В процессе проектирования печатной платы большое влияние на конструкцию оказывают метод сборки и технология компонентов печатной платы. Если для сборки сквозных компонентов используется THT, то соответственно задействуется и конструкция сквозных отверстий. Если для монтажа используется SMD, то конструкция платы другая.
Поэтому при проектировании печатной платы (ПП) крайне важно понимать различные типы отверстий и их роль в сборке электронных устройств. В этой статье мы обсудим сквозное отверстие и его свойства на печатной плате, сравним глухое отверстие, которое часто путают со сквозным отверстием, и сравним технологию поверхностного монтажа, соответствующую технологии сквозного отверстия.
Что такое сквозное отверстие?
Сквозное отверстие — это отверстие, которое проходит через всю печатную плату. Это важный элемент в традиционном и крупногабаритном производстве печатных плат. Эти отверстия могут быть металлизированными (PTH, plated through hole) или неметаллизированными (NPTH, non-plated through hole), а в некоторых случаях сквозные отверстия также называются переходными отверстиями.
Сквозные отверстия обычно используются для установки и соединения компонентов сквозного монтажа с выводами или штырями, включая резисторы, конденсаторы, разъемы. Штыри этих компонентов вставляются в сквозные отверстия и припаиваются к обеим сторонам платы, создавая прочное электрическое соединение. Поскольку штырь компонента проходит через всю печатную плату и фиксируется с обеих сторон, соединение обычно прочнее, чем у компонента поверхностного монтажа. Кроме того, отверстие может выдерживать больший ток. Поэтому сквозное отверстие часто используется в мощных электронных компонентах и оборудовании с высокими требованиями к механической прочности.
Типы сквозных отверстий
В печатных платах существует два основных типа сквозных отверстий, каждый из которых имеет свое предназначение. Сквозные отверстия в печатных платах в основном делятся на металлизированные сквозные отверстия и неметаллизированные сквозные отверстия.
Металлизированное сквозное отверстие, PTH
Внутренняя стенка сквозного отверстия покрыта металлом, образуя проводящий материал. Это позволяет току течь между различными слоями платы. Например, в многослойной печатной плате сигнал верхнего слоя может быть подключен к нижнему слою через металлизированное отверстие, что является ключом к достижению проводимости между слоями. Этот тип отверстия не только играет роль фиксированных компонентов, но и имеет функцию электрического соединения, что делает его наиболее часто используемым типом сквозного отверстия в конструкции печатной платы.
Неметаллизированное сквозное отверстие, NPTH
Внутренняя стенка этого отверстия не имеет металлического покрытия и не является проводящей, поэтому она не будет использоваться для электрических соединений. Обычно она используется для крепления винтов, выравнивающих штифтов, защелок или других структурных элементов. Проще говоря, она обеспечивает только структурную поддержку и не участвует в функциях цепи.
Понимание разницы между металлизированными и неметаллизированными сквозными отверстиями очень важно. Это помогает нам гарантировать, что положение, цель и функция отверстия установлены правильно при проектировании и сборке печатной платы, что позволяет избежать проблем с плохой пайкой или ненормальной работой.
Компоненты сквозного отверстия: Осевое и радиальное
Поскольку компоненты сквозного отверстия просты в сборке, а их соединительные соединения более прочны, они широко используются при сборке печатных плат. В зависимости от конфигурации выводов их можно разделить на осевые компоненты и радиальные компоненты, которые соответственно применяются для определенных сцен.
Осевые компоненты
Штырьки аксиальных компонентов расположены на обоих концах компонента и простираются вдоль центральной оси, образуя линейное расположение. Штырьки аксиальных компонентов необходимо согнуть под прямым углом, вставить в отверстия на плате и установить на плате с помощью пайки. Такая конструкция обычно подходит для ситуаций, когда пространство для оборудования ограничено или требуется компактная компоновка. Существует много распространенных аксиальных компонентов, таких как резисторы, конденсаторы, диоды и так далее.
Радиальные компоненты
В отличие от осевых компонентов, радиальные компоненты имеют штифты с одной стороны и обычно расположены параллельно. Штифты радиального компонента обращены внутрь к плате, а корпус компонента перпендикулярен плате. Благодаря параллельной конструкции штифтов радиальные компоненты больше подходят для автоматизированной сборки. Такая конфигурация распространена в электролитических конденсаторах и некоторых типах резисторов.
Что такое технология сквозных отверстий?
Так что же такое THT (Through-hole Technology)? Проще говоря, through-hole technology означает вставку выводов электронных компонентов в сквозные отверстия на печатной плате и последующую фиксацию их пайкой. Этот процесс называется пайкой сквозных отверстий, которая обычно выполняется волной припоя или ручной пайкой.
Хотя многие электронные изделия теперь используют более компактную и эффективную технологию поверхностного монтажа, технология сквозного монтажа по-прежнему широко используется в некоторых областях, где надежность особенно высока, таких как аэрокосмическая промышленность, военное оборудование, промышленные системы управления и т. д. Это связано с тем, что пайка сквозного монтажа создает прочные механические связи, делая соединения более долговечными и устойчивыми к ударам или вибрации.
Этапы сборки сквозных отверстий
Сборка сквозных отверстий — процесс вставки компонентов в сквозные отверстия и формирования механических и электрических соединений посредством пайки — часто включает несколько этапов.
Вставка компонентов: Вставьте штифты тhrough-отверстие компоненты через отверстия в печатной плате.
Пайка: После установки компонентов их штырьки припаиваются к медным площадкам на противоположной стороне печатной платы. Пайка волной припоя обычно используется для больших партий сквозной сборки, тогда как ручная пайка используется для небольших партий.
Осмотр и тестирование: После пайки необходимо проверить точки пайки компонентов, чтобы гарантировать качество пайки. Распространенные методы проверки включают автоматизированный оптический контроль (AOI) и рентгеновский контроль, которые используются для обнаружения дефектов пайки, таких как холодные паяные соединения или недостаточный припой.
Очистка: Наконец, печатная плата очищается от остатков флюса и любых загрязнений, образовавшихся в процессе пайки, что обеспечивает чистоту и надежность изделия.
Технология сквозного монтажа против технологии поверхностного монтажа
Помимо технологии сквозного монтажа при сборке печатных плат широко используется технология поверхностного монтажа (SMT).
В отличие от технологии сквозного монтажа, компоненты поверхностного монтажа монтируются непосредственно на поверхность печатной платы без отверстий. Компоненты поверхностного монтажа обычно имеют плоские штырьки или площадки, которые можно закрепить непосредственно на поверхности печатной платы с помощью пайки.
Как две совершенно разные технологии сборки, технология сквозного монтажа и технология поверхностного монтажа различаются по таким параметрам, как размещение компонентов, процесс сборки, стоимость и пригодность для применения. Вот подробное сравнение технологий сквозного монтажа и поверхностного монтажа:
|
Особенность
|
Технология сквозных отверстий
|
Технология поверхностного монтажа
|
|
Компонент Размер
|
Обычно больше
|
Меньший и компактный
|
|
Метод сборки
|
Компоненты вставляются в отверстия и припаиваются с обеих сторон.
|
Компоненты размещаются непосредственно на поверхности и спаиваются
|
|
Механическая сила
|
Прочнее, лучше для тяжелых компонентов
|
Меньшая механическая прочность, подходит для более легких компонентов
|
|
Цена
|
Более дорогая и медленная сборка
|
Более низкая стоимость, более быстрая сборка
|
|
Сложность дизайна
|
Подходит для менее сложных конструкций.
|
Поддерживает сложные конструкции высокой плотности
|
|
Приложения
|
Используется в высоконадежных или высокомощных приложениях
|
Распространено в бытовой электронике, крупносерийное производство
|
Глухие отверстия против сквозных отверстий
При проектировании платы, помимо рассмотрения использования технологий сквозного или поверхностного монтажа, также очень важно обращать внимание на различные типы отверстий, используемых в печатных платах. Помимо сквозных отверстий, распространены также глухие отверстия.
Что такое глухая дыра?
Глухое отверстие — это отверстие, которое не полностью распространяется через печатная плата. В отличие от сквозные отверстия, глухие отверстия бурятся только на определенную глубину платы и может соединять внутренний электрический слой, не влияя на структуру другой стороны платы, что обычно используется для соединения многослойных печатных платs.
Вот комплексное сравнение глухих и сквозных отверстий:
|
сравнение
|
Слепые отверстия
|
Сквозные отверстия
|
|
Определение
|
Проходит частично через печатную плату.
|
Проходит через всю печатную плату.
|
|
Производство
|
Сложнее, требует точного контроля.
|
Проще и быстрее.
|
|
Приложения
|
В многослойных и компактных плитах.
|
Для монтажа компонентов и переходных отверстий.
|
|
Силы
|
Слабее, но не по всей доске.
|
Сильнее, проходит через всю доску.
|
|
Space
|
Занимает меньше места.
|
Занимает больше места.
|
|
Цена
|
Более дорогой.
|
Более дешевый.
|
|
Ремонт
|
Сильнее.
|
Полегче.
|
Услуги по монтажу печатных плат со сквозным отверстием от PCBasic
PCBasic предлагает надежные и профессиональные услуги по сборке печатных плат в отверстия, адаптированные для удовлетворения широкого спектра потребностей клиентов. Независимо от того, требуется ли вам полностью автоматизированная пайка в отверстия, высоконадежные конструкции с покрытием отверстий (PTH) или гибридная сборка, которая сочетает в себе как печатные платы для поверхностного монтажа, так и печатные платы в отверстия, ее опытная команда готова оказать вам поддержку на каждом этапе.
Что делает PCBasic идеальным партнером для сквозной сборки?
-
Полный спектр возможностей THT и SMT:
PCBasic полностью оснащена как для производства с применением технологии сквозного монтажа (THT), так и для производства с применением технологии поверхностного монтажа (SMT), что обеспечивает плавную интеграцию различных процессов сборки.
-
Квалифицированная и опытная команда инженеров:
Инженеры компании обладают обширным практическим опытом в разработке сложных печатных плат со сквозными отверстиями, размещении компонентов и пайке сквозных отверстий, обеспечивая высококачественные результаты даже для самых требовательных приложений.
-
Быстрое прототипирование и мелко- и среднесерийное производство:
PCBasic также поддерживает быстрое прототипирование и гибкое производство, помогая клиентам быстро и эффективно воплощать свои проекты в жизнь без ущерба качеству.
-
Строгий контроль и проверка качества:
Каждая плата проходит тщательные процедуры проверки, включая визуальный контроль, AOI (автоматизированный оптический контроль) и функциональное тестирование для обеспечения надежной и стабильной работы.
Выбирая PCBasic, вы выбираете надежного партнера, который стремится обеспечить высочайшее качество сборки печатных плат со сквозными отверстиями — от проверки проекта до поставки готового продукта.
Вывод
Сравнение различных типов отверстий на печатной платеs, а также разные сборка технологии, понимание их роли и преимуществ is имеет решающее значение для успешного производства печатных плат.
