phpRS
Dnešní datum: 16. 12. 2018  Hlavní stránka         Seznam rubrik         Download         Weblinks  
NOVINKY
29.01.2017: Tři Studně 2017
Pravidelný seminář EME a mikrovlnné techniky se koná opět na tradičním místě na Třech Studnách ve dnech 24. - 26. března 2017. Návrh programu najdete na stránkách VHF klubu zde.

13.06.2015: Přípravy na sítě 5G vrcholí
Objevil jsem v časopise DPS zmínku o technologii pro sítě 5. generace. Jedním z pásem má být i 76GHz pásmo. Výkon "TX hlavy" 25dbm (316mW!) slibuje zvýšení výkonu (budou (jsou) nové součástky!) i pro nás, amatéry. Ve spolupráci s Nokií už je vyvinuté i SDR pro toto pásmo. Ovšem ceny celé technologie jsou pro běžného člověka nedosažitelné. Více najdete na stránkách National Instruments zde.

17.02.2015: Tři Studně 2015
Pravidelný seminář EME a mikrovlnné techniky se koná opět na tradičním místě na Třech Studnách ve dnech 17. - 19. dubna 2015. Návrh programu najdete na stránkách VHF klubu zde.

Menu

Webmaster
Milan, OK2IMH
mujsuffix@ok2imh.com

Než mi napíšete, uvědomte si, prosím, co je suffix volacího znaku :-)

Komentáře jsou zablokovány pro velký výskyt spamu...


Počitadlo přístupů

Penzion Jižní ČechyUbytování rybolovUbytování větší skupinyUbytování samotaRybářiKunžak penzionChata cykloturistikaKomorníkČeská Kanada PenzionChalupa lesJižní ČechyČeská Kanada chataUbytování přírodní park

Informace

* Pájení v parách

Vydáno dne 30. 04. 2007 (5506 přečtení)

V době, kdy jsem psal články na webu OK2KDJ, jsem popsal proces pájení jak olovnatých pájek, tak bezolovnatých. Proces konvekce (předávání tepla proudícím plynem) však není jediný způsob, jak zapájet. Už v minulém století se objevila technologie tzv. pájení v parách. Tehdy ovšem byla značně problematická. V dnešní době, kdy se u bezolovnatého pájení dostáváme na horní hranici teplotní odolnosti použitých materiálů, opět začíná nabývat významu.
Jak to celé vznikalo a jak to funguje ??

Při pájení v parách (vapourphase soldering) jde především o to, aby inertní médium změnou svého skupenství předalo teplo pájenému výrobku. Teplo se předává procesem kondenzace - měli bychom tedy z technického hlediska mluvit o kondenzačním pájení. Teplota média přitom zůstává stejná (latentní teplo) a zajistí, že maximální teplota v pájecím zařízení nepřekročí zvolené maximum - teplotu bodu varu použitého média.
Zavádění bezolovnatého pájení rozpoutalo diskusi o alternativních pájecích postupech a technikách. Odhlédneme-li od slitin cínu s vizmutem a indiem, narůstá tavicí teplota na hodnoty výrazně vyšší, než na jaké jsme zvyklí pro "klasickou" SnPb pájku. Proto musíme teploty při pájecím procesu odpovídajícím způsobem zvyšovat také. Následující tabulka ukazuje typické příklady pájecích teplot. Je třeba určitého "přehřátí" pro optimální smáčení a urychlení celého pájecího procesu. Při příliš nízkých teplotách je zvýšené riziko slabého smáčení a vzniku pórů v pájeném bodě.





Přehled teplot potřebných pro dobré pájení


Z tabulky je zřejmé, že se při uvedeném navýšení teplot pohybujeme v oblasti, kdy mnohé součástky a materiály už jsou na své maximální přípustné hranici teploty. Některé součástky mají hranici už na 240 °C, ty jsou dokonce mírně teplotně přetíženy. K řešení popsaných problémů je třeba postupů se zlepšeným přenosem tepla. Zde je možno uplatnit výrazné přednosti pájení v parách, přesněji řečeno kondenzačního pájení. Technika pájení v nasycených parách byla poprvé oficiálně představena prací R.C.Pfahla a H.H. Ammanna (General Electric), kteří už v roce 1975 uveřejnili popis prvního použitelného zařízení. Toto zařízení neumožňovalo řízení teplotního profilu a tak největším problémem byl příliš strmý gradient ohřevu výrobku a ztráty média v otevřeném systému.





Schema zařízení z roku 1975


Zlepšení se dvěma vrstvami různých par přinesla práce Tze Yao Chua. Horní vrstva páry měla nižší teplotu a zajišťovala tak alespoň stupňovitý teplotní profil.





Stupňovitý ohřev


Velmi významným stupněm v dalším vývoji byla práce A. Rahna, který propracoval techniku pájení v nenasycených parách. Zásobník s mediem je mimo pájecí prostor a regulací množství páry lze částečně řídit teplotní profil zařízení. Tento způsob částečně využívají stávající in-line zařízení.





Pájení v nenasycených parách


Samozřejmě pájení v parách přináší podstatně zlepšený přenos tepla. Laická zkouška : strčte ruku do proudu vzduchu o teplotě řekněme 100 °C a potom do stejně horké vodní páry. Rozdíl pocítíte okamžitě.
Koeficient přenosu tepla je u kondenzačního pájení podstatně vyšší, než u pájení horkým plynem. Pro ověření koeficientu vyjdeme z teorie, potom vše ověříme praktickým pokusem. Jako média je použito perfluorpolyeteru (PFPE), který je inertní, neškodí lidskému zdraví a nemá škodlivý vliv na životní prostředí. Lze ho vyrobit s různými teplotami bodu varu, v našem případě byl použit vzorek s teplotou bodu varu 215 °C.





Ověření koeficientu přenosu tepla


Vycházíme z toho, že pájíme v nenasycených parách, takže koeficient přenosu tepla odhadneme na dolním konci předpokládaného rozsahu. Výpočtem z výše uvedených rovnic pak dostáváme výsledek.





Porovnání výpočtů s praktickým měřením


A ejhle ! Ono to spolu souhlasí !
Samozřejmě, fungovat to musí. Fyzika je stejná na celém světě !
Na obrázku dalším vidíte vliv pájení v parách na součástku BGA (Ball Grid Array = vývody jsou ve formě malých kuliček na spodní straně pouzdra, obvyklý počet je několik stovek). Vidíte, že v parách došlo k lepšímu navzlínání pájky a tím pádem máme lepší spoj. Svoji roli sehrál i zlepšený přenos tepla.





Pájení BGA součástek


Jednou z dalších možností, jak zlepšit pájený bod, je použití vakua. V okamžiku, kdy je pájka "v liquidu" (prostě je tekutá), odsajeme z procesní části zařízení páry pomocí vakuové pumpy a snížíme tlak na cca 10 - 20 mbar. Tím dojde k tomu, že "bublinky", které jinak vznikají v pájeném bodě, jsou odsáty a kvalita a spolehlivost spoje rapidně vzroste. Ovšem taky to cosi stojí, proto použití této techniky musí mít své zdůvodnění.
Jedním praktickým příkladem jsou polovodičová relé (Solid State Relay). Tady je třeba mít co možná nejlepší přenos tepla z křemíkového čipu do substrátu, aby při zátěži nemohlo dojít k lokálnímu přehřátí čipu a tím jeho poškození. Zlepšený výsledek pájení s pomocí vakua jednoznačně ukazuje obrázek.





Vliv použití vakua



Vidíte, i na technice pájení, známé v Sumeru už cca 4000 let před naším letopočtem, je stále ještě co zlepšovat a vyvíjet.....

[Akt. známka: 2,00 / Počet hlasů: 3] 1 2 3 4 5
Celý článek | Autor: Milan, OK2IMH | Počet komentářů: 0 | Přidat komentář | Informační e-mailVytisknout článek


Web site powered by phpRS PHP Scripting Language MySQL Apache Web Server

Tento web site byl vytvořen prostřednictvím phpRS - redakčního systému napsaného v PHP jazyce.
Na této stránce použité názvy programových produktů, firem apod. mohou být ochrannými známkami
nebo registrovanými ochrannými známkami příslušných vlastníků.