Fórum

Ako si vybrať kvalitnú spájku?

Ako si vybrať kvalitnú spájku?

Spájka a jej použitie v elektronike sa môže javiť ako veľmi všeobecná vec. Ale ako si vybrať z množstva druhov, hrúbok a veľkostí to už niekedy až tak jednoduché nie je najmä v téjto dobe, keď je na trhu čoraz viac nových / neznámych / neoverených výrobcov. Na čo sa teda zamerať pri výbere spájky - na cenu, či na kvalitu? Voľba je na vás, preto vyberajte rozvážne a ja sa vám pomôžem zorientovať ako tak v tejto problematike.

Ako si vybrať vhodnú spájku pre elektroniku

Výber rôznych spájok môže byť náročný na množstvo rôznych premenných. Musíte brať do úvahy materiál, ktorý sa spájkuje, použitie tavidla, veľkosť spájkovaných komponentov a potenciálne zdravotné a bezpečnostné otázky spájkovania.

1. Typ spájky

Spájka je v zásade k dispozícii vo forme spájkovcieho drôtu, tyčiniek, ingotov, pasty alebo peliet. Najbežnejšia  a najpoužívanejšia forma je spájkovací drôt. Tyčinieky a ingoty sa používajú  pri stojovom spájkovaní spájkovacou vlnou. Spájkovacia pasta  sa väčšinou používa na spájkovanie SMD buď ručnou spájkovacou technikou, alebo pri automatizovaných osádzacích / spájkovacích strojoch.

2. Zloženie

Zloženie spájky jasne označuje zložky, z ktorých je spájka vyrobená. V závislosti od projektu by ste mali zvážiť výber olovnatej alebo bezolovnatej spájky. Aj keď je bezolovnatá spájka v súčastnosti uprednostňovaná (aj vďaka nariadeniam EU) a bez problémov dostupná, tak nie je vždy tou najvhodnejšou alternatívou pre použitie.

Spájky pre použitie v elektronike všeobecne spadajú do jedného z troch typov:

  • spájka na báze zliatiny olova - Lead Based
  • spájka bez olova - Lead free
  • spájka zo zliatiny striebra - Silver Based

Hlavným rozdielom medzi olovnatou spájkou a bezolovnatou spájkou je ich bod tavenia. Spájka na báze olova je spájka, ktorá je vyrobená zo zliatiny cínu (Sn) a olova (Pb), niekedy aj s inými kovmi. Dôvod, prečo je olovo kombinované s cínom je, že výsledná zliatina má nižšiu teplotu tavenia, čo je veľmi dôležitá vlastnosť spájky, v dobe keď je väčšina elektronických súčiastok veľmi citlivá na teplo! Rovnako olovo v spájke zabezpečuje určitú pružnosť spájkovaného spoja, na rozdiel od čisto cínovej spájky kedy je povrch pomerne pevnejší ale aj o poznanie krehkejší, čo má za následok vznik možných mikroprasklín na spájkovaných miestach.

Spájka zo zliatiny olova sa často označuje pomerom zliatiny, ako je 60/40 alebo 63/37, pričom prvé číslo je hmotnostný pomer cínu (Sn) a druhé číslo predstavuje hmotnostné množstvo olova (Pb). Obe tieto bežné zliatiny sú dobré pre bežnú elektroniku, ale 63/37 je eutektická zliatina, čo znamená, že pri zmene teploty má prudký prechod medzi tekutým a tuhým stavom. Táto vlastnosť pomáha znižovať vzniku studených spojov, ktoré sa môžu vyskytnúť, keď sa spájkovaný komponent pohybuje a keď sa spájka chladí.

Spájka na báze olova je štandardnou spájkou používanou v elektronike už celé desaťročia, ale kvôli zdravotným problémom spojeným s olovom sa začalo od spájok na báze olova upúšťať. Európa je lídrom v znižovaní podielu olova tým, že zaviedla redukciu nebezpečných látok (RoHS) a odpadových elektrických a elektronických zariadení (WEEE), ktorá obmedzila množstvo olova v akejkoľvek zložke na 0.1%.

Jednou z najpopulárnejších zliatin bezolovnatých spájok je zliatina 96.5 / 3 / 0.5 s 96.5% cínu, 3% striebra a 0.5% medi. Bohužiaľ, väčšina bezolovnatých spájok je drahšia ako spájky na báze zliatin olova, tavia sa pri vyššej teplote, a preto potrebujú tok vyššej teploty avšak poskytujú silnejšie, ale krehkejšie spájkované spoje.

Spájka zo zliatiny striebra môže byť bez olova alebo v kombinácii s olovom. Striebro (Ag) bolo pôvodne pridávané do spájky zo zliatiny olova, aby sa zabránilo efektu známemu ako migrácia striebra, keď boli spájkované komponenty postriebrené. Pri typickej spájke zo zliatiny olova sa striebro z povrchu vývodu komponentu vylúhuje do spájky a spôsobí, že spájkovaný spoj bude krehký a náchylný k zlomeniu. Spájka zo zliatiny olova so striebrom, ako napríklad spájka 62/36/2 s 2% striebra, 62% cínu a 36% olova, výrazne obmedzuje migračný účinok striebra a má lepšie celkové vlastnosti ako spájka zliatiny olova a cínu, čo ale v praxi znamená priame zvýšenie nákladov.

Vyberajte preto múdro podľa všetkých aspektov a potrieb, nakoľko špeciálne druhy spájok nie sú lacnou záležitosťou.

3. Priemer spájkovacieho drôtu

Pre všeobecné použitie, ako je napr. ručné osádzanie PCB s väčšími komponentmi, vám bude postačovať na prácu spájka s priemerom 1mm. Pre jemnejšie práce napr. s SMD komponentami, alebo pri opravách odporúčam spájky s priemerom 0.5mm až 0.75mm. Väčšie priemery spájky sú vhodné na pocínovavanie vodičov, alebo na pocinovanie väčších plôch a ich využitie je iba príležitostné - takže si ich nenakupujte do zásoby zbytočne veľa.

Bežné dodávané štandardy pre ručné spájkovanie sú : 0.25mm, 0.50mm, 0.75mm, 1.00mm, 1.50mm, 2.00mm, 2.50mm, 3.00mm, 4.00mm. Väčšie hrúbky (nad 4mm) sú vhodné na strojové spájkovanie - spájkovanie spájkovacou vlnou a neobsahujú tavidlo, nakoľko to sa pri takomto spôsobe dodáva externe.

4. Bod tavenia spájky

Bod tavenia spájky je asi najdôležitejším parametrom a je rozdielny pre spájky s prímesou olova, alebo bez nej. Častou, respektíve stálou chybou je nesprávne nastavenie spájkovacej stanice. Vždy si zistite pomocou katalógového listu výrobcu tento údaj a podľa neho nastavte správne spájkovaciu stanicu na optimálnu teplotu. Majte na pamäti, že príliš nízka teplota nezabezpečí dokonalé roztavenie spájky a tavidla, čo napomáha vzniku studených spojov a naopak príliš vysoká teplota spôsobí zhorenie tavidla a pretavovanie spájky, čo je príčinou vzniku nevzhľadných čiernych fľakov na PCB a následne pokiaľ sa povrch neočistíaj oxidáciu spájkovaného miesta.

5. Tavidlo

Tavidlo v spájke (ak je jej súčasťou) plní dve základné - no dôležité funkcie

  • Odstránenie oxidácie

Tavidlo napomáha zamedzeniu vytvárania, alebo neskoršej oxidácie na povrchu, ktorý má byť spájkovaný a aby sa zabránilo vzniku studeného spoja.

  • Uľahčenie vzlínania

Tavidlo výrazne zlepšuje vzlínanie spájky medzi spájkovacím bodom na DPS a a vývodom komponentu.

Spájka je bežne dostupná so žiadnym, jedným alebo niekoľkými jadierkami tavidla (multicore), ktoré prechádzajú stredom spájkovacieho drôtu. Tento kalafunový kanálik napomáha spájke k lepšej priľnavosti a vodivému spojeniu medzi spájkovacím bodom na DPS a vývodom komponentu. Niekedy je však tavidlo, ktoré prechádza stredom spájky, nežiaduce z mnohých dôvodov, ako je napríklad nutnosť čistenia, ktoré sa musí použiť po spájkovaní alebo prítomnosť silného kyslého tavidla, ako napríklad spájka s kyslým tavidlom používaná v inštalatérskych prácach, ktorá by sa nikdy nemala používať na elektroniku. Spájky s označením No Clean sú podobné spájkam s klasickým tavidlom označovaným aj ako Rosin Core a toto označenie v podstate znamená, že spájkovaný spoj nie je nutné po spájkovaní čistiť od zbytkov tavidla, nakoľko obsahuje druh tavidla, ktoré nemá oxidačné účinky.

5. Veľkosť balenia a trvanlivosť

Veľkosť balenia je rôzna a začína zvyčajne pri váhe 10g. Štandardom u všetkých dodávateľou sú balenia 10g, 50g, 100g, 250g, 500g a 1000g. Väčšie balenia 3kg, 5kg sú určené pre strojové spájkovanie spájkovacou vlnou a neobsahuju tavidlo.

Veľkosť cievky by sa mala vyberať iba na základe vášho použitia, a objemu práce, pretože aj spájka má istú dobu trvanlivosti. Obmedzená doba použiteľnosti je určená tiež druhom zliatiny a obsahom a druhom tavidla v spájke.

Príklady označenia

Bezolovnatá spájka

SACX PLUS 0307 FLUITIN 1532 0.50 MM 250G ALPHA - Bezolovnatá spájka s obsahom tavidla 2.2% až 3.3%, bod tavenia spájky 217 ºC - 228 ºC (podľa katalógového údaju výrobcu), zloženie zliatiny Sn99Ag0.3Cu0.7, hrúbka dôtu 0.5mm, váha balenia 250g.

Tento druh spájky je vhodný pre ručné spájkovanie a opravy na PCB osadenými SMD komponentami a bežnými komponentami. Spájka je označená výrobcom ako "No Clean", takže nie je nutné oplachovať zbytky tavidla po spájkovaní. Údaj "1 Core 3.3" označuje počet jadierok tavidla (1) a percentuálny podiel tavidla v spájke (3.3%). Teplota bodu tavenia je v rozmedzí 217 až 228 stupňov celzia. Spájka je zliatinou cínu (Sn), striebra (Ag) a medi (Cu). Údaj "Mfg" predstavuje dátum výroby a "Exp" expiráciu spájky.

Olovnatá spájka