Výroba sestav s vedením otvorů

Montáž desek plošných spojů se smontovanými díly je tradiční proces výroby elektroniky, při kterém se součástky s kovovými vývody vkládají do předvrtaných otvorů na desce plošných spojů (PCB) a pájejí na opačné straně (buď pomocí vlnového pájení nebo ručního pájení).

na rozdíl od povrchové montáže (SMT) jsou součástky THT mechanicky upevněny skrz desku plošných spojů, což je činí ideálními pro aplikace vyžadující mechanickou stabilitu a odolnost proti vysokému výkonu.

Základní vlastnosti montáže THT

· Návrh součástek: Součástky THT mají dlouhé, tuhé vývody, které procházejí otvory na desce plošných spojů a vytvářejí tak pevné mechanické spojení.

· Metody pájení:

Vlnové pájení: Automatizovaný proces pro výrobu velkých sérií – desky plošných spojů procházejí nad vlnou roztaveného cínu, při které se současně spojí všechny vývody.

Ruční pájení: Používá se pro výrobu malých sérií, sestavování prototypů nebo u velkých/neobvykle tvarovaných součástek, které nelze spojovat vlnovou pájkou.

· Mechanická pevnost: Vložení součástek skrz otvory a jejich olovění vytváří pevné spojení odolné proti vibracím, nárazům a mechanickému namáhání.

· Odvod výkonu: Součástky technologie THT jsou optimalizovány pro aplikace s vysokým proudem a vysokým napětím díky větší velikosti vývodů a lepšímu odvodu tepla.

Klíčové kroky procesu montáže THT

· Příprava součástek : Zkrácení vývodů součástek na správnou délku (je-li to nutné) pro zasunutí do desky plošných spojů.

· Vkládání: Umístění vývodů součástek do předvrtaných otvorů na desce plošných spojů (ručně u prototypů, automaticky pomocí vkládacích strojů u sériové výroby).

Pájení:

Vlnové pájení: Deska plošných spojů (s vloženými součástkami) je převedena přes vlnu cínu, která pokryje odkryté vývody a plošky, čímž vytvoří trvalé spojení.

Ruční pájení: Použijte pájecí pásku k nanášení cínu na jednotlivé vývody pro přesná, individuální připojení.

· Zkrácení a čištění: Po zapajení odřízněte nadbytečnou délku vývodů; desku plošných spojů vyčistěte, abyste odstranili zbytky pájecího přípravku (klíčové pro spolehlivost a soulad s normami).

· Kontrola a testování: Vizuální kontrola (nebo automatická rentgenová kontrola u skrytých spojů) za účelem zjištění chladnutých pájených spojů, můstků nebo nesprávně umístěných součástek; funkční testování pro ověření výkonu.

Výhody montáže THT

· Vyšší mechanická stabilita: Ideální pro aplikace vystavené vibracím nebo častému zapojování/odpojování.

· Kompatibilita s vysokým výkonem/vysokým napětím: Zvládá vyšší proud a napětí než většina SMD součástek, což je klíčové pro napájecí zdroje, průmyslové ovládací panely a automobilové bateriové systémy.

· Snadná oprava a předělání: Poškozené součástky lze snadno odstranit a nahradit (není potřeba specializované zařízení pro reflow), čímž se snižuje prostoj kritických systémů.

· Spolehlivost v náročných prostředích: Odolný vůči extrémním teplotám, vlhkosti a chemickému působení (vyhovuje normám jako IEC 60335 pro průmyslové použití, IATF 16949 pro automobilový průmysl).

Aplikace specifické pro jednotlivé odvětví (v souladu s klíčovými sektory)

THT vs. SMT: Klíčové rozdíly

Proč volit montáž desek plošných spojů se smontovanými díly?

Volba montáže součástek s použitím otvorů na desce plošných spojů (THT) je strategická pro aplikace, kde jsou mechanická odolnost, schopnost zpracovávat vysoký výkon a dlouhodobá spolehlivost nepostradatelné – zejména v odvětvích medicínském, průmyslové automatizace, automobilovém a

spotřební elektronice. Níže jsou uvedeny hlavní důvody pro výběr THT, přizpůsobené zaměření vaší firmy:

Nepřekonatelná mechanická odolnost pro náročné prostředí

Součástky THT jsou fyzicky upevněny prostřením otvorů na desce plošných spojů a na opačné straně připájeny, čímž vzniká mnohem pevnější spojení než u povrchově montovaných součástek (SMD). To činí THT ideální pro:

· Aplikace náchylné na vibrace/otřesy: Automobilové podvozky, průmyslová robotika a venkovní zařízení (vyhovuje normám IATF 16949 a IEC 60335).

· Časté zapojuvání/odpojování: Výkonné konektory, audio zásuvky a průmyslové svorkovnice (odolné proti opotřebení způsobenému opakovaným používáním).

· Náročné provozní podmínky: Extrémy teplot, vlhkost nebo expozice chemikáliím (např. systémy v motorovém prostoru vozidel, průmyslové výrobní linky).

Vynikající výkon při vysokém výkonu/vysokém napětí

THT součástky jsou navrženy tak, aby vydržely vyšší proud, napětí a tepelné zatížení než většina SMD součástek, což je kritické pro:

· Napájecí systémy: Průmyslové zdroje, napájecí jednotky lékařských přístrojů (MRI/CT skenery) a svorky automobilových baterií.

· Zařízení s vysokým napětím: Průmyslové řídící panely, systémy VZT a komponenty nabíjecích zařízení pro elektrická vozidla (EV).

· Správa tepla: Větší rozměr součástek a přímé uchycení na desce plošných spojů umožňují lepší odvod tepla, čímž se snižuje riziko poruch u systémů s nepřetržitým provozem.

Snadná oprava, přestavba a údržba

Konstrukce THT zjednodušuje servis po výrobě – klíčová výhoda pro kritické zařízení:

· Nákladově efektivní opravy: Poškozené součástky (např. průmyslové transformátory, konektory lékařských přístrojů) lze rychle nahradit bez nutnosti použití specializovaného vybavení pro refluxní pájení, čímž se minimalizuje výpadek provozu.

· Flexibilita prototypů: Ideální pro nízkosériové prototypy nebo speciální konstrukce, kde jsou běžné manuální úpravy a výměna součástek.

· Podpora dlouhodobého životního cyklu: Součástky THT jsou častěji dostupné pro starší systémy (např. průmyslová zařízení s životností přesahující 10 let), což zajišťuje trvalou opravitelnost.

Shoda s odvětvovými bezpečnostními normami

THT splňuje přísné předpisy týkající se bezpečnosti a spolehlivosti:

· Medicína: Splňuje normy ISO 13485 a FDA 21 CFR část 820 pro kritické napájecí připojení v diagnostických přístrojích a chirurgických nástrojích.

· Průmyslová regulace: Dodržuje normy UL 508 a IEC 60335 pro svorkovnice pro vysoké napětí a řídicí jednotky motorů.

· Automobilový průmysl: Dodržuje IATF 16949 pro komponenty odolné proti vibracím (např. konektory motorových kabeláží) a bezpečnostně kritické systémy.

Kompatibilita se smíšenou montáží (THT + SMT)

THT doplňuje SMT při řešení složitých konstrukčních výzev:

· Použijte THT pro vysokovýkonové/dlouhodobě odolné komponenty (např. automobilové napájecí konektory) a SMT pro miniaturizované obvody (např. moduly ADAS) na stejné desce plošných spojů.

· Vyvážení nákladů a výkonu: THT zpracovává speciální, malosériové, vysokovýkonové díly, zatímco SMT zajišťuje automatizovanou výrobu standardních komponentů.

Spolehlivost pro bezpečnostně kritické aplikace

Odolné spoje THT snižují riziko poruch v systémech, kde mají výpadky nebo poruchy závažné následky:

· Médicínské zařízení: Napájecí připojení pro monitory pacientů a vybavení pro podporu života.

· Průmyslová automatizace: Systémy nouzového zastavení a řídicí moduly robotů.

· Automobilový průmysl: Snímače brzdového systému a svorky systému řízení baterií (BMS).

Hlavní závěr

Zvolte THT sestavu, pokud váš výrobek vyžaduje mechanickou pevnost, zpracování vysokého výkonu, snadnou údržbu nebo soulad se striktními průmyslovými normami – zejména pro bezpečnostně kritické, náročné prostředí nebo aplikace s vysokým výkonem

aplikace. Pro hybridní návrhy THT dokonale spolupracuje se SMT a poskytuje optimální výkon a nákladovou efektivitu.

Komponenty s otvory jsou kategorizovány podle jejich funkce, konstrukce a případů použití – s různými typy optimalizovanými pro zpracování vysokého výkonu, mechanickou stabilitu nebo specifické elektrické funkce. Níže je strukturovaný

přehled přizpůsobený oblastem medicíny, průmyslové kontroly, automobilového průmyslu a spotřební elektroniky:

1. Pasivní součástky s vrtanými otvory

Pasivní součástky (bez aktivních polovodičových prvků) se zaměřují na základní elektrické funkce (odpor, kapacita, indukčnost):

Soustředné odpory

Typy: Uhlíkové kompozitní, metalizované, drátové, výkonové odpory.

Klíčové případy použití: Průmyslové výkonové moduly řízení (drátové pro vysoký výkon), řídicí jednotky automobilových motorů (metalizované pro přesnost), zdroje medicínských přístrojů (výkonové odpory pro odvod tepla).

Normy: Splňují normy UL 1412 (výkonové odpory), IEC 60115 (obecné odpory).

Soustředné kondenzátory

Typy: Elektrolytické (hliníkové/tantalové), keramické, fóliové, tantalové, superkondenzátory.

Klíčové případy použití: Automobilové bateriové systémy (superkondenzátory pro ukládání energie), průmyslové pohony motorů (elektrolytické pro vyrovnání napětí), zařízení pro lékařské zobrazování (keramické pro stabilitu při vysokých frekvencích).

Kritické vlastnosti: Elektrolytické kondenzátory zvládají vysokou kapacitu; tantalové kondenzátory nabízejí kompaktní provedení s vysokou spolehlivostí pro lékařská zařízení.

Cívky/transformátory s vrtanými otvory

Typy: Výkonové cívky, RF cívky, izolační transformátory, proudové transformátory.

Klíčové případy použití: Zdroje pro průmyslovou automatizaci (izolační transformátory pro bezpečnost), nabíjecí systémy pro automobily (výkonové cívky pro regulaci napětí), lékařské MRI přístroje (transformátory vysokého napětí pro přeměnu výkonu).

Výhody: Odolná konstrukce vinutí pro vysoký proud/napětí (ideální pro náročné prostředí).

2. Aktivní součástky s vrtanými otvory

Aktivní součástky (založené na polovodičích) umožňují zesilování, spínání nebo zpracování signálů:

Integrované obvody s vrtanými otvory (IO)

Typy: DIP (Dual In-line Package), SIP (Single In-line Package), PGA (Pin Grid Array), TO pouzdra (tranzistory).

Klíčové případy použití: Průmyslové PLC (DIP IC pro logickou kontrolu), automobilové ECU (PGA pro výkonné mikrořadiče), lékařské diagnostické přístroje (SIP pro zpracování signálů senzorů).

Kritické vlastnosti: DIP pouzdra usnadňují ruční výměnu (ideální pro prototypy/opravy); PGA pouzdra zvládají výkonné počítání.

Tranzistory s vývody do desky plošných spojů

Typy: BJT (bipolární tranzistor se spojem), MOSFET, IGBT (bipolární tranzistor s izolovanou hradlovou elektrodou), Darlingtonovy články.

Klíčové případy použití: Řízení průmyslových motorů (IGBT pro spínání vysokého napětí), automobilové měniče výkonu (MOSFET pro převod DC-AC), výkonové zesilovače lékařských přístrojů (BJT pro lineární zesílení).

Normy: IEC 60747 (polovodičové součástky), AEC-Q101 (automobilové tranzistory).

Dioda/thyristory

Typy: Usměrňovací diody, Zenerovy diody, LED, SCR (křemíkový řízený usměrňovač), TRIAKy.

Klíčové případy použití:

Automobilové nabíjecí systémy (usměrňovací diody pro převod střídavého proudu na stejnosměrný), průmyslové řízení ohřevu (tyristory SCR pro regulaci výkonu), indikátorové světla v lékařských přístrojích (průchozí LED pro viditelnost), napájecí zdroje spotřebičů (Zenerovy diody pro omezení napětí).

3. Konektory a svorky (mechanicko-elektrické komponenty)

Tyto komponenty umožňují fyzické/elektrické připojení – s důrazem na odolnost a spolehlivost:

Elektrické spoje

Typy: Koaxiální konektory, svorkovnice, nožové konektory, kruhové konektory (např. DIN 43650).

Klíčové případy použití: Průmyslové ovládací panely (svorkovnice pro zapojení vedení), automobilové svorky akumulátoru (nožové konektory), napájecí vstupy lékařských přístrojů (kruhové konektory odolné proti sterilizaci).

Kritické vlastnosti: Vodotěsnost IP67/IP68 pro venkovní průmyslové/automobilové použití; materiály certifikované pro lékařské účely (biokompatibilní) pro diagnostická zařízení.

Signálové konektory

Typy: D-subminiatur (D-sub), RJ45 (Ethernet), USB typu A/B, audio konektory (3,5 mm), DB9/DB25.

Klíčové případy použití: Spotřební elektronika (USB/audiokonektory), průmyslová automatizace (D-sub pro připojení senzorů), automobilové infotainmentsystémy (RJ45 pro Ethernet).

Výhody: Sklíčidlová montáž zajišťuje odolnost proti častému zapojování/odpojování (např. audiokonektory pro spotřebitelské zařízení).

Terminálové bloky a konektory

Typy: Šroubové terminálové bloky, konektory pro desky plošných spojů, kolíkové konektory, zásuvkové konektory.

Klíčové případy použití: Ovládací zapojení v průmyslu (šroubové terminálové bloky pro bezpečná připojení), vnitřní zapojení lékařských přístrojů (konektory pro desky plošných spojů), kabeláž automobilového podvozku (kolíkové konektory pro připojení modulů).

4. Elektromechanické sklíčidlové součástky

Kombinovaná elektrická/mechanická funkce pro spínání nebo ovládání:

Relé

Typy: Elektromechanická relé (EMR), výkonová relé, signálová relé, blokovací relé.

Klíčové případy použití: Průmyslové ovládací panely (výkonová relé pro spínání vysokého napětí), osvětlovací systémy v automobilech (signálová relé), bezpečnostní zámky v lékařských přístrojích (blokovací relé).

Normy: IEC 61810 (výkonová relé), AEC-Q200 (automobilová relé).

Přepínače

Typy: Přepínače, klávesové spínače, tlačítkové spínače, DIP spínače, otočné spínače.

Klíčové případy použití: Spotřebiče (klávesové spínače), průmyslové ovládací panely (tlačítkové nouzové zastavení), automobilové palubní desky (přepínače), lékařská zařízení (sterilní tlačítkové spínače).

Kritické vlastnosti: Těsněné spínače pro náročné automobilové/průmyslové prostředí; materiály vhodné pro lékařské účely s možností sterilizace.

Solenoidy/akční členy

Typy: Lineární solenoidy, rotační akční členy.

Klíčové případy použití: Automobilové dveřní zámky (lineární solenoidy), řízení průmyslových ventilů (rotační akční členy), systémy dávkování kapalin v medicíně (malé solenoidy pro přesnou kontrolu toku).

5. Speciální součástky s vývody do desky plošných spojů

Optimalizováno pro specifické aplikace vyžadující vysoký výkon nebo zajištění bezpečnosti:

Poistky a jističe

Typy: Vložkové poistky, nožové poistky, tepelné jističe.

Klíčové případy použití: Automobilové elektrické systémy (nožové pojistky), průmyslové zdroje napájení (vložkové pojistky), lékařské přístroje (pomalé pojistky pro ochranu proti přepětí).

Normy: UL 248 (pojistky), IEC 60947 (jističe).

Krystaly a oscilátory

Typy: Křemenné krystaly, krystalové oscilátory, moduly RTC (Real-Time Clock).

Klíčové případy použití: Průmyslové PLC (krystalové oscilátory pro časování), automobilové zábavní systémy (moduly RTC), lékařské diagnostické přístroje (přesné křemenné krystaly pro synchronizaci signálů).

Prioritní součástky specifické pro odvětví

Skládání desek plošných spojů sepnutím otvoru (THT) je definováno výraznými vlastnostmi, které jej činí nahraditelným pro aplikace vyžadující mechanickou odolnost, zpracování vysokého výkonu a dlouhodobou spolehlivost. Níže je strukturovaný přehled jeho základních

vlastností, sladěných s obory medicíny, průmyslové regulace, automobilového průmyslu a spotřební elektroniky:

Mechanická pevnost a odolnost

Upevněný konstrukční design: Komponenty jsou vsunuty do otvorů na desce plošných spojů a na opačné straně připájeny, čímž vznikne tuhý mechanický spoj (mnohem pevnější než u povrchově montovaných součástek). Tento spoj odolává vibracím, nárazům a

fyzickému namáhání – klíčové pro:

Automobilové podvozky (shoda s IATF 16949 pro odolnost proti vibracím).

Průmyslová robotika a venkovní zařízení (odolnost proti častému pohybu/nárazům).

Konektory lékařských přístrojů (odolnost pro opakované cykly sterilizace).

Odolnost proti opotřebení: Průchozí konektory a svorky odolávají častému zapojování/odpojování (např. napájecí kabely spotřebního zařízení, svorky průmyslových ovládacích panelů).

Vysoký výkon a vysoké napětí

Odolnost proti vysokému proudu/napětí: Větší vývody součástek a pájené spoje umožňují technologii THT podporovat aplikace s vysokým proudem (10 A a více) a vysokým napětím (1000 V a více), na rozdíl od většiny SMD součástek:

Průmyslové zdroje napájení a řídicí jednotky motorů (transformátory/rezistory velkého výkonu).

Automobilové bateriové systémy EV (svorky a pojistky pro vysoké napětí).

Lékařské přístroje MRI/CT skenery (součástky pro převod vysokého napětí).

Vynikající tepelné odvádění: Větší rozměr součástek a přímé uchycení na desce plošných spojů usnadňují přenos tepla, čímž se snižuje riziko přehřátí u systémů pracujících nepřetržitě (např. řídicí jednotky průmyslových pecí).

Snadná ruční montáž, oprava a dodatečná úprava

· Přístupné pájení: THT součástky jsou viditelné a snadno ručně pájivé – ideální pro nízkodotované prototypy, vlastní sestavy nebo opravy na místě.

· Zjednodušená výměna součástek: Poškozené součástky (např. průmyslové transformátory, relé lékařských přístrojů) lze odstranit a nahradit bez specializovaného vybavení pro reflow pájení, čímž se minimalizuje výpadek kritických systémů.

· Kompatibilita se staršími systémy: THT součástky jsou široce dostupné pro starší zařízení (např. průmyslové stroje s životností 10 a více let), což zajišťuje dlouhodobou údržbu.

Spolehlivost v náročných prostředích

· Odolnost vůči prostředí: THT sestavy spolehlivě fungují v extrémních podmínkách:

Extrémní teploty (-40 °C až 150 °C) pro automobilové systémy pod kapotou.

Vlhkost/prach (krytí IP65/IP67) pro venkovní průmyslové senzory.

Vystavení chemikáliím (oleje, rozpouštědla) u výrobního zařízení.

· Stabilní elektrický výkon: Méně náchylné k rušení EMI/RFI v rušných průmyslových prostředích (např. systémy výrobní automatizace).

Dodržování přísných průmyslových norem

· Certifikace pro bezpečnostně kritické aplikace: THT splňuje předpisy pro spolehlivost a bezpečnost:

Medicína: ISO 13485 a FDA 21 CFR část 820 (pro napájecí připojení v zařízeních pro podporu života).

Průmyslový: UL 508 a IEC 60335 (pro řídicí panely vysokého napětí).

Automobilový průmysl: IATF 16949 (pro vibračně odolné konstrukční díly).

· Sledovatelnost: Průchozí součástky jsou snadněji kontrolovatelné a ověřitelné z hlediska souladu (např. kódování šarší pro díly lékařských přístrojů).

Kompatibilita se smíšenou montáží (THT + SMT)

· Flexibilita hybridního návrhu: THT se bezproblémově integruje se SMT na stejné desce plošných spojů, čímž kombinuje:

THT pro výkonné/dlouhodobě odolné komponenty (např. automobilové napájecí konektory).

SMT pro miniaturizované obvody (např. moduly senzorů ADAS).

· Optimalizace nákladů: Vyvážený přístup mezi možností výroby malých sérií s THT a efektivitou sériové výroby pomocí SMT.

Jednoduchá kontrola a zajištění kvality

· Vizuální ověřitelnost: Pájené spoje jsou viditelné (na rozdíl od skrytých SMD spojů), což umožňuje rychlou vizuální kontrolu nebo automatickou optickou inspekci (AOI) kvůli detekci vad (studené pájené spoje, můstky).

· Přístupnost testování: Vývody průchozích děr je snadné prozkoumat pomocí sond pro funkční testování (např. diagnostika průmyslových řídicích desek).

Přehled klíčových funkcí