaní tak, že si pridržíme prstom obímku a vždy prispájkujeme prvý a posledný pin obímky. Následne prispájkujeme aj ostatné piny. Per dvoj vývodové komponenty zaspájkujeme najskôr jeden a potom druhý vývod. Použijte vždy optimálnu teplotu spájkovacieho hrotu tak, aby vám spájka navzlínala okolo vývodu komponentu. Užijte vždy optimálne množstvo spájky a vyvarujte sa nedmerném množstvu spájky - je to jednak neestetické a zároveň sa zvyšuje možnosť vzniku studeného spoja, ktorý sa v niektorých prípadoch, len veľmi ťažko hľadá. Hrot spájkovačky udržujte čistý bez spálených zvyškou tavidla otieraním o navlhčenú špongiu (obrázok 2), prípadne otretím o špeciálnu drátenku (obrázok 1). Pokiaľ to spájkovačka / spájkovacia stanica umožňuje, tak si vždy zvoľte optimálnu hrúbku hrotu. To znamená, že pri jemných spojoch používajte "ihlové" hroty o hrúbke 1 až 2 mm, pri väčších plochách - napríklad svorkovnice, konektory, alebo vývody výkonových komponentov použite hrot s hrúbkou 2 až 4 mm a patrične nastavenú teplotu, nakoľko čím je väčšia hrúka hrotu, spájkovaná plocha a hrúbka použitej spájky tým je potrebná vyššia teplota pre jeho dokonalé prehriatie. Rovnako to platí aj pri niektorých druhoch spájok, ktorých bod tavenia je vyšší kôli použitej druhotnej prímesy v spájke, napr. striebro, meď. Bežne dostupné hrúbky spájok, ktoré budete pri práci potrebovať sú 0.7 až 1 mm, len veľmi zriedka 0.5 mm.

Doporučenie : Nikdy nespájkujte / nenahrievajte jeden bod / vývod príliš dlho, nakoľko sa môže stať to, že sa buď poškodí spájkovaný komponent, alebo v horšom prípade zničíte plošný spoj. Pri potrebe dlhšieho spájkovania komponentu, si preto vždy pomôžte tak, že vývod ktorý spájkujete si chytíte pinzetou, čo napomôže komponentu odvodu prebytočného tepla.

Dodržte prosím nasledujúce pravidlo : Vždy osádzajte ako prvé najnižšie komponenty - teda tie, ktoré budú "ležať" na DPS, to znamená rezistory, diódy, konndenzátory, obímky pre integrované obvody. Ako posledné osádzajte vždy konektory, potenciometre, trimre, transformátory a integrované obvody.

1. Drátenka pre čistenie spákovacieho hrotu od zvyškov tavidla a iných nečistôt na spájkovacom hrote, ktorý si môžte kúpiť na tomto odkaze - klikni

2. Špongia pre čistenie spájkovacieho hrotu. Nezabudnite ju pred použitím vždy navlhčiť! - môžte zakúpiť na tomto odkaze - klikni

Otočný držiak pre DPS, ktorý vám nahradí "tretiu ruku".

Spájkovacia stanica s možnosťou výmeny spájkovacích hrotov.

Sada pinziet v ESD prevedení,ktoré je možné kúpiť na tomto odkaze - klikni

Odsávací pásik, zabezpečí jednoduché odsatie prebytkov spájky, ktorý je na tomto odkaze - klikni

Ručná - vákuová odsávačka cínu, ktorú si môžte kúpiť na tomto odkaze - klikni

Cínová spájka. Podľa údajov na výrobnom / typovom štítku je výrobca "STANNOL", jej zloženie je : SN - Cín 95%, Ag - Striebro 4%, Cu - Meď 1%, Sn95Ag4Cu1 / 713 Priemer: 1 mm Hmotnosť: 500 g Interval tavenia: 217 ° C

Doporučenie : Pre spájkovanie používajte vždy kvalitné spájky s tavidlom a na spájkovačke / spájkovacej stanici si nastavte teplotu tavenia odporúčanú výrobcom spájky. Vyhnete sa tak prepaľovaniu tavidla a možnému vzniku studených spojov. Údaj o teplote tavenia spájky je  uvedený na stránkach výrobcu spájky. Pri spájkovaní môžte použiť spájky s obsahom, alebo bez obsahu olova - bezolovnaté, alebo s inými prímesami podľa potreby. Vždy používajte iba spájky od overených výrobcov a to aj za cenu vyšších nákladov, vyhnete sa tak prípadom, kedy je v "no name" spájke agresívne tavidlo, ktoré vám zaručene časom poškodí plošný spoj oxidáciou, alebo obsahuje spájku často nízkej čistoty s rôznymi nežiadúcimi prímesami, ktoré môžu mať za následok vznik studených spojov, ktoré sa pri zložitejších DPS budú len veľmi ťažko hľadať a odstraňovať.

Takže pokiaľ sme dodržali predošlé dopoučenia, tak výsledná podoba cínového spoja by mala vyzerať nejako takto :

Horná časť obrázka je pre SMT komponenty určené pre povrchovú motáž, priamo na plošný spoj na vopred pripravené spájkovacie body, spodná časť obrázka je pre komponenty určené pre klasickú montáž THT. Tu si môžte všimnúť priam ukážkové navzlínanie spájky v okolí vývodu komponentu a úplné zaliatie otvoru v ktorom je jeho vývod.

Techniku spájkovania si môžte pozrieť aj na tomto videu. Je síce staršieho dáta, ale podstata sa nezmenila. Video je v anglickom jazyku.

Ďalšie diely od tohoto autora nájdete v tomto zozname videí - klikni

Finalizácia a konečné práce na doske plošných spojov.

Na záver dôkladne dosku prekontrolujeme, či sú osadené všetky komponenty podľa schémy správne osadené a hlavne aby sa nevyskytovali "diery" v priestore vývodu komponentu a cínového spoja a aby nebola zamenená polarita komponentov. Rovnako skontrolujeme, či nie su zaliate vývody viac vývodových komponentov - integrované obvody, konektory a pod., prípadné problémy opravte. Pokiaľ je všetko v poriadku a nenašli ste žiadnu chybu tak teraz je vhodné DPS očistiť od zbytkov tavidla, napríklad technickým liehom, alebo špeciálnym čističom pre DPS - Iso Propyl Alkohol 99% (skratkou označovaný aj ako "IPA"). Tento je bežne v predaji či už v niektorých drogériach, alebo špecializovaných obchodoch pre elektroniku. Pokiaľ sme zbavili DPS všetkych zbytkov tavidla a doska je úplne suchá a čistá, môžeme dosku plošných spojov opätovne prelakovať ochranným lakom, poprípade roztokom kolofónie a acetónu.

Príklad kvalitného spájkovania a finalizácie dosky plošných spojov. Spájka je správne rozliata medzi medenou ploškou a vývodom komponentu, žiaden zo spájkovaných spojov nevykazuje "diery", alebo studené spoje a doska je očistená od zbytkov tavidla. Jednoducho povedané - pekná práca.

Prajeme vám pevné nervy a veľa šťastia pri osádzaní vašej prvej DPS.