Through-Hole Technologie: Waarom Het Essentieel Blijft in Modern PCB-ontwerp

Bij het produceren van elektronische componenten speelt de PCB een cruciale rol in de kwaliteit en bruikbaarheid. De uiteindelijke functionaliteit van een PCB hangt af van het ontwerp dat ervoor gebruikt wordt, en zoals we zullen bespreken, zijn er twee breed gebruikte ontwerpen: Through-Hole technologie en Surface Mount Technology.

Onze primaire focus in dit artikel zal de Through-Hole technologie zijn, en we gaan in detail in op waarom het prevalente is in de productie van elektronica.

1. Wat is Through-Hole Technologie?

Het is een montagetechniek waarbij de leads en chips van elektronische componenten door gaten in de printplaat worden geïnserveerd. Hier worden deze pennen van onderen gesoldeerd aan pads aan de tegenovergestelde zijden van het bord. Deze techniek wordt meestal met de hand gedaan of soms door insertiemachines. Deze technologie bloeide tot eind jaren '80, toen de surface mount technology (SMT) het overnam. Met de introductie van surface mount werd verwacht dat Through-Hole verouderd zou raken. Toch heeft het de tand des tijds doorstaan met zijn talloze en kenmerkende voordelen en betrouwbaarheid.

2. Through-Hole Leads

PCB's die Through-Hole gebruiken, hebben draadleads die in twee typen komen: radiale of axiale leads.

2.1. Axiaal

De axiale leads zijn in vorm vergelijkbaar met draadbruggen, en ze steken uit de uiteinde van zowel doosvormige als cilinder vormige componenten van de PCB. Deze uitstekingen vormen een bijna perfecte geometrische as van symmetrie. Hoewel ze uitsteken, is het niet veel boven het oppervlak van de PCB, wat het plat maakt als het neergelegd wordt.

Axiale leads worden veel gebruikt om korte afstanden op een PCB te overbruggen, evenals punt-naar-punt bedrading die open ruimte niet ondersteunt.

2.2. Radiaal

De radiale naam komt van hun parallelle projectie van de leads van de componenten naar het oppervlaktebord, en radiale leads zijn in sync met de einden van de pakketten. Vroeger werden ze geïdentificeerd omdat ze de vorm aannamen van de straal van de cilindrische componenten waarover ze uitstaken, maar de axiale leads hebben deze definitie later tegengewerkt.

Op het bord hebben de radiale componenten een hoek van 90 graden met een kleiner voetafdruk dan de axiale leads. Ze bezitten ook een plug-in natuur door hun parallelle samenstelling, wat ze een aanzienlijke keuze maakt voor componenten die hogere automatiseringssnelheden vereisen.

3. Through-Hole Solderen

Nou, solderen is een van de benodigde vaardigheden die u nodig hebt om in de elektronicawereld te treden. Uw weg weten rond een PCB-bord met wat vervangen moet worden en waar is cruciaal. Toch, wanneer het gaat om het repareren van borden die through-hole technologie gebruiken, komt veel precisie kijken.

3.1. Geavanceerde PTH

Als u de benodigde solderkennis aan uw vingertoppen heeft, kunt u kiezen voor de Geavanceerde PTH-techniek voor uw solderen. Laten we duiken en enkele essentiële tips bekijken die u moet leren.

1. Leer te controleren hoe het soldeer vloeit. Deze vaardigheid is het eerste wat u leert, hoewel u met tijd en oefening het goed krijgt.

2. Leer om verschillende pointen van de soldeerbout te gebruiken en te controleren. Dat is omdat verschillende toepassingen afzonderlijke pointen zullen vereisen, en u moet weten hoe u ze gebruikt.

3. Zodra u heeft besloten welke bout u gebruikt, verhit de lead en het pad en laat het soldeer glad door het gat in het bord vloeien.

4. Laat de soldeerbout afkoelen en dan heeft u uw verbinding klaar.

5. U kunt deze techniek ook gebruiken bij het maken van bruggen tussen twee Through-Holes.

3.2. Schoonmaken

Zodra u uw solderen hebt uitgevoerd, is het cruciaal te weten hoe u het schoonmaakt. Wat reinigen we, zouden sommigen vragen? Nou, bij het omgaan met loodvrij soldeer, neigt u ertoe uw PCB te verwarren met flux. Deze flux kan van de soldeerbout zelf komen of wanneer u ervoor kiest om flux bewust toe te passen om foute verbindingen te voorkomen. Hoe gaan we hier te werk?

De beste en aanbevolen manier is het gebruik van een kleine tandenborstel die u in isopropylalcohol doopt of besproeit en het bord borstelt. Maar als u aan veel borden werkt en het risico loopt dat de flux op de borden uithardt, kunt u een stoofpot met gedestilleerd water vullen. Het gedestilleerde water zal ervoor zorgen dat er geen onzuiverheden in het circuit zitten.

4. Voordelen van Through-Hole Technologie

De through-hole technologie is indrukwekkend, zelfs al is het er al herhaaldelijk, en nieuwere technologieën zouden het kunnen vervangen. Wat zijn de redenen die het nog steeds een gewenste technologie maken ten opzichte van surface mount? Laten we eens kijken naar de voordelen van deze technologie voor PCB-ontwerpen.

4.1. Stevig

Through-hole componenten blijken een echte goudmijn te zijn voor hun duurzaamheid en effectiviteit wanneer het gaat om producten die veilige verbindingen in hun lagen vereisen.

Dus als u werkt aan een PCB-bord met deze technologie, zult u merken dat ze ongeacht welke omgevingsstress u ze blootstelt, in contact zullen blijven. Through-hole componenten worden versterkt wanneer ze door het bord lopen in vergelijking met SMT-componenten die alleen op de PCB's gesoldeerd zijn.

Met dit aspect worden ze veel gebruikt in militaire en luchtvaart-elektronica, aangezien ze extreme variabele condities kunnen doorstaan.

4.2. Sterkere Mechanische Bindingen

Through-hole technologie werkt perfect voor componenten die zwaarder of bulker zijn in hun samenstelling. Het is in overweging genomen omdat ze sterke mechanische bindingen in hun PCB's vereisen, wat gewone Surface Mount Technology deze elektronica niet zal bieden.

4.3. Eenvoudiger Prototyping

Met de Through-Hole technologie hebben ontwerpers een gemakkelijkere tijd vanwege hun gemak in handmatige vervanging en aanpassingsmogelijkheden. Through-bord gebruikt ook breadboard-sockets, die essentieel zijn in prototyping.

5. Beperkingen van Through-Hole Technologie

Hoewel Through-Hole technologie staat als een unieke en aantrekkelijke technologie, heeft het nog steeds een paar nadelen zelfs na surface mount. De technologie is niet praktisch voor hogere snelheidscomponenten die een kleine afwijking in capaciteit en inductie voor hun draadleads nodig kunnen hebben.

5.1. Neemt Meer Bordruimte in Beslag

Zodra u kiest voor de Through-Hole technologie, moet een groot deel van uw bordruimte de draadleads accommoderen, wat u dwingt te investeren in een grotere PCB. De grotere PCB vermindert de essentie van het minimaliseren van alle bedrading en het knippen van het bord tot een algemeen werkbare grootte.

6. Surface Mount Technology (SMT)

De surface mount technology wordt altijd geassocieerd met Through-Hole, hoewel ze uniek distinct zijn. Deze technologie werkt door de leads van de componenten direct door solderen te lodgen, en er gebeurt geen boren whatsoever. In tegenstelling tot Through-Hole, is deze technologie tamelijk makkelijk voor ontwerpers om te creëren. Het was revolutionair vanwege de vergelijkbaar lagere prijzen om alle eerdere elektronica te produceren en te fabriceren; de meeste kunnen nu deze technologie adopteren.

Conclusie

De huidige stand van zaken is dat, hoewel de twee ontwerpen lijken op constante concurrentie, ze allebei wijdverspreid worden gebruikt in de productie van elektronica. Bij het repareren en solderen van Through-Hole borden, zoals eerder besproken, moet veel precisie aanwezig zijn om te waarborgen dat de pennen van de leads stevig passen en dat u een stevige greep heeft op de te solderen componenten. Dit leidt uiteindelijk tot uw wens als elektronica-enthousiasteling of wat voor soort elektronica u aan het hanteren bent.