¿Qué es THT Assembly?
1. Descripción general del montaje de placas de circuito impreso y los tipos de componentes
Un componente montado en una placa de circuito impreso (PCB) forma parte del conjunto de la placa. La placa terminada, con todas sus piezas, se denomina «conjunto de placa de circuito impreso», o PCBA. Hay dos tipos principales de componentes. Componentes SMD son los más habituales hoy en día. Piezas THT son del tipo tradicional.
2. Definición de THT
THT son las siglas de Tecnología de orificios pasantes. El nombre lo dice todo: estos componentes se montan a través de orificios en la placa de circuito impreso. Los orificios permiten que los terminales del componente pasen de un lado de la placa al otro. Normalmente, los orificios se hacen conductores mediante un recubrimiento metálico. El metal utilizado para el recubrimiento suele ser zinc, cobre o plata. Este metal crea un puente eléctrico y mecánico entre las dos caras de la placa. Las patillas del componente se pueden soldar para que la unión sea resistente y no se corroa.
3. Métodos de montaje del THT
Algunas piezas se pueden soldar a mano en los orificios. No obstante, lo habitual es utilizar un máquina de inserción automática. La máquina introduce los cables de la pieza a través del orificio y los remacha como si fueran pequeños remaches. El resultado es limpio y uniforme.
4. Características principales de las piezas THT
Una de las características de muchos componentes de montaje superficial (THT) es que son frágiles. Pueden ser sensibles al calor. Si un componente THT se calienta demasiado durante la soldadura, la conexión puede fallar. El fallo puede deberse a que las pistas o las uniones soldadas cercanas pierdan contacto. Si eso ocurre, la placa puede dejar de funcionar o el componente puede no quedar lo suficientemente bien fijado como para mantenerse en su sitio.
5. Ventajas de las piezas THT
Aunque los componentes SMD han sustituido a los THT en muchas aplicaciones, los componentes de montaje superficial siguen teniendo ventajas. Estas son las principales:
- Fijación mecánica resistente. Cuando una pieza debe soportar una gran fuerza mecánica, el montaje con orificios pasantes resulta más resistente. Algunos ejemplos son las regletas de bornes y los conectores pesados.
- Adecuado para corrientes elevadas. Si la placa debe soportar corrientes elevadas, los componentes con orificios pasantes suelen soportar mejor el calor y la corriente.
- El uso mixto es habitual. La mayoría de las placas de circuito impreso (PCB) complejas actuales utilizan tanto componentes SMD como THT.
- Rendimiento mecánico sólido. Las piezas con orificios pasantes proporcionan una excelente sujeción a la placa.
- Funciona bien para alta potencia. En el caso de los componentes de alta potencia, la tecnología THT puede resultar más fiable.
- Menor coste inicial de automatización. En el caso de series pequeñas, el coste inicial de poner en marcha un montaje con componentes de orificio pasante puede ser inferior al de una línea completa de SMD.
- Es más adecuado para piezas grandes. Si el componente es grande, el montaje con orificios pasantes suele ser la mejor opción.
- Es más adecuado cuando se requiere una gran resistencia de fijación. Para las piezas que deben permanecer firmemente fijadas bajo esfuerzo, es preferible utilizar orificios pasantes.
6. Diferencias entre la tecnología SMT y la tecnología de montaje superficial
Términos como SMD, THD, THT, SMT, THM, SOIC o QFN pueden resultar confusos para los aficionados a la electrónica que se inician en esta afición. Sin embargo, los conceptos son más sencillos de lo que parecen.
6.1 Distinción básica entre términos
- SM significa «montaje en superficie». TH significa «orificio pasante». Estos dos términos se refieren a dos formas de montar componentes en una placa de circuito impreso.
- Una letra que aparece después de «SM» o «TH» puede referirse a diferentes palabras. Por ejemplo, «T», «D», «M», «C» o «A» pueden significar «tecnología», «dispositivo», «soporte», «componente» o «conjunto». La gente las utiliza de forma imprecisa.
- Ejemplo: Los componentes SMD están diseñados para procesos SMT. Una placa que utiliza tanto componentes SMD como de orificio pasante se denomina placa de tecnología mixta.
6.2 Antecedentes históricos y diferencias estructurales
- Al principio, todos los componentes eran de orificio pasante. Los componentes de orificio pasante tienen patillas metálicas. Los terminales atraviesan los orificios metalizados de la placa. A continuación, los terminales se sueldan a las pastillas situadas en el lado opuesto. El taladrado y los orificios metalizados ocupan un espacio valioso en la superficie de la placa de circuito impreso. Esto se aprecia más claramente en las placas multicapa. El taladrado ocupa espacio en todas las capas.
- A medida que el espacio se fue reduciendo, la tecnología de montaje en superficie fue ganando terreno. Los componentes SMD contribuyeron a la fabricación de dispositivos más pequeños y portátiles. Un componente de montaje en superficie puede tener o no patillas. Lo importante es que estos componentes se sueldan en la misma cara en la que se asienta el cuerpo del componente. De este modo, se pueden utilizar ambas caras de la placa para colocar componentes. No se necesita ningún orificio pasante chapado para cada componente.
6.3 Diseño que ahorra espacio: vías
Para conectar las pistas de las capas internas, los diseñadores pueden utilizar vias. Una vía es similar a un orificio metalizado, pero mucho más pequeña. Las vías pueden diseñarse para conectar únicamente determinadas capas. Ocupan menos espacio que un orificio metalizado completo. El uso de vías permite ahorrar espacio en la placa de circuito impreso. Esto facilita que los componentes SMD encajen en la misma huella.
6.4 Dimensiones de los componentes y requisitos de montaje
- Los componentes SMD pueden ser mucho más pequeños que los de montaje superficial. Se pueden eliminar los terminales y la zona de contacto puede ser el extremo del cuerpo del componente. Esto permite fabricar componentes muy pequeños. Actualmente, muchos componentes se comercializan en encapsulados SMD. Las resistencias, los condensadores, los inductores y los LED se presentan todos en formato SMD. Algunos componentes SMD son tan pequeños como un grano de arena, como los de los tamaños de encapsulado 0201 o 0603.
- Los paquetes más pequeños ahorran espacio. Permiten a los diseñadores integrar más funciones en una placa pequeña. Sin embargo, el tamaño reducido puede afectar a la fiabilidad. La soldadura de componentes minúsculos requiere una gran precisión. Las líneas de montaje SMD utilizan máquinas avanzadas. Entre ellas se incluyen robots de «pick-and-place», hornos de reflujo y plantillas personalizadas. Estas máquinas son muy caras. El montaje SMD también requiere un control minucioso del proceso.
6.5 Riesgo de defectos y durabilidad
- Debido a esas necesidades, las líneas de montaje de SMD pueden presentar numerosos defectos si no se gestionan adecuadamente. Estos defectos pueden ser difíciles de subsanar manualmente. La placa terminada puede ser frágil, por lo que los fabricantes deben manipularla con cuidado.
- Por el contrario, las placas con componentes de orificio pasante suelen tener uniones de soldadura más grandes que cubren una superficie más amplia. Estas uniones de gran tamaño hacen que la placa sea más resistente. Esta resistencia resulta útil para aplicaciones militares e industriales, ya que ayuda a que la placa soporte fuertes golpes y vibraciones.
6.6 Comparación de costes
- El coste es otro factor importante. Los componentes SMD suelen ser más baratos que los de montaje superficial. Sin embargo, la puesta en marcha del montaje SMT puede resultar más cara, ya que requiere máquinas grandes y de gran precisión.
- El montaje con orificios pasantes se puede realizar con un soldador y algunas herramientas manuales para trabajos pequeños. Sin embargo, soldar a mano muchos componentes SMD pequeños puede resultar tedioso y lento.
- Para la producción en serie, el montaje superficial (SMT) es más rápido y más barato por unidad. Para tiradas pequeñas o prototipos, puede tener sentido mantener parte del montaje en superficie (THT) para realizarlo a mano.
6.7 Estado actual de la aplicación
La principal ventaja de la SMT es la alta densidad de componentes y el menor volumen del producto. La tendencia hacia dispositivos más pequeños y compactos ha llevado los tamaños de los encapsulados al límite. En la era actual, la tecnología THT puede parecer obsoleta. Sin embargo, las predicciones sobre su desaparición fueron prematuras. La tecnología de montaje por orificios pasantes y sus componentes siguen teniendo valor. Para muchos usos, tanto los servicios de montaje por orificios pasantes como los de montaje en superficie están disponibles y son asequibles.
7. Cómo elegir el proceso adecuado de montaje de placas de circuito impreso
Es importante elegir el proceso adecuado de montaje de placas de circuito impreso. Esta elección influye en la eficiencia de la fabricación, el coste y el rendimiento del producto final.
Se utilizan dos métodos principales para el montaje de placas de circuito impreso: la tecnología de montaje en superficie y el montaje con orificios pasantes. El montaje en superficie es el método más utilizado. El montaje con orificios pasantes es menos habitual hoy en día. No obstante, sigue siendo muy utilizado en algunos sectores.
Tu elección depende de muchos factores. A continuación te ofrecemos una breve guía para ayudarte a decidir.
7.1 Montaje de placas de circuito impreso: tecnología de montaje en superficie (SMT)
La tecnología de montaje en superficie es el método más habitual de montaje de placas de circuito impreso. Se utiliza en numerosos dispositivos electrónicos. Algunos ejemplos son las memorias USB, los teléfonos inteligentes, los dispositivos médicos y los sistemas de navegación portátiles.
Ventajas del SMT a la hora de elegir:
- La tecnología SMT permite fabricar productos más pequeños. Si el espacio en la placa es limitado, la tecnología SMT es la mejor opción. Esto es así en el caso de diseños con muchas resistencias, diodos y componentes pasivos pequeños.
- La tecnología SMT permite un alto grado de automatización. Esto se traduce en un montaje más rápido de las placas. El alto grado de automatización hace que la producción a gran escala resulte rentable.
- SMT es flexible y personalizable. Si tienes necesidades especiales, SMT puede satisfacerlas perfectamente. Admite diseños de placas de circuito impreso a medida.
- La tecnología SMT permite colocar componentes en ambas caras de la placa de circuito impreso. El montaje a doble cara permite crear circuitos más complejos sin aumentar la superficie de la placa.
7.2 Montaje de placas de circuito impreso: fabricación con componentes de orificio pasante (THT)
Aunque el uso de los componentes de orificio pasante está disminuyendo, sigue siendo habitual.
Ventajas de THT a la hora de elegir:
- Los componentes de montaje por orificios se utilizan para componentes de gran tamaño. Algunos ejemplos son los transformadores, los semiconductores de potencia y los condensadores electrolíticos. El montaje por orificios proporciona una unión mecánica más resistente entre el componente y la placa.
- Por este motivo, el montaje con orificios pasantes ofrece una mayor durabilidad y fiabilidad. Esta resistencia adicional convierte a este método en una buena opción para los sectores aeroespacial y militar.
- Si tu producto debe soportar un elevado estrés mecánico o ambiental durante su uso, los orificios pasantes suelen ser la mejor opción.
- Si el producto debe funcionar a alta velocidad y con gran fiabilidad en condiciones de esfuerzo, los orificios pasantes pueden ser la opción adecuada.
- Si el producto debe funcionar a temperaturas muy altas o muy bajas, es posible que la resistencia y la durabilidad de los orificios pasantes sean mejores.
- Si el producto debe funcionar a alta presión y mantener su rendimiento, los orificios pasantes podrían ser la opción adecuada.
7.3 Placas híbridas y tecnología mixta
Dado que los dispositivos son cada vez más pequeños y complejos, muchas aplicaciones necesitan ambos tipos de montaje. A esta combinación se la denomina tecnología mixta.
Una placa mixta utiliza componentes SMD en aquellas zonas en las que la miniaturización y la densidad son importantes. Por su parte, utiliza componentes THT para aquellos que requieren un mayor soporte mecánico o una mayor capacidad de conducción de corriente. Muchos productos modernos utilizan ambos tipos en una misma placa.
7.4 Factores clave a tener en cuenta a la hora de tomar una decisión
Esta guía ofrece una visión general que te ayudará a elegir el método de montaje adecuado. No obstante, hay otros factores que pueden complicar la decisión.
Deberías tener en cuenta lo siguiente:
- El tamaño y la forma de tus piezas.
- La corriente que deben transportar.
- Las tensiones mecánicas a las que se verá sometido el producto.
- Límites de temperatura y ambientales.
- Objetivos de volumen de producción y de costes.
- Necesidades de reparación y reelaboración.
- Plazos de comercialización y necesidades de creación de prototipos.
Para prototipos pequeños o reparaciones, la soldadura manual de orificios pasantes puede ser suficiente. Para la producción en serie, la tecnología SMT suele ofrecer el mejor coste por unidad y el tamaño más reducido.
8. Consejos prácticos habituales
- Utiliza THT para conectores pesados y componentes de gran potencia.
- Utiliza la tecnología SMT para circuitos densos, componentes de RF y componentes pasivos de tamaño reducido.
- Utiliza vías para conectar las capas y ahorrar espacio en la placa.
- Si un componente solo está disponible en versión de montaje superficial, diseña una placa mixta o utiliza un adaptador.
- Para los prototipos, elige el método que te permita realizar pruebas rápidamente. Para las series grandes, céntrate en el coste de montaje y el rendimiento.
- Cuando la fiabilidad sea fundamental, opta por componentes de montaje por orificio pasante para garantizar la resistencia mecánica. Si hay limitaciones de tamaño y peso, utiliza SMT.
Resumen
Tanto la tecnología de montaje por orificios como la de montaje en superficie tienen sus ventajas. Elige la que mejor se adapte a tus objetivos de diseño y necesidades de producción. Si tu producto requiere tanto resistencia como tamaño reducido, diseña una placa que combine ambas tecnologías.
Existen numerosos servicios de montaje de placas de circuito impreso con orificios pasantes y de montaje de componentes en superficie (SMT). Los precios son razonables. Si necesitas ayuda para elegir el proceso adecuado, enumera los requisitos y las limitaciones de tu producto. A continuación, compara las opciones en función del coste, la fiabilidad y la facilidad de fabricación.