Montaż THT w technologii przewlekanej (ang. Through-Hole Technology) to jedna z najstarszych i najbardziej ugruntowanych metod stosowanych w produkcji elektroniki, polegająca na montowaniu wyprowadzeń komponentów elektronicznych w otworach na płytkach drukowanych (PCB). Pomimo rosnącej popularności powierzchniowego montażu SMD w technologii SMT (Surface Mount Technology), montaż THT wciąż odgrywa ważną rolę, szczególnie tam, gdzie wymagana jest duża wytrzymałość mechaniczna oraz w aplikacjach wysokich mocy, przeznaczonych do pracy z wysokim napięciem i dużymi prądami.
➡️
Czym jest montaż THT?
Montaż THT, zwany również montażem przewlekanym, polega na umieszczaniu wyprowadzeń komponentów elektronicznych w otworach na płytkach PCB. Następnie wyprowadzenia te są lutowane od spodu płytki PCB, co zapewnia solidne i trwałe połączenie. Taki sposób montażu jest idealny dla większych komponentów, które muszą wytrzymać duże naprężenia mechaniczne, jak np. złącza.
Montaż THT znajduje zastosowanie głównie w produkcji urządzeń, gdzie stabilność połączeń i ich wytrzymałość są kluczowe, takich jak sprzęt medyczny, motoryzacyjny czy w urządzeniach przemysłowych. Dodatkowo, montaż THT jest polecany wszędzie tam, gdzie stosowane są wysokie napięcia i moce. W takich aplikacjach komponenty THT są zalecane, gdyż ich większe rozmiary i odstępy między wyprowadzeniami zmniejszają ryzyko wystąpienia potencjalnych wyładowań (łuków elektrycznych).
➡️
Rodzaje komponentów THT
Montaż THT obejmuje różnorodne komponenty elektroniczne, które są dostosowane do rozmaitych zastosowań i zapewniają różne funkcje w obwodach elektronicznych. Komponenty te można podzielić na kilka kategorii, z których każda ma swoje charakterystyczne cechy i zastosowania:
- Komponenty radialne – Komponenty radialne to elementy, w których wyprowadzenia są rozmieszczone tylko po jednej stronie komponentu. Komponenty radialne najczęściej mają kształt cylindra lub dysku. Typowymi przykładami komponentów radialnych są kondensatory elektrolityczne, które są często używane w aplikacjach, gdzie wymagana jest duża pojemność w kompaktowej formie. Komponenty radialne łatwo umieścić w otworach PCB, co czyni je wygodnymi w montażu.
- Komponenty axialne – Komponenty axialne charakteryzują się wyprowadzeniami umieszczonymi po obu stronach elementu (komponenty osiowe). Komponenty o takim kształcie są często rezystorami, kondensatorami ceramicznymi i diodami. Komponenty axialne są bardzo popularne w zastosowaniach THT, lecz często wymagają dodatkowego formowania wyprowadzeń przed osadzeniem w otworach montażowych płytki PCB.
- Komponenty typu odd-form – Komponenty typu odd-form (ang. odd-form components) to komponenty, które mają nietypowe kształty lub rozmiary, co sprawia, że ich montaż i wykorzystanie różni się od standardowych elementów THT. Przykładem mogą być elementy, takie jak złącza i bloki terminalowe, moduły komunikacyjne czy cewki, transformatory i przekaźniki, które podczas automatycznego umieszczania w odpowiednich miejscach na płytce drukowanej PCB często wymagają indywidualnego podejścia do montażu, szczególnie automatycznego, gdzie wymagane jest wykorzystanie wyspecjalizowanej maszyny osadczej, dedykowanej dla komponentów w obudowach odd-form.
➡️
Proces montażu THT
1️⃣ Przygotowanie PCB – Pierwszym krokiem w procesie montażu THT jest przygotowanie płytki drukowanej. Obwody PCB muszą być dokładnie oczyszczone w celu usunięcia wszelkich zanieczyszczeń, które mogłyby wpłynąć na jakość lutowania. Stosuje się różnorodne metody, w tym użycie myjek ultradźwiękowych, które skutecznie usuwają resztki substancji chemicznych, kurzu i tłuszczu. Ważne jest, aby na płytce PCB znajdowały się otwory o odpowiednich średnicach i rozstawie / rastrze w celu bezproblemowego montażu wymaganych komponentów THT.
2️⃣ Umieszczanie komponentów THT – Kolejnym etapem jest umieszczanie komponentów THT w otworach płytki PCB. W wypadku montażu ręcznego, operatorzy starannie umieszczają komponenty w odpowiednich otworach na PCB, dbając o ich prawidłowe ułożenie i polaryzację. W produkcji masowej często stosowane są automatyczne maszyny osadcze typu Inserter, które precyzyjnie formują i przycinają wyprowadzenia każdego komponentu THT na wymaganą długość i umieszczają tak obrobione komponenty w otworach płytek PCB.
Umieszczanie komponentów THT musi być dokładne, aby zapewnić prawidłowe działanie układu. W wypadku błędów, takich jak niewłaściwe umiejscowienie komponentów czy błędna ich polaryzacja, może to prowadzić do awarii urządzenia.
3️⃣ Lutowanie THT – Po umieszczeniu komponentów w otworach następuje etap lutowania. W procesie lutowania THT wykorzystuje się różne metody, w tym:
- Lutowanie ręczne – Operatorzy używają lutownic elektrycznych, aby precyzyjnie połączyć wyprowadzenia komponentów z padami THT na płytkach PCB. Ta metoda jest odpowiednia do mniejszych serii produkcyjnych, w sytuacjach, kiedy konieczne jest wykonanie poprawek lub gdy metody automatyzujące proces lutowania nie nadają się do ich zastosowania, ze względu na specyfikę produkowanego urządzenia.
- Lutowanie na fali – W metodzie lutowania na fali płytka PCB po zatopnikowaniu i podgrzaniu wstępnym jest zanurzana jej dolną stroną w fali stopionego lutu. Ta technika jest wydajna i odpowiednia dla dużych serii produkcyjnych, gdzie czas i efektywność są kluczowe.
- Lutowanie zanurzeniowe – Ta metoda, znana także jako dip soldering, polega na zatopnikowaniu płytki PCB, podgrzaniu wstępnemu i lutowaniu przez zanurzenie dolnej strony płytki PCB w kąpieli lutowia. Daje to możliwość szybkiego uzyskania dobrej jakości połączeń lutowanych, przez co metoda ta wykorzystywana jest średnich seriach produkcyjnych.
- Lutowanie THR w piecu rozpływowym – Metoda THR (ang. Through-Hole Reflow) ta dotyczy montażu typu PIP / PIH (Pin-in-Paste / Paste-in-Hole), gdzie najpierw nanosi się pastę lutowniczą do otworów THT płytki PCB, najczęściej za pomocą druku szablonowego SMT. Następnie osadza się komponenty THT, po czym płytki PCB lutowane są w piecu rozpływowym. Dzięki temu komponenty THT i komponenty SMD montowane są w jednym cyklu lutowania, co pozwala na znaczne oszczędności czasu i kosztów. Metoda ta jest szczególnie polecana w układach mieszanych, w których występują zarówno komponenty SMD, jak i komponenty THT. Wadą tej metody jest wpływ wysokiej temperatury na cały komponent THT. Metoda ta nie może zostać wykorzystana w wypadku komponentów THT posiadających obudowy wrażliwe na wysokie temperatury.
4️⃣ Kontrola jakości montażu THT – Po lutowaniu THT kluczowym krokiem jest kontrola jakości. Każda płytka powinna przejść przez proces testowania, aby upewnić się, że wszystkie połączenia lutowane są wykonane prawidłowo. W tym etapie można zastosować różne metody inspekcji:
- Wizualna inspekcja – Operatorzy sprawdzają, czy wszystkie komponenty są poprawnie umieszczone oraz czy nie występują widoczne wady.
- Automatyczna kontrola optyczna (AOI) – W AssemTec Europe wykorzystujemy nowoczesny system AOI 3D, który sprawdza płytki PCB w celu wykrycia rozbieżności, takich jak brak elementów, niewłaściwe osadzenie, niewłaściwe połączenia czy źle oznaczone komponenty.
- Testy elektryczne – W tym etapie wykonuje się pomiary napięcia, prądu, przewodności oraz testy funkcjonalne, podczas których staramy się odwzorować naturalne warunki pracy urządzenia i testować wszystkie jego funkcjonalności.
5️⃣ Finalizacja produkcji THT – Ostatnim krokiem w procesie montażu THT jest finalizacja produkcji. Etap ten obejmuje separację paneli PCB na pojedyncze płytki PCB, mycie płytek PCB, dodatkowe kontrole jakości, pakowanie i przygotowanie do wysyłki. W końcowym etapie może być również wykonany montaż końcowy w obudowach. Dodatkowo dodawane mogą być emblematy czy etykiety lub laserowe znakowanie płytek PCB oraz obudów w celu zwiększenia identyfikowalności końcowego produktu.
➡️
Zalety montażu THT
Montaż THT ma wiele zalet, które czynią go popularnym rozwiązaniem w różnych branżach:
- Wytrzymałość połączeń – Technologia THT pozwala na wykonanie mocnych i trwałych połączeń, które są mało podatne na uszkodzenia mechaniczne i dobrze sprawdzają się w aplikacjach narażonych na duże obciążenia mechaniczne, termiczne czy elektryczne.
- Odporność na wysokie temperatury i napięcia – Dzięki dużym odstępom między wyprowadzeniami, komponenty THT są lepiej niż komponenty SMD przystosowane do pracy w warunkach wysokich napięć. Komponenty THT ze względu na znacznie większe rozmiary obudów w porównaniu z obudowami komponentów SMD mogą również bardziej skutecznie odprowadzać ciepło, co jest kluczowe w wypadku układów dużej mocy.
- Łatwość konserwacji – Dzięki większym rozmiarom komponentów THT ich wymiana lub naprawa jest znacznie prostsza i tańsza w porównaniu z komponentami SMD.
➡️
Zastosowania montażu THT
Montaż THT znajduje szerokie zastosowanie w obszarach, w których wymagana jest niezawodność, trwałość i odporność na wysokie napięcia, takie jak:
- sprzęt medyczny – urządzenia medyczne, takie jak aparaty RTG, wymagają niezawodnych połączeń, dostosowanych do pracy przy wysokich napięciach
- przemysł motoryzacyjny – w pojazdach, gdzie bezpieczeństwo i niezawodność są kluczowe, a warunki pracy często powodują narażenie komponentów na silne wibracje, montaż THT jest szczególnie popularny
- instrumenty muzyczne – montaż THT w instrumentach muzycznych zapewnia długotrwałość i niezawodność, a także znacznie ułatwia późniejszy serwis urządzeń.
➡️
Montaż THT w AssemTec Europe
Montaż THT, mimo rosnącej popularności technologii SMT, wciąż pełni ważną rolę w produkcji elektroniki. Dzięki swoim zaletom, takim jak duża odporność mechaniczna połączeń, odporność na wysokie napięcia i duże prądy oraz łatwość serwisowania, montaż THT jest idealnym rozwiązaniem w wielu branżach.
Inwestując w usługi montażu THT, Klienci mogą zapewnić sobie solidne, niezawodne i wysokiej jakości produkty. Dbałość o szczegóły w każdym etapie produkcji przekłada się na satysfakcję użytkowników oraz długotrwałe działanie urządzeń.
