En este artículo informativo, Schurter profundiza en los dilemas entre el montaje en superficie y el orificio pasante. la tecnología y la historia de las soluciones. Los componentes eléctricos y electrónicos vienen en varios tamaños y tecnologías de montaje. El clásico es la tecnología de orificio pasante (THT); su contraparte moderna es la tecnología de montaje superficial (SMT). Desafortunadamente, estas dos tecnologías, combinadas en casi todos los dispositivos electrónicos, necesitan métodos de soldadura diferentes. ¿Un dilema? Si y no.
A principios del siglo XX no existían los PCB. Todos los componentes disponibles en ese momento se cablearon libremente a mano. No fue hasta alrededor de 20 que se crearon los primeros prototipos: pistas conductoras estampadas remachadas en papel duro y unidas con resortes de chapa. En 1920, el ingeniero vienés Paul Eisler obtuvo una patente para un PCB, con un éxito moderado durante bastante tiempo. El cableado manual siguió siendo el estándar durante una buena década.
Tecnología de orificio pasante (THT) Fue a principios de la década de 1950 cuando el PCB ganó aceptación lentamente. Cerca de Düsseldorf nació la tecnología de orificio pasante en Ruwel-Werke. Los cables de conexión de los componentes se insertaron a través de orificios perforados en la placa de circuito impreso, que tenían pistas conductoras de cobre en la parte inferior. Este enfoque simplificó la producción y, al mismo tiempo, redujo la tasa de errores durante el cableado. Hoy en día, esto se llama THT: tecnología de orificio pasante.
La tecnología de montaje en superficie (SMT) no es mucho más reciente, aunque se utiliza para casi todos los productos electrónicos modernos. Sus inicios se sitúan en la década de 1960, desarrollado por IBM para los ordenadores de las misiones Saturno y Apolo. Las razones de este desarrollo en ese momento fueron las condiciones de espacio reducido en las naves espaciales y una reducción circuito impedancia para aumentar las frecuencias de conmutación.
Miniaturización SMT y THT tienen un lugar fijo en la producción de todas las empresas de EMS en la actualidad. EMS significa "Servicios de fabricación de productos electrónicos", es decir, la producción y el montaje de conjuntos completos. La creciente demanda de dispositivos electrónicos móviles por parte de los clientes está cambiando cada vez más el enfoque hacia la tecnología de montaje en superficie.
Por lo general, los componentes SMT son mucho más pequeños y, por lo tanto, permiten dispositivos finales más compactos. Los teléfonos inteligentes son el mejor ejemplo de esto. Sin SMT, serían impensables en su forma actual. A diferencia del montaje de orificio pasante, los componentes SMT se "pegan" directamente sobre la superficie revestida de cobre de la placa y luego se sueldan en un horno de reflujo. Una PCB SMT a menudo permite el ensamblaje en ambos lados, duplicando la posible densidad de ensamblaje totalmente automatizado.
Híbridos como consecuencia Sin embargo, solo algunos componentes pueden reducirse de tamaño a voluntad. Los dispositivos electrónicos estacionarios casi siempre tienen una fuente de alimentación incorporada. Tradicionalmente, éste consta de un transformador, condensadores, resistencias y un rectificador. Sin embargo, incluso las fuentes de alimentación conmutadas que se utilizan con frecuencia en la actualidad no pueden "reducirse" a dimensiones en miniatura, según la potencia requerida. El poder necesita espacio. Si, por ejemplo, la fuente de alimentación también debe colocarse en la placa de circuito SMT, entonces rápidamente se convierte en un aprieto para un transformador. O consideremos la cuestión de la protección con fusibles: si un fusible se quema en caso de sobrecorriente, sería extremadamente útil si este fusible pudiera reemplazarse sin gran esfuerzo. Esta necesidad condujo a híbridos: placas de circuito SMT que contienen más perforaciones para componentes THT.
Las consecuencias de un híbrido El uso de dos tecnologías tiene consecuencias en el proceso de soldadura. Para el proveedor de EMS, cada placa debe pasar por dos procesos de soldadura. Uno para los componentes montados en superficie (método de reflujo) y un segundo para los componentes en ensamblaje de orificio pasante (soldadura por ola). Dos procesos de soldadura están asociados con costos significativamente más altos y un tiempo de producción más prolongado. Además, deben estar disponibles dos sistemas de soldadura. Pero también hay otras desventajas.
Asunto: Envejecimiento Si una PCB híbrida tiene que pasar por dos procesos de soldadura, muchos componentes se calientan dos veces a temperaturas muy por encima de los 200 °C. Esto no es beneficioso para ellos y las altas temperaturas acortarán la vida útil de cualquier componente electrónico. Problema: extravío El proceso de soldadura doble presenta un riesgo adicional debido a su implementación práctica: Suele ocurrir que los componentes THT se insertan después del proceso de soldadura por reflujo para SMT. En particular, la colocación manual de los componentes para el segundo ciclo de soldadura en el baño de ola implica un riesgo enormemente mayor de colocación incorrecta.
Enfoque: sin híbridos Para evitar estos problemas, existen varios enfoques. La más simple es evitar que ocurran por completo. En otras palabras, use solo componentes SMT o THT. Entonces un solo proceso de soldadura es siempre suficiente. Sin embargo, a menudo esto no es posible en la práctica debido a las propiedades técnicas que debe tener el producto final a soldar.
Alternativa: THR La abreviatura THR significa "Through Hole Reflow". Los THR son componentes con tecnología de orificio pasante. Sin embargo, estos componentes THR están diseñados para ensamblaje automatizado y alto estrés térmico en el horno de reflujo. Durante el proceso de ensamblaje, primero se imprime una pasta en las vías para los pines THT y luego el componente se empuja a través de la pasta de soldadura. A medida que la pasta se derrite en el horno de reflujo, la soldadura líquida se retrae en las vías debido a las fuerzas de humectación y capilaridad, formando una junta de soldadura limpia. Dos tecnologías, un proceso de soldadura. ¡Altamente eficiente!
Volver a (fusible) protección Con esto en mente, deberíamos considerar nuevamente la protección del circuito de una PCB ensamblada de forma totalmente automática. Sería muy ventajoso instalar un portafusibles en la placa SMT, que se puede soldar inmediatamente en el proceso de reflujo. Tales portafusibles existen. El portafusibles abierto resistente al hilo incandescente Schurter OGN es un clásico y está diseñado para fusibles 5×20 de varias corrientes nominales y características de disparo. También se puede convertir fácilmente en un portafusibles cerrado usando una cubierta si se desea. Ya están disponibles tres versiones: la clásica THT, SMT y THR, que es totalmente compatible con la versión THT. La solución adecuada para casi todas las aplicaciones. Un proceso de soldadura es suficiente.
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