Montáž vedení cez otvory

Montáž cez otvory na DPS je tradičný proces výroby elektroniky, pri ktorom sa komponenty s kovovými vývodmi vložia cez vopred vyvŕtané otvory do dosky plošných spojov (DPS) a odlitia na opačnej strane (buď pomocou vlny

alebo ručného spájkovania). Na rozdiel od technológie povrchovej montáže (SMT) sú komponenty THT mechanicky upevnené cez DPS, čo ich robí ideálnymi pre aplikácie vyžadujúce mechanickú stabilitu a prenos vysokého výkonu.

Základné vlastnosti montáže THT

· Návrh komponentov: Komponenty THT majú dlhé, tuhé vývody, ktoré prechádzajú otvormi na DPS, čím vzniká pevné mechanické spojenie.

· Metódy spájkovania:

Limity pájenia: Automatizovaný proces pre výrobu vo veľkom rozsahu – DPS sa prenášajú cez vlnu roztaveného spájky, ktorá spojí všetky vývody súčasne.

Ručné spájkovanie: Používa sa pri výrobe malých sérií, montáži prototypov alebo pri veľkých/neobvykle tvarovaných súčiastkach, ktoré nie je možné spájkovať vo vlnách.

· Mechanická pevnosť: Vloženie cez otvory a spájkovanie vytvára pevné spojenie odolné voči vibráciám, nárazom a mechanickej záťaži.

· Vedenie výkonu: Súčiastky THT sú optimalizované pre aplikácie s vysokým prúdom a vysokým napätím v dôsledku väčšej veľkosti vývodov a lepšieho odvádzania tepla.

Kľúčové kroky procesu montáže THT

· Príprava súčiastok : Skrátiť vývody súčiastok na správnu dĺžku (ak je to potrebné) pre vloženie do dosky plošných spojov.

· Vloženie: Vložiť vývody súčiastok cez vopred vyvŕtané otvory na doske plošných spojov (ručne pri prototypoch, automaticky pomocou vkladacích strojov pri sériovej výrobe).

Spájkovanie:

Limity pájenia: Doska s plošnými spojmi (so vsunutými komponentmi) prechádza cez vlnu spájkovej zliatiny, ktorá potiahne odkryté vývody a plošky a vytvorí trvalé spojenie.

Ručné spájkovanie: Použite spájkovaciu pištoľ na nanášanie spájky na jednotlivé vývody pre presné, individuálne pripojenia.

· Zrezávanie a čistenie: Po spájkovaní odrežte nadbytočnú dĺžku vývodov; vyčistite dosku s plošnými spojmi, aby ste odstránili zvyšky tavidla (je to kritické pre spoľahlivosť a dodržiavanie noriem).

· Kontrola a testovanie: Vizuálna kontrola (alebo automatizované röntgenové skenovanie pre skryté spoje) na zistenie chladných spájkov, mostíkov alebo nesprávne umiestnených komponentov; funkčné testovanie na overenie výkonu.

Výhody THT montáže

· Vynikajúca mechanická stabilita: Ideálne pre aplikácie vystavené vibráciám alebo častému pripájaniu/odpájaniu.

· Kompatibilita s vysokým výkonom/vysokým napätím: Zvláda vyšší prúd a napätie ako väčšina SMD súčiastok, čo je nevyhnutné pre napájacie zdroje, priemyselné ovládacie panely a systémy automobilových batérií.

· Jednoduchá oprava a predelávanie: Poškodené súčiastky je možné ľahko odstrániť a nahradiť (nie je potrebné špeciálne vybavenie na reflow), čím sa skracuje výpadok kritických systémov.

· Spoľahlivosť v náročných prostrediach: Odolný voči extrémnym teplotám, vlhkosti a chemickému pôsobeniu (v súlade so štandardmi ako IEC 60335 pre priemyselné použitie, IATF 16949 pre automobilový priemysel).

Použitie podľa odvetví (zamerané na kľúčové sektory)

THT vs. SMT: Kľúčové rozdiely

Prečo si vybrať montáž cez otvory na DPS?

Voľba montáže cez otvory na DPS (THT) je strategická pre aplikácie, kde mechanická odolnosť, schopnosť riadenia vysokého výkonu a dlhodobá spoľahlivosť sú nevyhnutné – najmä v oblastiach medicínskej techniky, priemyselného riadenia, automobilového priemyslu a

spotrebného elektronického zariadenia. Nižšie sú uvedené hlavné dôvody pre výber THT, prispôsobené vašej obchodnej orientácii:

Neobmedzená mechanická odolnosť pre prostredia s vysokým zaťažením

Komponenty THT sú fyzicky ukotvené cez otvory na DPS a olovené na opačnej strane, čo vytvára oveľa pevnejšie spojenie ako povrchovo montované súčiastky (SMD). To robí THT ideálnym pre:

· Aplikácie náchylné na vibrácie/otrasy: Automobilové podvozkové komponenty, priemyselné roboty a vonkajšie zariadenia (v súlade so štandardmi IATF 16949 a IEC 60335).

· Časté pripájanie/odpájanie: Výkonné konektory, audio zásuvky a priemyselné svorkovnice (odolné voči opotrebovaniu spôsobenému opakovaným používaním).

· Náročné prevádzkové podmienky: Extrémne teploty, vlhkosť alebo expozícia chemikáliám (napr. systémy v motorovom priestore automobilov, priemyselné výrobné linky).

Vynikajúci výkon pri vysokom výkone/vysokom napätí

THT súčiastky sú navrhnuté tak, aby vydržali vyšší prúd, napätie a tepelné zaťaženie ako väčšina SMD súčiastok, čo je kritické pre:

· Napájacie systémy: Priemyselné zdroje napájania, napájacie jednotky lekárskych prístrojov (MRI/CT skenery) a batériové svorky automobilov.

· Zariadenia s vysokým napätím: Priemyselné ovládacie panely, systémy HVAC a komponenty nabíjania elektrických vozidiel (EV).

· Riadenie tepla: Väčšia veľkosť súčiastok a priame pripojenie na dosku plošných spojov umožňujú lepšie odvádzanie tepla, čím sa zníži riziko poruchy v systémoch so spojitou prevádzkou.

Jednoduchá oprava, predelávanie a údržba

Konštrukcia THT zjednodušuje servis po výrobe – kľúčová výhoda pre kritické zariadenia:

· Nákladovo efektívne opravy: Poškodené komponenty (napr. priemyselné transformátory, konektory lekárskych prístrojov) je možné rýchlo vymeniť bez špecializovaného vybavenia na reflow, čím sa minimalizuje výpadok.

· Flexibilita prototypov: Ideálne pre nízkoobjemové prototypovanie alebo výrobu na mieru, kde sú bežné manuálne úpravy a výmena komponentov.

· Podpora dlhšieho životného cyklu: Komponenty THT sú častejšie dostupné pre staršie systémy (napr. priemyselné stroje s životnosťou 10 a viac rokov), čo zabezpečuje ich ďalšiu údržbu.

Dodržiavanie štandardov bezpečnosti pre konkrétne odvetvia

THT vyhovuje prísnym predpisom týkajúcim sa bezpečnosti a spoľahlivosti:

· Medicínska: Zodpovedá normám ISO 13485 a FDA 21 CFR časť 820 pre kritické napájací pripojenia v diagnostických zariadeniach a chirurgických nástrojoch.

· Priemyselné ovládanie: Splňuje požiadavky UL 508 a IEC 60335 pre svorkovnice pre vysoké napätie a ovládače motorov.

· Automobilový priemysel: Dodržiava IATF 16949 pre komponenty odolné voči vibráciám (napr. konektory motora) a bezpečnostne kritické systémy.

Kompatibilita so zmiešanou montážou (THT + SMT)

THT dopĺňa SMT pri riešení zložitých konštrukčných úloh:

· Použite THT pre vysokovýkonové/trvanlivé komponenty (napr. automobilové napájacie konektory) a SMT pre miniaturizovanú elektroniku (napr. moduly ADAS) na tej istej doske plošných spojov.

· Vyvážte náklady a výkon: THT rieši vlastné, malosériové, vysokovýkonové súčiastky, zatiaľ čo SMT automatizuje sériovú výrobu štandardných komponentov.

Spoľahlivosť pre bezpečnostne kritické aplikácie

Silné spojenia THT znížujú riziko výpadkov v systémoch, kde majú výpadky alebo poruchy vážne následky:

· zdravotnícke pomôcky: Napájacie konektory pre monitorov pacientov a zariadenia na životnú podporu.

· Priemyselná automatizácia: Systémy núdzneho zastavenia a moduly riadenia robotov.

· Automobilový priemysel: Snímače brzdového systému a svorky systému riadenia batérie (BMS).

Kľúčový dôsledok

Zvoľte THT zostavu, keď váš výrobok vyžaduje mechanickú pevnosť, odolnosť voči vysokému výkonu, jednoduchú údržbu alebo dodržanie prísnych priemyselných noriem – najmä pre bezpečnostne kritické, náročné prostredia alebo aplikácie s vysokým výkonom

aplikácie. Pre hybridné návrhy sa THT dokonale kombinuje so SMT, čím zabezpečuje optimálny výkon a nákladovú efektívnosť.

Komponenty pre vrtané otvory sú kategorizované podľa ich funkcie, konštrukcie a použitia – s rôznymi typmi optimalizovanými pre vysoký výkon, mechanickú stabilitu alebo špecifické elektrické funkcie. Nižšie je štruktúrovaný

prehľad zameraný na odvetvia medicínskej techniky, priemyselného riadenia, automobilového priemyslu a spotrebnej elektroniky:

1. Pasívne súčiastky so spojmi pre vývody

Pasívne súčiastky (bez aktívnych polovodičových prvkov) sa zameriavajú na základné elektrické funkcie (odpor, kapacita, indukčnosť):

Súčiastky so spojmi pre vývody – odpory

Typy: Uhlikové kompozitné, metalizované, drôtové, výkonové odpory.

Kľúčové prípady použitia: Výkonové moduly priemyselného riadenia (drôtové pre vysoký výkon), jednotky riadenia automobilových motorov (metalizované pre presnosť), napájacie zdroje lekárskych prístrojov (výkonové odpory na odvod tepla).

Štandardy: Zhodné s normami UL 1412 (výkonové odpory), IEC 60115 (všeobecné odpory).

Súčiastky so spojmi pre vývody – kondenzátory

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

Kľúčové prípady použitia: Automobilové batériové systémy (superkondenzátory na ukladanie energie), priemyselné pohony motorov (elektrolytické na vyhladzovanie napätia), zariadenia pre lekársku diagnostiku obrazom (keramické pre stabilitu pri vysokých frekvenciách).

Kľúčové vlastnosti: Elektrolytické kondenzátory zvládajú vysokú kapacitu; tantálové kondenzátory ponúkajú kompaktné riešenie s vysokou spoľahlivosťou pre lekárskych prístrojov.

Cievky/transformátory do dosky plošných spojov

Typy: výkonové cievky, RF cievky, izolačné transformátory, prúdové transformátory.

Kľúčové prípady použitia: Zdroje pre priemyselnú automatizáciu (izolačné transformátory pre bezpečnosť), nabíjacie systémy automobilov (výkonové cievky na reguláciu napätia), lekárske prístroje MRI (transformátory vysokého napätia na prevod energie).

Výhody: Odolná konštrukcia vinutia pre vysoký prúd/napätie (ideálne pre náročné prostredia).

2. Aktívne súčiastky do dosky plošných spojov

Aktívne súčiastky (na báze polovodičov) umožňujú zosilnenie, prepínanie alebo spracovanie signálu:

Integrované obvody do dosky plošných spojov (IO)

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

Kľúčové prípady použitia: Priemyselné PLC (DIP IC pre logickú kontrolu), automobilové ECU (PGA pre výkonné mikrokontroléry), zdravotnícke diagnostické prístroje (SIP pre spracovanie snímačových signálov).

Kľúčové vlastnosti: DIP balenia zjednodušujú ručnú výmenu (ideálne pre prototypy/opravy); PGA balenia zvládajú výkonné počítanie.

Tranzistory cez otvory

Typy: BJT (bipolárny tranzistor s priechodmi), MOSFET, IGBT (bipolárny tranzistor s izolovaným hradlom), Darlingtonove páry.

Kľúčové prípady použitia: Ovládanie priemyselných motorov (IGBT pre prepínanie vysokého napätia), automobilové výkonové invertory (MOSFET pre prevod DC-AC), výkonové zosilňovače v zdravotníckych prístrojoch (BJT pre lineárne zosilnenie).

Štandardy: IEC 60747 (polovodičové súčiastky), AEC-Q101 (tranzistory pre automobilový priemysel).

Diódy/tyristory

Typy: Rektifikačné diódy, Zenerove diódy, LED, SCR (kremíkový riadený usmerňovač), TRIAC.

Kľúčové prípady použitia:

Automobilové nabíjacie systémy (rektifikačné diódy pre striedavý-vyrovnaný premen), priemyselné systémy riadenia vykurovania (tyristory SCR pre reguláciu výkonu), indikačné svetlá v zdravotníckych prístrojoch (dierované LED pre viditeľnosť), napájacie zdroje spotrebného tovaru (Zenerove diódy pre obmedzenie napätia).

3. Konektory a svorky (mechanicko-elektrické komponenty)

Tieto komponenty umožňujú fyzické/elektrické pripojenia – s dôrazom na odolnosť a spoľahlivosť:

Elektrické spoje

Typy: Koaxiálne konektory, svorkovnice, nožové konektory, kruhové konektory (napr. DIN 43650).

Kľúčové prípady použitia: Priemyselné ovládacie panely (svorkovnice pre zapájanie), svorky automobilových batérií (nožové konektory), vstupy napájania zdravotníckych prístrojov (kruhové konektory s odolnosťou proti sterilizácii).

Kľúčové vlastnosti: Vodotesné triedy IP67/IP68 pre vonkajšie priemyselné/automobilové použitie; materiály lekárskej kvality (biokompatibilné) pre diagnostické zariadenia.

Signálové konektory

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

Kľúčové prípady použitia: Spotrebná elektronika (USB/audio konektory), priemyselná automatizácia (D-sub pre pripojenie snímačov), automobilové infotainment systémy (RJ45 pre Ethernet).

Výhody: Montáž cez otvory zabezpečuje odolnosť voči častému pripájaniu/odpájaniu (napr. audio konektory pre spotrebnú elektroniku).

Konektorové svorky a hlavičky

Typy: Svorkovnice s upevnením skrutkou, hlavičky do dosiek plošných spojov, kolíkové hlavičky, zásuvkové hlavičky.

Kľúčové prípady použitia: Ovládacie vedenie v priemysle (svorkovnice s upevnením skrutkou pre spoľahlivé pripojenie), vnútorné vedenie v lekárskych prístrojoch (hlavičky do dosiek plošných spojov), káblové žgony automobilového podvozku (kolíkové hlavičky pre pripojenie modulov).

4. Elektromechanické komponenty s montážou cez otvory

Kombinovaná elektrická/mechanická funkcia pre spínanie alebo aktiváciu:

Relé

Typy: Elektromechanické relé (EMR), výkonové relé, signálové relé, západkové relé.

Kľúčové prípady použitia: Priemyselné ovládacie panely (výkonové relé pre spínanie vysokého napätia), osvetľovacie systémy v automobiloch (signálové relé), bezpečnostné zámky v lekárskych prístrojoch (západkové relé).

Štandardy: IEC 61810 (výkonové relé), AEC-Q200 (automobilové relé).

Prepínače

Typy: Prepínacie prepínače, klapkové prepínače, tlačidlá, DIP prepínače, otočné prepínače.

Kľúčové prípady použitia: Spotrebné elektrické spotrebiče (klapkové prepínače), priemyselné ovládacie panely (tlačidlá pre núdzové zastavenie), automobilové prístrojové dosky (prepínacie prepínače), lekárne zariadenia (sterilné tlačidlá).

Kľúčové vlastnosti: Tesnené prepínače pre náročné automobilové/priemyselné prostredia; materiály lekárneho štandardu pre kompatibilitu so sterilizáciou.

Solenoidy/Actuátory

Typy: Lineárne solenoidy, rotačné aktuátory.

Kľúčové prípady použitia: Automobilové dvere s uzáverom (lineárne solenoidy), riadenie priemyselných ventilov (rotačné aktuátory), systémy dávkovania tekutín v medicíne (malé solenoidy pre presnú kontrolu toku).

5. Špeciálne komponenty cez otvory

Optimalizované pre špecializované aplikácie s vysokým výkonom alebo kritické z hľadiska bezpečnosti:

Poistky a ističe

Typy: Vložkové poistky, nožové poistky, tepelné ističe.

Kľúčové prípady použitia: Automobilové elektrické systémy (nožové poistky), priemyselné zdroje napätia (vložkové poistky), lekárne zariadenia (poistky s oneskoreným vypnutím na ochranu pred prepätím).

Štandardy: UL 248 (poistky), IEC 60947 (ističe).

Kryštály a oscilátory

Typy: Kremeňové kryštály, kmitače s kremeňovými kryštálmi, moduly RTC (Real-Time Clock).

Kľúčové prípady použitia: Priemyselné PLC (kmitače pre časovanie), automobilové infotainment systémy (moduly RTC), lekárne diagnostické zariadenia (presné kremeňové kryštály pre synchronizáciu signálov).

Prioritné komponenty pre konkrétne odvetvia

Zostava dosiek plošných spojov prechodom cez otvory (THT) je definovaná výraznými vlastnosťami, ktoré ju robia nenahraditeľnou pre aplikácie vyžadujúce mechanickú pevnosť, schopnosť riadenia vysokého výkonu a dlhodobú spoľahlivosť. Nižšie je štruktúrovaný prehľad jej základných

vlastností, zameraných na odvetvia medicínskych prístrojov, priemyselného riadenia, automobilového priemyslu a spotrebnej elektroniky:

Mechanická pevnosť a trvanlivosť

Navrhnuté kotviace spojenie: Súčiastky sa vsúvajú do otvorov na doske plošných spojov a lúhujú sa na opačnej strane, čím vzniká tuhý mechanický spoj (omnoho pevnejší ako u povrchovo montovaných súčiastok). Tento spoj odoláva vibráciám, nárazom a

fyzickej záťaži – kritické pre:

Chassis komponenty automobilov (zhoda s IATF 16949 pre odolnosť proti vibráciám).

Priemyselnú robotiku a vonkajšie zariadenia (odolnosť voči častému pohybu/nárazom).

Konektory lekárskych prístrojov (trvanlivosť pre opakované cykly sterilizácie).

Odolnosť voči opotrebovaniu: Prejsť-otvory konektory a svorky odolávajú častému pripájaniu/odpájaniu (napr. napájací káble spotrebných zariadení, svorky priemyselných ovládacích panelov).

Vysoký výkon a vysoké napätie

Odolnosť voči vysokému prúdu/napätiu: Väčšie vývody súčiastok a spájkované spoje umožňujú technológii THT podporovať aplikácie s vysokým prúdom (10 A a viac) a vysokým napätím (1000 V a viac), na rozdiel od väčšiny SMD súčiastok:

Priemyselné zdroje napätia a ovládače motorov (vysokovýkonové transformátory/odpory).

Automobilové batériové systémy EV (vysokonapäťové svorky a poistky).

Lekárske prístroje MRI/CT (komponenty premeny vysokého napätia).

Vynikajúce odvádzanie tepla: Väčšia veľkosť súčiastok a priame upevnenie na dosku plošných spojov uľahčujú prenos tepla a zníženie rizika prehriatia v systémoch s nepretržitým prevádzkovaním (napr. ovládače priemyselných pecí).

Jednoduchá ručná montáž, oprava a predelávanie

· Prístupné spájkovanie: THT súčiastky sú viditeľné a ľahko sa ručne spájkujú – ideálne pre nízkoobjemové prototypovanie, vlastné zostavy alebo opravy na mieste.

· Zjednodušená výmena súčiastok: Poškodené súčiastky (napr. priemyselné transformátory, relé v lekárskych prístrojoch) je možné odstrániť a vymeniť bez špecializovaného vybavenia na reflow, čím sa minimalizuje výpadok kritických systémov.

· Kompatibilita so staršími systémami: THT súčiastky sú široko dostupné pre staršie zariadenia (napr. priemyselné stroje s životnosťou 10+ rokov), čo zabezpečuje dlhodobú údržbatelnosť.

Spoľahlivosť v náročných prostrediach

· Odolnosť voči vonkajším podmienkam: THT zostavy spoľahlivo fungujú v extrémnych podmienkach:

Extrémne teploty (-40 °C až 150 °C) pre automobilové systémy umiestnené pod kapotou.

Vlhkosť/prach (stupne ochrany IP65/IP67) pre vonkajšie priemyselné snímače.

Vystavenie chemikáliám (oleje, rozpúšťadlá) pre zariadenia na výrobnej ploche.

· Stabilný elektrický výkon: Menej náchylné na rušenie EMI/RFI v rušných priemyselných prostrediach (napr. systémy výrobnej automatizácie).

Dodržiavanie prísnych priemyselných noriem

· Certifikácia pre bezpečnosť kritických systémov: THT zodpovedá predpisom týkajúcim sa spoľahlivosti a bezpečnosti:

Medicína: ISO 13485 a FDA 21 CFR časť 820 (pre napájací konektor v zariadeniach na podporu života).

Priemysel: UL 508 a IEC 60335 (pre riadiace panely vysokého napätia).

Automobilový priemysel: IATF 16949 (pre vibračne odolné konštrukčné komponenty).

· Sledovateľnosť: Komponenty s povrchovou montážou sú jednoduchšie na kontrolu a overenie dodržania noriem (napr. kódovanie várky pre diely lekárskych prístrojov).

Kompatibilita so zmiešanou montážou (THT + SMT)

· Flexibilná hybridná konštrukcia: THT sa bezproblémovo integruje so SMT na tej istej doske plošných spojov, čím kombinuje:

THT pre vysokovýkonové / trvanlivé komponenty (napr. automobilové napájací konektory).

SMT pre miniaturizovanú elektroniku (napr. moduly snímačov ADAS).

· Optimalizácia nákladov: Vyváženie níkych objemov a prispôsobiteľnosti THT s efektívnosťou sériovej výroby SMT.

Jednoduchá kontrola a zabezpečenie kvality

· Vizuálna overiteľnosť: Spájkové spoje sú viditeľné (na rozdiel od skrytých SMD spojov), čo umožňuje rýchlu vizuálnu kontrolu alebo automatizovanú optickú kontrolu (AOI) chýb (studené spájky, mostíky).

· Prístupnosť testovania: Vývody cez otvory sú ľahko prístupné pre meranie pri funkčnom testovaní (napr. diagnostika priemyselných riadiacich dosiek).

Zhrnutie kľúčových funkcií