Co je THT Assembly?

1. Přehled osazování desek plošných spojů a typů součástek

Komponenta, která je namontována na desce s plošnými spoji (PCB), je součástí sestavy desky. Hotová deska se všemi součástkami se nazývá sestava desky s plošnými spoji nebo také deska s integrovanými obvody. PCBA. Existují dva hlavní druhy komponent. Součástky SMD jsou dnes nejběžnější. Díly THT jsou tradiční.

2. Definice THT

THT znamená Technologie průchozích otvorů. Název napovídá, že tyto součástky se montují skrze otvory v desce plošných spojů. Otvory umožňují průchod vývodů součástek z jedné strany desky na druhou. Otvory jsou obvykle vodivé pokovením. Pokovený kov je často zinek, měď nebo stříbro. Tento kov vytváří elektrický a mechanický most mezi oběma stranami desky. Vývody součástek mohou být připájeny, takže spoj je pevný a nekoroduje.

3. Metody montáže THT

Některé díly lze do otvorů pájet ručně. Přesto se obvykle používá automatický vkládací stroj. Stroj protlačí vodiče dílu otvorem a přichytí je jako malé nýty. Výsledek vypadá úhledně a konzistentně.

4. Klíčová vlastnost dílů THT

Jednou z vlastností mnoha průchozích dílů je jejich křehkost. Mohou být citlivé na teplo. Pokud se součást THT při pájení příliš zahřeje, může dojít k poruše spoje. K selhání může dojít proto, že blízké stopy nebo pájecí spoje ztratí kontakt. Pokud k tomu dojde, deska může přestat fungovat nebo součástka nemusí být upevněna dostatečně pevně, aby držela.

5. Výhody dílů THT

Přestože SMD součástky nahradily THT v mnoha případech použití, průchozí součástky mají stále své výhody. Zde jsou hlavní výhody:

Silné mechanické držení. Pokud musí součást odolávat velké mechanické síle, je průchozí montáž silnější. Příkladem jsou svorkovnice a těžké konektory.
Vhodné pro vysoký proud. Pokud musí deska přenášet velké proudy, díly s průchozími otvory často lépe snášejí teplo a proud.
Smíšené využití je běžné. Většina složitých desek plošných spojů dnes používá SMD i THT součástky společně.
Robustní mechanické provedení. Průchozí díly poskytují desce vynikající přilnavost.
Funguje dobře pro vysoký výkon. U vysoce výkonných dílů může být THT spolehlivější.
Nižší náklady na první automatizaci. U malých sérií mohou být počáteční náklady na zavedení průchozí montáže nižší než u plné linky SMD.
Lepší pro velké díly. Pokud je součástka velká, je průchozí montáž často lepší volbou.
Lepší, když je potřeba vysoká pevnost montáže. Pro díly, které musí zůstat pevně uchyceny při namáhání, se upřednostňuje průchozí montáž.

6. Rozdíly mezi technologií SMT a průchozí technologií

Pojmy jako SMD, THD, THT, SMT, THM, SOIC, QFN mohou nové zájemce o elektroniku zmást. Tyto myšlenky jsou však jednodušší, než vypadají.

6.1 Rozlišení základních pojmů

SM znamená povrchovou montáž. TH znamená průchozí otvor. Tyto dva termíny označují dva způsoby osazení součástek na desku plošných spojů.
Písmeno za SM nebo TH může označovat různá slova. Například T, D, M, C nebo A může znamenat technologii, zařízení, montáž, součástku nebo sestavu. Lidé je používají volně.
Příklad: SMD díly se vyrábějí pro procesy SMT. Deska, na které jsou použity díly SMD i díly s průchozími otvory, se nazývá deska se smíšenou technologií.

6.2 Historické pozadí a strukturální rozdíly

Zpočátku byly všechny díly průchozí. Průchozí díly mají kovové vývody. Vývody procházejí pokovenými otvory v desce. Poté jsou vývody připájeny k podložkám na opačné straně. Vrtání a pokovené průchozí otvory zabírají cenné místo na povrchu desky plošných spojů. To je více patrné u vícevrstvých desek. Vrtání zabírá místo ve všech vrstvách.
S omezováním prostoru se rozšiřovala technologie povrchové montáže. Součástky SMD pomohly vytvořit menší a přenosnější zařízení. Součástka pro povrchovou montáž může, ale nemusí mít vývody. Podstatné je, že tyto součástky jsou připájeny na stejné straně, na které je umístěno tělo součástky. Pro součástky lze tedy použít obě strany desky. Pro každou součástku není potřeba pokovený průchozí otvor.

6.3 Prostorově úsporný design: Vias

K propojení stop ve vnitřních vrstvách mohou návrháři použít vias. Průchodka je jako průchozí otvor, ale mnohem menší. Průchodky mohou být dimenzovány tak, aby propojovaly pouze určité vrstvy. Zabírají méně místa než plná průchozí díra. Použití průchodek šetří plochu desky plošných spojů. Díky tomu se SMD součástky snáze vejdou na stejnou plochu.

6.4 Požadavky na velikost a montáž součástí

Součástky SMD mohou být mnohem menší než součástky s průchozími otvory. Vývody lze odstranit a kontaktní plocha může být na konci těla součástky. To umožňuje vyrábět velmi malé součástky. Mnoho součástek se nyní dodává v pouzdrech SMD. Rezistory, kondenzátory, cívky a LED diody se dodávají jako SMD. Některé součástky SMD jsou malé jako zrnko písku, například velikosti pouzdra 0201 nebo 0603.
Menší balení šetří místo. Umožňují návrhářům vměstnat více funkcí na malou desku. Malé rozměry však mohou poškodit spolehlivost. Pájení malých součástek vyžaduje vysokou přesnost. Montážní linky SMD používají moderní stroje. Mezi tyto stroje patří roboty pick-and-place, přetavovací pece a vlastní šablony. Tyto stroje stojí hodně peněz. Montáž SMD vyžaduje také pečlivou kontrolu procesu.

6.5 Riziko závad a trvanlivost

Kvůli těmto potřebám mohou montážní linky SMD vykazovat mnoho závad, pokud nejsou dobře provozovány. Tyto vady může být obtížné odstranit ručně. Hotová deska může být choulostivá. Výrobci s ní musí zacházet opatrně.
Naproti tomu desky s průchozími díly mají často větší pájecí spoje, které pokrývají větší plochu. Díky těmto velkým spojům je deska pevnější. Tato houževnatost je užitečná pro vojenské a průmyslové použití. Pomáhá desce odolávat silným nárazům a vibracím.

6.6 Srovnání nákladů

Dalším důležitým faktorem jsou náklady. Součástky SMD jsou často levnější než součástky s průchozími otvory. Montáž SMT však může být dražší. Potřebuje velké a přesné stroje.
Průchozí montáž lze provést pomocí páječky a některých ručních nástrojů pro drobné práce. Přesto může být ruční pájení mnoha malých SMD součástek nepříjemné a pomalé.
Pro hromadnou výrobu je SMT rychlejší a levnější na jednotku. U malých sérií nebo prototypů může mít smysl ponechat si část montáže THT pro ruční práci.

6.7 Stav moderní aplikace

Hlavní výhodou SMT je vysoká hustota součástek a menší objem výrobku. Snaha o menší a těsnější zařízení posunula velikost balení na hranici možností. V této moderní době se THT může zdát zastaralé. Přesto byly předpovědi o jeho zániku předčasné. Průchozí technologie a komponenty mají stále svou hodnotu. Pro mnoho použití jsou k dispozici a cenově dostupné služby montáže průchozích otvorů i montáže na povrch.

7. Jak zvolit správný proces osazování DPS

Důležitý je výběr správného procesu osazování desek plošných spojů. Jeho volba ovlivňuje efektivitu výroby, náklady a výkonnost konečného výrobku.

Pro montáž desek plošných spojů se používají dvě hlavní metody: technologie povrchové montáže a průchozí montáž. Nejpoužívanější metodou je povrchová montáž. Průchozí osazování je nyní méně časté. Přesto je průchozí osazování v některých průmyslových odvětvích stále oblíbené.

Váš výběr závisí na mnoha faktorech. Níže uvádíme stručného průvodce, který vám pomůže s výběrem.

7.1 Osazení desek plošných spojů: Technologie povrchové montáže (SMT)

Technologie povrchové montáže je nejběžnější metodou osazování DPS. Používá se v mnoha elektronických zařízeních. Příkladem jsou USB flash disky, chytré telefony, lékařské přístroje a přenosné navigační systémy.

Výhody SMT pro výběr:

SMT umožňuje zmenšovat výrobky. Pokud je na desce málo místa, je SMT nejlepší volbou. To platí pro konstrukce s mnoha rezistory, diodami a malými pasivními součástkami.
SMT umožňuje vysokou míru automatizace. To vede k rychlejší montáži desek. Díky vysoké automatizaci je velkosériová výroba nákladově efektivní.
SMT je flexibilní a přizpůsobitelný. Pokud máte speciální potřeby, SMT je dokáže dobře splnit. Může podporovat vlastní návrhy desek plošných spojů.
SMT umožňuje umístit součástky na obě strany desky plošných spojů. Oboustranná montáž umožňuje vytvářet složitější obvody bez zvětšení plochy desky.

7.2 Osazení desek plošných spojů: Výroba průchozích otvorů (THT)

Přestože používání průchozích otvorů klesá, je stále běžné.

Výhody THT pro výběr:

Průchozí díly se hodí pro velké součásti. Příkladem jsou transformátory, výkonové polovodiče a elektrolytické kondenzátory. Průchozí otvory zajišťují pevnější mechanickou vazbu mezi součástkou a deskou.
Z tohoto důvodu nabízí průchozí montáž vyšší odolnost a spolehlivost. Díky této mimořádné pevnosti je tato metoda vhodnou volbou pro letecký a vojenský průmysl.
Pokud musí váš výrobek při používání odolávat vysokému mechanickému namáhání nebo namáhání okolním prostředím, je často lepší volbou průchozí otvor.
Pokud musí výrobek pracovat vysokou rychlostí a s vysokou spolehlivostí při namáhání, může být vhodný průchozí otvor.
Pokud musí výrobek pracovat při velmi vysokých nebo velmi nízkých teplotách, může být pevnost a odolnost průchozího otvoru lepší.
Pokud musí výrobek pracovat pod vysokým tlakem a zachovat si výkon, může být průchozí otvor vhodný.

7.3 Hybridní desky a smíšené technologie

Protože se zařízení stále zmenšují a stávají se složitějšími, mnoho aplikací potřebuje oba typy sestav. Tato kombinace se nazývá smíšená technologie.

Smíšená deska používá součástky SMD, u nichž záleží na miniaturizaci a hustotě. Pro díly, které potřebují silnější mechanickou podporu nebo zpracování proudu, se používá THT. Mnoho moderních výrobků používá na jedné desce obojí.

7.4 Klíčové faktory, které je třeba zvážit při rozhodování

Tento průvodce poskytuje stručný přehled, který vám pomůže vybrat správný způsob montáže. Přesto mohou rozhodování zkomplikovat další faktory.

Měli byste zvážit:

Velikost a tvar dílů.
Proud, který musí nést.
Mechanické namáhání, kterému bude výrobek vystaven.
Teplotní a environmentální limity.
Cíle v oblasti objemu výroby a nákladů.
Potřeby oprav a přepracování.
Doba uvedení na trh a potřeby prototypů.

Pro malé prototypy nebo opravy může být vhodné ruční pájení skrz otvory. Pro hromadnou výrobu je SMT obvykle nejlepším řešením, pokud jde o náklady na jednotku a nejmenší rozměry.

8. Společné praktické tipy

Pro těžké konektory a velké výkonné díly používejte THT.
Pro husté obvody, RF součástky a drobné pasivy používejte SMT.
K propojení vrstev a úspoře místa na desce použijte průchodky.
Pokud je součástka k dispozici pouze s průchozími otvory, naplánujte smíšenou desku nebo použijte adaptér.
U prototypů zvolte metodu, která vám umožní rychlé testování. U velkých sérií se zaměřte na náklady na montáž a výtěžnost.
Pokud je spolehlivost kritická, přikloňte se k dílu s průchozími otvory, který je mechanicky pevný. Při omezení velikosti a hmotnosti použijte SMT.

Souhrn

Technologie průchozí i povrchové montáže mají své silné stránky. Vyberte si tu, která odpovídá vašim konstrukčním cílům a výrobním potřebám. Pokud váš výrobek potřebuje pevnost i kompaktnost, plánujte desku se smíšenou technologií.

Služby průchozí montáže PCB a montáže SMT jsou široce dostupné. Ceny jsou přiměřené. Pokud potřebujete pomoci s výběrem správného procesu, uveďte své potřeby a limity výrobku. Poté porovnejte možnosti podle nákladů, spolehlivosti a vyrobitelnosti.