THT Assembly چیست؟
۱. مروری بر مونتاژ PCB و انواع قطعات
یک قطعه که روی برد مدار چاپی (PCB) نصب میشود، بخشی از مونتاژ برد است. برد نهایی با تمام قطعات، مونتاژ برد مدار چاپی نامیده میشود، یا برد مدار چاپی مونتاژشده. دو نوع اصلی از مؤلفهها وجود دارد. قطعات اسامدی امروزه رایجترین هستند. قطعات THT از نوع سنتی هستند.
۲. تعریف THT
THT مخفف فناوری سوراخگذر. نامش گویای همه چیز است: این قطعات از طریق سوراخهای برد مدار چاپی نصب میشوند. این سوراخها اجازه میدهند پایههای قطعه از یک سمت برد به سمت دیگر عبور کنند. معمولاً این سوراخها با آبکاری رسانا میشوند. فلز آبکاریشده اغلب روی، مس یا نقره است. این فلز یک پل الکتریکی و مکانیکی بین دو سمت برد ایجاد میکند. پایههای قطعه را میتوان لحیمکاری کرد تا اتصال قوی و ضدخوردگی باشد.
۳. روشهای مونتاژ THT
برخی قطعات را میتوان با دست به سوراخها لحیمکاری کرد. با این حال، روش معمول استفاده از یک … است. ماشین درج خودکار. ماشین پایههای قطعه را از سوراخ عبور میدهد و آنها را مانند میخهای کوچک پرس میکند. نتیجه مرتب و یکنواخت به نظر میرسد.
۴. ویژگی کلیدی قطعات THT
یکی از ویژگیهای بسیاری از قطعات با سوراخهای عبوری این است که شکننده هستند. آنها ممکن است نسبت به حرارت حساس باشند. اگر یک قطعه THT در حین لحیمکاری بیش از حد داغ شود، اتصال ممکن است خراب شود. خرابی ممکن است به این دلیل رخ دهد که ردهای نزدیک یا اتصالات لحیم تماس خود را از دست بدهند. اگر این اتفاق بیفتد، ممکن است برد دیگر کار نکند یا قطعه به اندازه کافی محکم ثابت نشود.
۵. مزایای قطعات THT
اگرچه قطعات SMD در بسیاری از کاربردها جایگزین قطعات THT شدهاند، قطعات سوراخدار هنوز مزایایی دارند. در اینجا مزایای اصلی آورده شده است:
- نگهداری مکانیکی قوی. وقتی یک قطعه باید در برابر نیروی مکانیکی زیادی مقاومت کند، نصب از طریق سوراخ محکمتر است. مثالها شامل بلوکهای ترمینال و کانکتورهای سنگین هستند.
- برای جریانهای بالا مناسب است. اگر برد باید جریانهای بزرگ را تحمل کند، قطعات با سوراخهای عبورگاهی اغلب گرما و جریان را بهتر مدیریت میکنند.
- استفادهٔ ترکیبی رایج است. بیشتر بردهای مدار چاپی پیچیدهٔ امروزی از قطعات SMD و THT بهطور همزمان استفاده میکنند.
- عملکرد مکانیکی مستحکم. قطعات سوراخدار چسبندگی عالی به برد فراهم میکنند.
- برای توان بالا خوب عمل میکند. برای قطعات توان بالا، THT میتواند قابلاعتمادتر باشد.
- کاهش هزینهٔ اولیهٔ اتوماسیون. برای تیراژهای کم، هزینهٔ اولیهٔ راهاندازی مونتاژ سوراخگذر میتواند کمتر از یک خط کامل SMD باشد.
- برای قطعات بزرگتر بهتر است. اگر قطعه بزرگ باشد، نصب از طریق سوراخ اغلب انتخاب بهتری است.
- در مواقعی که نیاز به استحکام بالای اتصال است، بهتر است. برای قطعاتی که باید تحت فشار بهطور محکم ثابت بمانند، سوراخ عبوری ترجیح داده میشود.
۶. تفاوتهای بین SMT و فناوری سوراخگذر
اصطلاحاتی مانند SMD، THD، THT، SMT، THM، SOIC و QFN میتوانند علاقهمندان تازهکار به الکترونیک را سردرگم کنند. اما مفاهیم سادهتر از آن چیزی هستند که به نظر میرسند.
۶.۱ تمایز اصطلاحات پایه
- اسام به معنای نصب سطحی است. تای به معنای سوراخ عبوری است. این دو اصطلاح به دو روش نصب قطعات روی برد مدار چاپی اشاره دارند.
- یک حرف پس از SM یا TH میتواند نمایانگر کلمات مختلفی باشد. برای مثال، T، D، M، C یا A میتواند به معنای فناوری، دستگاه، پایه، قطعه یا مونتاژ باشد. مردم آنها را بهطور آزادانه به کار میبرند.
- مثال: قطعات SMD برای فرآیندهای SMT ساخته میشوند. بردی که از هر دو نوع قطعات SMD و قطعات سوراخگذر استفاده میکند، نامیده میشود برد فناوری ترکیبی.
۶.۲ پیشزمینه تاریخی و تفاوتهای ساختاری
- در ابتدا، همه قطعات از نوع سوراخ عبوری بودند. قطعات سوراخ عبوری دارای پایههای فلزی هستند. این پایهها از سوراخهای آبکاریشده روی برد عبور میکنند. سپس پایهها به پدهای سمت مقابل لحیم میشوند. سوراخکاری و سوراخهای آبکاریشده عبوری فضای ارزشمندی را روی سطح PCB اشغال میکنند. این موضوع در بردهای چندلایه بیشتر مشهود است. سوراخکاری از طریق همه لایهها فضا را اشغال میکند.
- با محدودتر شدن فضا، فناوری نصب سطحی رشد کرد. قطعات SMD به ساخت دستگاههای کوچکتر و قابل حملتر کمک کردند. یک قطعه نصب سطحی ممکن است دارای پایهها باشد یا نباشد. نکته اصلی این است که این قطعات در همان سمتی که بدنه قطعه قرار دارد، لحیم میشوند. بنابراین هر دو طرف برد میتوانند برای قطعات استفاده شوند. برای هر قطعه نیازی به سوراخ آبکاریشده نیست.
۶.۳ طراحی صرفهجویی در فضا: ویاسها
برای اتصال ردپاها در لایههای داخلی، طراحان میتوانند از ... استفاده کنند. راههای دسترسی. ویا مانند یک سوراخ پرشده (plated through hole) است اما بسیار کوچکتر. وییاها را میتوان بهگونهای اندازهبندی کرد که تنها لایههای خاصی را به هم متصل کنند. آنها فضای کمتری نسبت به یک سوراخ پرشده کامل اشغال میکنند. استفاده از وییاها در فضای برد مدار چاپی (PCB) صرفهجویی میکند. این امر باعث میشود قطعات SMD راحتتر در همان محل (footprint) جای گیرند.
۶.۴ اندازه قطعه و نیازمندیهای مونتاژ
- قطعات SMD میتوانند بسیار کوچکتر از قطعات با سوراخهای عبوری باشند. پایهها قابل حذف هستند و ناحیه تماس میتواند انتهای بدنه قطعه باشد. این امکان ساخت قطعات بسیار ریز را فراهم میکند. امروزه بسیاری از قطعات در بستهبندیهای SMD عرضه میشوند. مقاومتها، خازنها، القاگرها و LEDها همگی بهصورت SMD موجود هستند. برخی قطعات SMD به اندازه یک دانه شن کوچک هستند، مانند بستهبندیهای 0201 یا 0603.
- بستهبندیهای کوچکتر فضا را صرفهجویی میکنند. آنها به طراحان اجازه میدهند عملکرد بیشتری را در یک برد کوچک جای دهند. اما اندازه کوچک میتواند به قابلیت اطمینان آسیب بزند. لحیمکاری قطعات ریز نیازمند دقت بالا است. خطوط مونتاژ SMD از ماشینهای پیشرفتهای استفاده میکنند. این ماشینها شامل رباتهای بردارنده و قراردهنده، کوره ریفلو و شابلونهای سفارشی هستند. این ماشینها هزینه زیادی دارند. مونتاژ SMD همچنین نیازمند کنترل دقیق فرآیند است.
۶.۵ ریسک نقص و دوام
- به دلیل این نیازها، خطوط مونتاژ SMD در صورت عدم کارکرد صحیح ممکن است نواقص زیادی نشان دهند. رفع این نواقص بهصورت دستی ممکن است دشوار باشد. برد نهایی میتواند شکننده باشد. سازندگان باید آن را با دقت جابهجا کنند.
- در مقابل، بردهایی که دارای قطعات با سوراخهای عبوری هستند، اغلب دارای اتصالات لحیم بزرگتری هستند که مساحت وسیعتری را پوشش میدهند. این اتصالات بزرگ برد را مستحکمتر میکنند. این استحکام برای مصارف نظامی و صنعتی مفید است و به برد کمک میکند تا در برابر ضربات شدید و ارتعاشات مقاومت کند.
۶.۶ مقایسه هزینه
- هزینه عامل مهم دیگری است. قطعات SMD اغلب ارزانتر از قطعات با سوراخهای عبوری هستند. اما راهاندازی مونتاژ SMT میتواند پرهزینهتر باشد. این کار به ماشینهای بزرگ و دقیق نیاز دارد.
- مونتاژ قطعات سوراخدار را میتوان با هویه و چند ابزار دستی برای کارهای کوچک انجام داد. با این حال، لحیمکاری دستی تعداد زیادی قطعه کوچک SMD میتواند آزاردهنده و کند باشد.
- برای تولید انبوه، SMT در هر واحد سریعتر و ارزانتر است. برای تیراژهای کم یا نمونههای اولیه، حفظ مقداری از مونتاژ THT بهصورت دستی میتواند منطقی باشد.
۶.۷ وضعیت برنامهٔ مدرن
مزیت اصلی SMT، چگالی بالای قطعات و حجم کمتر محصول است. تلاش برای کوچکتر و فشردهتر کردن دستگاهها، اندازه بستهها را تا حد نهایی افزایش داد. در این عصر مدرن، THT ممکن است منسوخ به نظر برسد. با این حال، پیشبینیهای مرگ آن زودهنگام بود. فناوری و قطعات سوراخدار هنوز ارزش دارند. برای بسیاری از کاربردها، خدمات مونتاژ از طریق سوراخ و مونتاژ سطحی در دسترس و مقرونبهصرفه هستند.
۷. چگونه فرآیند مونتاژ PCB مناسب را انتخاب کنیم
انتخاب فرآیند مونتاژ PCB مناسب اهمیت دارد. این انتخاب بر کارایی تولید، هزینه و عملکرد محصول نهایی تأثیر میگذارد.
دو روش اصلی برای مونتاژ PCB وجود دارد: فناوری نصب سطحی و مونتاژ سوراخگذر. نصب سطحی رایجترین روش است. مونتاژ سوراخگذر اکنون کمتر رایج است. با این حال، مونتاژ سوراخگذر هنوز در برخی صنایع محبوب است.
انتخاب شما به عوامل زیادی بستگی دارد. در زیر راهنمای کوتاهی برای کمک به انتخاب شما آمده است.
۷.۱ مونتاژ PCB: فناوری نصب سطحی (SMT)
فناوری نصب سطحی رایجترین روش مونتاژ برد مدار چاپی است. این فناوری در بسیاری از دستگاههای الکترونیکی به کار میرود. نمونهها شامل فلشدرایوهای USB، تلفنهای هوشمند، دستگاههای پزشکی و سیستمهای ناوبری قابل حمل هستند.
مزایای SMT برای انتخاب:
- SMT به شما امکان میدهد محصولات را کوچکتر بسازید. اگر فضای برد محدود باشد، SMT بهترین انتخاب است. این موضوع برای طراحیهایی که دارای مقاومتها، دیودها و قطعات پسیو کوچک فراوان هستند، صادق است.
- SMT امکان خودکارسازی بالا را فراهم میکند. این امر منجر به مونتاژ سریعتر برد میشود. خودکارسازی بالا تولید با حجم بالا را مقرونبهصرفه میسازد.
- SMT انعطافپذیر و قابلسفارشیسازی است. اگر نیازهای ویژهای داشته باشید، SMT میتواند بهخوبی آنها را برآورده کند. این سیستم میتواند از طراحیهای PCB سفارشی پشتیبانی کند.
- SMT امکان قرار دادن قطعات را در هر دو طرف برد مدار چاپی فراهم میکند. مونتاژ دوطرفه به شما اجازه میدهد مدارهای پیچیدهتری بسازید بدون آنکه مساحت برد افزایش یابد.
۷.۲ مونتاژ PCB: ساخت از طریق سوراخ (THT)
اگرچه استفاده از سوراخهای عبوری در حال کاهش است، اما هنوز هم رایج است.
مزایای THT برای انتخاب:
- قطعات سوراخگذر برای قطعات بزرگ مناسب هستند. نمونهها شامل ترانسفورماتورها، نیمههادیهای قدرت و خازنهای الکترولیتی میشوند. سوراخگذری پیوند مکانیکی قویتری بین قطعه و برد ایجاد میکند.
- به همین دلیل، مونتاژ سوراخدار دوام و قابلیت اطمینان بالاتری ارائه میدهد. این استحکام اضافی این روش را به گزینهای مناسب برای صنایع هوافضا و نظامی تبدیل میکند.
- اگر محصول شما باید در حین استفاده در برابر تنش مکانیکی یا محیطی بالا مقاومت کند، اغلب حفرهٔ عبوری انتخاب بهتری است.
- اگر محصول باید تحت فشار با سرعت بالا و قابلیت اطمینان بالا کار کند، سوراخکاری از طریق حفره ممکن است مناسب باشد.
- اگر محصول باید در دماهای بسیار بالا یا بسیار پایین کار کند، استحکام و دوام سوراخهای عبوری ممکن است بهتر باشد.
- اگر محصول باید تحت فشار بالا کار کند و عملکرد خود را حفظ نماید، سوراخکاری عبوری ممکن است مناسب باشد.
۷.۳ بردهای هیبریدی و فناوریهای ترکیبی
از آنجا که دستگاهها هر روز کوچکتر و پیچیدهتر میشوند، بسیاری از کاربردها به هر دو نوع مونتاژ نیاز دارند. این ترکیب به نام فناوری ترکیبی.
یک برد ترکیبی از قطعات SMD استفاده میکند که در آنها مینیاتوریسازی و چگالی اهمیت دارد. برای قطعاتی که نیاز به پشتیبانی مکانیکی قویتر یا توان جریاندهی بالاتری دارند، از THT استفاده میکند. بسیاری از محصولات مدرن در یک برد از هر دو نوع قطعات استفاده میکنند.
۷.۴ عوامل کلیدی قابل توجه هنگام تصمیمگیری
این راهنما نمایی سریع ارائه میدهد تا به شما در انتخاب روش مونتاژ مناسب کمک کند. با این حال، عوامل دیگری میتوانند تصمیمگیری را پیچیدهتر کنند.
شما باید در نظر بگیرید:
- اندازه و شکل قطعات شما.
- جریانی که باید حمل کنند.
- استرس مکانیکی که محصول با آن مواجه خواهد شد.
- محدودیتهای دما و محیط.
- هدفهای حجم تولید و هزینه.
- نیازهای تعمیر و بازسازی.
- نیازهای زمانبندی به بازار و نمونهسازی.
برای نمونههای اولیه کوچک یا تعمیرات، لحیمکاری دستی سوراخگذر ممکن است کافی باشد. برای تولید انبوه، SMT معمولاً بهترین هزینه به ازای هر واحد و کوچکترین فرمفکتور را ارائه میدهد.
۸. نکات عملی رایج
- برای کانکتورهای سنگین و قطعات قدرت بزرگ از THT استفاده کنید.
- از SMT برای مدارهای متراکم، قطعات RF و قطعات پسیو بسیار کوچک استفاده کنید.
- برای اتصال لایهها و صرفهجویی در فضای برد از ویاس استفاده کنید.
- اگر قطعهای فقط با سوراخهای عبوری در دسترس باشد، یک برد ترکیبی طراحی کنید یا از یک مبدل استفاده کنید.
- برای نمونههای اولیه، روشی را انتخاب کنید که امکان آزمایش سریع را فراهم کند. برای تولیدات انبوه، بر هزینه مونتاژ و بازده تمرکز کنید.
- وقتی قابلیت اطمینان حیاتی است، برای استحکام مکانیکی به قطعات سوراخدار متکی شوید. برای محدودیتهای اندازه و وزن، از SMT استفاده کنید.
خلاصه
هر دو فناوری سوراخدار و نصب سطحی نقاط قوت خود را دارند. آن را انتخاب کنید که با اهداف طراحی و نیازهای تولید شما مطابقت دارد. اگر محصول شما به هر دو استحکام و جمعوجور بودن نیاز دارد، یک برد با فناوری ترکیبی طراحی کنید.
خدمات مونتاژ PCB با سوراخهای عبوری و مونتاژ سطحی (SMT) بهطور گسترده در دسترس هستند. قیمتها مناسب است. اگر برای انتخاب فرآیند مناسب به کمک نیاز دارید، نیازها و محدودیتهای محصول خود را فهرست کنید. سپس گزینهها را از نظر هزینه، قابلیت اطمینان و قابلیت ساخت مقایسه کنید.