Átmenőfurat-szerelés

A furatfúráson keresztüli nyomtatott áramkör (PCB) összeszerelés egy hagyományos elektronikai gyártási eljárás, amely során fémlábakkal rendelkező alkatrészeket vezetnek át egy előre kifúrt lyukon egy nyomtatott áramkörön (PCB), majd a másik oldalon forrasztják le (hullámforgatással

vagy kézi forrasztással). A felületre szerelhető technológiával (SMT) ellentétben a THT-alkatrészek fizikailag átmennek a nyomtatott áramkörön, így ideálisak mechanikai stabilitást és nagy teljesítménykezelést igénylő alkalmazásokhoz.

A THT-összeszerelés alapvető jellemzői

· Alkatrész kialakítás: A THT-alkatrészek hosszú, merev lábakkal rendelkeznek, amelyek áthaladnak a nyomtatott áramkör lyukain, így erős mechanikai kötést hozva létre.

· Forrasztási módszerek:

Hullámpapír-forrasztás: Automatizált folyamat nagy sorozatgyártáshoz – a nyomtatott áramköröket (PCB-ket) egy olvadt forrasz hullámon vezetik át, hogy egyszerre rögzítsék az összes csatlakozót.

Kézi forrasztás: Kis sorozatgyártáshoz, prototípus-összeszereléshez vagy olyan nagy/szokatlan alakú alkatrészekhez használják, amelyek nem forraszthatók hullámforgatással.

· Mechanikai szilárdság: A furatba helyezett beültetés és forrasztás erős kapcsolatot hoz létre, amely ellenálló a rezgésnek, ütésnek és mechanikai terhelésnek.

· Teljesítménykezelés: A THT alkatrészek nagy áramot és feszültséget igénylő alkalmazásokra optimalizáltak, mivel nagyobb lábuk van és jobb a hőelvezetésük.

A THT-összeszerelés főbb lépései

· Alkatrész-előkészítés : Az alkatrészek lábait a megfelelő hosszúságra vágják (ha szükséges) a nyomtatott áramkörre történő behelyezéshez.

· Behelyezés: Helyezze a komponens lábakat az előfúrt nyomtatott áramkörű lemez (PCB) lyukain keresztül (kézi módon prototípusoknál, automatizált behelyező gépekkel tömeggyártás során).

Forrasztás:

Hullámpapír-forrasztás: A nyomtatott áramkörű lemez (behelyezett komponensekkel) egy forrasztóhullámon halad át, amely bevonja a szabadon lévő lábakat és padokat, létrehozva ezzel egy tartós kötést.

Kézi forrasztás: Forrasztópáka használata egyedi lábak forrasztására pontos, egyedi kapcsolatok érdekében.

· Levágás és tisztítás: Vágja le a felesleges lábhosszat a forrasztás után; tisztítsa meg a nyomtatott áramkörű lemezt a fluxusmaradványok eltávolítása érdekében (fontos a megbízhatóság és megfelelőség szempontjából).

· Ellenőrzés és tesztelés: Látványellenőrzés (vagy automatizált röntgen vizsgálat rejtett illesztéseknél) hideg forrasztások, hidak vagy elmozdult komponensek azonosítására; funkcionális tesztelés a teljesítmény ellenőrzésére.

THT-szerelés előnyei

· Kiváló mechanikai stabilitás: Ideális olyan alkalmazásokhoz, amelyek rezgésnek vagy gyakori csatlakoztatás/leválasztás műveleteknek vannak kitéve.

· Nagy teljesítményű/magas feszültségű kompatibilitás: Nagyobb áramot és feszültséget képes kezelni, mint a legtöbb SMD, így elengedhetetlen az áramforrásoknál, ipari vezérlőpaneleknél és gépjármű-akkumulátorrendszereknél.

· Karbantartás és javítás egyszerűsége: A sérült alkatrészek könnyen eltávolíthatók és kicserélhetők (nincs szükség speciális újrakeményedési berendezésre), csökkentve ezzel a leállások idejét kritikus rendszereknél.

· Megbízhatóság kemény körülmények között: Ellenálló extrém hőmérséklettel, nedvességgel és vegyi anyagokkal szemben (megfelel az ipari használatra vonatkozó IEC 60335 és az autóipari IATF 16949 szabványnak).

Iparág-specifikus alkalmazások (főbb szektorokhoz igazodva)

THT vs. SMT: Fő különbségek

Miért válassza a furatfúráson keresztüli nyomtatott áramkör (PCB) összeszerelést?

A furatba szerelt nyomtatott áramkör (THT) kiválasztása stratégiai döntés olyan alkalmazásoknál, ahol a mechanikai robosztság, a nagy teljesítmény kezelése és a hosszú távú megbízhatóság elengedhetetlen – különösen az orvostechnikai, ipari vezérlési, gépjárműipari és

fogyasztási elektronikai szektorokban. Az alábbiakban bemutatjuk a THT kiválasztásának fő okait, melyek vállalkozása profiljához igazodnak:

Páratlan mechanikai tartósság magas igénybevételű környezetekhez

A THT alkatrészeket a nyomtatott áramkör furatain keresztül rögzítik, és az ellenkező oldalon forrasztják be, így sokkal erősebb kötést hozva létre, mint a felületre szerelt eszközök (SMD-k). Ezért a THT ideális:

· Rezgés/ütés érte alkalmazásokhoz: Gépjármű alvázalkatrészek, ipari robotok és kültéri berendezések (megfelel az IATF 16949 és az IEC 60335 szabványoknak).

· Gyakori csatlakoztatás/leválasztás esetén: Teljesítmény-konnektorok, audiócsatlakozók és ipari csatlakozóblokkok (ellenálló az ismételt használatból eredő kopásnak).

· Kemény működési körülmények: Extrém hőmérsékletek, nedvesség vagy vegyi anyagoknak való kitettség (pl. gépjárművek motorterében található rendszerek, ipari gyártóüzemek).

Kiváló teljesítmény nagy teljesítményű / magas feszültségű alkalmazásokban

A THT alkatrészeket nagyobb áramerősség, feszültség és hőterhelés kezelésére tervezték, mint a legtöbb SMD alkatrészét, ami kritikus fontosságú a következők esetében:

· Teljesítményrendszerek: Ipari tápegységek, orvosi készülékek tápegységei (MRI/CT szkenner), valamint gépjárművek akkumulátorcsatlakozói.

· Magas feszültségű berendezések: Ipari vezérlőpanelek, klímaberendezések (HVAC) és elektromos járművek (EV) töltőalkatrészei.

· Hőkezelés: A nagyobb méretű alkatrészek és a közvetlen nyomtatott áramkörre (PCB) történő szerelés jobb hőelvezetést tesz lehetővé, csökkentve ezzel a meghibásodás kockázatát folyamatos üzemű rendszerekben.

Karbantartás, javítás és újrafeldolgozás egyszerűsége

A THT tervezése egyszerűsíti a gyártás utáni karbantartást – ez kritikus fontosságú az életbevágóan fontos berendezéseknél:

· Költséghatékony javítás: Sérült alkatrészek (pl. ipari transzformátorok, orvosi készülékek csatlakozói) gyorsan cserélhetők anélkül, hogy speciális reflow-felszerelésre lenne szükség, így minimalizálva az állási időt.

· Prototípus-rugalmasság: Ideális kis sorozatú prototípusokhoz vagy egyedi gyártmányokhoz, ahol gyakori a kézi beállítás és az alkatrészek cseréje.

· Hosszú élettartam-támogatás: A THT-alkatrészek gyakran könnyebben beszerezhetők régebbi rendszerekhez (pl. olyan ipari gépekhez, amelyek élettartama meghaladja a 10 évet), így biztosítva a folyamatos karbantarthatóságot.

Iparág-specifikus biztonsági szabványoknak való megfelelés

A THT összhangban van a szigorú szabályozási előírásokkal a biztonság és megbízhatóság terén:

· Orvosi: Megfelel az ISO 13485 és az FDA 21 CFR 820 szabványnak diagnosztikai berendezésekben és sebészeti eszközökben használt kritikus áramkör-kapcsolatok tekintetében.

· Ipari irányítás: Megfelel az UL 508 és az IEC 60335 szabványnak nagyfeszültségű csatlakozóblokkokhoz és motorvezérlőkhöz.

· Autóipari: Tartja magát az IATF 16949 szabványhoz rezgésálló alkatrészekhez (pl. motorharness csatlakozók) és biztonságtechnikai rendszerekhez.

Keverteközegű szerelési eljárásokkal való kompatibilitás (THT + SMT)

A THT kiegészíti az SMT-t, hogy összetett tervezési kihívásokat oldjon meg:

· A THT-t használja nagy teljesítményű/tartós alkatrészekhez (pl. autóipari áramkör-csatlakozók), az SMT-t pedig miniaturizált áramkörök (pl. ADAS modulok) ugyanazon a nyomtatott áramkörön történő elhelyezéséhez.

· Költség és teljesítmény közötti egyensúly: A THT kezeli az egyedi, kis sorozatú, nagy teljesítményű alkatrészeket, míg az SMT automatizálja a szabványos alkatrészek tömeggyártását.

Megbízhatóság biztonságkritikus alkalmazásokhoz

A THT megbízható csatlakozásai csökkentik a hibázás kockázatát olyan rendszerekben, ahol a leállás vagy működési hiba súlyos következményekkel jár:

· Kórházi eszközök: Tápcsatlakozók betegfigyelő és életfenntartó berendezésekhez.

· Ipari automatizálás: Vészleállító rendszerek és robotvezérlő modulok.

· Autóipari: Fékrendszer-érzékelők és akkumulátor-kezelő rendszer (BMS) csatlakozók.

Fő összefoglaló

Válassza a THT-szerelést, ha terméke mechanikai szilárdságot, nagy teljesítmény kezelését, könnyű karbantarthatóságot vagy szigorú ipari szabványoknak való megfelelést igényel – különösen biztonságkritikus, nehéz környezetben alkalmazott vagy nagy teljesítményű

alkalmazások esetén. Hibrid tervezésnél a THT tökéletesen kombinálható az SMT-vel, így optimális teljesítményt és költséghatékonyságot nyújt.

A furatba szerelt alkatrészeket funkciójuk, felépítésük és alkalmazási területük alapján kategorizálják – különböző típusaikat nagy teljesítményre, mechanikai stabilitásra vagy adott elektromos feladatokra optimalizálták. Az alábbiakban egy strukturált

felosztás látható, amely illeszkedik az orvostechnikai, ipari vezérlési, gépjárműipari és fogyasztói elektronikai szektorokhoz:

1.Passzív átmenő furatos alkatrészek

A passzív alkatrészek (nincsenek aktív félvezető elemek) a villamos alapfunkciókra (ellenállás, kapacitás, induktivitás) koncentrálnak:

Átmenő furatos ellenállások

Típusok: Széntartalmú, metalizált, tekercses, teljesítmény-ellenállások.

Fő alkalmazási területek: Ipari vezérlési teljesítménymodulok (tekercses nagy teljesítményhez), autóipari motorvezérlő egységek (pontos működéshez metalizált), orvostechnikai készülékek tápegységei (hőelvezetésre szolgáló teljesítmény-ellenállások).

Szabványok: Megfelel az UL 1412 (teljesítmény-ellenállások) és az IEC 60115 (általános ellenállások) szabványoknak.

Átmenő furatos kondenzátorok

Típusok: Elektrolit (alumínium/tantál), kerámia, fólia, tantál, szuperkondenzátorok.

Fő alkalmazási területek: Autóipari akkumulátorrendszerek (energiatárolásra szolgáló szuperkondenzátorok), ipari motorhajtások (feszültségkiegyenlítésre elektrolit), orvosi képalkotó berendezések (nagyfrekvenciás stabilitásra kerámiák).

Kritikus tulajdonságok: Elektrolit kondenzátorok nagy kapacitás kezelésére alkalmasak; tantálkondenzátorok kompakt, magas megbízhatóságú megoldást nyújtanak orvosi eszközökhöz.

Átmenő furatú tekercsek/trafók

Típusok: Teljesítménytekercsek, RF-tekercsek, elválasztó trafók, áramváltók.

Fő alkalmazási területek: Ipari vezérlő tápegységek (biztonsági elválasztó trafók), autóipari töltőrendszerek (teljesítménytekercsek feszültségszabályozáshoz), orvosi MRI gépek (nagyfeszültségű trafók teljesítményátalakításhoz).

Előnyök: Erős tekercselési szerkezet nagy áram/feszültség kezeléséhez (ideális durva környezetekhez).

2. Aktív átmenő furatú alkatrészek

Aktív alkatrészek (félvezető alapúak) erősítést, kapcsolást vagy jelprocesszálást tesznek lehetővé:

Átmenő furatú integrált áramkörök (IC-k)

Típusok: DIP (Dual In-line Package), SIP (Single In-line Package), PGA (Pin Grid Array), TO tokok (tranzisztorok).

Fő alkalmazási területek: Ipari PLC-k (DIP IC-k logikai vezérléshez), gépjárművek ECUs egységei (PGA nagy teljesítményű mikrovezérlőkhöz), orvosi diagnosztikai berendezések (SIP szenzorjelek feldolgozásához).

Kritikus tulajdonságok: A DIP tokok egyszerűsítik a kézi cserét (ideális prototípus/ javítás esetén); a PGA tokok nagy teljesítményű számítási feladatokat kezelnek.

Átfúrt furatú tranzisztorok

Típusok: BJT (bipoláris átmeneti tranzisztor), MOSFET, IGBT (szigetelt kapujú bipoláris tranzisztor), Darlington-párok.

Fő alkalmazási területek: Ipari motorvezérlés (IGBT-k nagyfeszültségű kapcsoláshoz), gépjárművek teljesítmény-inverterei (MOSFET-ek DC-AC átalakításhoz), orvosi készülékek teljesítményerősítői (BJT lineáris erősítéshez).

Szabványok: IEC 60747 (félvezető eszközök), AEC-Q101 (autóipari minőségű tranzisztorok).

Diodák/tirisztorok

Típusok: Egyenirányító diódák, Zener-diódák, LED-ek, SCR (szilícium-vezérelt egyenirányító), TRIAC-ok.

Fő alkalmazási területek:

Autóipari töltőrendszerek (egyenirányító diódák váltakozó-egyenáramú átalakításhoz), ipari fűtésvezérlések (teljesítményszabályozású tirisztorok), orvostechnikai készülékek jelzőfényei (átfúrt lyukas LED-ek láthatósághoz), fogyasztói készülékek tápegységei (Zener-diódák feszültségkorlátozáshoz).

3. Csatlakozók és kapcsok (Mechanikai-Elektromos alkatrészek)

Ezek az alkatrészek lehetővé teszik a fizikai/elektromos csatlakozásokat—kiemelt hangsúlyt fektetve a tartósságra és megbízhatóságra:

Töltőkapcsolók

Típusok: Hordós csatlakozók, kapocsléc, lapos csatlakozók, kör alakú csatlakozók (pl. DIN 43650).

Fő alkalmazási területek: Ipari vezérlőpanelek (kapocsléc a bekötéshez), autóakkumulátor kapcsok (lapos csatlakozók), orvosi készülékek tápcsatlakozói (kör alakú csatlakozók fertőtlenítésállóság miatt).

Kritikus tulajdonságok: IP67/IP68 vízállósági besorolás kültéri ipari/autóipari használathoz; orvosi minőségű anyagok (biokompatibilis) diagnosztikai berendezésekhez.

Jelfelületek

Típusok: D-subminiature (D-sub), RJ45 (Ethernet), USB Type-A/B, hangcsatlakozók (3,5 mm), DB9/DB25.

Fő alkalmazási területek: Fogyasztási elektronika (USB/audio csatlakozók), ipari automatizálás (D-sub szenzorkapcsolatokhoz), gépjármű infotainment rendszerek (RJ45 Ethernethez).

Előnyök: A furatba szerelt rögzítés ellenálló a gyakori behúzás/kihúzás ciklusokkal szemben (pl. fogyasztói audio csatlakozók).

Kapcsolótáblák és fejegységek

Típusok: Csavaros kapcsolótáblák, nyomtatott áramkörös fejegységek, tűfej egységek, foglalatfej egységek.

Fő alkalmazási területek: Ipari vezérlőkábelezés (csavaros kapcsolótáblák biztonságos csatlakozásokhoz), orvostechnikai eszközök belső kábelezése (nyomtatott áramkörös fejegységek), gépjármű alváz kábelkötegek (tűfej egységek modulkapcsolatokhoz).

4. Elektromechanikus furatba szerelt alkatrészek

Elektromos/mechanikai funkciók kombinációja működtetéshez vagy kapcsoláshoz:

Relék

Típusok: Elektromechanikus relék (EMR), teljesítményrelék, jelrelék, reteszelő relék.

Fő alkalmazási területek: Ipari vezérlőpanelek (teljesítményrelék nagyfeszültségű kapcsoláshoz), gépjármű világítási rendszerek (jelrelék), orvostechnikai eszközök biztonsági reteszelései (reteszelő relék).

Szabványok: IEC 61810 (teljesítményrelék), AEC-Q200 (gépjármű relék).

Kapcsolók

Típusok: Kapcsolók, billenőkapcsolók, nyomógombos kapcsolók, DIP-kapcsolók, forgókapcsolók.

Fő alkalmazási területek: Fogyasztási cikkek (billenőkapcsolók), ipari irányítópanelek (nyomógombos vészkikapcsolók), gépjármű-műszerek (kapcsolók), orvostechnikai eszközök (sterilizálható nyomógombos kapcsolók).

Kritikus tulajdonságok: Zárt kapcsolók gépjárművek/ipari kemény körülmények közötti használatra; orvosi minőségű anyagok sterilizálással való kompatibilitás érdekében.

Elektromágnesek/aktuátorok

Típusok: Lineáris elektromágnesek, forgó aktuátorok.

Fő alkalmazási területek: Gépjármű ajtóbetétek (lineáris elektromágnesek), ipari szelepszabályozás (forgó aktuátorok), orvostechnikai folyadékellátó rendszerek (kis méretű elektromágnesek pontos áramlásszabályozáshoz).

5. Speciális furatba szerelhető alkatrészek

Speciális, magas teljesítményű vagy biztonságtechnikai szempontból kritikus alkalmazásokra optimalizálva:

Biztosítékok és túlterhelésvédelmi kapcsolók

Típusok: Patronbiztosítékok, lapos biztosítékok, hőre kapcsoló túlterhelésvédelmi kapcsolók.

Fő alkalmazási területek: Autóipari villamos rendszerek (késes biztosítékok), ipari tápegységek (patronbiztosítékok), orvosi készülékek (lassúkioldású biztosítékok túlfeszültség-védelemhez).

Szabványok: UL 248 (biztosítékok), IEC 60947 (automatikus megszakítók).

Kristályok és oszcillátorok

Típusok: Kvarckristályok, kristályoszcillátorok, RTC (valós idejű óra) modulok.

Fő alkalmazási területek: Ipari PLC-k (időzítéshez használt kristályoszcillátorok), autóipari infotainment rendszerek (RTC modulok), orvosi diagnosztikai berendezések (pontos kvarckristályok jel-szinkronizáláshoz).

Iparág-specifikus alkatrész prioritások

A furatfúrt nyomtatott áramkör-összeszerelés (THT) azon különleges jellemzőkkel rendelkezik, amelyek elhelyezhetetlenné teszik azokban az alkalmazásokban, ahol mechanikai robosztságra, nagy teljesítménykezelésre és hosszú távú megbízhatóságra van szükség. Az alábbiakban egy strukturált áttekintés található a fő

jellemzőiről, amelyek illeszkednek az orvostechnikai, ipari vezérlési, gépjárműipari és fogyasztási elektronikai szektorokhoz:

Műszaki szilárdsága és tartóssága

Rögzített Csatlakozás Kialakítása: Az alkatrészeket a nyomtatott áramkör lyukain keresztül helyezik be, és az ellenkező oldalon forrasztják meg, merev mechanikai kötést létrehozva (sokkal erősebb, mint a felületre szerelt alkatrészek). Ez ellenáll a rezgésnek, ütésnek és

mechanikai terhelésnek – kritikus fontosságú a következőknél:

Gépjármű alvázalkatrészek (IATF 16949 szabvány rezgésállóságra)

Ipari robotok és kültéri berendezések (gyakori mozgás/ütés ellenállása)

Orvostechnikai eszközök csatlakozói (tartósság ismétlődő fertőtlenítési ciklusokhoz)

Kopásállóság: A furatba szerelt csatlakozók és kivezetések ellenállnak a gyakori össze- és szétkapcsolásnak (például fogyasztói készülékek tápkábelei, ipari irányítópanel-kivezetések).

Nagy teljesítményű és nagyfeszültségű alkalmazás

Robusztus áram/feszültség-terhelhetőség: A nagyobb alkatrész-lábak és forrasztási pontok lehetővé teszik a furatba szerelt technológia (THT) számára, hogy támogassa a nagyáramú (10 A feletti) és nagyfeszültségű (1000 V feletti) alkalmazásokat, ellentétben a legtöbb SMD-vel:

Ipari tápegységek és motorvezérlők (nagyteljesítményű transzformátorok/ellenállások).

Autóipari EV-akkumulátorrendszerek (nagyfeszültségű kivezetések és biztosítékok).

Orvosi MRI/CT-készülékek (nagyfeszültségű teljesítményátalakító alkatrészek).

Kiváló hőelvezetés: A nagyobb alkatrészméret és a közvetlen nyomtatott áramkörre (PCB) szerelés elősegíti a hőátadást, csökkentve a túlmelegedés kockázatát folyamatos üzemű rendszerekben (például ipari kemencévezérlők).

Kézi szerelés, javítás és újramunkálás egyszerűsége

· Hozzáférhető forrasztás: A THT alkatrészek láthatók és kézzel könnyen forraszthatók – ideális alacsony mennyiségű prototípusgyártáshoz, egyedi kialakításokhoz vagy terepi javításokhoz.

· Egyszerűsített alkatrészcsere: Sérült alkatrészek (pl. ipari transzformátorok, orvosi készülékek reléi) eltávolíthatók és kicserélhetők speciális reflow-felszerelés nélkül, így minimalizálva a leállásokat kritikus rendszereknél.

· Örökségrendszer-kompatibilitás: THT alkatrészek széles körben elérhetők régebbi berendezésekhez (pl. olyan ipari gépekhez, amelyek élettartama 10 év feletti), biztosítva a hosszú távú karbantarthatóságot.

Megbízhatóság rossz időjárás között

· Környezeti ellenállás: A THT szerelvények megbízhatóan működnek extrém körülmények között is:

Hőmérsékleti határok (-40°C-tól 150°C-ig) az autók motorháztetője alatti rendszerekhez.

Páratartalom/por (IP65/IP67 besorolás) kültéri ipari szenzorokhoz.

Kémiai anyagoknak való kitettség (olajok, oldószerek) a gyártóberendezések esetében.

· Stabil elektromos teljesítmény: Kevésbé érzékeny az EMI/RFI zavarokra zajos ipari környezetekben (pl. gyártásautomatizálási rendszerek).

Szigorú iparági szabványoknak való megfelelés

· Biztonságkritikus tanúsítvány: A THT megfelel a megbízhatóságra és biztonságra vonatkozó előírásoknak:

Egészségügyi: ISO 13485 és FDA 21 CFR 820. rész (életfenntartó készülékek energiaellátásához).

Ipari: UL 508 és IEC 60335 (nagyfeszültségű vezérlőpanelekhez).

Autóipar: IATF 16949 (rezgésálló alvázalkatrészekhez).

· Nyomon követhetőség: A furatba szerelt alkatrészek könnyebben ellenőrizhetők és hitelesíthetők (pl. tételkódok orvosi berendezésalkatrészekhez).

Keverteközegű szerelési eljárásokkal való kompatibilitás (THT + SMT)

· Hibrid tervezési rugalmasság: A THT zökkenőmentesen integrálható az SMT-vel ugyanazon a nyomtatott áramkörön, ötvözve:

THT-t nagy teljesítményű/tartós alkatrészekhez (pl. autóipari teljesítmény-kapcsolók).

SMT-t miniatűr áramkörökhöz (pl. ADAS érzékelőmodulok).

· Költségoptimalizálás: Ötvözi a THT kis sorozatszámú testreszabhatóságát az SMT tömeggyártási hatékonyságával.

Egyszerű ellenőrzés és minőségirányítás

· Látható ellenőrizhetőség: A forrasztott kapcsolatok láthatók (a rejtett SMD kapcsolatokkal ellentétben), lehetővé téve a gyors szemrevételezéses ellenőrzést vagy automatizált optikai ellenőrzést (AOI) hibák (hideg forrasztások, hidak) esetén.

· Tesztelési hozzáférhetőség: A furatos vezetékek könnyen hozzáférhetők funkcionális teszteléshez (pl. ipari vezérlőkártya-diagnosztika).

Főbb jellemzők összefoglalása