Dlaczego montaż elementów przewodzących przez otwory (THT) na płytach PCB nadal jest ważny w przypadku urządzeń przemysłowych?

Technologia montażu powierzchniowego (SMT) jest często wyróżniana jako najlepsza metoda montażu płytek obwodów drukowanych (PCB) w szybko zmieniającej się branży elektronicznej ze względu na jej zgodność z coraz mniejszymi projektami oraz wysoką wydajność. Jednak montaż przez otwór (through-hole) nadal odgrywa kluczową rolę, szczególnie w sektorze przemysłowym, gdzie zawsze najważniejsze były wytrzymałość, niezawodność oraz długotrwała wartość użytkowa w zakresie wydajności. Pomimo atrakcyjności najnowszych technologii metody montażu przez otwór w żadnym razie nie są zbędne dla większości inżynierów i producentów.

Jak działa montaż przez otwór płytek PCB?

Montaż przez otwór płytek PCB polega na umieszczaniu elementów elektronicznych z wyprowadzeniami (leadami) w otworach wywierconych w płytce obwodów drukowanych (PCB), a następnie ich lutowaniu do śladów (padek) po przeciwnej stronie płytki. Taki rodzaj połączenia mechanicznego jest bardzo solidny i faktycznie jest o rząd wielkości wytrzymałszy niż połączenia montowane powierzchniowo.

Z drugiej strony montaż powierzchniowy (SMT) po prostu umieszcza elementy na powierzchni płytki, podczas gdy montaż przewlekany zapewnia fizyczne zakotwiczenie elementów, dzięki czemu bardzo dobrze wytrzymują one obciążenia środowiskowe.

Bezpieczeństwo fizyczne i wytrzymałość

Pierwszym powodem wyjaśniającym długą żywotność i nadal istotną rolę montażu przewlekanego płytek PCB jest jego doskonała wytrzymałość mechaniczna. Urządzenia elektroniczne stosowane w różnych branżach często muszą funkcjonować w trudnych warunkach, takich jak wibracje, uderzenia mechaniczne lub zmiany temperatury.

Elementy zamontowane metodą przewlekaną prawie nigdy nie odpadają ani nie ulegają uszkodzeniu pod wpływem oddziaływań zewnętrznych. Dlatego też metoda ta stanowi doskonały wybór w przypadku:

• Systemów sterowania ciężkimi maszynami
• Elektronika samochodowa
• Urządzeń do lotów kosmicznych
• Jednostki zasilania

W rzeczywistości w tych miejscach wiarygodność przestaje być kwestią wyboru – staje się koniecznością.

Doskonała wydajność nawet w skrajnych warunkach

Ponadto warunki przemysłowe mogą być dość surowe dla urządzenia, np. ekspozycja na kurz, wilgoć, wysoką temperaturę oraz zakłócenia elektryczne. Montaż przez otwory (THT) zwiększa niezawodność w takich sytuacjach, ponieważ połączenia lutowane są silniejsze, a elementy są głębiej osadzane w płytce.

Firmy takie jak King Field doceniają tę zaletę i sprawnie wykorzystują montaż przez otwory (THT) w swoich działaniach mających na celu budowę elektroniki przemysłowej, której można bezpiecznie polegać przez wiele lat bez spadku wydajności.

Najlepsze rozwiązania dla dużych elementów

Zdarza się, że urządzenia przemysłowe wykorzystują duże lub wysokoprądowe komponenty, takie jak transformatory, kondensatory i łączniki. Elementy te nie tylko nagrzewają się, ale również podlegają regularnym obciążeniom mechanicznym.

Montaż przez otwory (THT) zapewnia wystarczające wsparcie konstrukcyjne do mocowania tych większych elementów i stanowi znacznie lepsze rozwiązanie niż technologia montażu powierzchniowego (SMT) pod względem siły przytrzymywania wymaganej dla tego typu komponentów.

Praca ręczna i naprawa – łatwiejsze niż kiedykolwiek

Inną zaletą montażu przez otwory jest jego doskonała kompatybilność z ręcznym lutowaniem oraz czynnościami naprawczymi. Choć montaż fabryczny stanowi znaczną część produkcji, konserwacja w terenie jest również powszechna w środowiskach przemysłowych, a możliwość wymiany lub naprawy elementów przy minimalnym nakładzie wysiłku stanowi istotną zaletę.

Nietrafne części będą szybko wykrywane i wymieniane przez technika, nawet jeśli nie dysponuje on najbardziej zaawansowanym sprzętem. Ponadto całkowicie ograniczane są obawy dotyczące kosztów oraz czasu potrzebnego na przywrócenie maszyny do pełnej sprawności.

Ustalona metoda o stabilnych właściwościach przez lata

Oczywiście rozwój nowych rozwiązań napędza przemysł elektroniczny do przodu, jednak oparcie się na sprawdzonych i przepróbowanych metodach ma również ogromną wartość.

Przez wiele lat montaż PCB przez otwory zapewniał niezawodną pomoc i pozostaje dobrze znanym elementem linii produkcyjnych.

W rzeczywistości klienci przemysłowi mają tendencję do wybierania stabilności zamiast nowości. Szukają oni rozwiązań dokładnie przetestowanych i zweryfikowanych. Firmy takie jak King Field łączą tę sprawdzoną przez lata metodę z nowoczesnymi systemami kontroli jakości, aby oferować spójne i wiarygodne wyniki.

Montaż hybrydowy: połączenie zalet dwóch technologii

Obecnie wiele produktów przemysłowych powstaje w wyniku zastosowania przez producentów podejścia hybrydowego – czyli wykorzystywania zarówno montażu powierzchniowego (SMT), jak i montażu przez otwory (through hole) na płytach obwodów drukowanych. Jeśli chodzi o kompaktowość, to SMT jest odpowiedni do umieszczania bardzo małych elementów o wysokiej gęstości rozmieszczenia, natomiast montaż przez otwory zapewnia trwałość i niezawodność.

Na przykład:

• SMT stosowane do montażu bardzo małych, o wysokiej gęstości elementów
• Elementy montowane przez otwory przeznaczone do złącz, elementów mocy oraz części mechanicznych

Powyższa strategia zapewnia, że produkty osiągają najlepsze możliwe parametry działania niezależnie od zakresu ich zastosowań.

Zgodność ze standardami przemysłowymi

Samo się rozumie, że elektronika przemysłowa musi spełniać bardzo ścisłe wymagania regulacyjne dotyczące bezpieczeństwa i wydajności. Oprócz odporności montażu elementów przez otwory na płytach PCB prawdopodobnie właśnie on samodzielnie umożliwia zgodność z certyfikatami takimi jak standardy IPC lub specyfikacje wojskowe, które zwykle wymagają przejścia testów o bardzo wysokim stopniu trudności.

Zaoszczędzony grosz to zarobiony grosz

Ponadto montaż elementów przez otwory, który może wiązać się z większym nakładem czasu i środków finansowych w pierwszej fazie / fazie początkowej uruchomienia, w rzeczywistości okazuje się najtańszym wyborem, jeśli uwzględni się stosunek długości życia do kosztów naprawy (maszyna lub urządzenie, którego można używać przez 50 lat, będzie najprawdopodobniej tańsze niż takie, które działa przez 5 lat, niezależnie od tego, jak niską cenę miało to drugie urządzenie na etapie zakupu).

Produkty przemysłowe są przeznaczone do nieprzerwanego działania przez wiele lat, dlatego systemy CAD stanowią znaczne inwestycje. Nieunikniona długoterminowa niezawodność zapewnia uzasadnioną wartość inwestycji, a więc wybór dużych programów do projektowania z istotnymi uaktualnieniami w najbliższej przyszłości nie jest zbyt kosztowny.

Podsumowanie

Choć technologia SMT jest bezsprzecznie liderem wśród technologii montażu płytek PCB, montaż elementów przez otwory nadal odgrywa kluczową rolę w przemysłowym wytwarzaniu elektroniki. To właśnie w tym aspekcie montaż przez otwory ma wyraźną przewagę – znacznie większa wytrzymałość mechaniczna, wysoka wydajność nawet w trudnych lub typowych warunkach środowiskowych oraz możliwość fizycznego zamocowania dużych komponentów stały się powodami, dla których technologia ta nie tylko cieszy się uznaniem użytkowników, ale także jest uwzględniana w ich projektach.

King Field również docenia korzyści płynące z tej technologii i wykorzystuje najnowocześniejsze linie produkcyjne oraz metody, w tym montaż płytek PCB metodą przewiertu (through hole), aby spełnić wymagania klientów przemysłowych, którzy kładą nacisk na trwałość i długą żywotność.