В этой информативной статье Шуртер углубляется в дилеммы между сквозным и поверхностным монтажом. technology и история решений. Электрические и электронные компоненты бывают различных размеров и технологий монтажа. Классикой является технология сквозного монтажа (THT); его современный аналог — технология поверхностного монтажа (SMT). К сожалению, эти две технологии, объединенные практически в каждом электронном устройстве, требуют разных методов пайки. Дилемма? Да и нет.
В начале 20 века ПХД не существовало. Все компоненты, доступные в то время, свободно подключались вручную. Лишь примерно в 1920 году были созданы первые прототипы: штампованные токопроводящие дорожки, приклепанные к твердой бумаге и скрепленные пружинами из листового металла. В 1943 году венский инженер Пауль Эйслер получил патент на печатную плату с умеренным успехом в течение довольно долгого времени. Ручная проводка оставалась стандартом в течение хорошего десятилетия.
Технология сквозных отверстий (THT) Это было в начале 1950-х годов, когда печатные платы постепенно получили признание. Недалеко от Дюссельдорфа на заводе Ruwel-Werke родилась технология сквозных отверстий. Соединительные провода компонентов были вставлены через просверленные отверстия в печатной плате, которые снабжены медными дорожками для проводников на их нижней стороне. Такой подход упростил производство и в то же время уменьшил количество ошибок при монтаже проводов. Сегодня это называется THT: технология сквозного отверстия.
Технология поверхностного монтажа (SMT) ненамного моложе, хотя она используется практически во всех современных электронных изделиях. Его начало можно найти в 1960-х годах, когда оно было разработано IBM для компьютеров миссий Сатурн и Аполлон. Причинами такой разработки в то время были стесненные космические условия на космических кораблях и уменьшенная схема импеданс для увеличения частоты переключения.
миниатюризация Сегодня SMT и THT занимают прочное место в производстве каждой компании EMS. EMS расшифровывается как «Услуги по производству электроники», то есть производство и сборка комплектных узлов. Растущий потребительский спрос на мобильные электронные устройства все больше и больше смещает акцент на технологию поверхностного монтажа.
Обычно компоненты SMT намного меньше и, следовательно, позволяют использовать более компактные конечные устройства. Смартфоны — лучший тому пример. Без SMT они были бы немыслимы в их нынешнем виде. В отличие от сквозного монтажа, компоненты SMT «приклеиваются» непосредственно к покрытой медью поверхности платы, а затем припаиваются в печи для оплавления. Печатная плата SMT часто допускает сборку с обеих сторон, что удваивает возможную плотность полностью автоматизированной сборки.
Гибриды как следствие Однако только некоторые компоненты могут быть уменьшены в размерах по желанию. Стационарные электронные устройства практически всегда имеют встроенный блок питания. Традиционно он состоит из трансформатора, Конденсаторы, резисторы и выпрямитель. Однако даже часто используемые сегодня импульсные источники питания нельзя «ужать» до миниатюрных размеров в зависимости от требуемой мощности. Власти нужно пространство. Если, например, блок питания также должен быть размещен на печатной плате SMT, то она быстро становится тесной для трансформатора. Или давайте рассмотрим вопрос защиты предохранителем: если предохранитель перегорает в случае перегрузки по току, было бы чрезвычайно полезно, если бы этот предохранитель можно было заменить без особых усилий. Эта потребность привела к гибридам: печатным платам SMT, содержащим дополнительные отверстия для компонентов THT.
Последствия гибрида Использование двух технологий имеет последствия в процессе пайки. Для поставщика EMS каждая плата должна пройти два процесса пайки. Один для компонентов с поверхностным монтажом (метод пайки оплавлением), а второй для компонентов в сквозном монтаже (пайка волной припоя. Два процесса пайки связаны со значительно более высокими затратами и более длительным временем производства. Также должны быть доступны две системы пайки. Но есть и другие недостатки.
Проблема: старение Если гибридная печатная плата должна пройти два процесса пайки, многие компоненты дважды нагреваются до температур, значительно превышающих 200°С. Им это невыгодно, а высокие температуры сократят срок службы любого электронного компонента. Проблема: неправильное размещение Процесс двойной пайки представляет собой дополнительный риск при его практической реализации: обычно компоненты THT вставляются после процесса пайки оплавлением для поверхностного монтажа. В частности, ручное размещение компонентов для второго цикла пайки в волновой ванне влечет за собой значительно повышенный риск неправильного размещения.
Подход: никаких гибридов Чтобы избежать этих проблем, существует несколько подходов. Самое простое — не допустить их появления вообще. Другими словами, используйте только компоненты SMT или только компоненты THT. Тогда одного процесса пайки всегда достаточно. Однако на практике это часто невозможно из-за технических свойств, которыми должно обладать конечное изделие, подлежащее пайке.
Альтернатива: THR Аббревиатура THR расшифровывается как «Through Hole Reflow». THR — это компоненты с технологией сквозных отверстий. Однако эти компоненты THR предназначены для автоматизированной сборки и высоких термических нагрузок в печи оплавления. В процессе сборки паста сначала печатается в переходных отверстиях для выводов THT, а затем компонент проталкивается через паяльную пасту. Когда паста плавится в печи оплавления, жидкий припой втягивается в переходные отверстия благодаря смачиванию и капиллярным силам, образуя чистое паяное соединение. Две технологии, один процесс пайки. Высокоэффективный!
Вернуться к (предохранителю) защиты Имея это в виду, нам следует еще раз взглянуть на схему защиты полностью автоматически собранной печатной платы. Очень выгодно было бы установить на плату SMT держатель предохранителя, который можно было бы припаять сразу в процессе оплавлением. Такие держатели предохранителей существуют. Держатель открытого предохранителя Schurter OGN, устойчивый к проволоке накаливания, является классикой и рассчитан на 5×20 предохранителей с различными номинальными токами и характеристиками срабатывания. Его также можно легко преобразовать в закрытый держатель предохранителя, используя крышку, если это необходимо. Теперь доступны три версии: классическая THT, SMT и THR, которая полностью совместима с версией THT. Правильное решение практически для любого применения. Достаточно одного процесса пайки.
Посмотреть больше: Модули IGBT | ЖК-дисплеи | Электронные компоненты