Lắp ráp lỗ xuyên mạch

Lắp ráp PCB lỗ xuyên là gì?

Lắp ráp PCB lỗ xuyên là một quy trình sản xuất điện tử truyền thống, trong đó các linh kiện có chân kim loại được đưa qua các lỗ đã khoan sẵn trên bảng mạch in (PCB) và hàn vào mặt đối diện . Khác với Công nghệ gắn bề mặt (SMT), các linh kiện THT được cố định vật lý xuyên qua PCB, khiến chúng lý tưởng cho các ứng dụng yêu cầu độ ổn định cơ học và xử lý công suất cao.

Đặc Tính Chính Của Lắp Ráp THT

· Thiết Kế Linh Kiện: Các linh kiện THT có các chân dài và cứng, đi xuyên qua các lỗ trên PCB, tạo nên liên kết cơ học chắc chắn.

· Phương Pháp Hàn:

Hàn sóng: Quy trình tự động cho sản xuất số lượng lớn – Các PCB được đưa qua một sóng hàn nóng chảy để đồng thời kết nối tất cả các chân.

Hàn Thủ Công: Được sử dụng cho sản xuất số lượng nhỏ, lắp ráp nguyên mẫu hoặc các linh kiện lớn/không theo hình dạng thông thường mà không thể hàn sóng.

· Độ bền cơ học: Việc chèn linh kiện qua lỗ và hàn tạo ra kết nối chắc chắn, chịu được rung động, va đập và ứng suất cơ học.

· Khả năng xử lý công suất: Các linh kiện THT được tối ưu hóa cho các ứng dụng dòng điện cao, điện áp cao nhờ kích thước chân dẫn lớn hơn và khả năng tản nhiệt tốt hơn.

Các bước chính trong quy trình lắp ráp THT

· Chuẩn bị linh kiện : Cắt chân linh kiện đến độ dài phù hợp (nếu cần) để chèn vào mạch in.

· Chèn linh kiện: Đặt chân linh kiện xuyên qua các lỗ đã khoan sẵn trên mạch in (thủ công đối với nguyên mẫu, tự động bằng máy chèn trong sản xuất hàng loạt).

Hàn:

Hàn sóng: PCB (với các linh kiện đã được lắp vào) được chuyển qua sóng hàn, lớp hàn sẽ phủ lên các chân và bề mặt tiếp xúc để tạo thành mối nối cố định.

Hàn Thủ Công: Sử dụng mỏ hàn để cấp thiếc vào từng chân nối nhằm thực hiện các kết nối chính xác, tùy chỉnh.

· Cắt tỉa & Làm sạch: Cắt bỏ phần chân thừa sau khi hàn; làm sạch PCB để loại bỏ dư lượng flux (quan trọng đối với độ tin cậy và tiêu chuẩn tuân thủ).

· Kiểm tra & Thử nghiệm: Kiểm tra bằng mắt thường (hoặc chụp X-quang tự động đối với các mối nối ẩn) để phát hiện các mối hàn lạnh, nối tắt hoặc linh kiện lệch vị trí; thử nghiệm chức năng để xác minh hiệu suất.

Ưu điểm của Lắp ráp THT

· Độ ổn định cơ học vượt trội: Lý tưởng cho các ứng dụng chịu rung động hoặc thường xuyên cắm rút.

· Khả năng tương thích cao với công suất/điện áp cao: Xử lý dòng điện và điện áp cao hơn hầu hết các linh kiện SMD, làm cho nó trở nên thiết yếu trong các nguồn điện, bảng điều khiển công nghiệp và hệ thống pin ô tô.

· Dễ dàng sửa chữa và làm lại: Các linh kiện bị hỏng có thể dễ dàng tháo ra và thay thế (không cần thiết bị hàn lại chuyên dụng), giảm thời gian ngừng hoạt động của các hệ thống quan trọng.

· Độ tin cậy trong môi trường khắc nghiệt: Chịu được nhiệt độ cực đoan, độ ẩm và tiếp xúc hóa chất (phù hợp với các tiêu chuẩn như IEC 60335 cho ứng dụng công nghiệp, IATF 16949 cho ô tô).

Ứng dụng cụ thể trong ngành

THT so với SMT: Các điểm khác biệt chính

Tại Sao Nên Chọn Lắp Ráp PCB Lỗ Xuyên?

Việc lựa chọn lắp ráp mạch in kiểu xuyên lỗ (THT) là một chiến lược phù hợp cho các ứng dụng mà độ bền cơ học, khả năng xử lý công suất cao và độ tin cậy lâu dài là yếu tố bắt buộc — đặc biệt trong các lĩnh vực y tế, điều khiển công nghiệp, ô tô và các thiết bị điện tử tiêu dùng. Dưới đây là những lý do chính để lựa chọn THT, được điều chỉnh phù hợp với định hướng kinh doanh của bạn:

Độ bền cơ học vượt trội cho môi trường chịu tải cao

Các linh kiện THT được gắn cố định qua các lỗ trên mạch in và hàn ở mặt đối diện, tạo ra liên kết chắc chắn hơn nhiều so với các linh kiện gắn bề mặt (SMD). Điều này khiến THT trở nên lý tưởng cho:

· Các ứng dụng dễ bị rung/chấn động: Các bộ phận khung gầm ô tô, robot công nghiệp và thiết bị ngoài trời (phù hợp với các tiêu chuẩn IATF 16949 và IEC 60335).

· Các kết nối thường xuyên tháo/lắp: Các đầu nối nguồn, giắc âm thanh và khối đầu cuối công nghiệp (chống mài mòn do sử dụng lặp lại nhiều lần).

· Điều kiện hoạt động khắc nghiệt: Nhiệt độ cực cao, độ ẩm hoặc tiếp xúc với hóa chất.

Hiệu suất Cao về Công suất/Điện áp

Các linh kiện THT được thiết kế để chịu được dòng điện, điện áp và tải nhiệt cao hơn hầu hết các linh kiện SMD, điều này rất quan trọng đối với:

· Hệ thống điện lực: Nguồn điện công nghiệp, bộ nguồn thiết bị y tế (máy MRI/CT), và đầu nối pin trên xe ô tô.

· Thiết bị điện áp cao: Tủ điều khiển công nghiệp, hệ thống HVAC và các thành phần sạc xe điện (EV).

· Quản lý nhiệt: Kích thước linh kiện lớn hơn và việc gắn trực tiếp lên bảng mạch giúp tản nhiệt tốt hơn, giảm nguy cơ hỏng hóc trong các hệ thống vận hành liên tục.

Dễ dàng sửa chữa, sửa đổi và bảo trì

Thiết kế của THT đơn giản hóa việc bảo trì sau sản xuất—một lợi thế quan trọng đối với các thiết bị then chốt:

· Sửa chữa tiết kiệm chi phí: Các thành phần bị hỏng có thể được thay thế nhanh chóng mà không cần thiết bị hàn lại chuyên dụng, giảm thiểu thời gian ngừng hoạt động.

· Linh hoạt trong chế tạo mẫu: Lý tưởng cho việc chế tạo mẫu số lượng thấp hoặc các thiết bị tùy chỉnh, nơi các điều chỉnh thủ công và thay thế linh kiện là phổ biến.

· Hỗ trợ vòng đời dài: Các thành phần THT thường sẵn có hơn cho các hệ thống cũ, đảm bảo khả năng bảo trì liên tục.

Tuân thủ các tiêu chuẩn an toàn riêng biệt theo ngành

THT phù hợp với các yêu cầu quy định nghiêm ngặt về an toàn và độ tin cậy:

· Y tế: Đáp ứng ISO 13485 và FDA 21 CFR Phần 820 cho các kết nối điện quan trọng trong thiết bị chẩn đoán và dụng cụ phẫu thuật.

· Điều khiển Công nghiệp: Tuân thủ UL 508 và IEC 60335 cho các thanh đầu nối điện áp cao và bộ điều khiển động cơ.

· Ô tô: Tuân thủ IATF 16949 đối với các linh kiện chịu rung động và các hệ thống an toàn quan trọng.

Tương thích với Lắp ráp Hỗn hợp (THT + SMT)

THT bổ sung cho SMT để giải quyết các thách thức thiết kế phức tạp:

· Sử dụng THT cho các linh kiện công suất cao/bền chắc và SMT cho mạch thu nhỏ trên cùng một PCB.

· Cân bằng chi phí và hiệu suất: THT xử lý các bộ phận công suất cao theo đơn đặt hàng, sản lượng thấp trong khi SMT tự động hóa sản xuất hàng loạt các thành phần tiêu chuẩn.

Độ tin cậy cho Ứng dụng An toàn Quan trọng

Các kết nối chắc chắn của THT giảm thiểu nguy cơ hỏng hóc trong các hệ thống mà việc ngừng hoạt động hoặc trục trặc có hậu quả nghiêm trọng:

· Thiết bị y tế: Kết nối điện cho thiết bị theo dõi bệnh nhân và thiết bị hỗ trợ sự sống.

· Tự động hóa công nghiệp: Hệ thống dừng khẩn cấp và các mô-đun điều khiển robot.

· Ô tô: Cảm biến hệ thống phanh và đầu nối hệ thống quản lý pin (BMS).

Lắp ráp mạch in qua lỗ (THT) được xác định bởi những đặc điểm riêng biệt khiến nó không thể thay thế trong các ứng dụng yêu cầu độ bền cơ học, xử lý công suất cao và độ tin cậy lâu dài. Dưới đây là bảng phân tích có cấu trúc về các tính năng cốt lõi của nó, phù hợp với các lĩnh vực y tế, điều khiển công nghiệp, ô tô và điện tử tiêu dùng:

Độ bền cơ học & Tuổi thọ

Thiết kế kết nối chắc chắn: Các linh kiện được đưa qua các lỗ trên mạch in và hàn ở mặt đối diện, tạo thành một liên kết cơ học cứng (vững chắc hơn nhiều so với các linh kiện hàn bề mặt). Điều này chống lại rung động, sốc và ứng suất vật lý—điều kiện thiết yếu cho:

Các bộ phận khung gầm ô tô (tuân thủ IATF 16949 về khả năng chống rung động).

Robot công nghiệp và thiết bị ngoài trời (chống lại chuyển động/va chạm thường xuyên).

Các đầu nối thiết bị y tế (độ bền cho các chu kỳ tiệt trùng lặp lại).

Khả năng chống mài mòn: Các đầu nối và đầu cực kiểu xuyên lỗ chịu được việc ghép và tháo rời thường xuyên.

Khả năng chịu dòng cao & điện áp cao

Khả năng chịu dòng/áp mạnh: Các chân linh kiện và mối hàn lớn hơn cho phép THT hỗ trợ các ứng dụng dòng cao (10A+) và điện áp cao (1000V+), điều mà hầu hết các linh kiện dán bề mặt (SMD) không làm được:

Bộ nguồn công nghiệp và bộ điều khiển động cơ (biến áp/điện trở công suất lớn).

Hệ thống pin xe điện ô tô (đầu nối và cầu chì điện áp cao).

Máy chụp cộng hưởng từ MRI/CT trong y tế (các linh kiện chuyển đổi điện áp cao).

Tản nhiệt vượt trội: Kích thước thành phần lớn và gắn trực tiếp lên bo mạch giúp tản nhiệt tốt hơn, giảm nguy cơ quá nhiệt trong các hệ thống hoạt động liên tục.

Dễ dàng lắp ráp, sửa chữa và hoàn thiện thủ công

· Hàn dễ tiếp cận: Các linh kiện THT dễ nhìn thấy và dễ hàn thủ công — lý tưởng cho việc chế tạo mẫu số lượng thấp, các thiết bị tùy chỉnh hoặc sửa chữa tại chỗ.

· Thay thế linh kiện đơn giản: Các thành phần bị hỏng có thể được gỡ ra và thay thế mà không cần thiết bị hàn lại chuyên dụng, giảm thiểu thời gian ngừng hoạt động cho các hệ thống quan trọng.

· Tương thích với hệ thống cũ: Các thành phần THT có sẵn rộng rãi cho thiết bị cũ, đảm bảo khả năng bảo trì dài hạn.

Tính tin cậy trong môi trường khắc nghiệt

· Khả năng chịu đựng môi trường: Các cụm linh kiện THT hoạt động ổn định trong điều kiện khắc nghiệt:

Nhiệt độ cực đoan (-40°C đến 150°C) cho các hệ thống dưới nắp ca-pô ô tô.

Ẩm/bụi (đạt tiêu chuẩn IP65/IP67) cho cảm biến công nghiệp ngoài trời.

Tiếp xúc với hóa chất (dầu, dung môi) đối với thiết bị trên sàn nhà máy.

· Hiệu suất điện ổn định: Ít bị ảnh hưởng bởi nhiễu EMI/RFI trong các môi trường công nghiệp nhiều nhiễu.

Tuân thủ các tiêu chuẩn ngành nghiêm ngặt

· Chứng nhận cho ứng dụng an toàn quan trọng: THT phù hợp với các yêu cầu quy định về độ tin cậy và an toàn:

Y tế: ISO 13485 và FDA 21 CFR Phần 820.

Công nghiệp: UL 508 và IEC 60335.

Ngành ô tô: IATF 16949.

· Sự truy xuất nguồn gốc: Các linh kiện lỗ xuyên dễ kiểm tra và xác minh việc tuân thủ hơn.

Tương thích với Lắp ráp Hỗn hợp (THT + SMT)

· Tính linh hoạt trong thiết kế lai: THT tích hợp liền mạch với SMT trên cùng một bảng mạch in (PCB), kết hợp:

THT cho các linh kiện công suất cao/bền.

SMT cho mạch nhỏ gọn.

· Tối ưu hóa chi phí: Cân bằng giữa khả năng tùy chỉnh theo số lượng nhỏ của THT và hiệu quả sản xuất hàng loạt của SMT.

Kiểm tra đơn giản và kiểm soát chất lượng

· Khả năng kiểm chứng bằng hình ảnh: Các mối hàn có thể nhìn thấy được (khác với các mối hàn SMD ẩn), cho phép kiểm tra nhanh bằng mắt thường hoặc kiểm tra quang học tự động (AOI) để phát hiện lỗi (mối hàn lạnh, nối tắt).

· Khả năng tiếp cận khi kiểm tra: Các chân dẫn lỗ xuyên dễ dàng được kiểm tra chức năng.