المكونات ذات الفتحة العابرة هي مكونات إلكترونية ذات أسلاك أو محطات يتم إدخالها في فتحات محفورة في مجلس الكلور ولُحمت لعمل توصيلات ميكانيكية وكهربائية. في الأيام الأولى، THT (تكنولوجيا الثقب الممتد) كانت تقنية تجميع PCB هي التقنية الرئيسية، ولكن مع استمرار زيادة مستوى تكامل الدوائر اليوم، ستصبح المكونات أكثر إحكاما، ويميل مهندسو الإلكترونيات اليوم إلى اختيار مكونات أصغر حجما. SMT (تكنولوجيا التركيب السطحي) المكونات. لكن مما لا شك فيه أن THT لا يزال يحتل مكانة مهمة في صناعة لوحات الدوائر المطبوعة (PCB) بفضل مزاياه الخاصة. في هذه المقالة، سنقدم تعريفًا بمكونات الثقوب العابرة من جوانب مختلفة، ونقدم بعض الأفكار حول كيفية الاختيار بين مكونات SMD ومكونات الثقوب العابرة. لنتابع القراءة لمعرفة المزيد!
أنواع المكونات من خلال الفتحة
مكونات الرصاص المحورية
المكونات المحورية ذات الأسلاك تمتد من طرفي القطعة موازية لمحورها. ومن الأمثلة الشائعة:
- المقاومات: توفر المقاومات ذات الفتحة المقاومة لتدفق التيار الكهربائي وتحتوي على أسلاك في كل طرف، مما يجعلها سهلة الإدخال من خلال الفتحات الموجودة في لوحة الدوائر المطبوعة.
- المكثفات: مكثفات ذات أسلاك محورية تخزن الطاقة الكهربائية وتُطلقها. كما تحتوي على أسلاك في كل طرف للتركيب عبر الثقوب.
- الثنائيات: تسمح الثنائيات ذات الرصاص المحوري بتدفق التيار في اتجاه واحد، وعادةً ما يكون لها أسلاك في كلا الطرفين.
مكونات الرصاص الشعاعي
الأجزاء ذات الأسلاك الشعاعية لها أسلاك تمتد عموديًا على محور جسم المكوّن. وغالبًا ما تحتوي المكونات أدناه على أسلاك شعاعية:
- الترانزستورات: تُستخدم الترانزستورات ذات الأسلاك الشعاعية للتضخيم والتبديل. تحتوي على أسلاك على أحد جانبي المكون للتركيب عبر ثقب.
- الدوائر المتكاملة (ICs): تأتي بعض هذه الدوائر في عبوات مزودة بأسلاك شعاعية. هذه العبوات أقل شيوعًا من عبوات الدوائر المتكاملة الأخرى، ولكنها لا تزال تُستخدم في تطبيقات محددة.
دوائر متكاملة DIP
تتميز الدوائر المتكاملة ثنائية الخط (DIP) بأسلاك توصيل تمتد من كلا الجانبين الطويلين لجسم بلاستيكي مستطيل. تتيح دوائر DIP المتكاملة لحام الثقوب وتوصيلها بلوحة الاختبار.
دبابيس وموصلات
- الدبابيس: يمكن استخدام الدبابيس ذات الفتحة العريضة لأغراض مختلفة، مثل إنشاء نقاط اختبار أو توفير اتصال بين لوحات الدوائر المطبوعة أو المكونات.
- الموصلات: تُستخدم الموصلات ذات الفتحات البينية لإنشاء توصيلات كهربائية بين لوحة الدوائر المطبوعة والأجهزة الخارجية. تتوفر بأشكال متنوعة، بما في ذلك موصلات D-sub، ورؤوس الدبابيس، وغيرها.
تشمل مكونات الثقب النفاذ الأخرى المتنوعة الصمامات، ومحثات خرز الفريت، والمحولات، ومقاومات الجهد، والمرحلات. تسمح الأسلاك الهندسية الفريدة باللحام عبر الثقب النفاذ.
اقرأ مدونتنا الأخرى لجميع أنواع مكونات PCB: https://www.mokotechnology.com/circuit-board-components/
كيفية لحام المكونات من خلال الثقب؟
- جهز منطقة عملك
للاستعداد لعملية اللحام، نظّف أولًا الأجزاء التي ستُوصلها. استخدم ايزوبروبيل لإزالة أي أوساخ أو غبار عن الأسلاك ولوحة الدائرة. اترك كل شيء يجف في الهواء أو امسحه برفق بقطعة قماش خالية من الوبر. يساعد هذا التنظيف السريع على التصاق اللحام بشكل أفضل، مما يتيح لك الحصول على وصلات متينة ودائمة.
- تنظيف طرف مكواة اللحام
تأكد من تنظيف طرف المكواة قبل اللحام. سخّنها، ثم امسحها بعناية بإسفنجة مبللة بالماء. هذا يُزيل أي أكسدة أو شوائب، مما يسمح للمكواة بنقل الحرارة بكفاءة للحصول على لحام نظيف.
- أدخل المكون
أدخل أسلاك مكون الفتحة العابرة في الفتحات المناسبة على لوحة الدوائر المطبوعة.
- ثني الأسلاك (إذا لزم الأمر)
إذا كان المكون يحتوي على أسلاك طويلة، فيمكنك ثنيها قليلاً للخارج على الجانب الآخر من اللوحة لتثبيت المكون في مكانه أثناء اللحام.
- تسخين المفصل
ضع طرف المكواة بحيث يلامس كلاً من سلك المكوّن ولوحة الدائرة في آنٍ واحد. تأكد من أن الطرف يلامس كلاً من السلك ولوحة الدائرة. لوحة PCB.
- تطبيق اللحام
بعد تسخين المفصل (عادةً خلال ثانيتين إلى ثلاث ثوانٍ)، لامس سلك اللحام بالمفصل. يجب أن يتدفق اللحام بسلاسة حول المفصل ويغطي كلاً من السلك والوسادة. لا تُفرط في وضع اللحام؛ فكمية صغيرة عادةً ما تكفي.
- إزالة اللحام والحديد
بمجرد أن يتدفق اللحام، اسحب السلك أولًا، ثم المكواة. أبقِ المفصل ثابتًا لبضع ثوانٍ حتى يتصلب اللحام ويتماسك. وقت التبريد هذا ضروري لإنشاء اتصال قوي ودائم بين القطع. لا تحرك المكون أو اللوحة حتى يتماسك اللحام لتجنب "الوصلات الباردة".
- فحص المفصل
افحص مفصل اللحام بصريًا للتأكد من أنه يبدو لامعًا وناعمًا وموزعًا بالتساوي. يجب أن يكون المفصل الملحوم جيدًا ذو مظهر مقعر ومرتفع قليلًا.
- تقليم الأسلاك الزائدة
إذا لزم الأمر، استخدم قواطع مسطحة لقص أي أسلاك زائدة للمكونات بحيث تكون مستوية مع لوحة الدوائر المطبوعة. عند قص الأسلاك الزائدة، اترك مسافة صغيرة بين القطع ومفصل اللحام. الاقتراب الزائد قد يُؤدي إلى إتلاف التوصيلة التي أنشأتها للتو.
- كرر العملية
كرر الخطوات من 3 إلى 9 لكل مكون من مكونات الفتحة الموجودة على لوحة الدوائر المطبوعة.
- تنظيف لوحة الدوائر المطبوعة (اختياري)
بعد الانتهاء من أعمال اللحام، فكّر في تنظيف اللوحة. استخدم كحول الأيزوبروبيل وفرشاة صغيرة أو قطعة قطن لإزالة أي بقايا من مادة اللحام برفق. هذا يُزيل الأوساخ ويترك وصلات اللحام ولوحة الدائرة نظيفة.
- اختبار الدائرة
قبل إغلاق الجهاز أو تشغيله، تأكد من فحص وصلات اللحام جيدًا وتأكد من عدم وجود جسور لحام أو ماس كهربائي.
نصائح للتعامل مع مكونات الفتحة الممتدة في تصميم لوحة الدوائر المطبوعة (PCB)
فيما يلي بعض النصائح لدمج أجزاء الثقب بشكل فعال في تصميم اللوحة التالية:
- قيّم مدى ملاءمة مكونات الثقب العابر - ضع في اعتبارك عوامل مثل التكلفة، ووقت التجميع، واحتياجات الاستبدال، ومقاومة الاهتزاز. قد يكون الثقب العابر مفضلًا للموصلات، أو أجهزة الطاقة، أو المكونات الأساسية.
- اختر حجم الثقب المناسب - اتبع مواصفات الشركة المصنعة لقطر المثقاب. فالقطر الصغير جدًا يزيد من المقاومة، والكبير جدًا قد يؤثر على جودة وصلة اللحام. تذكر أن الوسادات أكبر من الثقوب.
- انتبه للمسافات - اترك مسافة كافية بين الثقوب والمسارات للتوجيه. تتطلب المكونات، مثل دوائر DIP IC، كثافة ثقوب أعلى. راجع أوراق البيانات.
- ركّز على ثبات السوق - ضع قطعًا ذات ثقوب بارزة بالقرب من زوايا وحواف الألواح كلما أمكن. هذا يوفر ثباتًا ميكانيكيًا أكبر.
- بسّط عملية اللحام - صُمّمت اللوحات بحيث تكون أسلاك الثقوب المباشرة متاحة من جانب واحد فقط. هذا يمنع "التظليل" أثناء اللحام.
- خطة للتأمين - ضع في اعتبارك إضافة حوامل اللوحة أو الأقواس أو نقاط التثبيت الأخرى إذا كانت أجزاء الفتحة الكبيرة أو الثقيلة.
- حماية طلاء الثقوب - حدد طلاء الثقوب أو طلاء الحواف. تجنب تعريض مادة الصفائح غير المعالجة للتأكسد.
مكونات SMD مقابل مكونات الفتحة الممتدة
الفرق بين مكونات SMD ومكونات الفتحة العابرة
تحتوي مكونات SMD (أجهزة التركيب السطحي) على أسلاك توصيل تتصل مباشرةً بسطح لوحات الدوائر المطبوعة (PCBs) بدلاً من الثقوب. ومع ذلك، تختلف مكونات الثقوب عن:
- تغليف مختلف
في قطع SMT، تُلحم الأسلاك مباشرةً بالوسادات المعدنية على سطح اللوحة. لا حاجة لثقوب، مما يُغني عن الحفر. تُحدد الوسادات في تصميم لوحة الدوائر المطبوعة لتتوافق مع تكوين أسلاك المكون. تُصنع وسادات SMT عادةً باستخدام عمليات طلاء الألواح أو الطلاء النمطي. تتطلب القطع ذات الثقوب حفر ثقوب ميكانيكيًا عبر كامل طبقات اللوحة. تُدخل الأسلاك في الثقوب وتُلحم. ثم تُوصل الثقوب المطلية (PTHs) الوسادات على كلا الجانبين عبر جدران الثقوب. تتيح الثقوب المطلية الوصول إلى اللحام وفحص الوصلات من كلا الجانبين.
- طرق التجميع المختلفة
يعتمد تركيب SMT على آلات التقاط ووضع عالية السرعة لتحديد موضع المكونات بدقة على منصات التركيب. تُنقل الأجزاء بواسطة فوهات تفريغ صغيرة، وتُملأ بسرعة على سطح لوحة الدوائر المطبوعة. إنحسر لحام ثم تُلحم جميع الوسادات في آنٍ واحد. العملية بأكملها مؤتمتة بالكامل بكفاءة عالية.
على النقيض من ذلك، يُعد إدخال المكونات عبر الثقوب عملية متسلسلة. يجب توجيه الأسلاك وإدخالها في الثقوب المقابلة. توجد آلات إدخال آلية، لكنها تعمل بسرعات أبطأ من آلات الالتقاط والوضع SMT. كما أنها تقتصر على المكونات ذات المسافات الثابتة بين الأسلاك. غالبًا ما تتطلب الأجزاء غير المنتظمة عبر الثقوب إدخالًا يدويًا من قِبل المشغلين باستخدام أدوات مثل الملاقط.
- طرق اللحام المختلفة
يتم لحام SMD باستخدام أفران إعادة التدفق التي تُسخّن لوحة الدائرة الكهربائية بأكملها بالتساوي. تمر اللوحة عبر مناطق مُتحكم في درجة حرارتها، مما يجعل جميع الوسادات والأسلاك فوق نقطة انصهار اللحام في آنٍ واحد. يتدفق معجون اللحام بين الوسادات والأسلاك معًا، ثم يبرد لتصلب الوصلات. تُعد هذه العملية المتوازية فعّالة لإنتاج كميات كبيرة من SMT.
يتم إجراء اللحام عبر الفتحة تقليديًا عن طريق موجة لحام أو اللحام اليدوي. يمرر اللحام الموجي الألواح فوق موجة لحام منصهرة، مما يسمح للسائل بالتسرب إلى كل ثقب فاصل مطلي. يستخدم اللحام اليدوي مكواة أو محطة لحام لتسخين الوصلات الفردية لإدخال الرصاص والفعل الشعري. يعمل كلاهما بالتتابع على كل وصلة.
مميزات SMD
حجم أصغر - تشغل مكونات SMD مساحة أقل على اللوحة.
كثافة المكونات الأعلى - يمكن وضع المزيد من مكونات SMD في نفس المساحة.
تقليل الحفر - لا حاجة إلى حفر ثقوب لأسلاك أجزاء SMD.
التجميع الآلي - يمكن لـ SMDs الاستفادة من عملية الالتقاط والوضع واللحام بالتدفق بشكل أسرع.
الأداء - يؤدي التخلص من أسلاك الرصاص إلى تحسين الأداء الكهربائي.
مزايا الثقب المباشر
إنشاء نماذج أولية أسهل - تكون الأجزاء ذات الفتحة الواضحة أسهل في التجميع والتخصيص تجميع ثنائي الفينيل متعدد الكلور.
مقاومة الاهتزاز - يمكن للأجزاء ذات الفتحة الموصلة أن تتعامل بشكل أفضل مع قوى الاهتزاز والصدمات.
الفحص البصري - يمكن فحص وصلات اللحام ذات الفتحة الواضحة بسهولة من كلا الجانبين.
إعادة العمل بشكل أسهل - إن إزالة الأجزاء ذات الفتحة العابرة واستبدالها أمر بسيط.
اعتبارات عند اختيار نوع المكون
حجم الإنتاج - يُفضل استخدام SMD في التصنيع بكميات كبيرة.
متطلبات المساحة - يسمح SMD بتخطيطات أصغر وأكثر إحكاما.
إمكانية الصيانة - قد تكون هناك حاجة إلى وجود ثقب في حالة احتياج المكونات إلى الاستبدال.
العوامل البيئية - تتحمل الفتحة الممتدة الاهتزاز والصدمات والرطوبة بشكل أفضل.
يساعد تقييم التوازنات مثل الحجم والتجميع واحتياجات التفتيش وظروف التشغيل في تحديد أفضل نوع مكون للتطبيق.
الكلمات الختامية
على الرغم من أن أجزاء الثقب قد تبدو قديمة الطراز، إلا أنها لا تزال تؤدي وظائف حيوية في لوحات الدوائر المطبوعة الحديثة. ولا تزال هذه التقنية المتطورة مفيدة بفضل بساطتها وموثوقيتها. مع مراعاة التصميم والتجميع المناسبين، يمكن دمج أجزاء الثقب بفعالية مع مكونات SMT الحديثة. إن فهم إيجابيات وسلبيات وأفضل الممارسات هو مفتاح تحقيق أقصى استفادة من تقنية الثقب. مع هذا الملخص لأساسيات مكونات الثقب، أصبح لديك الآن فهم أفضل لكيفية دمجها في... تصميم لوحة الدائرة المطبوعة. إن تطبيق هذه المعرفة يمكن أن يؤدي إلى استخدام أكثر نجاحًا لهذه الأجزاء التي تم اختبارها بمرور الوقت في مشروعك التالي.
