Neste artigo informativo, Schurter investiga os dilemas entre furo passante e montagem em superfície tecnologia e a história das soluções. Os componentes elétricos e eletrônicos vêm em vários tamanhos e tecnologias de montagem. O clássico é a tecnologia through-hole (THT); sua contraparte moderna é a tecnologia de montagem em superfície (SMT). Infelizmente, estas duas tecnologias, combinadas em quase todos os dispositivos eletrónicos, necessitam de diferentes métodos de soldadura. Um dilema? Sim e não.
No início do século 20, não existiam PCBs. Todos os componentes disponíveis naquela época eram conectados livremente à mão. Não foi até por volta de 1920 que os primeiros protótipos foram criados: trilhas condutoras estampadas rebitadas em papel duro e mantidas juntas com molas de chapa metálica. Em 1943, o engenheiro vienense Paul Eisler obteve a patente de um PCB, com sucesso moderado por um bom tempo. A fiação manual permaneceu o padrão por uma boa década.
Através da Tecnologia de Furo (THT) Foi no início dos anos 1950 que o PCB lentamente ganhou aceitação. Perto de Düsseldorf, a tecnologia de furos passantes nasceu em Ruwel-Werke. Os fios de ligação dos componentes foram inseridos através de furos na placa de circuito impresso, os quais foram providos de trilhos condutores de cobre em sua parte inferior. Essa abordagem simplificou a produção e, ao mesmo tempo, reduziu a taxa de erros durante a fiação. Hoje, isso é chamado de THT: Tecnologia Through Hole.
A tecnologia de montagem em superfície (SMT) não é muito mais recente, embora seja usada em quase todos os produtos eletrônicos modernos. Seu início pode ser encontrado na década de 1960, desenvolvido pela IBM para os computadores das missões Saturno e Apollo. As razões para esse desenvolvimento na época foram as condições de espaço apertado nas espaçonaves e uma redução o circuito impedância para aumentar as frequências de comutação.
Miniaturização SMT e THT têm um lugar fixo na produção de cada empresa EMS hoje. EMS significa “Electronics Manufacturing Services”, ou seja, a produção e montagem de conjuntos completos. A crescente demanda dos clientes por dispositivos eletrônicos móveis está mudando o foco cada vez mais para a tecnologia de montagem em superfície.
Normalmente, os componentes SMT são muito menores e, portanto, permitem dispositivos finais mais compactos. Os smartphones são o melhor exemplo disso. Sem SMT, eles seriam impensáveis em sua forma atual. Em contraste com a montagem por orifício, os componentes SMT são “colados” diretamente na superfície revestida de cobre da placa e depois soldados em um forno de refluxo. Um PCB SMT geralmente permite a montagem em ambos os lados, dobrando a densidade de montagem totalmente automatizada possível.
Híbridos como consequência No entanto, apenas alguns componentes podem ser reduzidos em tamanho à vontade. Dispositivos eletrônicos estacionários quase sempre têm uma fonte de alimentação embutida. Tradicionalmente, consiste em um transformador, capacitores, resistores e um retificador. No entanto, mesmo as fontes de alimentação chaveadas usadas com frequência hoje em dia não podem ser “encolhidas” a dimensões diminutas, dependendo da potência necessária. O poder precisa de espaço. Se, por exemplo, a fonte de alimentação também tiver que ser colocada na placa de circuito SMT, ela rapidamente se tornará um aperto apertado para um transformador. Ou consideremos a questão da proteção do fusível: Se um fusível queimar no caso de uma sobrecorrente, seria extremamente útil se esse fusível pudesse ser substituído sem grande esforço. Essa necessidade levou a híbridos: placas de circuito SMT contendo mais furos para componentes THT.
As consequências de um híbrido O uso de duas tecnologias tem consequências no processo de soldagem. Para o provedor EMS, cada placa deve passar por dois processos de soldagem. Um para os componentes montados na superfície (método de refluxo) e um segundo para os componentes na montagem através do orifício (soldagem por onda. Dois processos de soldagem estão associados a custos significativamente mais altos e um tempo de produção mais longo. Além disso, dois sistemas de soldagem devem estar disponíveis. Mas há outras desvantagens também.
Problema: Envelhecimento Se um PCB híbrido tiver que passar por dois processos de soldagem, muitos componentes serão aquecidos duas vezes a temperaturas bem acima de 200C. Isso não é benéfico para eles e as altas temperaturas encurtam a vida útil de qualquer componente eletrônico. Problema: extravio O processo de soldagem dupla apresenta um risco adicional de sua implementação prática: Geralmente, os componentes THT são inseridos após o processo de soldagem por refluxo para SMT. Em particular, a colocação manual dos componentes para o segundo ciclo de soldagem no banho de onda envolve um risco enormemente aumentado de colocação incorreta.
Abordagem: sem híbridos Para evitar esses problemas, existem várias abordagens. O mais simples é impedir que eles ocorram completamente. Em outras palavras, use apenas componentes SMT ou apenas THT. Então, um único processo de soldagem é sempre suficiente. No entanto, muitas vezes isso não é possível na prática devido às propriedades técnicas que o produto final a ser soldado deve ter.
Alternativa: THR A abreviação THR significa “Through Hole Reflow”. THRs são componentes com tecnologia through-hole. No entanto, esses componentes THR são projetados para montagem automatizada e alta tensão térmica no forno de refluxo. Durante o processo de montagem, uma pasta é impressa primeiro nas vias para os pinos THT e, em seguida, o componente é empurrado pela pasta de solda. À medida que a pasta derrete no forno de refluxo, a solda líquida se retrai nas vias devido à umidade e às forças capilares, formando uma junta de solda limpa. Duas tecnologias, um processo de soldagem. Altamente eficiente!
Voltar para a proteção (fusível) Com isso em mente, devemos examinar novamente a proteção do circuito de uma PCB totalmente montada automaticamente. Seria altamente vantajoso instalar um porta-fusível na placa SMT, que pode ser soldado imediatamente no processo de refluxo. Esses porta-fusíveis existem. O porta-fusível aberto resistente a fio incandescente Schurter OGN é um clássico e foi projetado para fusíveis 5 × 20 de várias correntes nominais e características de disparo. Também pode ser prontamente convertido em um porta-fusível fechado usando uma tampa, se desejado. Três versões estão agora disponíveis: THT clássico, SMT e THR, que é totalmente compatível com a versão THT. A solução certa para quase todas as aplicações. Um processo de soldagem é suficiente.
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