Trong bài viết giàu thông tin này, Schurter đi sâu vào những vấn đề nan giải giữa xuyên lỗ và gắn trên bề mặt. công nghệ và lịch sử của các giải pháp. Các linh kiện điện và điện tử có nhiều kích cỡ và công nghệ lắp đặt khác nhau. Cổ điển là công nghệ xuyên lỗ (THT); đối tác hiện đại của nó là công nghệ gắn trên bề mặt (SMT). Thật không may, hai công nghệ này, được kết hợp trong hầu hết mọi thiết bị điện tử, lại cần những phương pháp hàn khác nhau. Tiến thoái lưỡng nan? Có và không.
Vào đầu thế kỷ 20, không có PCB tồn tại. Tất cả các thành phần có sẵn tại thời điểm đó đều được nối dây tự do bằng tay. Mãi đến khoảng năm 1920, những nguyên mẫu đầu tiên mới được tạo ra: các rãnh dẫn điện được đóng dấu đinh tán vào giấy cứng và được giữ với nhau bằng các lò xo kim loại. Năm 1943, kỹ sư người Vienna Paul Eisler đã được cấp bằng sáng chế cho PCB, với thành công vừa phải trong một thời gian khá dài. Hệ thống dây điện thủ công vẫn là tiêu chuẩn trong một thập kỷ tốt đẹp.
Công nghệ xuyên lỗ (THT) Đó là vào đầu những năm 1950, PCB dần dần được chấp nhận. Gần Düsseldorf, công nghệ xuyên lỗ ra đời ở Ruwel-Werke. Các dây kết nối của các bộ phận được luồn qua các lỗ khoan trên PCB, được cung cấp các rãnh dẫn bằng đồng ở mặt dưới của chúng. Cách tiếp cận này đã đơn giản hóa quá trình sản xuất, đồng thời giảm tỷ lệ lỗi trong quá trình nối dây. Ngày nay, điều này được gọi là THT: Công nghệ xuyên lỗ.
Công nghệ gắn trên bề mặt (SMT) không trẻ hơn nhiều, mặc dù nó được sử dụng cho hầu hết các sản phẩm điện tử hiện đại. Sự khởi đầu của nó có thể được tìm thấy vào những năm 1960, do IBM phát triển cho các máy tính của các sứ mệnh Sao Thổ và Apollo. Lý do cho sự phát triển này vào thời điểm đó là điều kiện không gian chật chội trong tàu vũ trụ và giảm mạch trở kháng để tăng tần số chuyển mạch.
Thu nhỏ SMT và THT có một vị trí cố định trong sản xuất của mọi công ty EMS ngày nay. EMS là viết tắt của cụm từ “Electronics Manufacturing Services”, tức là sản xuất và lắp ráp các bộ phận hoàn chỉnh. Nhu cầu ngày càng tăng của khách hàng đối với các thiết bị điện tử di động đang ngày càng chuyển trọng tâm sang công nghệ gắn trên bề mặt.
Thông thường, các thành phần SMT nhỏ hơn nhiều và do đó cho phép các thiết bị đầu cuối nhỏ gọn hơn. Điện thoại thông minh là ví dụ tốt nhất về điều này. Nếu không có SMT, họ sẽ không thể tưởng tượng được ở dạng hiện tại. Trái ngược với cách gắn xuyên lỗ, các thành phần SMT được “dán” trực tiếp lên bề mặt mạ đồng của bo mạch và sau đó được hàn trong lò nung nóng lại. PCB SMT thường cho phép lắp ráp trên cả hai mặt, tăng gấp đôi mật độ lắp ráp hoàn toàn tự động có thể.
Hậu quả là giống lai Tuy nhiên, chỉ một số thành phần có thể được giảm kích thước theo ý muốn. Các thiết bị điện tử cố định hầu như luôn có nguồn điện tích hợp. Theo truyền thống, điều này bao gồm một máy biến áp, Tụ, điện trở và một bộ chỉnh lưu. Tuy nhiên, ngay cả những bộ nguồn chuyển mạch được sử dụng thường xuyên ngày nay cũng không thể “thu nhỏ” về kích thước thu nhỏ, tùy thuộc vào nguồn điện yêu cầu. Quyền lực cần không gian. Ví dụ, nếu nguồn điện cũng phải được đặt trên bảng mạch SMT, thì nó sẽ nhanh chóng trở thành một sự siết chặt đối với máy biến áp. Hoặc chúng ta hãy xem xét câu hỏi về bảo vệ cầu chì: Nếu cầu chì bị đứt trong trường hợp quá dòng, sẽ cực kỳ hữu ích nếu cầu chì này có thể được thay thế mà không tốn nhiều công sức. Nhu cầu này đã dẫn đến sự kết hợp: bảng mạch SMT chứa các lỗ khoan tiếp theo cho các thành phần THT.
Hậu quả của phép lai Việc sử dụng hai công nghệ có hậu quả trong quá trình hàn. Đối với nhà cung cấp EMS, mỗi bo mạch phải trải qua hai quy trình hàn. Một cho các bộ phận gắn trên bề mặt (phương pháp hàn lại dòng chảy) và một cho các bộ phận trong lắp ráp xuyên lỗ (hàn sóng. Hai quy trình hàn có liên quan đến chi phí cao hơn đáng kể và thời gian sản xuất lâu hơn. Ngoài ra, phải có sẵn hai hệ thống hàn. Nhưng cũng có những nhược điểm khác.
Vấn đề: Lão hóa Nếu một PCB lai phải trải qua hai quá trình hàn, nhiều thành phần được nung nóng hai lần đến nhiệt độ trên 200C. Điều này không có lợi cho chúng và nhiệt độ cao sẽ rút ngắn tuổi thọ của bất kỳ linh kiện điện tử nào. Sự cố: đặt sai vị trí Quá trình hàn kép gây ra rủi ro bổ sung từ việc triển khai thực tế của nó: Thường xảy ra trường hợp các thành phần THT được chèn vào sau quá trình hàn nóng chảy lại cho SMT. Đặc biệt, việc đặt các bộ phận theo cách thủ công cho chu trình hàn thứ hai trong bể sóng làm tăng nguy cơ đặt sai vị trí.
Cách tiếp cận: không lai Để tránh những vấn đề này, có một số cách tiếp cận. Đơn giản nhất là ngăn chặn chúng xảy ra hoàn toàn. Nói cách khác, chỉ sử dụng các thành phần SMT hoặc THT. Sau đó, một quá trình hàn duy nhất luôn là đủ. Tuy nhiên, điều này thường không thể thực hiện được trong thực tế do các đặc tính kỹ thuật mà sản phẩm cuối cùng được hàn phải có.
Thay thế: THR Chữ viết tắt THR là viết tắt của “Through Hole Reflow”. THR là các thành phần có công nghệ xuyên lỗ. Tuy nhiên, các bộ phận THR này được thiết kế để lắp ráp tự động và ứng suất nhiệt cao trong lò nung nóng lại. Trong quá trình lắp ráp, trước tiên, một miếng dán được in trong vias cho các chân THT, sau đó linh kiện được đẩy qua miếng dán hàn. Khi bột nhão tan chảy trong lò nung nóng chảy lại, chất hàn lỏng rút vào vias do lực làm ướt và mao dẫn, tạo thành một mối hàn sạch. Hai công nghệ, một quy trình hàn. Hiệu quả cao!
Quay lại bảo vệ (cầu chì) Với suy nghĩ này, chúng ta nên xem xét lại việc bảo vệ mạch của một PCB được lắp ráp hoàn toàn tự động. Sẽ rất thuận lợi nếu lắp đặt giá đỡ cầu chì trên bảng SMT, có thể được hàn ngay lập tức trong quá trình chỉnh lại dòng. Người giữ cầu chì như vậy tồn tại. Giá đỡ cầu chì hở, chống nóng dây Schurter OGN là loại cổ điển và được thiết kế cho các cầu chì 5×20 có dòng điện định mức và đặc tính ngắt khác nhau. Nó cũng có thể dễ dàng chuyển đổi thành giá đỡ cầu chì kín bằng nắp nếu muốn. Hiện có ba phiên bản: THT, SMT và THR cổ điển, hoàn toàn tương thích với phiên bản THT. Giải pháp phù hợp cho hầu hết mọi ứng dụng. Một quá trình hàn là đủ.
Xem thêm : Mô-đun IGBT | Màn hình LCD | Linh kiện điện tử