Přetavení infračerveným zářením

Datum: 26.06.2017

Kategorie: Pájení přetavením

Po nanesení pájecí pasty a vložení součástek se roztavené pájené spoje vytvoří tak, že se sestava vystaví vlivu tepelné energie s cílem zahřát pájecí pastu a její okolí nad bod tavení slitiny.

Každá látka emituje elektromagnetické záření, pokud nemá teplotu absolutní nuly. Čím vyšší je teplota, tím větší je vyzářená energie. Jestliže se například umístí dvě tělesa tak, aby záření z jednoho tělesa bylo přijímáno tělesem druhým, pak těleso s nižší teplotou bude přijímat více energie než vyzáří, a jeho vnitřní teplota bude stoupat. Energie zářiče, jež je částí elektromagnetického spektra, nepotřebuje ke svému šíření žádné médium. Nejčastěji k tomu dochází mezi pevnými plochami.

V přetavovacích pecích, jež se používají v průmyslu elektronických sestav, je primární teplo téměř výlučně odvozeno z elektricky napájených zdrojů, jež vyzařují svoji tepelnou energii. Zvyšováním elektrického příkonu tyto zdroje zvyšují svůj tepelný výkon, čímž poskytují obsluze určitou míru ovládání; to je zvlášť důležité v „pásmových“ přetavovacích pecích.

Protože přetavovací pece obsahují vzduch, vyzařování tepla implicitně vzniká jako prvek přirozeného proudění. Vyzářená energie z kterékoliv části elektromagnetického spektra může zahřát těleso, nicméně z praktických důvodů jsou nejužitečnější vlnové délky v rozsahu 0.1 µm až 100 µm. Tento rozsah zahrnuje některé ultrafialové (UV) složky, viditelné světlo a infračervené složky (IR). U IR přetavení se používají se wolframové zářiče.

Tato technika má četné výhody:

jednoduchá konstrukce pece,
nízká „setrvačnost“ mezi primárními ohřívači a výrobkem,
pásmové ovládání ve značném rozsahu.

Je tu však i několik nevýhod. První nevýhoda souvisí s měnícími se charakteristikami pohlcování tepla součástkami elektronické sestavy. Pohlcování je ovlivňováno vlnovou délkou záření, tepelnou hmotou a do značné míry i barvou. Tmavší barvy obecně pohlcují více vyzářeného tepla, zvláště ze „vzdáleného“ konce spektra, což znamená, že černé součástky se ve srovnání s pájecí pastou zahřívají rychleji. Výsledkem je, že citlivé součástky jsou vystaveny působení potencionálně škodlivých teplot, aby mohla být pájecí pasta zahřáta nad teplotu bodu tavení. Tento efekt se poněkud zmírňuje tím, že je sestava vystavena vlivu různých vlnových délek, takže je zahřívání méně závislé na infračerveném záření ze vzdáleného konce spektra.

Další nevýhodou je účinek stínění. Vyzářené teplo působí „ve směru pohledu“, přímočaře. Jinými slovy řečeno, je-li pájený spoj ukryt za některou součástkou vzhledem k primárnímu zdroji tepla, pak se účinnost ohřevu zářením podstatně snižuje. Tento problém je možno zmírnit pečlivým návrhem rozmístění součástek na desce a konstrukcí zdroje tepla.