In questo articolo informativo, Schurter approfondisce i dilemmi tra foro passante e montaggio superficiale la tecnologia e la storia delle soluzioni. I componenti elettrici ed elettronici sono disponibili in varie dimensioni e tecnologie di montaggio. La classica è la tecnologia through-hole (THT); la sua controparte moderna è la tecnologia di montaggio superficiale (SMT). Sfortunatamente, queste due tecnologie, combinate in quasi tutti i dispositivi elettronici, necessitano di metodi di saldatura diversi. Un dilemma? Sì e no.
All'inizio del XX secolo non esistevano PCB. Tutti i componenti disponibili all'epoca venivano cablati liberamente a mano. Fu solo intorno al 20 che furono creati i primi prototipi: piste conduttrici stampate rivettate su carta dura e tenute insieme da molle in lamiera. Nel 1920, l'ingegnere viennese Paul Eisler ottenne un brevetto per un PCB, con discreto successo per parecchio tempo. Il cablaggio manuale è rimasto lo standard per un buon decennio.
Tecnologia Through Hole (THT) Fu all'inizio degli anni '1950 che il PCB ottenne lentamente l'accettazione. Vicino a Düsseldorf, nella Ruwel-Werke è nata la tecnologia del foro passante. I fili di collegamento dei componenti sono stati inseriti attraverso fori praticati nel PCB, che erano dotati di piste conduttrici in rame sul lato inferiore. Questo approccio ha semplificato la produzione e, allo stesso tempo, ha ridotto il tasso di errore durante il cablaggio. Oggi, questo si chiama THT: Through Hole Technology.
La tecnologia a montaggio superficiale (SMT) non è molto più recente, anche se viene utilizzata per quasi tutti i prodotti elettronici moderni. I suoi inizi si possono trovare negli anni '1960, sviluppati da IBM per i computer delle missioni Saturno e Apollo. Le ragioni di questo sviluppo all'epoca erano le condizioni di spazio angusto nelle astronavi e un ridotto circuito impedenza per aumentare le frequenze di commutazione.
La miniaturizzazione SMT e THT hanno oggi un posto fisso nella produzione di ogni azienda EMS. EMS sta per "Electronics Manufacturing Services", ovvero la produzione e l'assemblaggio di gruppi completi. La crescente domanda da parte dei clienti di dispositivi elettronici mobili sta spostando sempre più l'attenzione sulla tecnologia a montaggio superficiale.
Di solito, i componenti SMT sono molto più piccoli e consentono quindi dispositivi terminali più compatti. Gli smartphone ne sono il miglior esempio. Senza SMT, sarebbero impensabili nella loro forma attuale. A differenza del montaggio a foro passante, i componenti SMT vengono "incollati" direttamente sulla superficie rivestita di rame della scheda e quindi saldati in un forno a rifusione. Un PCB SMT consente spesso l'assemblaggio su entrambi i lati, raddoppiando la possibile densità di assemblaggio completamente automatizzata.
Ibridi di conseguenza Tuttavia, solo alcuni componenti possono essere ridotti di dimensioni a piacere. I dispositivi elettronici fissi hanno quasi sempre un alimentatore integrato. Tradizionalmente, questo è costituito da un trasformatore, Condensatori, resistori e un raddrizzatore. Tuttavia, anche gli alimentatori switching utilizzati oggi frequentemente non possono essere “ridotti” a dimensioni miniaturizzate, a seconda della potenza richiesta. Il potere ha bisogno di spazio. Se, ad esempio, anche l'alimentatore deve essere posizionato sul circuito stampato SMT, diventa rapidamente una stretta stretta per un trasformatore. Oppure consideriamo la questione della protezione del fusibile: se un fusibile si brucia in caso di sovracorrente, sarebbe estremamente utile se questo fusibile potesse essere sostituito senza grandi sforzi. Questa esigenza ha portato agli ibridi: circuiti stampati SMT contenenti ulteriori fori per i componenti THT.
Le conseguenze di un ibrido L'uso di due tecnologie ha conseguenze nel processo di saldatura. Per il fornitore EMS, ogni scheda deve essere sottoposta a due processi di saldatura. Uno per i componenti a montaggio superficiale (metodo reflow) e un secondo per i componenti in assemblaggio a foro passante (saldatura ad onda. Due processi di saldatura sono associati a costi notevolmente più elevati e tempi di produzione più lunghi. Inoltre, devono essere disponibili due sistemi di saldatura. Ma ci sono anche altri svantaggi.
Problema: invecchiamento Se un PCB ibrido deve passare attraverso due processi di saldatura, molti componenti vengono riscaldati due volte a temperature ben superiori a 200°C. Questo non è vantaggioso per loro e le alte temperature ridurranno la vita di qualsiasi componente elettronico. Problema: posizionamento errato Il processo di doppia saldatura presenta un rischio aggiuntivo rispetto alla sua implementazione pratica: di solito accade che i componenti THT vengano inseriti dopo il processo di saldatura a rifusione per SMT. In particolare, il posizionamento manuale dei componenti per il secondo ciclo di saldatura nel bagno d'onda comporta un enorme aumento del rischio di posizionamento errato.
Approccio: nessun ibrido Per evitare questi problemi, ci sono diversi approcci. Il più semplice è impedire che si verifichino del tutto. In altre parole, utilizzare solo componenti SMT o solo componenti THT. Quindi è sempre sufficiente un singolo processo di saldatura. Tuttavia, ciò spesso non è possibile nella pratica a causa delle proprietà tecniche che dovrebbe avere il prodotto finale da saldare.
Alternativa: THR La sigla THR sta per “Through Hole Reflow”. I THR sono componenti con tecnologia a foro passante. Tuttavia, questi componenti THR sono progettati per l'assemblaggio automatizzato e l'elevato stress termico nel forno di rifusione. Durante il processo di assemblaggio, viene prima stampata una pasta nelle vie per i pin THT, quindi il componente viene spinto attraverso la pasta saldante. Man mano che la pasta si scioglie nel forno di rifusione, la saldatura liquida si ritrae nelle vie a causa delle forze bagnanti e capillari, formando un giunto di saldatura pulito. Due tecnologie, un processo di saldatura. Altamente efficiente!
Torna alla protezione (fusibile). Con questo in mente, dovremmo esaminare nuovamente la protezione del circuito di un PCB assemblato in modo completamente automatico. Sarebbe estremamente vantaggioso installare un portafusibili sulla scheda SMT, che può essere saldato immediatamente nel processo di rifusione. Tali portafusibili esistono. Il portafusibile aperto resistente al filo incandescente Schurter OGN è un classico ed è progettato per fusibili 5×20 con varie correnti nominali e caratteristiche di intervento. Può anche essere facilmente convertito in un portafusibili chiuso utilizzando un coperchio, se lo si desidera. Sono ora disponibili tre versioni: THT classico, SMT e THR, che è completamente compatibile con la versione THT. La soluzione giusta per quasi tutte le applicazioni. È sufficiente un processo di saldatura.
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