Tato příručka se zaměřuje na pájení pro začátečníky a vysvětluje, jak můžete pájet různé součástky pomocí několika různých technik – od těch nejklasičtějších až po ty úplně jeskynní. Ačkoli se pájení může zpočátku zdát skličující, jakmile si ho vyzkoušíte, uvidíte, že ve většině případů je to docela jednoduché.
Upozornění: tento návod je určen pro začátečníky a obsahuje mnoho základních informací. Pokud máte s pájením bohaté zkušenosti, podělte se o své znalosti v komentářích. Obzvláště vítaná jsou vysvětlení a opravy.
Nástroje a materiály
Pájení je proces, při kterém se ke spojení kusů kovu používá výplňový materiál (pájka). Pájení probíhá ve srovnání se svařováním při relativně nízkých teplotách (kolem 200 stupňů).
Při pájení se přídavný materiál stává tekutým, pokrývá kusy, s nimiž přichází do styku, a poté se nechá vychladnout. Při ochlazování pájka ztuhne a oba materiály se spojí. Pájení je rychlý způsob spojování mnoha typů materiálů, od měděných drátů po barevné sklo. Vytváří elektricky vodivé pevné spojení mezi součástmi, které lze znovu zahřát (odpájet), pokud byste někdy chtěli dva spojené předměty odpojit.
Skvěle se hodí ke spojování elektrických součástek a vodičů a používá se téměř ve všech elektronických zařízeních. V tomto návodu vysvětlím, jak pájet základní věci, které vidíte ve většině návodů: elektrické součástky a vodiče.
Další informace a technické údaje o pájení najdete v článku na Wikipedii.
Stejně jako u mnoha jiných dovedností má i zde správné nářadí vliv na kvalitu odvedené práce. Pokud jde o pájení, můžete nakonec použít spoustu luxusních nástrojů, nebo jen několik jednoduchých předmětů, které si můžete za pár dolarů koupit v železářství. V tomto návodu budu používat několik různých pájecích nástrojů; existuje mnoho způsobů pájení a měli byste používat to, co vám vyhovuje.
Minimálně budete potřebovat pájku a zdroj tepla k jejímu roztavení – nejlépe něco malého, co se dokáže zahřát na 300-400 stupňů.
1. Páječka
Většina lidí se při pájení rozhoduje pro použití páječky. Je to skvělý zdroj tepla, který se rychle zahřívá i chladne a dokáže udržet poměrně stálou teplotu. Páječky lze zakoupit na různých místech.
Páječky s nízkým výkonem (15-40 W) se nejlépe hodí k pájení součástek na deskách plošných spojů, zatímco výkonnější (60-140 W) pájky dobře spojují silnější materiály, jako jsou opletené dráty reproduktorů. Pokud použijete příliš výkonnou páječku na desku plošných spojů, můžete poškodit součástky, které se snažíte spojit. Rád mám po ruce páječku s nízkým výkonem pro práci s detaily a páječku s vysokým výkonem, kterou mohu použít, když se příliš neobávám vystavení materiálu, se kterým pracuji, vysokým teplotám. Pájení silných drátů je bez výkonné páječky opravdová otrava.
Páječka na většině obrázků je od firmy Weller a má variabilní regulaci teploty. To je to nejlepší z obou světů, protože si můžete nastavit teplotu přesně tam, kde ji chcete mít, ale je podstatně dražší než páječky s pevnou teplotou. Pokud se chystáte jen příležitostně pájet, není to v žádném případě nutnost.
2. Pájka
K dispozici je mnoho druhů pájek. Mají různou tloušťku, od půl milimetru až po opravdu tlustou, kterou byste použili pouze na měděné trubky s butanovým hořákem. Tenkou pájku použijete pro detailní práci, jako je vkládání rezistorů na desky plošných spojů, a silnější pájku pro spojování větších materiálů, jako jsou dráty reproduktorů. Pro většinu prací používám pájku o průměru kolem 0,7mm. Většina pájek se vyrábí z kombinace cínu a olova – je to asi 60 % cínu a 40 % olova v závislosti na tom, jakou pájku používáte. Nedávné mezinárodní hygienické předpisy z ale EU nařizují, aby se olovnaté pájky postupně vyřazovaly z některých komerčních výrobků a nahrazovaly se bezolovnatou alternativou.
Termín pro výrobu vypršel loni v červenci, takže bychom se změn měli dočkat již nyní. Vyplatí se vyhýbat olovnatým pájkám, protože je známo, že olovo způsobuje nejrůznější nepříjemné zdravotní účinky od vrozených vad až po vážná vývojová a neurologická poškození. Navíc je docela snadné sehnat bezolovnatý materiál.
Některé pájky obsahují malé množství stříbra. To trochu zvyšuje teplotu tání, ale stříbro pomáhá pájce téct a vytváří pevnější spoj. Pokud se obáváte spálení čehokoli, s čím pracujete, snažte se vyhnout pájce s obsahem stříbra, ale funguje velmi dobře, pokud jen spojujete dráty nebo něco, co se jen tak nepoškodí. Poslední věc, kterou je třeba vědět o pájce, je, že chcete použít pájku, která má kalafunové jádro. Kalafuna funguje při pájení jako tavidlo a pomáhá spojení – je to také druh, který je nejsnáze dostupný v železářství a u dodavatelů elektroniky.
3. Pájecí hroty
Páječky se dodávají s hrotem, takže nemusíte chodit pro speciální, ale je důležité znát rozdíly mezi nimi a ujistit se, že používáte správný hrot pro druh pájení, které provádíte. Některé žehličky s malým příkonem se dodávají s kuželovitými špičatými hroty pro práci s detaily, zatímco většina žehliček s vysokým příkonem se dodává s plošším hrotem ve stylu šroubováku, který dobře funguje na drátech. Chcete, aby váš hrot byl o něco menší než to, co pájíte, abyste měli dobrou kontrolu nad tím, co zahříváte a co necháváte být.
4. Držák páječky a čisticí houbička
Je dobré mít bezpečné místo, kam můžete odložit páječku mezi pájením. Stojánek na pájku bezpečně drží žehličku a poskytuje místo na čištění hrotu. Některé páječky se dodávají s vlastními držáky. Pokud ta vaše žádný nemá, můžete si ho koupit nebo vyrobit. Stojánek není nutností pro učení pájení, ale pomáhá.
5. Nástroje pro práci s dráty
Mám zásobu nářadí, které si pořídím, když pracuji s dráty nebo elektrickými součástkami. Skládají se ze štípacích kleští, odizolovače drátů, jehlových kleští a automatického odizolovače drátů (díky pájecí stanici Squid Labs.) Automatický odizolovač drátů je opravdu praktický, pokud se chystáte odizolovat mnoho a mnoho drátů, ale v žádném případě není nezbytný. Odizoloval jsem spoustu a spoustu reproduktorových drátů pomocí zubů (není to nejlepší nápad, já vím.)
6. Klipy pro upevnění práce
Tito malí chlapíci, často nazývaní „třetí rukou“ nebo „pomocnou rukou“, při pájení velmi pomáhají. Jednou rukou musíte držet páječku a druhou pájecí drát, takže opravdu pomáhá mít něco dalšího, čím můžete přidržovat součástky, které se právě snažíte spojit. Pokud potřebujete, můžete použít krokosvorky, svorky nebo dokonce pásku, abyste věci udrželi na místě. Třetí ruka je obecně dobrou investicí, pokud budete pájet pravidelně.
7. Odsávací ventilátor
Většinu pájení provádím na pájecí stanici, která je vybavena odsávacím ventilátorem. Dýchat výpary z pájky opravdu není dobrý nápad a při pájení výpary vznikají. Pomůže vám jakýkoli druh ventilace/ventilátoru, který si můžete nainstalovat. Pokud nemůžete výpary odvětrat ven, vyvětrejte je venku nebo použijte vnitřní ventilátor s filtrem. Pokud pájíte jen občas, výpary vás v žádném případě nezabijí. Určitě jsem už udělal dost pájení bez odsavače, ale každý, kdo dělá opakované pájení, by si ho měl určitě pořídit nebo vyrobit.
8. Ochranné brýle
Nikdy předtím jsem při pájení nepoužíval ochranné brýle, ale při pátrání po tomto příspěvku jsem je viděl zmíněné i jinde a souhlasím, že je to dobrý nápad. Malé kousky roztavené pájky mají tendenci vylétávat z pájecího spoje, když pájku podáváte, a kdyby vám přistály v oku, nebylo by to moc příjemné.
9. Materiály, které chcete spojit dohromady
Pro účely tohoto návodu jsem si jen tak hrál a hlavně pájel, takže mé materiály nemusely nutně nic vytvářet. Můžete pájet dráty, elektrické součástky, jako jsou rezistory a kondenzátory, obvody, desky, elektrody, malé kousky kovu a cokoli dalšího, co vás napadne. Nevíte, jestli se to dá pájet? Zkuste to – nic tím nezničíte.
Jakmile si shromáždím nářadí a materiál, rád předstírám, že jsem pilot, a začnu s předletovou/pájecí kontrolou.
Příprava
Jakmile si připravím nářadí, rád zapojím páječku a nechám ji nahřát, zatímco si připravuji materiál.
Nejdříve je třeba říct, že hrot páječky je horký – až 400 stupňů, takže se ho nedotýkejte. Vím, že to vypadá jako samozřejmost, ale mnoho lidí se při pájení občas popálí.
Pokud používáte novou páječku, budete chtít před zahájením práce nanést na hrot horké páječky malé množství pájky. Tomuto úkonu se říká cínování páječky a musíte jej provádět pouze u nové. Jakmile ji začnete používat, bude na ní obvykle již trochu pájky a bude připravena k práci.
Jakmile páječka dosáhne teploty (některým to trvá minuty a některým vteřiny), rád její špičku očistím na mokré houbičce. Houbičku můžete namočit na pájecí základně, pokud ji máte, nebo můžete použít jen vlhkou houbičku či ocelovou vlnu. Jemně se dotkněte hrotu páječky houbičkou a očistěte od starých kousků pájky, které na ní mohou být přilepené. Trochu to zasyčí; to je normální.
Dále je čas věnovat trochu pozornosti materiálu, který pájíte. Pokud pájíte drát, budete muset odizolovat asi 1,5 cm izolace, abyste odhalili holý drát. Pokud budou vaše spoje drát-drát nebo drát-vodič, můžete je před pájením pevně stočit k sobě. Elektrické součástky umístěné na desce plošných spojů nepotřebují mnoho přípravných prací. Stačí je usadit tam, kde je chcete mít, a najít způsob, jak je udržet na místě pomocí svorek nebo mírným ohnutím vodičů směrem ven, aby zůstaly na místě, když desku plošných spojů otočíte.
Nakonec umístěte to, co chcete pájet do svorek, na pomocnou ruku nebo na povrch, u kterého vám nevadí, že se trochu spálí – dobře se hodí dřevěný šrot. V podstatě jen nechcete, aby se vám součástky hýbaly, až je budete pájet. Existuje mnoho způsobů, jak dráty/součástky orientovat, abyste je nemuseli při pájení držet na místě. Najděte si, co vám nejlépe vyhovuje.
Doufejme, že vaše páječka již dosáhla teploty, protože jste připraveni k pájení!
Pájení drátu
Spojení dvou drátů je nejjednodušší způsob jak se naučit pájet. Dráty nemůžete sice příliš zahřát – izolace se může začít trochu tavit, ale jim samotným neublížíte.
S dráty, které chcete spojit, stočenými k sobě a přidržovanými na místě, vezměte do jedné ruky páječku a do druhé pájku.
Dotkněte se špičkou páječky drátů a držte ji tam.
Dráty se začnou zahřívat. V určitém okamžiku během následujících 2-10 sekund (v závislosti na tom, jak horká je vaše páječka) budou dráty dostatečně horké, aby se pájka roztavila. Můžete se pravidelně dotýkat pájky na drátech, abyste zjistili, zda je dostatečně horká. Je lákavé dotknout se pájky jen špičkou páječky a hned ji roztavit, ale nedělejte to! Nakonec vytvoříte tzv. studený pájecí spoj. K tomu dochází, když roztavíte pájku kolem spoje, ale neroztavíte ji do spoje nebo na součástky, abyste vytvořili dobrý spoj. Mnohem lepší je počkat těch několik sekund a roztavit pájku na samotný horký vodič.
Pokud se dotknete pájky na drátu a ta začne kouřit a tavit se, jsou dráty dostatečně horké. Podle potřeby přidejte na spoj hrot pájky. Potřebujete pájky vnést tolik, aby pokryla dráty, ale ne tolik, aby se na dně spoje vytvořila velká koule pájky.
Jakmile máte na spoji podle vašeho názoru dostatek pájky, stáhněte ji a poté odstraňte páječku. Pokud používáte páječku ve stylu pistole jako já, uvolněte spoušť, abyste ji vypnuli. Pokud používáte typ, který nemá spoušť, zůstane žehlička horká, takže ji jen vložte zpět do držáku.
Zde je video, na kterém je vidět pájení drátů. Celý proces probíhá poměrně rychle a není zdaleka tak složitý, jak byste možná čekali.
Zde je detailní video stejného postupu.
Pájení součástek na desku plošných spojů
Až donedávna jsem většinu života strávil pájením reproduktorových drátů a součástek crossoveru pro reproduktory. To znamenalo většinou dráty omotané kolem drátů nebo velké rezistory omotané kolem cívek a kondenzátorů. Na této úrovni není pájení o nic složitější než to, co jsem udělal v předchozím kroku.
Pájení na desce plošných spojů vyžaduje trochu více péče a pozornosti, ale stále je to velmi dobře proveditelné. Několik vodičů z náhradních LED diod a rezistorů, jsem prostrčil otevřenými otvory v desce plošných spojů, která se povalovala někde poblíž. Vývody jsem připájel na spodní část desky plošných spojů, kde se elektrody prostrčí. Tomuto postupu se říká pájení součástek skrz otvory.
Pro připájení LED diod a malých rezistorů k desce plošných spojů jsem přešel na páječku s nastavitelnou teplotou. Hrot byl menší, takže bylo snazší dostat pájku přesně tam, kam jsem chtěl, a při použití pájecí pistole na desku plošných spojů je pravděpodobně mnohem větší teplo, než je nutné, a mohlo by to skončit poškozením součástek. Nastavil jsem teplotu páječky na 350 stupňů a počkal, až se hrot zahřeje. Pak jsem vložil desku plošných spojů do aligátorových svorek a připravil se k pájení – v jedné ruce žehlička, v druhé cívka pájky.
Při pájení vodičů do desek plošných spojů chcete zahřát kovový kontakt na desce i samotný vodič. Přílišné zahřátí může poškodit desku plošných spojů nebo dokonce součástky. V tomto případě byly spojované plochy mnohem menší než kroucený vodič, takže se vše zahřálo mnohem rychleji.
Dotkl jsem se špičkou žehličky škvíry mezi vodičem a kovovou podložkou na desce plošných spojů. Po několika vteřinách čekání jsem ponořil špičku pájky do spoje a umístil na spoj velmi malé množství pájky – ne více než hlavičku špendlíku nebo tak nějak.
Jakmile se pájka trochu shromáždila a vsákla do spoje, odstranil jsem pájecí drát a poté i žehličku. Pájku odstraňuji vteřinu nebo dvě před odstraněním žehličky, aby se hrot pájky nepřichytil ke spoji. Pájka začne tvrdnout, jakmile odstraníte žehličku.
Použití správného množství pájky je důležitější při pájení malých součástek na desce plošných spojů než při pájení vodičů. Pokud nanesete příliš mnoho pájky a ta se nahromadí mimo kovovou podložku, může dojít ke zkratu. Pokud pájky nanesete příliš málo, vaše součástka se s deskou plošných spojů dobře nespojí a nemusí fungovat tak, jak byste chtěli. Když máte správné množství pájky, vypadá to jako malé mraveniště, které se vytvoří přímo na základně vývodu a desky plošných spojů.
Zde je video s postupem.
Začištění vodičů
Jakmile máte součástky připájené na desce plošných spojů, můžete se vrátit a odříznout přebytečné vodiče. Je to poměrně snadné a není zde potřeba mnoho techniky. Jen několik rychlých rad, než začnete stříhat:
Je dobré stříhat vodiče poměrně blízko desky plošných spojů, aby se minimalizovalo riziko vzniku zkratu.
Ačkoli jsem to na videu níže neudělal, přidržení přebytečného vodiče při odřezávání je dobrý způsob, jak zabránit tomu, aby se malé konce rozletěly všude kolem.
Jakmile máte vodiče odříznuté, máte s pájením prakticky hotovo a můžete pokračovat dál.
Zde je nýtovací video, na kterém je vidět, jak se odřezávají vodiče:
Povrchová montáž komponent na desku plošných spojů
Pájení součástek na desku plošných spojů, kdy lze vývody prostrčit otvory v desce, je jednodušší z obou metod pájení malých součástek na desky. Mnoho součástek obvodů musí být na desky plošných spojů připevněno povrchově, což vás nutí být o něco přesnější, než když můžete pracovat na spodní straně desky.
Pájení něčeho na povrch obvodu vyžaduje proces zvaný cínování. Cínování spočívá v tom, že na spojované materiály nanesete před jejich spojením malé množství pájky. V tomto případě jde o nanesení trochy pájky na kontakt na povrchu desky plošných spojů a následné připojení součástky k louži pájky.
Nejprve se dotkl špičkou páječky malé podložky na horní straně desky plošných spojů. Poté na podložku nanesl malé množství pájky a páječku odnesl.
Pak o několik sekund později zvedl pinzetou součástku, kterou chtěl pájet, zahřál malou kuličku pájky, kterou právě přiložil, a opatrně spustil kontakt na součástce do louže horké pájky.
Sundal páječku, ještě několik sekund podržel součástku na místě a uvolnil ji z pinzety.
Poté přešel na druhou stranu součástky a dokončil spojení připájením zbývajících dvou kontaktů k sobě.
Povrchové pájení se takto provádí proto, že součástku musíte na místo spustit rukou, takže je těžké držet žehličku, pinzetu a pájku najednou. Kromě toho je cínování při pájení malých součástek prostě dobrá věc. Dráty jsem před pájením necínoval, protože byly tak velké, že jsem si byl jistý, že budu nanášet dostatek pájky, aby došlo k dobrému spojení. Nicméně při pájení malých součástek nebo při pájení na povrch, jako je toto, může být cínování opravdu užitečné, protože v podstatě už máte pájku nanesenou na svých kouscích, než je jdete spojit. Není třeba nanášet více pájky a riskovat, že se dostane na místo, kde ji nechcete mít.
Pájení zapalovačem
Vše, co jsem dosud vysvětlil, jak postupovat, se snad blížilo tomu, jak by se při pájení mělo postupovat „správně“. Pájení je však jen proces spojování věcí, aby se vytvořilo spojení. Pokud nemáte všechny nástroje k pájení, ale přesto se chcete naučit něco pájet, nebojte se, s pouhou pájkou a nějakým drátem si můžete nacvičit holé pájení.
Pájení se hodí, když uvíznete na opuštěném ostrově a potřebujete opravit sluchátka, abyste mohli sledovat západ slunce při poslechu nejnovějšího CD s velrybími písněmi. Je to také skvělý trik, který můžete použít, až se rozhodnete být MacGuyverem.
Vzal jsem několik kusů drátu a odizoloval je zuby – nejlepší metodou, jakou jsem k tomu našel, je použít stoličky. Prostě chytím izolaci zuby, snažím se ji trochu přetrhnout a pak za drát zatáhnu. Nejsnadněji se to dělá s opletenými dráty a určitě to chce trochu cviku, abyste použili správný tah a drát úplně neroztrhali. Ale jakmile si to osvojíte, je to vlastně docela funkční metoda. (UPOZORNĚNÍ: vůbec nedoporučuji strhávat drátky ze zubů, a pokud to budete dělat dostatečně často, pravděpodobně to povede k drahým zubařským zákrokům).
Jakmile jsem měl dráty odizolované a smotané dohromady, vzal jsem si zapalovač a trochu pájky a pustil se do zahřívání drátů, které jsem chtěl spojit. Zapalovači trvalo zahřátí drátů zhruba stejně dlouho, jako když jsem použil žehličku. Pak jsem do spoje vložil trochu pájky, pokračoval v zahřívání drátů, abych vše vyhladil, a pak jsem vypnul plamen.
Fungovalo to stejně dobře, jako kdybych použil žehličku. Samozřejmě je těžší, ne-li nemožné, použít tuto metodu na desky plošných spojů, ale na dráty to určitě funguje. Slyšel jsem, že při pájení drátů dobře funguje i použití zápalek.
Odpájení, oprava chyb a extrapolace
Odpájení:
Pájení je proces odstraňování pájky ze spoje za účelem odpojení dvou součástek, vodičů nebo materiálů. Možná to budete muset udělat, pokud chcete vyměnit součástku, která se porouchala, nebo pokud chcete něco změnit na své konstrukci, když už je připájena na místě. K odpájení vodičů obvykle stačí spoj zahřát a kroutit jím, dokud se neuvolní. Ještě lépe, pokud máte volnost, stačí drát v místě spojení přestřihnout, odizolovat a podle potřeby přepájet.
U vodičů, které jsou namontovány skrz otvory na desce plošných spojů, to vyžaduje trochu více jemnosti. Pro odpájení něčeho choulostivého je nejlepší použít odpájecí pumpu nebo žárovku, která roztavenou pájku skutečně nasaje a odstraní ji ze spoje. K nasátí nežádoucí pájky dobře slouží také pájecí knoty nebo opletený měděný drát.
Oprava chyb:
Pájení je poměrně šetrné a obvykle je snadné opravit chybu. Pokud jste nanesli příliš mnoho pájky nebo jste něco špatně umístili, můžete obvykle spoj znovu zahřát, pájku roztavit a pak součástku podle potřeby znovu umístit. Pájku lze zahřívat a chladit tolikrát, kolikrát potřebujete, abyste dosáhli požadovaného spoje. Proto se nenechte odradit, pokud vám bude trvat několik pokusů, než se vám to podaří – pokud u toho vydržíte, stále budete mít dobrý spoj.
Extrapolace:
Pájení je poměrně jednoduchý proces, ale neexistuje žádné omezení toho, co byste s ním mohli vytvořit. Zkuste spojovat věci dohromady. Dobře se hodí k výrobě šperků, k základním umělecko-řemeslným činnostem s malými kovovými předměty nebo k přepojení toustovače na topné těleso pro infrasaunu. Pokud vám pájení bránilo v experimentování s obvody nebo ve vytvoření projektu, snad už nemusí. Jakmile to párkrát zkusíte, možná vás to dokonce začne bavit.