Τι είναι η συναρμολόγηση THT;

1. Επισκόπηση της συναρμολόγησης PCB και των τύπων εξαρτημάτων

Ένα εξάρτημα που είναι τοποθετημένο σε μια πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος (PCB) αποτελεί μέρος του συγκροτήματος της πλακέτας. Η τελική πλακέτα με όλα τα εξαρτήματα ονομάζεται συγκρότημα πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος ή PCBA. Υπάρχουν δύο βασικά είδη εξαρτημάτων. Μέρη SMD είναι οι πιο συνηθισμένες σήμερα. Ανταλλακτικά THT είναι το παραδοσιακό είδος.

2. Ορισμός του THT

THT σημαίνει Τεχνολογία Through-Hole. Το όνομα λέει πολλά: τα εξαρτήματα αυτά τοποθετούνται μέσω οπών στην πλακέτα. Οι οπές επιτρέπουν τη διέλευση των καλωδίων των εξαρτημάτων από τη μία πλευρά της πλακέτας στην άλλη. Οι οπές γίνονται συνήθως αγώγιμες με επιμετάλλωση. Το επιμεταλλωμένο μέταλλο είναι συχνά ψευδάργυρος, χαλκός ή ασήμι. Αυτό το μέταλλο δημιουργεί μια ηλεκτρική και μηχανική γέφυρα μεταξύ των δύο πλευρών της πλακέτας. Τα καλώδια των εξαρτημάτων μπορούν να συγκολληθούν, ώστε η σύνδεση να είναι ισχυρή και να μην διαβρώνεται.

3. Μέθοδοι συναρμολόγησης THT

Ορισμένα μέρη μπορούν να συγκολληθούν σε οπές με το χέρι. Παρόλα αυτά, ο συνήθης τρόπος είναι η χρήση ενός αυτόματη μηχανή εισαγωγής. Η μηχανή ωθεί τα καλώδια του εξαρτήματος μέσα από την οπή και τα στερεώνει σαν μικρά πριτσίνια. Το αποτέλεσμα φαίνεται καθαρό και συνεπές.

4. Βασικό χαρακτηριστικό των εξαρτημάτων THT

Ένα χαρακτηριστικό πολλών εξαρτημάτων διαμπερούς οπής είναι ότι είναι εύθραυστα. Μπορεί να είναι ευαίσθητα στη θερμότητα. Εάν ένα εξάρτημα THT θερμανθεί πολύ κατά τη συγκόλληση, η σύνδεση μπορεί να αποτύχει. Η αστοχία μπορεί να συμβεί επειδή τα κοντινά ίχνη ή οι ενώσεις συγκόλλησης χάνουν την επαφή. Εάν συμβεί αυτό, η πλακέτα μπορεί να σταματήσει να λειτουργεί ή το εξάρτημα μπορεί να μην στερεωθεί αρκετά σφιχτά για να κρατήσει.

5. Πλεονεκτήματα των εξαρτημάτων THT

Παρόλο που τα εξαρτήματα SMD έχουν αντικαταστήσει τα εξαρτήματα THT σε πολλές χρήσεις, τα εξαρτήματα διαμπερούς οπής εξακολουθούν να έχουν πλεονεκτήματα. Ακολουθούν τα κυριότερα πλεονεκτήματα:

Ισχυρό μηχανικό κράτημα. Όταν ένα εξάρτημα πρέπει να αντισταθεί σε μεγάλη μηχανική δύναμη, η τοποθέτηση μέσω οπής είναι ισχυρότερη. Παραδείγματα είναι τα μπλοκ ακροδεκτών και οι βαριές υποδοχές.
Καλό για υψηλό ρεύμα. Εάν η πλακέτα πρέπει να μεταφέρει μεγάλα ρεύματα, τα εξαρτήματα με διαμπερή οπές συχνά διαχειρίζονται καλύτερα τη θερμότητα και το ρεύμα.
Η μικτή χρήση είναι κοινή. Οι περισσότερες σύνθετες πλακέτες PCB σήμερα χρησιμοποιούν και τα δύο μέρη SMD και THT μαζί.
Στιβαρή μηχανική απόδοση. Τα διαμπερή εξαρτήματα δίνουν εξαιρετική πρόσφυση στην πλακέτα.
Λειτουργεί καλά για υψηλή ισχύ. Για εξαρτήματα υψηλής ισχύος, το THT μπορεί να είναι πιο αξιόπιστο.
Χαμηλότερο κόστος αυτοματοποίησης για πρώτη φορά. Για μικρές σειρές, το αρχικό κόστος για τη δημιουργία συναρμολόγησης μέσω οπών μπορεί να είναι χαμηλότερο από μια πλήρη γραμμή SMD.
Καλύτερα για μεγάλα εξαρτήματα. Εάν το εξάρτημα είναι μεγάλο, η τοποθέτηση μέσω οπών είναι συχνά η καλύτερη επιλογή.
Καλύτερα όταν απαιτείται υψηλή αντοχή τοποθέτησης. Για εξαρτήματα που πρέπει να παραμένουν σταθερά στερεωμένα υπό πίεση, προτιμάται η διαμπερής οπή.

6. Διαφορές μεταξύ της τεχνολογίας SMT και της τεχνολογίας Through-Hole

Όροι όπως SMD, THD, THT, SMT, THM, SOIC, QFN μπορούν να προκαλέσουν σύγχυση στους νέους ηλεκτρονικούς χομπίστες. Αλλά οι ιδέες είναι απλούστερες από ό,τι φαίνονται.

6.1 Βασική διάκριση όρων

SM σημαίνει επιφανειακή τοποθέτηση. TH σημαίνει διαμπερές τρύπημα. Αυτοί οι δύο όροι υποδηλώνουν δύο τρόπους τοποθέτησης εξαρτημάτων σε μια πλακέτα PCB.
Ένα γράμμα μετά το SM ή το TH μπορεί να σημαίνει διαφορετικές λέξεις. Για παράδειγμα, T, D, M, C ή A μπορεί να σημαίνει τεχνολογία, συσκευή, βάση, εξάρτημα ή συγκρότημα. Οι άνθρωποι τα χρησιμοποιούν χαλαρά.
Παράδειγμα: Τα εξαρτήματα SMD κατασκευάζονται για διαδικασίες SMT. Μια πλακέτα που χρησιμοποιεί τόσο εξαρτήματα SMD όσο και εξαρτήματα διαμπερούς οπής ονομάζεται πλακέτα μικτής τεχνολογίας.

6.2 Ιστορική αναδρομή & διαρθρωτικές διαφορές

Στην αρχή, όλα τα εξαρτήματα ήταν διαμπερή. Τα εξαρτήματα διαμπερούς οπής έχουν μεταλλικά καλώδια. Τα καλώδια περνούν μέσα από επιμεταλλωμένες οπές στην πλακέτα. Στη συνέχεια, τα καλώδια συγκολλούνται σε μαξιλαράκια στην αντίθετη πλευρά. Η διάτρηση και οι επιμεταλλωμένες διαμπερείς οπές καταλαμβάνουν πολύτιμο χώρο στην επιφάνεια της πλακέτας. Αυτό είναι πιο ορατό σε πλακέτες πολλαπλών στρώσεων. Η διάτρηση καταναλώνει χώρο σε όλα τα στρώματα.
Καθώς ο χώρος γινόταν πιο περιορισμένος, η τεχνολογία επιφανειακής τοποθέτησης αναπτύχθηκε. Τα εξαρτήματα SMD βοήθησαν στην κατασκευή μικρότερων και πιο φορητών συσκευών. Ένα εξάρτημα επιφανειακής τοποθέτησης μπορεί να έχει ή να μην έχει καλώδια. Το κύριο σημείο είναι ότι αυτά τα εξαρτήματα συγκολλούνται στην ίδια πλευρά όπου βρίσκεται το σώμα του εξαρτήματος. Έτσι και οι δύο πλευρές της πλακέτας μπορούν να χρησιμοποιηθούν για εξαρτήματα. Δεν απαιτείται επιμεταλλωμένη διαμπερής οπή για κάθε εξάρτημα.

6.3 Σχεδιασμός εξοικονόμησης χώρου: .

Για τη σύνδεση ιχνών σε εσωτερικά στρώματα, οι σχεδιαστές μπορούν να χρησιμοποιήσουν vias. Ένα via είναι σαν μια επιμεταλλωμένη διαμπερή οπή αλλά πολύ μικρότερη. Τα vias μπορούν να διαστασιολογηθούν ώστε να συνδέουν μόνο ορισμένα στρώματα. Καταλαμβάνουν λιγότερο χώρο από μια πλήρως επιμεταλλωμένη διαμπερή οπή. Με τη χρήση vias εξοικονομείται επιφάνεια PCB. Αυτό βοηθά τα εξαρτήματα SMD να χωρέσουν ευκολότερα στο ίδιο αποτύπωμα.

6.4 Μέγεθος εξαρτημάτων και απαιτήσεις συναρμολόγησης

Τα εξαρτήματα SMD μπορούν να είναι πολύ μικρότερα από τα εξαρτήματα διαμπερούς οπής. Τα καλώδια μπορούν να αφαιρεθούν και η περιοχή επαφής μπορεί να είναι το άκρο του σώματος του εξαρτήματος. Αυτό επιτρέπει πολύ μικροσκοπικά εξαρτήματα. Πολλά εξαρτήματα διατίθενται πλέον σε συσκευασίες SMD. Οι αντιστάσεις, οι πυκνωτές, τα πηνία και οι λυχνίες LED έρχονται όλα ως SMD. Ορισμένα εξαρτήματα SMD είναι τόσο μικρά όσο ένας κόκκος άμμου, όπως τα μεγέθη συσκευασίας 0201 ή 0603.
Οι μικρότερες συσκευασίες εξοικονομούν χώρο. Επιτρέπουν στους σχεδιαστές να τοποθετήσουν περισσότερες λειτουργίες σε μια μικρή πλακέτα. Αλλά το μικρό μέγεθος μπορεί να βλάψει την αξιοπιστία. Η συγκόλληση μικροσκοπικών εξαρτημάτων απαιτεί υψηλή ακρίβεια. Οι γραμμές συναρμολόγησης SMD χρησιμοποιούν προηγμένα μηχανήματα. Αυτά τα μηχανήματα περιλαμβάνουν ρομπότ pick-and-place, φούρνους επαναφοράς και προσαρμοσμένα στένσιλ. Τα μηχανήματα κοστίζουν πολύ. Η συναρμολόγηση SMD χρειάζεται επίσης προσεκτικό έλεγχο της διαδικασίας.

6.5 Κίνδυνος ελαττωμάτων & ανθεκτικότητα

Λόγω αυτών των αναγκών, οι γραμμές συναρμολόγησης SMD μπορούν να παρουσιάσουν πολλά ελαττώματα εάν δεν λειτουργούν σωστά. Τα ελαττώματα μπορεί να είναι δύσκολο να διορθωθούν με το χέρι. Η τελική πλακέτα μπορεί να είναι ευαίσθητη. Οι κατασκευαστές πρέπει να τη χειρίζονται προσεκτικά.
Αντίθετα, οι πλακέτες με εξαρτήματα διαμπερούς οπής έχουν συχνά μεγαλύτερες ενώσεις συγκόλλησης που καλύπτουν ευρύτερη περιοχή. Αυτές οι μεγάλες ενώσεις καθιστούν την πλακέτα πιο ανθεκτική. Αυτή η ανθεκτικότητα είναι χρήσιμη για στρατιωτικές και βιομηχανικές χρήσεις. Βοηθά την πλακέτα να αντέχει σε ισχυρούς κραδασμούς και δονήσεις.

6.6 Σύγκριση κόστους

Το κόστος είναι ένας άλλος σημαντικός παράγοντας. Τα εξαρτήματα SMD κοστίζουν συχνά λιγότερο από τα εξαρτήματα διαμπερούς οπής. Αλλά η συναρμολόγηση SMT μπορεί να είναι πιο δαπανηρή στη δημιουργία. Χρειάζονται μεγάλες, ακριβείς μηχανές.
Η συναρμολόγηση μέσω οπών μπορεί να γίνει με ένα κολλητήρι και μερικά χειροκίνητα εργαλεία για μικρές εργασίες. Παρόλα αυτά, η συγκόλληση με το χέρι πολλών μικρών εξαρτημάτων SMD μπορεί να είναι ενοχλητική και αργή.
Για μαζική παραγωγή, η SMT είναι ταχύτερη και φθηνότερη ανά μονάδα. Για μικρές σειρές ή πρωτότυπα, μπορεί να έχει νόημα η διατήρηση κάποιας συναρμολόγησης THT για χειρωνακτική εργασία.

6.7 Σύγχρονη κατάσταση εφαρμογής

Το κύριο πλεονέκτημα της SMT είναι η υψηλή πυκνότητα εξαρτημάτων και ο μικρότερος όγκος προϊόντος. Η προσπάθεια για μικρότερες και πιο σφιχτές συσκευές ώθησε τα μεγέθη των συσκευασιών στα όρια. Σε αυτή τη σύγχρονη εποχή, η THT μπορεί να φαίνεται ξεπερασμένη. Παρόλα αυτά, οι προβλέψεις για τον θάνατό του ήταν πρόωρες. Η τεχνολογία και τα εξαρτήματα διαμπερούς οπής εξακολουθούν να έχουν αξία. Για πολλές χρήσεις, τόσο οι υπηρεσίες συναρμολόγησης μέσω οπών όσο και οι υπηρεσίες συναρμολόγησης επιφανειακής τοποθέτησης είναι διαθέσιμες και προσιτές.

7. Πώς να επιλέξετε τη σωστή διαδικασία συναρμολόγησης PCB

Η επιλογή της σωστής διαδικασίας συναρμολόγησης PCB είναι σημαντική. Η επιλογή επηρεάζει την αποδοτικότητα της κατασκευής, το κόστος και την απόδοση του τελικού προϊόντος.

Δύο κύριες μέθοδοι χρησιμοποιούνται για τη συναρμολόγηση PCB: η τεχνολογία επιφανειακής τοποθέτησης και η συναρμολόγηση μέσω οπών. Η επιφανειακή τοποθέτηση είναι η πιο συχνά χρησιμοποιούμενη μέθοδος. Η μέθοδος διαμπερούς οπής είναι λιγότερο διαδεδομένη σήμερα. Παρόλα αυτά, η διαμπερής διάτρηση παραμένει δημοφιλής σε ορισμένες βιομηχανίες.

Η επιλογή σας εξαρτάται από πολλούς παράγοντες. Ακολουθεί ένας σύντομος οδηγός που θα σας βοηθήσει να επιλέξετε.

7.1 Συναρμολόγηση PCB: Τεχνολογία επιφανειακής τοποθέτησης (SMT)

Η τεχνολογία επιφανειακής τοποθέτησης είναι η πιο κοινή μέθοδος συναρμολόγησης PCB. Χρησιμοποιείται σε πολλά ηλεκτρονικά είδη. Παραδείγματα είναι οι μονάδες USB flash, τα smartphones, οι ιατρικές συσκευές και τα φορητά συστήματα πλοήγησης.

Πλεονεκτήματα SMT για επιλογή:

Η SMT σας επιτρέπει να κάνετε τα προϊόντα μικρότερα. Εάν ο χώρος της πλακέτας είναι περιορισμένος, η SMT είναι η καλύτερη επιλογή. Αυτό ισχύει για σχέδια με πολλές αντιστάσεις, διόδους και μικρά παθητικά εξαρτήματα.
Η SMT επιτρέπει υψηλή αυτοματοποίηση. Αυτό οδηγεί σε ταχύτερη συναρμολόγηση πλακετών. Ο υψηλός αυτοματισμός καθιστά οικονομικά αποδοτική την παραγωγή μεγάλου όγκου.
Η SMT είναι ευέλικτη και προσαρμόσιμη. Εάν έχετε ειδικές ανάγκες, η SMT μπορεί να τις καλύψει. Μπορεί να υποστηρίξει προσαρμοσμένα σχέδια PCB.
Η SMT επιτρέπει την τοποθέτηση εξαρτημάτων και στις δύο πλευρές της πλακέτας. Η συναρμολόγηση διπλής όψης σας επιτρέπει να κατασκευάζετε πιο σύνθετα κυκλώματα χωρίς να αυξάνεται η επιφάνεια της πλακέτας.

7.2 Συναρμολόγηση PCB: (THT)

Παρόλο που η χρήση των διαμπερών οπών μειώνεται, εξακολουθεί να είναι κοινή.

Πλεονεκτήματα THT για την επιλογή:

Τα εξαρτήματα διαμπερούς οπής ταιριάζουν σε μεγάλα εξαρτήματα. Παραδείγματα περιλαμβάνουν μετασχηματιστές, ημιαγωγούς ισχύος και ηλεκτρολυτικούς πυκνωτές. Η διαμπερής οπή παρέχει ισχυρότερο μηχανικό δεσμό μεταξύ του εξαρτήματος και της πλακέτας.
Εξαιτίας αυτού, η συναρμολόγηση μέσω οπών προσφέρει μεγαλύτερη αντοχή και αξιοπιστία. Αυτή η πρόσθετη αντοχή καθιστά τη μέθοδο καλή επιλογή για την αεροδιαστημική και τον στρατιωτικό τομέα.
Εάν το προϊόν σας πρέπει να αντέχει σε υψηλές μηχανικές ή περιβαλλοντικές καταπονήσεις κατά τη χρήση, η διαμπερής οπή είναι συχνά η καλύτερη επιλογή.
Εάν το προϊόν πρέπει να λειτουργεί σε υψηλή ταχύτητα και με υψηλή αξιοπιστία υπό πίεση, μπορεί να είναι κατάλληλο το διαμπερές διάτρητο.
Εάν το προϊόν πρέπει να λειτουργεί σε πολύ υψηλές ή πολύ χαμηλές θερμοκρασίες, η αντοχή και η ανθεκτικότητα των διαμπερών οπών μπορεί να είναι καλύτερες.
Εάν το προϊόν πρέπει να λειτουργεί υπό υψηλή πίεση και να διατηρεί την απόδοσή του, η διαμπερής διάτρηση μπορεί να είναι η κατάλληλη λύση.

7.3 Υβριδικοί πίνακες και μικτή τεχνολογία

Επειδή οι συσκευές γίνονται όλο και μικρότερες και πιο πολύπλοκες, πολλές εφαρμογές χρειάζονται και τους δύο τύπους συναρμολόγησης. Αυτός ο συνδυασμός ονομάζεται μικτή τεχνολογία.

Μια μικτή πλακέτα χρησιμοποιεί εξαρτήματα SMD όπου η μικρογραφία και η πυκνότητα έχουν σημασία. Χρησιμοποιεί THT για εξαρτήματα που χρειάζονται ισχυρότερη μηχανική υποστήριξη ή χειρισμό ρεύματος. Πολλά σύγχρονα προϊόντα χρησιμοποιούν και τα δύο στην ίδια πλακέτα.

7.4 Βασικοί παράγοντες που πρέπει να λάβετε υπόψη όταν αποφασίζετε

Αυτός ο οδηγός δίνει μια γρήγορη εικόνα για να σας βοηθήσει να επιλέξετε τη σωστή μέθοδο συναρμολόγησης. Παρόλα αυτά, άλλοι παράγοντες μπορούν να κάνουν την απόφαση πιο περίπλοκη.

Θα πρέπει να εξετάσετε:

Το μέγεθος και το σχήμα των εξαρτημάτων σας.
Το ρεύμα που πρέπει να μεταφέρουν.
Η μηχανική καταπόνηση που θα αντιμετωπίσει το προϊόν.
Θερμοκρασία και περιβαλλοντικά όρια.
Στόχοι όγκου παραγωγής και κόστους.
Ανάγκες επισκευής και επανεπεξεργασίας.
Χρόνος διάθεσης στην αγορά και ανάγκες δημιουργίας πρωτοτύπων.

Για μικρά πρωτότυπα ή επισκευές, η χειροκίνητη συγκόλληση μέσω οπών μπορεί να είναι μια χαρά. Για τη μαζική παραγωγή, η SMT δίνει συνήθως το καλύτερο κόστος ανά μονάδα και τον μικρότερο συντελεστή μορφής.

8. Κοινές πρακτικές συμβουλές

Χρησιμοποιήστε THT για βαριές συνδέσεις και μεγάλα εξαρτήματα ισχύος.
Χρησιμοποιήστε το SMT για πυκνά κυκλώματα, εξαρτήματα RF και μικροσκοπικά παθητικά.
Χρησιμοποιήστε vias για να συνδέσετε στρώματα και να εξοικονομήσετε χώρο στην πλακέτα.
Εάν ένα εξάρτημα είναι διαθέσιμο μόνο σε διαμπερή διάτρηση, σχεδιάστε μια μικτή πλακέτα ή χρησιμοποιήστε έναν προσαρμογέα.
Για τα πρωτότυπα, επιλέξτε τη μέθοδο που σας επιτρέπει να δοκιμάζετε γρήγορα. Για μεγάλες σειρές, επικεντρωθείτε στο κόστος συναρμολόγησης και στην απόδοση.
Όταν η αξιοπιστία είναι κρίσιμη, προτιμήστε εξαρτήματα με διαμπερή οπές για μηχανική αντοχή. Για περιορισμούς μεγέθους και βάρους, χρησιμοποιήστε SMT.

Περίληψη

Τόσο οι τεχνολογίες διαμπερούς οπής όσο και οι τεχνολογίες επιφανειακής τοποθέτησης έχουν πλεονεκτήματα. Επιλέξτε αυτή που ταιριάζει με τους σχεδιαστικούς σας στόχους και τις ανάγκες παραγωγής σας. Εάν το προϊόν σας χρειάζεται τόσο αντοχή όσο και συμπαγές μέγεθος, σχεδιάστε μια πλακέτα μικτής τεχνολογίας.

Οι υπηρεσίες συναρμολόγησης PCB μέσω οπών και συναρμολόγησης SMT είναι ευρέως διαθέσιμες. Οι τιμές είναι λογικές. Εάν χρειάζεστε βοήθεια για την επιλογή της σωστής διαδικασίας, αναφέρετε τις ανάγκες και τα όρια του προϊόντος σας. Στη συνέχεια, συγκρίνετε τις επιλογές με βάση το κόστος, την αξιοπιστία και την κατασκευασιμότητα.