Hvad er THT Assembly?

1. Oversigt over PCB-montering og komponenttyper

En komponent, der er monteret på et printkort (PCB), er en del af printkortsamlingen. Det færdige kort med alle dele kaldes en printkortsamling, eller PCBA. Der er to hovedtyper af komponenter. SMD-dele er de mest almindelige i dag. THT-dele er af den traditionelle slags.

2. Definition af THT

THT står for Gennemgående hul-teknologi. Navnet siger det: Disse dele er monteret gennem huller i printkortet. Hullerne lader delens ledninger passere fra den ene side af printet til den anden. Hullerne gøres normalt ledende ved hjælp af plettering. Det belagte metal er ofte zink, kobber eller sølv. Metallet skaber en elektrisk og mekanisk bro mellem de to sider af printet. Delens ledninger kan loddes, så samlingen er stærk og ikke korroderer.

3. THT-monteringsmetoder

Nogle dele kan loddes i huller i hånden. Den sædvanlige måde er dog at bruge en Automatisk indsættelsesmaskine. Maskinen skubber delens ledninger gennem hullet og fastgør ledningerne som små nitter. Resultatet ser pænt og ensartet ud.

4. Nøglefunktion ved THT-dele

En af egenskaberne ved mange dele med gennemgående huller er, at de er skrøbelige. De kan være følsomme over for varme. Hvis en THT-del bliver for varm under lodning, kan forbindelsen svigte. En fejl kan ske, fordi nærliggende spor eller loddeforbindelser mister kontakten. Hvis det sker, kan printet holde op med at fungere, eller delen kan ikke fastgøres tæt nok til at holde.

5. Fordele ved THT-dele

Selv om SMD-dele har erstattet THT i mange anvendelser, har gennemgående dele stadig fordele. Her er de vigtigste fordele:

Stærkt mekanisk hold. Når en del skal modstå en masse mekanisk kraft, er montering gennem huller stærkere. Eksempler er klemrækker og tunge stik.
God til høj strøm. Hvis kortet skal bære store strømme, håndterer dele med gennemgående huller ofte varme og strøm bedre.
Blandet brug er almindeligt. De fleste komplekse printkort i dag bruger både SMD- og THT-dele sammen.
Robust mekanisk ydeevne. Dele med gennemgående huller giver fremragende greb om kortet.
Fungerer godt til høj effekt. Til dele med høj effekt kan THT være mere pålidelig.
Lavere automatiseringsomkostninger første gang. Ved små oplag kan startomkostningerne for at etablere gennemgående hulmontering være lavere end for en fuld SMD-linje.
Bedre til store dele. Hvis komponenten er stor, er montering gennem et hul ofte det bedste valg.
Bedre, når der er brug for høj monteringsstyrke. Til dele, der skal sidde godt fast under belastning, er gennemgående huller at foretrække.

6. Forskelle mellem SMT- og Through-Hole-teknologi

Udtryk som SMD, THD, THT, SMT, THM, SOIC, QFN kan forvirre nye elektroniske hobbyfolk. Men ideerne er enklere, end de ser ud.

6.1 Grundlæggende skelnen mellem begreber

SM betyder overflademontering. TH betyder gennemgående hul. Disse to begreber peger på to måder at montere komponenter på et printkort.
Et bogstav efter SM eller TH kan stå for forskellige ord. For eksempel kan T, D, M, C eller A betyde teknologi, enhed, montering, komponent eller samling. Folk bruger dem løst.
Eksempel: SMD-dele er lavet til SMT-processer. Et board, der bruger både SMD- og through-hole-dele, kaldes et Tavle med blandet teknologi.

6.2 Historisk baggrund og strukturelle forskelle

Til at begynde med var alle dele gennemgående. Gennemgående dele har metalledninger. Ledningerne går gennem belagte huller i printet. Derefter loddes ledningerne til puder på den modsatte side. Boring og pletterede gennemgående huller optager værdifuld plads på printkortets overflade. Det er mere synligt på printkort med flere lag. Boringer optager plads gennem alle lag.
Da pladsen blev mere begrænset, voksede overflademonteringsteknologien. SMD-dele hjalp med at lave mindre og mere bærbare enheder. En overflademonteret del har måske eller måske ikke ledninger. Hovedpointen er, at disse dele loddes på den samme side, hvor delens krop sidder. Så begge sider af printet kan bruges til dele. Der er ikke brug for et gennemgående hul til hver komponent.

6.3 Pladsbesparende design: Vias

For at forbinde spor i indre lag kan designere bruge Vias. En via er som et gennemgående hul, men meget mindre. Vias kan dimensioneres, så de kun forbinder bestemte lag. De fylder mindre end et fuldt gennemgående hul. Brug af vias sparer PCB-areal. Det gør det lettere at få SMD-dele til at passe ind i det samme fodaftryk.

6.4 Komponentstørrelse og monteringskrav

SMD-dele kan være meget mindre end dele med gennemgående huller. Ledninger kan fjernes, og kontaktområdet kan være enden af delens krop. Det giver mulighed for meget små dele. Mange komponenter kommer nu i SMD-pakker. Modstande, kondensatorer, induktorer og LED'er fås alle som SMD'er. Nogle SMD-dele er så små som et sandkorn, f.eks. 0201- eller 0603-pakkerne.
Mindre pakker sparer plads. De giver designerne mulighed for at pakke flere funktioner ind på et lille kort. Men lille størrelse kan skade pålideligheden. Lodning af bittesmå dele kræver stor nøjagtighed. SMD-samlebånd bruger avancerede maskiner. Disse maskiner omfatter pick-and-place-robotter, reflow-ovne og specialfremstillede stencils. Maskinerne koster meget. SMD-montage kræver også omhyggelig proceskontrol.

6.5 Risiko for fejl og holdbarhed

På grund af disse behov kan SMD-samlebånd udvise mange fejl, hvis de ikke kører godt. Fejlene kan være svære at rette i hånden. Det færdige board kan være følsomt. Producenter skal håndtere det omhyggeligt.
I modsætning hertil har printplader med gennemgående huller ofte større loddesamlinger, der dækker et større område. Disse store samlinger gør kortet mere robust. Denne sejhed er nyttig til militær og industriel brug. Den hjælper printet med at modstå kraftige stød og vibrationer.

6.6 Sammenligning af omkostninger

Omkostninger er en anden vigtig faktor. SMD-komponenter koster ofte mindre end dele med gennemgående huller. Men SMT-montage kan være dyrere at sætte op. Det kræver store, præcise maskiner.
Montering af gennemgående huller kan gøres med en loddekolbe og nogle manuelle værktøjer til små opgaver. Alligevel kan det være irriterende og langsommeligt at håndlodde mange små SMD-dele.
Til masseproduktion er SMT hurtigere og billigere pr. enhed. Til små serier eller prototyper kan det give mening at beholde noget THT-montage til håndarbejde.

6.7 Status for moderne applikationer

SMT's største fordel er høj komponenttæthed og mindre produktvolumen. Ønsket om mindre og strammere enheder pressede pakkestørrelserne til det yderste. I denne moderne tidsalder kan THT virke forældet. Alligevel var forudsigelserne om dens død for tidlige. Teknologi og komponenter med gennemgående huller har stadig værdi. Til mange formål er både gennemgående og overflademonteret montering tilgængelig og overkommelig.

7. Sådan vælger du den rigtige PCB-monteringsproces

Det er vigtigt at vælge den rigtige PCB-samlingsproces. Valget påvirker produktionseffektiviteten, omkostningerne og det endelige produkts ydeevne.

Der bruges to hovedmetoder til PCB-samling: overflademonteringsteknologi og gennemgående hulmontering. Overflademontering er den mest anvendte metode. Gennemgående huller er mindre almindelige nu. Alligevel er gennemgående huller stadig populære i nogle brancher.

Dit valg afhænger af mange faktorer. Her er en kort guide til at hjælpe dig med at vælge.

7.1 Montering af printkort: Overflademonteret teknologi (SMT)

Overflademonteringsteknologi er den mest almindelige PCB-samlingsmetode. Den bruges i meget elektronik. Eksempler er USB-flashdrev, smartphones, medicinsk udstyr og bærbare navigationssystemer.

SMT-fordele ved udvælgelse:

Med SMT kan du gøre produkterne mindre. Hvis pladsen på printet er trang, er SMT det bedste valg. Det gælder for design med mange modstande, dioder og små passive dele.
SMT giver mulighed for høj automatisering. Det fører til hurtigere printmontage. Høj automatisering gør produktion af store mængder omkostningseffektiv.
SMT er fleksibelt og kan tilpasses. Hvis du har særlige behov, kan SMT matche dem godt. Det kan understøtte brugerdefinerede PCB-designs.
SMT gør det muligt at placere dele på begge sider af printet. Dobbeltsidet montering giver dig mulighed for at lave mere komplekse kredsløb uden at øge printets areal.

7.2 Montering af printkort: Fremstilling af gennemgående huller (THT)

Selv om brugen af gennemgående huller falder, er det stadig almindeligt.

THT-fordele ved udvælgelse:

Dele med gennemgående huller passer til store komponenter. Eksempler er transformatorer, effekthalvledere og elektrolytkondensatorer. Gennemgående huller giver en stærkere mekanisk forbindelse mellem delen og printet.
På grund af dette giver montering med gennemgående huller større holdbarhed og pålidelighed. Denne ekstra styrke gør metoden til et godt valg for rumfarts- og militærsektoren.
Hvis dit produkt skal kunne modstå høje mekaniske eller miljømæssige belastninger under brug, er gennemgående huller ofte det bedste valg.
Hvis produktet skal køre ved høj hastighed og med høj pålidelighed under stress, kan gennemgående huller være velegnede.
Hvis produktet skal fungere ved meget høje eller meget lave temperaturer, kan gennemgående hullers styrke og holdbarhed være bedre.
Hvis produktet skal arbejde under højt tryk og bevare sin ydeevne, kan et gennemgående hul være det rigtige.

7.3 Hybridkort og blandet teknologi

Fordi enhederne hele tiden bliver mindre og mere komplekse, har mange applikationer brug for begge typer samlinger. Denne kombination kaldes blandet teknologi.

Et blandet kort bruger SMD-dele, hvor miniaturisering og tæthed betyder noget. Det bruger THT til dele, der har brug for stærkere mekanisk støtte eller strømhåndtering. Mange moderne produkter bruger begge dele på samme kort.

7.4 Vigtige faktorer at overveje, når du skal beslutte dig

Denne guide giver et hurtigt overblik og hjælper dig med at vælge den rigtige monteringsmetode. Men andre faktorer kan gøre beslutningen mere kompleks.

Det bør du overveje:

Størrelsen og formen på dine dele.
Den strøm, de skal bære.
Den mekaniske belastning, som produktet vil blive udsat for.
Temperatur- og miljøgrænser.
Mål for produktionsmængde og omkostninger.
Behov for reparation og efterarbejde.
Tid til markedet og behov for prototyper.

Til små prototyper eller reparationer kan manuel lodning af gennemgående huller være fint. Til masseproduktion giver SMT normalt den bedste pris pr. enhed og den mindste formfaktor.

8. Fælles praktiske tips

Brug THT til tunge konnektorer og store strømførende dele.
Brug SMT til tætte kredsløb, RF-dele og små passiver.
Brug vias til at forbinde lag og spare plads på printet.
Hvis en del kun er tilgængelig i gennemgående hul, skal du planlægge et blandet kort eller bruge en adapter.
Til prototyper skal du vælge den metode, der giver dig mulighed for at teste hurtigt. Ved store serier skal du fokusere på monteringsomkostninger og udbytte.
Når pålideligheden er afgørende, skal man vælge gennemgående dele for at opnå mekanisk styrke. Brug SMT ved begrænsninger i størrelse og vægt.

Sammenfatning

Både through-hole- og surface-mount-teknologier har styrker. Vælg den, der matcher dine designmål og produktionsbehov. Hvis dit produkt har brug for både styrke og kompakthed, skal du planlægge en printplade med blandet teknologi.

PCB-montage med gennemgående huller og SMT-montage er bredt tilgængelige. Priserne er rimelige. Hvis du har brug for hjælp til at vælge den rigtige proces, skal du liste dine produktbehov og begrænsninger. Sammenlign derefter mulighederne i forhold til omkostninger, pålidelighed og producerbarhed.