Монтаж у крізь отвори

Складання друкованих плат із застосуванням отворів — це традиційний процес виробництва електроніки, при якому компоненти з металевими виводами вставляються через попередньо просвердлені отвори в друкованій платі (PCB) і припаюються з протилежного боку (за допомогою хвильового

або ручного припою). На відміну від технології поверхневого монтажу (SMT), компоненти THT фізично закріплені крізь плату, що робить їх ідеальними для застосувань, де потрібна механічна стабільність і здатність працювати з високою потужністю.

Основні характеристики складання THT

· Конструкція компонентів: Компоненти THT мають довгі жорсткі виводи, які проходять через отвори в платі, утворюючи міцний механічний зв'язок.

· Методи паяння:

Хвильове паяння: Автоматизований процес для виробництва великих обсягів — друковані плати проходять через хвилю розплавленого припою, щоб одночасно з'єднати всі виводи.

Ручне паяння: Використовується для виробництва малих обсягів, збірки прототипів або великих/незвичайних за формою компонентів, які не можна спаяти хвилею.

· Механічна міцність: Монтаж крізь отвори та паяння забезпечують міцне з'єднання, стійке до вібрації, ударів і фізичних навантажень.

· Робота з потужністю: Компоненти THT оптимізовані для застосування в умовах високого струму та високої напруги завдяки більшому розміру виводів і кращому відведенню тепла.

Основні етапи збірки THT

· Підготовка компонентів : Підготуйте виводи компонентів до потрібної довжини (за необхідності) для встановлення на друковану плату.

· Встановлення: Протягніть виводи компонентів через попередньо просвердлені отвори друкованої плати (вручну для прототипів, автоматично за допомогою машин для вставки при масовому виробництві).

Паяння:

Хвильове паяння: Друковану плату (з встановленими компонентами) пропускають над хвилею припою, яка покриває відкриті виводи та контактні площадки, утворюючи постійне з'єднання.

Ручне паяння: Використовуйте паяльник, щоб нанести припій на окремі виводи для точних, спеціалізованих з'єднань.

· Обрізання та очищення: Обріжте зайву довжину виводів після паяння; очистіть друковану плату, щоб видалити залишки флюсу (критично важливо для надійності та відповідності вимогам).

· Огляд та тестування: Візуальний огляд (або автоматична рентгенографія для прихованих з'єднань) для перевірки наявності холодного паяння, мостиків або неправильно встановлених компонентів; функціональне тестування для підтвердження роботоздатності.

Переваги THT-монтажу

· Виняткова механічна стійкість: Ідеально підходить для застосувань, що піддаються вібрації або частому підключенню/відключенню.

· Сумісність з високою потужністю/високою напругою: Витримує більший струм і напругу, ніж більшість SMD-компонентів, що робить його незамінним для джерел живлення, промислових панелей керування та систем акумуляторів автомобілів.

· Простота ремонту та переробки: Пошкоджені компоненти можна легко вилучити та замінити (не потрібне спеціалізоване обладнання для паяння), що зменшує час простою критичних систем.

· Надійність у складних умовах експлуатації: Стійкий до екстремальних температур, вологості та хімічного впливу (відповідає стандартам IEC 60335 для промислового використання, IATF 16949 для автомобільної галузі).

Галузеві застосування (відповідно до основних секторів)

THT проти SMT: Основні відмінності

Чому варто обрати складання друкованих плат із застосуванням отворів?

Вибір збірки друкованих плат зі схемами через отвори є стратегічним для застосувань, де механічна міцність, обробка високої потужності та довготривала надійність є обов'язковими — особливо в галузях медицини, промислового контролю, автомобілебудування та

споживчої електроніки. Нижче наведені основні причини вибору технології THT, адаптовані до вашого бізнес-фокусу:

Неперевершена механічна міцність для високонавантажених середовищ

Компоненти THT фізично закріплені через отвори на платі та припаяні з протилежного боку, що забезпечує значно міцніше з'єднання, ніж у пристроїв з поверхневим монтажем (SMD). Це робить THT ідеальним для:

· Застосувань, схильних до вібрації/ударів: Автомобільні шасі, промислова робототехніка та зовнішнє обладнання (відповідно до стандартів IATF 16949 та IEC 60335).

· Часте під'єднання/від'єднання: Силові роз'єми, аудіороз'єми та промислові клемні блоки (стійкі до зносу від повторного використання).

· Жорсткі умови експлуатації: Екстремальні температури, вологість або хімічний вплив (наприклад, системи під капотом автомобіля, промислові цехи).

Виняткові характеристики при високій потужності/високій напрузі

Компоненти THT розроблені для роботи з більшими струмами, напругою та тепловим навантаженням, ніж більшість SMD, що критично важливо для:

· Систем живлення: Промислові джерела живлення, блоки живлення медичних пристроїв (МРТ/КТ-сканери) та акумуляторні затискачі автомобілів.

· Обладнання з високою напругою: Промислові панелі управління, системи опалення, вентиляції та кондиціонування повітря (HVAC) та компоненти зарядних пристроїв електромобілів (EV).

· Тепловідведення: Більший розмір компонентів і безпосереднє кріплення на плату забезпечують краще відведення тепла, зменшуючи ризик виходу з ладу в системах безперервної роботи.

Простота ремонту, переобладнання та обслуговування

Конструкція THT спрощує обслуговування після виробництва — це ключова перевага для критично важливого устаткування:

· Економічно вигідний ремонт: Пошкоджені компоненти (наприклад, промислові трансформатори, з’єднувачі медичних приладів) можна швидко замінити без спеціального обладнання для повторного плавлення, що мінімізує простої.

· Гнучкість прототипування: Ідеально підходить для малосерійного прототипування або нестандартних рішень, де поширеними є ручні коригування та заміна компонентів.

· Підтримка довгого життєвого циклу: Компоненти THT часто легше доступні для застарілих систем (наприклад, промислового обладнання з терміном експлуатації понад 10 років), що забезпечує тривалу можливість обслуговування.

Відповідність галузевим стандартам безпеки

THT відповідає суворим регуляторним вимогам щодо безпеки та надійності:

· Медична промисловість: Відповідає вимогам ISO 13485 та FDA 21 CFR Part 820 для критичних електричних з'єднань у діагностичному обладнанні та хірургічних інструментах.

· Промислова автоматика: Відповідає стандартам UL 508 та IEC 60335 для високовольтних клемних блоків та контролерів двигунів.

· Автомобільна промисловість: Дотримується вимог IATF 16949 щодо компонентів, стійких до вібрацій (наприклад, роз'ємів двигунових жгутів), та систем, важливих для безпеки.

Сумісність із комбінованою збіркою (THT + SMT)

THT доповнює SMT для вирішення складних конструкторських завдань:

· Використовуйте THT для високовольтних/міцних компонентів (наприклад, автомобільних силових роз'ємів) та SMT — для мініатюрних схем (наприклад, модулів ADAS) на одній і тій самій друкованій платі.

· Поєднання вартості та продуктивності: THT використовується для спеціальних, невеликих партій потужних деталей, тоді як SMT дозволяє автоматизувати масове виробництво стандартних компонентів.

Надійність для застосувань, важливих для безпеки

Надійні з'єднання THT зменшують ризик виходу з ладу в системах, де простої або несправності мають серйозні наслідки:

· Медичні пристрої: Силові з'єднання для моніторів пацієнтів та обладнання життєзабезпечення.

· Промислова автоматизація: Системи аварійного зупинення та модулі керування роботами.

· Автомобільна промисловість: Датчики системи гальмування та термінали системи управління батареями (BMS).

Головний висновок

Обирайте THT-монтаж, коли ваш продукт вимагає механічної міцності, роботи з високою потужністю, простоти обслуговування або відповідності суворим галузевим стандартам — особливо для критичних з точки зору безпеки, важких умов експлуатації або високопотужних

застосувань. Для гібридних конструкцій THT ідеально поєднується з SMT, забезпечуючи оптимальну продуктивність та ефективність витрат.

Компоненти з наскрізними отворами класифікуються за функцією, конструкцією та областю застосування — із чітким розділенням на типи, оптимізовані для роботи з високою потужністю, механічної стійкості або певних електричних функцій. Нижче наведено структурований

розбір за медичним, промисловим керуванням, автомобільним та споживчою електронікою:

1. Пасивні компоненти зі скрізними отворами

Пасивні компоненти (без активних напівпровідникових елементів) призначені для виконання базових електричних функцій (опір, ємність, індуктивність):

Резистори зі скрізними отворами

Типи: Вуглецеві, металоплівкові, дротові, потужні резистори.

Основні сфери застосування: Промислові модулі керування живленням (дротові для високої потужності), блоки керування двигунами в автомобілях (металоплівкові для високої точності), джерела живлення медичних пристроїв (потужні резистори для відведення тепла).

Стандарти: Відповідають стандартам UL 1412 (потужні резистори), IEC 60115 (загальні резистори).

Конденсатори зі скрізними отворами

Типи: Електролітичні (алюмінієві/танталові), керамічні, плівкові, танталові, суперконденсатори.

Основні сфери застосування: Автомобільні акумуляторні системи (суперконденсатори для накопичення енергії), промислові перетворювачі двигунів (електролітичні для вирівнювання напруги), медичне обладнання для візуалізації (керамічні для стабільності на високих частотах).

Ключові характеристики: Електролітичні конденсатори забезпечують високу ємність; танталові конденсатори компактні та високонадійні, що робить їх ідеальними для медичних пристроїв.

Навісні котушки індуктивності/трансформатори

Типи: силові котушки індуктивності, ВЧ-котушки індуктивності, ізолюючі трансформатори, трансформатори струму.

Основні сфери застосування: Джерела живлення для промислової автоматики (ізолюючі трансформатори для безпеки), системи зарядки в автомобілях (силові котушки індуктивності для регулювання напруги), медичні апарати МРТ (високовольтні трансформатори для перетворення енергії).

Переваги: Міцна конструкція обмотки для роботи з високим струмом/напругою (ідеально підходить для важких умов експлуатації).

2. Активні навісні компоненти

Активні компоненти (на основі напівпровідників) забезпечують підсилення, перемикання або обробку сигналів:

Навісні інтегральні схеми (ІС)

Типи: DIP (подвійний ряд пінів), SIP (один ряд пінів), PGA (матриця пінів), корпуси TO (транзистори).

Основні сфери застосування: Промислові ПЛК (DIP IC для логічного керування), автомобільні ECU (PGA для мікроконтролерів великої потужності), медичне діагностичне обладнання (SIP для обробки сигналів датчиків).

Ключові характеристики: Корпуси DIP спрощують ручну заміну (ідеальні для прототипів/ремонту); корпуси PGA призначені для обробки обчислень великої потужності.

Транзистори з наскрізними отворами

Типи: BJT (біполярний транзистор), MOSFET, IGBT (біполярний транзистор з ізольованим затвором), складні транзистори (Darlington pairs).

Основні сфери застосування: Керування промисловими двигунами (IGBT для комутації високої напруги), автомобільні перетворювачі потужності (MOSFET для перетворення постійного струму в змінний), підсилювачі потужності медичних пристроїв (BJT для лінійного підсилення).

Стандарти: IEC 60747 (напівпровідникові пристрої), AEC-Q101 (транзистори автомобільного класу).

Діоди/тиристори

Типи: Випрямні діоди, стабілітрони, світлодіоди, SCR (кремнієвий керований випрямляч), TRIAC.

Основні сфери застосування:

Автомобільні системи заряджання (випрямлячі діоди для перетворення змінного струму в постійний), промислові системи керування нагріванням (тиристори для регулювання потужності), індикаторні лампи в медичних приладах (радіоелементи з осьовими виводами для наочності), джерела живлення побутових приладів (стабілітрони для обмеження напруги).

3. Роз'єми та клеми (механічно-електричні компоненти)

Ці компоненти забезпечують фізичне/електричне з'єднання — з пріоритетом на міцність та надійність:

Електричні з'єднувачі

Типи: Коаксіальні роз'єми, клемні колодки, штекерні ножові роз'єми, круглі роз'єми (наприклад, DIN 43650).

Основні сфери застосування: Промислові панелі керування (клемні колодки для проводки), акумуляторні клеми автомобілів (штекерні ножові роз'єми), входи живлення медичних приладів (круглі роз'єми зі стійкістю до стерилізації).

Ключові характеристики: Ступені захисту IP67/IP68 для використання на відкритому повітрі в промисловості/автомобілях; матеріали медичного класу (біосумісні) для діагностичного обладнання.

Сигнальні з'єднувачі

Типи: D-подібні мініатюрні (D-sub), RJ45 (Ethernet), USB Type-A/B, аудіороз'єми (3,5 мм), DB9/DB25.

Основні сфери застосування: Побутова електроніка (USB/аудіороз'єми), промислова автоматизація (D-sub для підключення датчиків), автомобільні інформаційно-розважальні системи (RJ45 для Ethernet).

Переваги: Монтаж у отвори забезпечує стійкість до постійних циклів підключення/відключення (наприклад, аудіороз'єми побутової електроніки).

Клемні блоки та роз'єми

Типи: Гвинтові клемні блоки, роз'єми для друкованих плат, штирькові роз'єми, гніздові роз'єми.

Основні сфери застосування: Промислове керування проводкою (гвинтові клемні блоки для надійних з'єднань), внутрішні з'єднання медичних приладів (роз'єми для друкованих плат), жгут проводів автомобільного шасі (штирькові роз'єми для підключення модулів).

4. Електромеханічні компоненти з монтажем у отвори

Поєднана електрична/механічна функціональність для приведення в дію або перемикання:

Реле

Типи: Електромеханічні реле (EMR), силові реле, сигнальні реле, фіксуючі реле.

Основні сфери застосування: Промислові панелі керування (силові реле для комутації високої напруги), системи освітлення автомобілів (сигнальні реле), блокування безпеки медичних приладів (фіксуючі реле).

Стандарти: IEC 61810 (силові реле), AEC-Q200 (автомобільні реле).

Перемикачі

Типи: Перемикачі, кнопкові перемикачі, натискні перемикачі, DIP-перемикачі, обертальні перемикачі.

Основні сфери застосування: Побутові прилади (кнопкові перемикачі), промислові панелі керування (натискні аварійні зупинки), автомобільні панелі (перемикачі), медичні пристрої (стерильні натискні перемикачі).

Ключові характеристики: Запечатані перемикачі для важких умов експлуатації в автомобільній та промисловій галузях; матеріали медичного класу, сумісні зі стерилізацією.

Соленоїди/приводи

Типи: Лінійні соленоїди, обертові приводи.

Основні сфери застосування: Автомобільні замки дверей (лінійні соленоїди), керування промисловими клапанами (обертові приводи), системи подачі рідин у медицині (малі соленоїди для прецизійного регулювання потоку).

5. Спеціальні компоненти з отворами для монтажу

Оптимізовано для спеціалізованих застосувань із високими вимогами або критично важливих для безпеки:

Запобіжники та автоматичні вимикачі

Типи: Картриджні запобіжники, ножові запобіжники, термічні автоматичні вимикачі.

Основні сфери застосування: Автомобільні електричні системи (плавкі запобіжники типу «лез»), промислові джерела живлення (патронні запобіжники), медичні пристрої (плавкі запобіжники з уповільненим спрацьовуванням для захисту від перенапруг).

Стандарти: UL 248 (запобіжники), IEC 60947 (автоматичні вимикачі).

Кристали та генератори

Типи: Кварцові кристали, кварцові генератори, модулі RTC (годинник реального часу).

Основні сфери застосування: Промислові програмовані логічні контролери (ПЛК) (кварцові генератори для синхронізації), автомобільні розважальні системи (модулі RTC), медичне діагностичне обладнання (високоточні кварцові кристали для синхронізації сигналів).

Пріоритетні компоненти, специфічні для галузі

Складання друкованих плат зі схопленням отворів (THT) характеризується особливими рисами, які роблять його незамінним для застосувань, що вимагають механічної міцності, обробки високої потужності та довготривалої надійності. Нижче наведено структурований розбір його основних

характеристик, узгоджених із секторами медицини, промислової автоматики, автомобілебудування та побутової електроніки:

Механічна міцність та довговічність

Конструкція з анкерним з'єднанням: Компоненти вставляються через отвори у друкованій платі та припаюються з протилежного боку, створюючи жорстке механічне з'єднання (значно міцніше, ніж у поверхнево-монтованих компонентів). Це забезпечує стійкість до вібрації, ударів та

фізичних навантажень — критично важливо для:

Компонентів шасі автомобілів (відповідність стандарту IATF 16949 щодо стійкості до вібрації).

Промислових роботів та зовнішнього обладнання (стійкість до постійних рухів/ударів).

З'єднувачів медичних пристроїв (довговічність під час повторних циклів стерилізації).

Стійкість до зносу: Штиркові з'єднувачі та клеми витримують багаторазове підключення/відключення (наприклад, мережеві шнури побутових приладів, клеми промислових панелей керування).

Високопотужні та високовольтові можливості

Надійна робота зі струмом і напругою: Більші виводи компонентів і паяні з'єднання дозволяють ШМЗ підтримувати застосування з високим струмом (10 А і більше) та високою напругою (1000 В і більше), на відміну від більшості SMD-компонентів:

Промислові джерела живлення та контролери двигунів (високопотужні трансформатори/резистори).

Автомобільні системи акумуляторів EV (високовольтові клеми та запобіжники).

Медичні сканери МРТ/КТ (компоненти перетворення високої напруги).

Покращене відведення тепла: Більший розмір компонентів і безпосереднє кріплення на друковану плату сприяють передачі тепла, зменшуючи ризик перегріву в системах безперервної роботи (наприклад, контролери промислових печей).

Простота ручної збірки, ремонту та переробки

· Доступне паяння: THT-компоненти є видимими та простими у ручному паянні — ідеальні для невеликих серій прототипів, спеціальних конструкцій або ремонтів на місці.

· Спрощена заміна компонентів: Пошкоджені компоненти (наприклад, промислові трансформатори, реле медичних приладів) можна легко вилучити та замінити без спеціального обладнання для рефлоу-паяння, що мінімізує час простою критичних систем.

· Сумісність із застарілими системами: THT-компоненти широко доступні для старішого обладнання (наприклад, промислове устаткування з терміном служби понад 10 років), забезпечуючи тривалу ремонтопридатність.

Надійність у жорстких умовах

· Стійкість до впливу навколишнього середовища: THT-збірки стабільно працюють в екстремальних умовах:

Екстремальні температури (-40°C до 150°C) для систем автомобілів під капотом.

Вологість/пил (ступінь захисту IP65/IP67) для зовнішніх промислових датчиків.

Вплив хімічних речовин (олії, розчинники) на обладнання виробничих цехів.

· Стабільна електрична продуктивність: Менш схильний до перешкод ЕМІ/РЧІ в умовах шумних промислових середовищ (наприклад, системи автоматизації виробництва).

Відповідність суворим галузевим стандартам

· Сертифікація для безпечних критичних систем: THT відповідає нормативним вимогам щодо надійності та безпеки:

Медицина: ISO 13485 та FDA 21 CFR Part 820 (для електроживлення пристроїв життєзабезпечення).

Промисловий: UL 508 та IEC 60335 (для високовольтних панелей керування).

Автомобільна промисловість: IATF 16949 (для вібростійких конструктивних компонентів).

· Відслідковуваність: Компоненти з наскрізними отворами простіші у перевірці та підтвердження відповідності (наприклад, маркування партій для частин медичних приладів).

Сумісність із комбінованою збіркою (THT + SMT)

· Гнучкість гібридного проектування: THT інтегрується безшовно з SMT на одній і тій же друкованій платі, поєднуючи:

THT для високопотужних / довговічних компонентів (наприклад, автомобільні силові роз’єми).

SMT для мініатюрних схем (наприклад, модулі датчиків ADAS).

· Оптимізація вартості: Поєднує гнучкість THT для малих обсягів з ефективністю масового виробництва SMT.

Простий контроль та управління якістю

· Візуальна перевірка: Паюкові з'єднання видимі (на відміну від прихованих SMD-з'єднань), що дозволяє швидко проводити візуальний огляд або автоматичний оптичний контроль (AOI) на наявність дефектів (холодні паюки, замикання).

· Доступність для тестування: Виводи через отвори легко доступні для промірки під час функціонального тестування (наприклад, діагностика промислових контрольних плат).

Короткий опис ключових характеристик