Správná teplota tání cínu a slitin: Průvodce a tabulka pro pájení
Správná teplota pájení: Jak probíhá tavení cínu a slitin?
Nastavit páječku "podle citu" je nejrychlejší cesta ke zničeným součástkám nebo studeným spojům. Základem úspěchu je vědět, jaká je reálná teplota tání cínu a dalších pájecích slitin, proč vám displej na stanici lže a jaká chemie vám zachrání hroty před spálením.
V elektronice rozhodují stupně Celsia o tom, zda se slitina s mědí spojí na atomární úrovni, nebo na ní jen zůstane ležet a po čase odpadne. Klasická rada "když to nejde, přidej teplotu" je obrovský omyl, který vede ke zničeným plošným spojům a bleskové oxidaci pájecích hrotů. Správné nastavení teploty není o hádání, ale o pochopení fyziky kovů.
Shrnutí pro nedočkavé
Pro úspěšné pájení platí univerzální pravidlo: Teplota hrotu musí být vždy o 120 až 150 °C vyšší než je samotná hraniční teplota tání použité slitiny, aby se kompenzovaly tepelné ztráty na spoji a nedocházelo ke studeným spojům.
Olovnaté pájky (Sn60Pb40) tají při 183 °C a vyžadují hrot na 290–310 °C. Moderní bezolovnaté pájky tají okolo 227 °C, proto je nutné páječku nastavit na 335–355 °C. Nízkoteplotní speciálky pro odpájení tají už kolem 138 °C a k práci jim stačí 220–240 °C.
1. Fyzika a přenos tepla: Proč vám displej lže
Dokonalý spoj je výsledkem rychlého a efektivního přenosu tepla. Jakkoliv přesně máte nastavenou teplotu, je to k ničemu, pokud energii nedokážete dostat tam, kam potřebujete.
Zákon přenosu tepla a chladiče
Představte si měděnou plošku na desce jako velký chladič. Jakmile se jí hrotem dotknete, ploška okamžitě odsaje teplo. Pájecí hrot tak nefunguje jen jako topítko, ale jako zásobník tepelné energie. Displej na páječce ukazuje teplotu topného tělíska uvnitř, ne to, co se reálně děje na špičce hrotu ve styku se součástkou.
Profi tip: Když se pájka nerozlévá, nezvyšujte teplotu! Vyměňte hrot za větší (širší "dláto"). Větší masa kovu v hrotu dokáže do spoje protlačit mnohem více energie dříve, než se hrot sám ochladí.
2. Cín, olovo a fascinující Eutektikum
Proč se vlastně nepájí čistými kovy? Samotný cín (teplota tání 231,9 °C) má špatné mechanické vlastnosti a tvoří "cínový mor". Naopak čisté olovo je příliš měkké a teplota tání olova (respektive bod tání olova) leží extrémně vysoko – až na 327,5 °C. Tyto teploty jsou pro jemnou elektroniku likvidační.
Eutektický bod: Fyzikální magie v praxi
Když smícháte cín a olovo v přesném poměru (63 % cínu a 37 % olova), stane se metalurgický zázrak. Vznikne tzv. eutektikum. Tato specifická slitina dramaticky srazí bod tání obou kovů a taje už při 183 °C. Co je ale zásadní: Eutektický bod znamená, že slitina přechází z pevného rovnou do kapalného stavu (a naopak). Nemá žádnou "kašovitou" fázi chladnutí, takže minimalizuje riziko vzniku studeného spoje, pokud se vám při chladnutí pohne ruka.
Tři klíčové údaje pro nastavení stanice:
Bod tání slitiny (Melting Point)
Je to přesná hraniční teplota, při které se slitina mění v kapalinu. Sama o sobě pro nastavení pájení nestačí, je to jen náš odrazový můstek.
Pracovní teplota spoje (Working Temp)
Klíčové "okno", ve kterém má slitina nejlepší tekutost a chemicky se na atomární úrovni ideálně spojuje s měděným povrchem.
Doporučená teplota na hrotu (Tip Temp)
Nejdůležitější údaj. Je to teplota nastavená na vaší stanici. Musí být výrazně vyšší než bod B, aby se pokryly tepelné ztráty během samotného aktu pájení.
3. Univerzální pravidlo: Jak si odvodit teplotu
Zatímco bod tání výrobci uvádějí vždy, přesné "okno" pro vaši práci je závislé na vašem vybavení. Spolehlivě však funguje tato léty prověřená rovnice, která garantuje, že se vyhnete studeným spojům:
Pracovní teplota spoje
Teplota na displeji hrotu
Příklad v praxi: Naše nízkoteplotní bezolovnatá pájka Sn97Bi2Cu1P taje při 225 °C. Ve spoji potřebujete dosáhnout zhruba 250-280 °C. Abyste tam energii protlačili přes chladnou desku z okolí, musíte na páječce nastavit cca 310 °C.
Konec eroze hrotů. Neničte si vybavení obyčejným cínem.
Zákonná restrikce (RoHS) přinesla do dílen peklo. Levné bezolovo (např. čisté Sn99,3Cu0,7) se špatně smáčí. To vás nutí instinktivně zvyšovat teplotu páječky vysoko nad 350 °C. Výsledek? Hladový cín doslova vyžere ochrannou vrstvu na vaší špičce a hrot za pětistovku letí do koše.
Marmot tohle řeší už v laboratoři. Přidáním legujících prvků srážíme teploty zpět do bezpečí. Fyziku neokecáš, ale chemii můžeš ovládnout.
Pájka Sn99,3Cu0,7NiP
Příměs niklu a fosforu vytváří štít, který absolutně zabrání vyžírání hrotu. Perfektní tekutost získáte už při bezpečných 310–340 °C na hrotu pájky.
Pájka Sn97Bi2Cu1P
Obsah bismutu dramaticky sráží pracovní teplotu. Skvělá volba pro SMD, plasty a teplotně citlivé součástky. K práci vám stačí pouhých 280–310 °C.
4. Teplota tání: Srovnávací tabulka a seznam slitin
Níže najdete přehledný seznam, kde je teplota tání – tabulka rozdělena na olovnaté a bezolovnaté slitiny. Pomůže vám to s finálním výběrem drátu k danému projektu. Teploty hrotu uvádíme optimalizované pro co nejlepší ochranu vaší pájecí stanice.
Sn99,3Cu0,7
SAC305 (Sn96.5Ag3Cu0.5)
Sn42Bi58
Sn99,3Cu0,7NiP
Sn97Bi2Cu1P
Nízkotavitelné slitiny a SMD pasty
Občas narazíte na situaci, kdy je pro váš projekt i 220 °C příliš riskantních. Nízkotavitelné slitiny (často kolem 138 °C) se prodávají převážně ve formě pájecí pasty. Jsou skvělým pomocníkem pro usazení drobných SMD čipů horkovzduchem. Je tu ale háček – levné pasty udělají svou práci, ale chybí jim certifikované příměsi, takže výsledný spoj je mechanicky mnohem křehčí. Na mikroelektroniku to stačí, ale na namáhané spoje nikoliv.
Tip na šetrné odpájení (Desoldering): Extrémně nízkotavitelné slitiny (např. Pb48Sn32Bi20) existují i v klasické trubičce. Neslouží primárně k pájení, ale k šetrnému odpájení. Touto "speciálkou" jednoduše přepájíte starý spoj na desce, slitiny se promíchají, drasticky se srazí bod tání celého spoje a vy problémovou součástku sundáte úplně hladce, aniž byste teplem spálili okolní desku.
Sn60Pb40
Sn63Pb37 (Eutektikum)
Sn62Pb36Ag2
Pb48Sn32Bi20
Zajímá vás pohled do zákulisí? Detailně jsme sepsali, jak v Marmotu vyrábíme naše pájky a na co si jako čeští výrobci dáváme největší pozor. Máte doma zničené hroty? Přečtěte si, co přesně způsobuje erozi hrotů a jak se jí bránit, nebo využijte průvodce výběrem pájek.