Ang teknolohiya ng through-hole ay isang pangunahing pamamaraan para sa pag-mount ng mga bahagi sa isang naka-print na circuit board sa pamamagitan ng pagpasa ng kanilang mga lead sa pamamagitan ng drilled holes at paghihinang sa mga pad. Ipinaliliwanag ng artikulong ito ang mga plated at non-plated na butas, mga bahagi ng padstack, laki ng butas at akma, spacing, daloy ng init, mga pamamaraan ng pagpupulong, mga bahagi, paghahambing ng SMT, mga punto ng pagiging maaasahan, at mga depekto sa mga pag-aayos, lahat sa malinaw, detalyadong mga hakbang sa ibaba.
Mga Pangunahing Kaalaman sa Through-Hole sa Disenyo ng PCB
Ang through-hole ay isang paraan ng pag-mount ng mga bahagi sa isang naka-print na circuit board (PCB) sa pamamagitan ng pagpasa ng kanilang mga metal lead sa pamamagitan ng drilled butas sa board. Ang mga lead ay soldered sa tanso pads, na lumilikha ng parehong isang malakas na mekanikal na hold at isang malinaw na koneksyon sa kuryente. Dahil ang lead ay dumadaan sa buong kapal ng PCB, ang solder joint ay gaganapin sa loob ng board, hindi lamang sa ibabaw. Kapag ang mga pader ng butas ay pinahiran ng tanso, ang butas ay maaari ring kumonekta sa mga layer ng tanso sa loob ng board.
Mga karaniwang termino:
• THT (Through-Hole Technology) - gamit ang mga butas na butas sa PCB upang mai-mount at ikonekta ang mga bahagi.
• THM (Through-Hole Mounting) - isa pang pangalan para sa parehong paraan ng pag-mount.
Plated kumpara sa Non-Plated Through-Holes
| Uri ng Butas | Buong Pangalan | Tanso Plating sa Bariles | Pangunahing Pag-andar |
|---|---|---|---|
| PTH | Plated sa pamamagitan ng butas | Oo | Nagbibigay ng koneksyon sa kuryente at sumusuporta sa mga bahagi |
| NPTH | Non-Plated Through Hole | Hindi | Nagbibigay ng mekanikal na pag-mount o clearance, walang pagpapadaloy |
Mga Bahagi ng isang Through-Hole Padstack
• Drill hole - ang pagbubukas sa PCB na ginawa ng isang drill o router, kung saan dumadaan ang tingga.
• Bariles - ang tanso sa pader ng butas sa mga naka-plated na butas, na nagbibigay-daan sa kasalukuyang daloy sa pagitan ng mga layer.
• Panlabas na pads (tuktok at ibaba) - mga lugar ng tanso sa mga panlabas na ibabaw ng PCB kung saan ang solder bonds sa lead.
• Panloob na layer pads - mga lugar ng tanso sa panloob na mga layer na kumokonekta sa parehong landas ng kuryente tulad ng butas.
• Annular ring - ang singsing ng tanso sa paligid ng butas ng drill na nagpapanatili ng pad na konektado at tumutulong na maiwasan ito mula sa paglalakbay.
Through-Hole Size at Lead Fit
Through-Hole Size at Lead Fit
Ang laki ng butas sa isang through-hole pad ay kailangang tumugma sa metal lead, ngunit hindi ito dapat pareho. Ang butas ay dapat ding payagan ang puwang para sa tanso plating at normal na pagkakaiba-iba ng drill. Ang isang maliit na dagdag na clearance ay idinagdag sa itaas ng diameter ng lead upang ang lead ay maaaring mag-slide nang maayos, at ang solder ay maaaring dumaloy sa paligid nito. Tinutulungan nito ang kasukasuan na manatiling matatag at mas madaling tipunin.
Kung ang butas ay masyadong masikip
Kapag ang butas ay masyadong masikip, ang lead ay mahirap itulak sa pamamagitan ng. Maaari nitong i-scrape ang tanso, yumuko ang pad, o maglagay ng mataas na stress sa bariles. Sa paglipas ng panahon, ang stress na ito ay maaaring maging sanhi ng mga bitak sa tanso o gumawa ng mga pad na tumaas mula sa board, na maaaring makapinsala sa koneksyon.
Kung ang butas ay masyadong maluwag
Kapag ang butas ay masyadong maluwag, ang agwat sa pagitan ng tingga at bariles ay nagiging malaki. Maaaring hindi punan ng solder ang puwang na ito, kaya ang fillet ay maaaring manipis o mahina. Ang lead ay maaaring sumandal sa isang gilid, na nakakaapekto sa pagsubok at ginagawang hindi pantay ang hitsura ng board. Sa kasong ito, ang karamihan sa lakas ay nagmumula sa solder lamang, sa halip na mula sa isang mahigpit na magkasya sa pagitan ng tingga at butas.
Pagpaplano ng Padstack para sa Through-Hole Pads
Panlabas na pads
Ang mga panlabas na pad ay ang mga lugar na tanso sa tuktok at ibaba ng board sa paligid ng butas. Nagbibigay sila ng puwang para sa solder upang mag-bonding sa lead, na ginagawang madaling makita at suriin ang joint.
Mga koneksyon sa panloob na layer
Ang mga panloob na layer pad ay tumutukoy kung aling mga layer ng tanso sa board ang kumonekta sa plated barrel. Ginagabayan nila kung paano naglalakbay ang kapangyarihan at mga signal sa board at tumutulong na mapanatiling malinaw at kontrolado ang landas.
Anti-pads
Ang mga anti-pad ay tumpak na mga bukana na walang tanso sa paligid ng bariles, sa mga layer ng eroplano ng tanso sa ibang net. Pinapanatili nila ang bariles mula sa pag-shorting sa kalapit na tanso at tumutulong na kontrolin ang pag-uugali ng signal at hindi kanais-nais na ingay.
Mga panuntunan sa layer
Ang mga panuntunan ng layer ay nagtatakda ng mga laki ng pad, clearances, at thermal relief pattern sa bawat layer. Ang mga patakaran na ito ay nagpapanatili ng pare-pareho na spacing at tumutulong sa mga pad na magpainit at lumamig sa isang kinokontrol na paraan sa panahon ng paghihinang.
Pagkakapare-pareho ng aklatan
Ang pagkakapare-pareho ng library ay nangangahulugang paggamit ng mga karaniwang padstack para sa mga karaniwang sukat ng lead at pagpapanatiling malinaw at maayos ang mga pangalan. Ginagawa nitong mas madali upang tumugma sa mga bakas ng paa, padstack, at mga tsart ng drill nang walang mga mix-up.
Through-Hole Pad Spacing at Placement
Hole-to-hole at pad-to-pad spacing
• Mag-iwan ng sapat na espasyo upang ang mga solder fillet ay hindi hawakan at hindi bumuo ng mga tulay sa pagitan ng mga pad.
• Ang isang karaniwang panimulang punto ay gilid-sa-gilid spacing sa paligid ng 1.27 mm, ngunit ang eksaktong halaga ay nakasalalay sa mga limitasyon ng tagagawa ng PCB.
Distansya sa mga gilid ng board
• Panatilihin ang mga through-hole pad at butas mula sa panlabas na gilid ng board at mula sa mga break-away tab.
• Ang dagdag na distansya ay nagpapababa ng pagkakataon na ang mga pad ay basagin o masira kapag ang board ay pinutol mula sa panel.
Kalapit na mga signal
• Iwasan ang paglalagay ng maraming through-hole pads na masyadong malapit sa mabilis na digital na bakas o sensitibong analogue traces.
• Ang mga alon sa mga bariles at tanso na eroplano ay maaaring mag-asawa sa kalapit na mga linya ng signal at makaapekto sa kalidad ng signal.
Thermal relief at daloy ng init sa paligid ng mga pads sa pamamagitan ng butas
Daloy ng init at hard-to-solder pads
Kapag ang isang pad ay nakatali nang direkta sa isang malaking lugar ng tanso, ang tanso ay humihila ng init sa panahon ng paghihinang. Ang pad ay maaaring hindi makakuha ng mainit sapat, at ang solder ay maaaring hindi basa ang joint nang maayos.
Paggamit ng thermal relief
Ang mga thermal relief ay gumagamit ng manipis na tanso na spokes sa pagitan ng pad at ng eroplano. Pinapanatili nito ang isang mahusay na landas ng kuryente habang nagpapabagal sa pagkawala ng init, kaya ang pad ay nagpapainit nang mas mabilis at mas madali ang paghihinang.
Pagbabalanse ng tanso sa paligid ng kasukasuan
Ang pagpapanatili ng magkatulad na mga lugar ng tanso sa magkabilang panig ng tingga ay tumutulong sa magkabilang panig na magpainit sa isang katulad na rate. Sinusuportahan nito ang mas makinis na daloy ng solder at isang mas pantay na kasukasuan.
Pagpaplano para sa mga bahagi na nagdadala ng kuryente
Para sa mga pad na nagdadala ng mas maraming kasalukuyang, pagsamahin ang mga thermal relief na may mga pagbuhos ng tanso at thermal vias. Nagkakalat ito ng init habang pinapanatili ang pad na solderable at matatag.
Mga Pamamaraan ng Pagpupulong para sa Mga Bahagi ng Through-Hole
Paghihinang ng kamay
● Ginagamit para sa mga prototype, maliliit na batch, at gawaing pag-aayos.
● Pinapayagan ang maingat na kontrol ng bawat kasukasuan ngunit mas mabagal kaysa sa mga pamamaraan ng makina.
Paghihinang ng alon
• Ang PCB ay gumagalaw sa isang dumadaloy na "alon" ng tinunaw na solder sa ibabang bahagi.
• Solder maraming joints nang sabay-sabay at gumagana nang maayos kapag ang karamihan sa mga bahagi ay sa pamamagitan ng butas.
Pumipili ng paghihinang
• Gumagamit ng isang maliit na solder nozzle upang mag-aplay ng solder lamang sa mga napiling pad at pin.
• Umaangkop sa mga halo-halong board kung saan ang isang panig ay may mga bahagi ng SMT, at ang kabilang panig ay may mga bahagi ng butas, na binabawasan ang masking at nililimitahan ang init sa mga kalapit na bahagi.
Karaniwang Mga Uri ng Bahagi ng Through-Hole
Mga konektor
Ang mga konektor sa pamamagitan ng butas ay ginagamit kung saan ang mga plug, wire, o cable ay nangangailangan ng isang matatag na angkla. Ang kanilang mga lead ay dumadaan sa board at tumutulong sa pamamahagi ng mga puwersa ng paghila at pagtulak sa pagitan ng mga solder joints, ang PCB, at ang enclosure, na pinapanatili ang koneksyon na matatag sa paglipas ng panahon.
Mga bahagi ng kapangyarihan
Ang mga bahagi ng kuryente ay kadalasang may mas malaking masa at bumubuo ng mas maraming init kaysa sa mga maliliit na bahagi ng signal. Ang pag-mount ng through-hole ay nagbibigay ng malakas na suporta sa mekanikal sa buong board, at ang karagdagang hardware, tulad ng mga tornilyo o clip, ay maaaring magamit sa mga lead upang mapanatili ang mga bahaging ito sa lugar.
Radial electrolytic capacitors
Ang mga radial electrolytic capacitor ay nagbibigay ng mataas na kapasidad sa isang medyo maliit na bakas ng paa, na may dalawang lead na dumadaan sa board. Ang mga lead sa pamamagitan ng butas ay tumutulong na mapanatiling matatag ang katawan sa panahon ng operasyon at paghihinang, sa gayon ay sumusuporta sa pangmatagalang pagiging maaasahan sa mga landas ng kapangyarihan at pag-filter.
Axial resistors at diodes
Ang mga axial resistor at diode ay gumagamit ng mga lead sa magkabilang dulo, na nagpapahintulot sa kanila na sumasaklaw sa isang mas malawak na distansya sa board. Ang pag-mount ng through-hole ay gumagana nang maayos para sa mga layout na nangangailangan ng mas mahabang lead spacing o mas mataas na boltahe stand-off, at umaangkop din ito sa maraming mga estilo ng board na magiliw sa pag-aayos o mas lumang mga istilo ng board.
Through-Hole Kumpara sa Mga Bahagi ng Ibabaw-Mount
| Kadahilanan ng disenyo | Sa pamamagitan ng butas | SMT (Teknolohiya ng Surface-Mount) |
|---|---|---|
| Mekanikal na pag-load | Malakas na suporta sa pamamagitan ng board | Mas mababang kapasidad ng pag-load nang walang dagdag na mga puntos ng suporta |
| Densidad ng PCB | Mas mababang bahagi density | Mas mataas na density ng bahagi sa isa o magkabilang panig |
| Manu-manong muling paggawa | Angkop para sa paghihinang ng kamay at mga swap ng bahagi | Mas mahirap na may napakaliit o pinong pitch na mga bahagi |
| Mataas na dami ng pagpupulong | Mas mabagal na kagamitan sa pagsingit | Mabilis na mga proseso ng pick-and-place at reflow |
| Manipis / compact na mga board | Hindi gaanong angkop sa marupok at compact na mga produkto | Angkop sa slim at lubos na compact na mga layout |
Mga kadahilanan ng pagiging maaasahan para sa Through-Hole Solder Joints
Kalidad ng solder fillet
Ang isang mahusay na kasukasuan ay may solder na balot nang maayos sa paligid ng lead at pad na walang mga puwang o bitak. Ang isang solid, pantay na ibabaw ay tumutulong sa kasukasuan na magdala ng kasalukuyang at mahawakan ang stress.
Barrel plating
Ang tanso sa bariles ay dapat na sapat na makapal at matatag na nakadikit sa mga pad. Ang mga bitak o paghihiwalay sa tanso na ito ay maaaring masira ang landas ng kuryente kahit na ang labas ay mukhang normal.
Thermal profile
Ang oras at temperatura ng paghihinang ay dapat itakda upang ang kasukasuan ay uminit nang sapat para sa mahusay na pagbasa nang walang sobrang pag-init ng mga pad o bariles. Masyadong maliit na init ay nagreresulta sa mahinang joints; Ang labis na pag-aangat ay maaaring mag-angat ng mga pad o makapinsala sa board.
Suporta sa mekanikal
Ang mabigat o matangkad na bahagi ay hindi dapat umasa lamang sa kanilang mga lead at solder joints para sa suporta. Ang dagdag na suporta na naglilimita sa paggalaw ay nagpapababa ng stress sa mga kasukasuan at tumutulong sa kanila na tumagal nang mas matagal.
Karaniwang Mga Depekto at Pag-aayos ng Through-Hole
| Sintomas | Malamang sanhi | Mga Pag-aayos |
|---|---|---|
| Mahinang pagbasa / mapurol kasukasuan | Pad hindi sapat na mainit; flux mahina o luma | Magdagdag ng thermal relief kung kinakailangan, ayusin ang profile ng init, at gumamit ng sariwang flux |
| Ang pin ay hindi nakasentro / nakahilig | Masyadong malaki ang butas; maluwag na bahagi ng pagpoposisyon | Gumamit ng isang mas maliit na sukat ng butas at pagbutihin kung paano ang mga bahagi ay gaganapin sa panahon ng paghihinang |
| Mga tulay ng paghihinang | Pads masyadong malapit; Masyadong maraming solder | Dagdagan ang spacing ng pad, ayusin ang mga setting ng alon o pili, at pinuhin ang layout ng solder mask |
| Itinaas na pad | Masyadong maraming init o paulit-ulit na muling paggawa | Mas mababang init at oras ng paghihinang, limitahan ang muling paggawa, at magdagdag ng mas mahusay na kaluwagan sa pilay |
Konklusyon
Ang mga detalye sa pamamagitan ng butas sa artikulong ito ay sumasaklaw sa higit pa sa pangunahing pagbabarena. Iniuugnay nila ang uri ng butas, hugis ng padstack, spacing, at balanse ng tanso sa kung gaano kahusay ang paghihinang at paghawak ng mga kasukasuan sa paglipas ng panahon. Ang mga pamamaraan ng pagpupulong at mga karaniwang bahagi ay nagpapakita na ang through-hole ay umaangkop pa rin sa tabi ng SMT sa mga modernong board. Ang mga tseke sa pagiging maaasahan at pag-aayos ng depekto ay nag-uugnay sa lahat upang ang parehong mga patakaran ay maaaring gabayan ang mga matatag na kasukasuan mula sa layout hanggang sa produksyon at pangmatagalang paggamit ng larangan.
Mga Madalas Itanong
Ano ang isang pamantayang minimum na sukat ng butas sa PCB?
Ang isang karaniwang minimum na sukat ng drill ay tungkol sa 0.20-0.30 mm. Posible ang mas maliit na butas ngunit nangangailangan ng espesyal na pagproseso.
Gaano kakapal ang tanso plating sa isang plated through-hole?
Ang tanso ng bariles ay ilang sampu-sampung micrometers makapal, sapat na upang magdala ng kasalukuyang at makatiis ng thermal cycling.
Paano nakakaapekto ang lead-free solder sa through-hole soldering?
Ang lead-free solder ay natutunaw sa isang mas mataas na temperatura, kaya ang mga pad at barrels ay nakakaranas ng mas mataas na temperatura at nangangailangan ng isang maingat na kinokontrol na profile.
Paano sinusuri ang through-hole solder joints para sa kalidad?
Sinusuri ang mga ito sa pamamagitan ng visual o awtomatikong optical inspection para sa hugis ng fillet, wetting, at posisyon ng pin, at kung minsan sa pamamagitan ng pagputol ng mga sample board para sa mga tseke ng cross-section.
Ano ang ginagawa ng conformal coating sa paligid ng mga butas?
Bumubuo ito ng isang manipis na proteksiyon na layer sa paligid ng mga lead at pad upang magbantay laban sa kahalumigmigan at dumi, na nag-iiwan ng mga nakamaskarang lugar na bukas para sa pakikipag-ugnay sa ibang pagkakataon o paghihinang.
Paano nakakaapekto ang panginginig ng boses sa mga bahagi ng butas?
Ang panginginig ng boses ay gumagawa ng mga lead at solder joints na gumagalaw kasama ang board, na maaaring makapagod sa mga kasukasuan kung ang paggalaw ay malaki o pare-pareho. Ang idinagdag na suporta at mas matigas na mga board ay tumutulong na mabawasan ang stress.
