I componenti passanti sono componenti elettronici con cavi o terminali che vengono inseriti in fori praticati in un PCB bordo e saldati per realizzare connessioni meccaniche ed elettriche. Agli albori, THT (tecnologia a foro passante) era la principale tecnologia di assemblaggio di PCB, ma poiché il livello di integrazione dei circuiti odierni continua ad aumentare, i componenti diventeranno più compatti e gli ingegneri elettronici di oggi tendono a scegliere componenti più piccoli SMT (tecnologia a montaggio superficiale) componenti. Ma è innegabile che il THT occupi ancora un posto importante nel settore dei PCB grazie ai suoi vantaggi. In questo articolo, introdurremo i componenti through-hole da diversi punti di vista e forniremo alcuni spunti su come scegliere tra componenti SMD e through-hole. Continuiamo a leggere per saperne di più!
Tipi di componenti con foro passante
Componenti di derivazione assiale
I componenti con terminali assiali presentano terminali che si estendono da ciascuna estremità del componente parallelamente al suo asse. Esempi comuni sono:
- Resistori: i resistori passanti offrono resistenza al flusso di corrente elettrica e sono dotati di cavi a ciascuna estremità, il che li rende facili da inserire attraverso i fori di un PCB.
- Condensatori: i condensatori con terminali assiali immagazzinano e rilasciano energia elettrica. Hanno anche terminali a ciascuna estremità per il montaggio a foro passante.
- Diodi: i diodi a terminali assiali consentono il flusso di corrente in una sola direzione e solitamente hanno terminali a entrambe le estremità.
Componenti di conduttori radiali
I componenti con terminali radiali presentano terminali che si estendono perpendicolarmente all'asse del corpo del componente. I componenti sottostanti presentano spesso terminali radiali:
- Transistor: i transistor con terminali radiali vengono utilizzati per l'amplificazione e la commutazione. Hanno terminali su un lato del componente per il montaggio a foro passante.
- Circuiti integrati (IC): alcuni circuiti integrati sono disponibili in package con terminali radiali. Questi sono meno comuni rispetto ad altri package per circuiti integrati, ma sono comunque utilizzati in applicazioni specifiche.
Circuiti integrati DIP
I circuiti integrati DIP (Dual In-Line Package) presentano pin terminali che si estendono da entrambi i lati lunghi di un corpo rettangolare in plastica. I circuiti integrati DIP consentono la saldatura a foro passante e la tecnica del breadboard.
Pin e connettori
- Perni: i perni passanti possono essere utilizzati per vari scopi, come la creazione di punti di prova o la connessione tra PCB o componenti.
- Connettori: i connettori passanti vengono utilizzati per stabilire connessioni elettriche tra il PCB e i dispositivi esterni. Sono disponibili in varie forme, tra cui connettori D-sub, connettori pin header e altro ancora.
Altri componenti vari a foro passante includono fusibili, induttori a sfere di ferrite, trasformatori, potenziometri e relè. I terminali dalla geometria esclusiva consentono la saldatura a foro passante.
Leggi il nostro altro blog per tutti i tipi di componenti PCB: https://www.mokotechnology.com/Circuit-board-components/
Come saldare componenti passanti?
- Prepara la tua area di lavoro
Per preparare la saldatura, per prima cosa pulisci le parti che unirai. Usa alcool isopropilico Per rimuovere sporco o polvere dai cavi e dal circuito stampato. Lascia asciugare all'aria o pulisci delicatamente con un panno privo di lanugine. Questa pulizia rapida aiuta la saldatura ad aderire meglio, consentendo connessioni solide e durature.
- Pulisci la punta del saldatore
Assicuratevi di pulire la punta del saldatore prima di saldare. Riscaldatela, quindi asciugatela accuratamente con una spugna inumidita con acqua. Questo rimuoverà eventuali ossidazioni o detriti, consentendo al saldatore di trasferire il calore in modo efficiente per saldature pulite.
- Inserisci il componente
Inserire i cavi del componente passante nei fori appropriati sul PCB.
- Piegare i cavi (se necessario)
Se il componente ha dei terminali lunghi, è possibile piegarli leggermente verso l'esterno sul lato opposto della scheda per tenere fermo il componente durante la saldatura.
- Riscaldare l'articolazione
Posizionare la punta del saldatore in modo che tocchi contemporaneamente sia il terminale del componente che la piazzola del circuito stampato. Assicurarsi che la punta tocchi sia il terminale che il Piazzola per PCB.
- Applicare la saldatura
Una volta che il giunto si è riscaldato (in genere entro 2-3 secondi), toccate il giunto con il filo di saldatura. Il filo di saldatura dovrebbe scorrere uniformemente lungo il giunto e ricoprire sia il terminale che il pad. Non applicate troppo filo di saldatura; di solito ne basta una piccola quantità.
- Rimuovere la saldatura e il ferro
Una volta che la lega per saldatura scorre, prima tira indietro il filo, poi il saldatore. Mantieni il giunto immobile per alcuni secondi mentre la lega per saldatura si indurisce e si solidifica. Questo tempo di raffreddamento è fondamentale per creare una connessione forte e duratura tra i componenti. Non muovere il componente o la scheda finché la lega per saldatura non si solidifica per evitare di creare "giunzioni fredde".
- Ispezionare il giunto
Ispezionare visivamente il giunto di saldatura per assicurarsi che appaia lucido, liscio e distribuito uniformemente. Un giunto saldato correttamente dovrebbe avere un aspetto concavo e leggermente rialzato.
- Tagliare i cavi in eccesso
Se necessario, utilizzare un tronchesino a filo per tagliare eventuali terminali in eccesso a filo con il PCB. Quando si tagliano i terminali in eccesso, lasciare un po' di spazio tra il taglio e il giunto di saldatura. Avvicinarsi troppo rischia di danneggiare la connessione appena realizzata.
- Ripeti il processo
Ripetere i passaggi da 3 a 9 per ogni componente passante del PCB.
- Pulisci il PCB (facoltativo)
Una volta completata la saldatura, si consiglia di riordinare la scheda. Utilizzare alcol isopropilico e un pennellino o un cotton fioc per rimuovere delicatamente eventuali residui di flussante. Questo rimuove i detriti e lascia puliti i giunti di saldatura e il circuito stampato.
- Testare il circuito
Prima di chiudere il dispositivo o di accenderlo, ricontrollare le giunzioni di saldatura e accertarsi che non vi siano ponti di saldatura o cortocircuiti.
Suggerimenti per la gestione dei componenti passanti nella progettazione del PCB
Ecco alcuni suggerimenti per integrare in modo efficace le parti passanti nel layout della tua prossima scheda:
- Valutare dove sia più opportuno utilizzare componenti con foro passante: considerare fattori come costo, tempi di assemblaggio, necessità di sostituzione e resistenza alle vibrazioni. I fori passanti possono essere preferibili per connettori, dispositivi di alimentazione o componenti critici.
- Scegli la dimensione corretta del foro: segui le specifiche del produttore per il diametro della punta. Un diametro troppo piccolo aumenta la resistenza, mentre uno troppo grande può compromettere la qualità della saldatura. Ricorda che le piazzole sono più grandi dei fori.
- Attenzione alla spaziatura: lasciare una spaziatura adeguata tra fori e tracce per il routing. Componenti come i circuiti integrati DIP richiedono densità di fori più elevate. Consultare le schede tecniche.
- Ottieni il massimo dalla stabilità: posiziona i fori passanti vicino agli angoli e ai bordi delle assi, ove possibile. Questo garantisce una maggiore stabilità meccanica.
- Semplifica la saldatura: progetta le schede in modo che i cavi passanti siano accessibili da un solo lato. Questo evita "ombreggiature" durante la saldatura.
- Pianificare il fissaggio: valutare l'aggiunta di supporti per schede, staffe o altri punti di fissaggio se le parti passanti sono grandi o pesanti.
- Proteggere la placcatura dei fori – Specificare la placcatura dei fori passanti o dei bordi. Evitare di esporre il laminato non trattato per prevenirne l'ossidazione.
Componenti SMD VS Through Hole
Differenza tra componenti SMD e componenti passanti
I componenti SMD (dispositivi a montaggio superficiale) hanno terminali che si collegano direttamente alla superficie dei PCB anziché attraverso fori. E sebbene i componenti con foro siano diversi da:
- Imballaggi diversi
Con i componenti SMT, i terminali vengono saldati direttamente ai pad metallici sulla superficie della scheda. Non sono necessari fori, eliminando la foratura. I pad sono definiti nel layout del PCB in modo da adattarsi alla configurazione dei terminali del componente. I pad SMT vengono in genere creati utilizzando processi di placcatura a pannello o di placcatura a pattern. I componenti a foro passante richiedono la foratura meccanica di tutti gli strati della scheda. I terminali vengono inseriti nei fori e saldati. I fori passanti placcati (PTH) collegano quindi i pad su entrambi i lati attraverso le pareti del foro. I PTH consentono l'accesso alla saldatura e l'ispezione dei giunti da entrambi i lati.
- Diversi metodi di assemblaggio
Il montaggio SMT sfrutta macchine pick-and-place ad alta velocità per posizionare con precisione i componenti sulle piazzole. I componenti vengono manipolati da piccoli ugelli a vuoto e posizionati rapidamente sulla superficie del PCB. Saldatura a riflusso Quindi salda tutti i pad simultaneamente. L'intero processo è altamente automatizzato e di grande efficienza.
L'inserimento di componenti passanti, al contrario, è un processo sequenziale. I reofori devono essere orientati e inseriti nei fori corrispondenti. Esistono macchine di inserimento automatizzate, ma operano a velocità inferiori rispetto ai sistemi pick-and-place SMT. Sono inoltre limitate ai componenti con spaziatura costante tra i reofori. I componenti passanti irregolari richiedono spesso l'inserimento manuale da parte di operatori che utilizzano strumenti come le pinzette.
- Diversi metodi di saldatura
La saldatura SMD viene eseguita utilizzando forni a rifusione che riscaldano uniformemente l'intero circuito stampato. La scheda passa attraverso zone a temperatura controllata che portano simultaneamente tutte le piazzole e i terminali al di sopra del punto di fusione della saldatura. La pasta saldante tra le piazzole e i terminali scorre insieme, quindi si raffredda per solidificare i giunti. Il processo parallelo è efficiente per la produzione SMT ad alto volume.
La saldatura passante viene tradizionalmente eseguita da saldatura ad onda o saldatura manuale. La saldatura a onda passa le schede su un'onda di saldatura fusa, consentendo al liquido di penetrare in ogni foro passante placcato. La saldatura manuale utilizza un saldatore o una stazione di saldatura per riscaldare i singoli giunti per l'inserimento dei terminali e la capillarità. Entrambe le modalità operano in sequenza su ogni connessione.
Vantaggi dell'SMD
Dimensioni ridotte: i componenti SMD occupano meno spazio sulla scheda.
Maggiore densità dei componenti: è possibile posizionare più componenti SMD nello stesso spazio.
Foratura ridotta: non è necessario praticare fori per i cavi dei componenti SMD.
Assemblaggio automatizzato: gli SMD possono sfruttare la tecnica pick-and-place e la saldatura a riflusso più rapide.
Prestazioni: l'eliminazione dei cavi conduttori migliora le prestazioni elettriche.
Vantaggi del foro passante
Prototipazione più semplice: le parti passanti sono più semplici per il breadboard e la personalizzazione Assemblaggio PCB.
Resistenza alle vibrazioni: le parti con fori passanti possono gestire meglio le forze di vibrazione e gli urti.
Ispezione visiva: i giunti di saldatura passanti sono facilmente ispezionabili da entrambi i lati.
Rilavorazione più semplice: la rimozione e la sostituzione delle parti passanti è semplice.
Considerazioni nella scelta del tipo di componente
Volume di produzione: la tecnologia SMD è preferita per la produzione su larga scala.
Requisiti di spazio: la tecnologia SMD consente layout più piccoli e compatti.
Facilità di manutenzione: potrebbe essere necessario un foro passante se è necessario sostituire dei componenti.
Fattori ambientali – Il foro passante resiste meglio a vibrazioni, urti e umidità.
Valutare compromessi quali dimensioni, assemblaggio, esigenze di ispezione e condizioni operative aiuta a determinare il tipo di componente migliore per l'applicazione.
Parole di chiusura
Sebbene i componenti through-hole possano sembrare obsoleti, continuano a svolgere funzioni vitali nei moderni circuiti stampati. Questa tecnologia matura rimane utile grazie alla sua semplicità e affidabilità. Con le giuste considerazioni di progettazione e assemblaggio, i componenti through-hole possono essere efficacemente combinati con i componenti SMT più moderni. Comprendere i pro, i contro e le migliori pratiche è fondamentale per sfruttare al meglio la tecnologia through-hole. Con questo riepilogo delle basi dei componenti through-hole, ora hai una migliore comprensione di come integrarli in un progettazione di circuiti stampati. L'applicazione di queste conoscenze può portare a un utilizzo più efficace di queste parti collaudate nel tuo prossimo progetto.
