Aktuální vydání

celé číslo

01

2019

Automatizace v potravinářství a farmacii

celé číslo

Připojovací prvky pro desky plošných spojů

Automa 11/2001

Gustav Holub

Připojovací prvky pro desky plošných spojů

Pro techniku povrchové montáže (SMD) již bylo vyvinuto a přizpůsobeno množství spojovacích prvků. Na mnohé z nich však z konstrukčních důvodů nelze aplikovat vysokoteplotní pájení přetavením (reflow), ale vyžadují jiný pracovní postup. To je pro výrobce desek plošných spojů velká překážka, protože náklady na dodatečné pracovní kroky nejsou zanedbatelné. Nabízejí se však jiné postupy: řešení s průchozím pokoveným otvorem (through-hole technology, THT) a postup pin-in-paste, tedy „kolík v pastě“ (rozumí se pájecí).

Obr. 1.

Přednost těchto postupů tkví v tom, že umožňuje prvky SMD i připojovací komponenty osadit na desku současně a společně je pájet v přetavovací peci. To ovšem vyžaduje dodržet určitá pravidla při navrhování desek s ohledem na použitou technologii, možnosti osazovacích automatů apod. Vysokoteplotní plasty vydrží teplotu kolem 185 °C po dobu několika minut a teplotu 230 až 260 °C po několik sekund.

Aby se zabránilo kontaktu pouzdra s pájecí pastou a umožnil se optimální přístup tepla k místu pájení, je nutné přizpůsobit geometrický tvar spojovacích prvků. Není-li možné zabránit styku pouzdra s nanesenou pastou, je třeba prvek vybavit distančními držáky, dodržet doporučenou minimální mezeru mezi pouzdrem a deskou 0,3 mm. Kromě vhodného přizpůsobení tvaru pouzdra a jeho velikosti (vzhledem k absorpci a vedení tepla) je také třeba přizpůsobit připojovací vodiče a vývodní kolíky. Zvláště vhodné jsou čtyřhranné kolíky. Kolík nesmí být příliš dlouhý, neboť by na něm ulpělo větší množství pasty, která by nezatekla k místu pájení.

Spolehlivým řešením se ukázalo osazování spojovacích prvků do průchozích otvorů. Vzhledem k technologickým požadavkům při osazování automaty by měl být průměr otvorů o 0,1 až 0,25 mm větší než průměr, popř. úhlopříčka připojovacího kolíku. Minimální šířka zbytkové kapky pájky musí být 0,3 mm.

Pájecí pasta by po nanesení měla zcela zaplnit otvor. Lze doporučit mírné polokulovité přetečení pasty na spodní straně desky. Běžně používaným postupem – sítotiskem – se ovšem nanese pro všechny prvky stejné množství pasty. Vhodnou alternativou pro nanášení pasty u těchto postupů se jeví přesné dávkovače, tzv. dispenzory.

Pro dosažení potřebné teploty se v současné době používají pece s nuceným prouděním atmosféry. Zajímavou technologií je pájení v parách (obvykle fluorouhlíku), kdy se k ohřevu využívá kondenzační teplo, předávané pájecí pastě při kondenzaci par na pájené desce. Přímý ohřev infračervenými zářiči se nedoporučuje, neboť takový ohřev je příliš prudký a náhlá změna teploty může citlivé elektronické součástky poškodit. Je také nutné zabránit delšímu ohřevu desek, než je předepsaná doba pájení (obvykle pět minut), a přehřátí desek nad stanovenou teplotu.

Při automatickém osazování se častěji než mechanické úchopy používají vakuové pipety. Pro manipulaci se součástkou pomocí vakuové pipety je nutné, aby na součástce byla přiměřeně velká rovná ploška, která jí umožní přisát se. Jiným řešením je použít podložku, tzv. pick and place. Kromě toho je při návrhu součástek, především spojovacích komponent, nutné brát ohled na pracovní výšku automatů. U osazovacích automatů s malou pracovní výškou lze osazovat pouze ploché komponenty.

Na druhu osazování je závislé i balení součástek. Při velkosériové výrobě lze využít osazovací automat, který využívá tyčový, pásový nebo plochý zásobník.

Technologie THT představuje alternativní řešení, jehož pomocí lze připojovací prvky na desky plošných spojů pájet technologií přetavení. Phoenix Contact má k dispozici konektory s rastrem 3,81 a 5,08 mm. Novinkou ve výrobním programu jsou rovné a úhlové konektory v rastru 2,54 mm a provedení s blokovací páčkou, s vodicím kolíkem i bez něj. Rovné i úhlové konektory mohou mít 10 až 64 pólů.

Konektory lze po vzájemné konzultaci upravit podle požadavků uživatele. Jde-li o vhodné balení, při jeho návrhu je nutná těsná součinnost s uživatelem.

Literatura:

[1] KARGER, F.: Hitzfest und kontaktfreundig – Hochtemperaturfeste Leiterplattenanschlusselemente. FuM, 3, 2001, s. 17-19.

Phoenix Contact, s. r. o.
Kobližná 2
602 00 Brno
Tel./fax: 05/42 21 37 01
http://www.phoenixcontact.com