مزایای مونتاژ PCB مخلوط: ترکیب فناوری های SMT و THT

مونتاژ PCB مخلوط که فناوری Surface Mount (SMT) و تکنولوژی Through-Hole (THT) را ادغام می کند، تبدیل به سنگ بنای تولید الکترونیک مدرن شده است.با استفاده از دقت SMT برای قطعات فشرده و دوام THT برای قطعات قدرت بالا یا مقاوم در برابر استرساز سیستم های کنترل خودرو تا دستگاه های پزشکی، این رویکرد ترکیبی یک تعادل نادر از عملکرد، انعطاف پذیری و بهره وری هزینه را ارائه می دهد.در حال حاضر، تولید مخلوط، نیازهای گوناگون سخت ترین کاربردهای امروزی را برآورده می کند..

این راهنما بررسی می کند که چرا مهندسان و تولید کنندگان مونتاژ PCB مخلوط را انتخاب می کنند، مزایای اصلی آن نسبت به رویکردهای تک تکنولوژی، کاربردهای دنیای واقعی،و بهترین شیوه ها برای طراحی و تولیداین که آیا شما در حال ساخت یک دستگاه مصرفی یا یک سیستم صنعتی قوی هستید، درک مونتاژ مخلوط برای بهینه سازی عملکرد و قابلیت اطمینان PCB شما بسیار مهم است.

نکات کلیدی
1مجمع PCB مخلوط تراکم و سرعت SMT را با قدرت و قدرت THT ترکیب می کند و نرخ شکست میدان را در محیط های خشن 30٪ تا 40٪ کاهش می دهد.
2این امکان انعطاف پذیری طراحی را فراهم می کند، پشتیبانی از هر دو قطعات کوچک SMT 01005 و کانکتورهای THT بزرگ در یک صفحه واحد، با 50٪ تنوع بیشتر از اجزای واحد.
3صرفه جویی در هزینه 15 تا 25 درصد با اتوماسیون مراحل SMT با حجم بالا و استفاده از THT تنها در صورت لزوم (به عنوان مثال قطعات با قدرت بالا) حاصل می شود.
4صنایع مانند خودرو، پزشکی، و الکترونیک صنعتی به مونتاژ مخلوط برای توانایی آن برای تعادل دقت، دوام و انعطاف پذیری تکیه می کنند.

جمع آوری PCB مخلوط چیست؟
تجمع PCB مخلوط یک رویکرد تولید است که دو فناوری اصلی را ادغام می کند:

a. تکنولوژی نصب سطحی (SMT): اجزای به طور مستقیم بر روی سطح PCB نصب می شوند، با استفاده از خمیر جوش و اجاق های جریان مجدد برای اتصال.
b. تکنولوژی سوراخ (THT): اجزای دارای سیم های وارد شده به سوراخ های سوراخ شده، با جوش از طریق جوش موج یا جوش دستی است.

این ترکیب محدودیت های هر فناوری را به تنهایی حل می کند: SMT در کوچک سازی و سرعت برجسته است اما با قطعات با قدرت بالا یا فشارهای مکانیکی مبارزه می کند.THT ارائه می دهد مقاومت و قدرت مدیریت اما کمبود تراکمبا هم، آنها PCB هایی را ایجاد می کنند که هم جمع و جور و هم محکم هستند.

SMT در مقابل THT: تفاوت های اصلی

نحوهٔ کار مجمع مخلوط
مونتاژ مخلوط این فن آوری ها را در یک جریان کار واحد ادغام می کند:

1.SMT اول: ماشین های خودکار اجزای نصب شده روی سطح (مقاوم، IC ها، خازن های کوچک) را روی PCB قرار می دهند.
2.تخمیر مجدد: تخته از طریق یک کوره تخمیر مجدد برای ذوب خمیر خمیر می گذرد و اجزای SMT را ایمن می کند.
3ادغام.THT: اجزای سوراخ (قرص ها، محرک های بزرگ) در سوراخ های پیش بورد شده وارد می شوند.
4.طلای موج یا دستی: سیم های THT یا از طریق یک دستگاه جوش موج (حجم بالا) یا جوش دستی (حجم پایین / قطعات حساس) جوش داده می شوند.
5بازرسی: ترکیب AOI (برای SMT) و اشعه ایکس (برای مفاصل پنهان THT) کیفیت را تضمین می کند.

مزایای اصلی مونتاژ PCB مخلوط
مونتاژ مخلوط از روش های تک تکنولوژی در زمینه های حیاتی بهتر است، و این باعث می شود که آن را برای الکترونیک پیچیده انتخاب کنید.
1. قابلیت اطمینان و دوام بیشتر
در کاربردهای دارای ارتعاش، نوسانات دمایی یا فشار مکانیکی، چراغ های مخلوط:

نقش THT: سیم های سوراخ شده یک لنگر مکانیکی ایجاد می کنند که در برابر لرزش (20G +) و چرخه حرارتی (-40 ° C تا 125 ° C) مقاومت می کنند. این برای PCB های زیر محفظه خودرو یا ماشین آلات صنعتی بسیار مهم است.
نقش SMT: جوش دقیق SMT خستگی مفاصل را در مناطق با استرس کم کاهش می دهد، با 99.9٪ از مفاصل SMT که از 10،000 چرخه حرارتی زنده می مانند.

مثال: واحد کنترل موتور خودرو (ECU) از SMT برای سنسورها و میکروکنترلرها (توان کم) و THT برای کانکتورهای قدرت (توان ارتعاش بالا) استفاده می کند.کاهش نرخ شکست 35٪ در مقایسه با تمام طرح های SMT.

2انعطاف پذیری طراحی
مونتاژ مخلوط طرح هایی را باز می کند که با SMT یا THT به تنهایی غیرممکن است:

a. تراکم + انعطاف پذیری: BGA های SMT 0.4mm را در کنار کانکتورهای بزرگ D-sub (THT) در همان برد مناسب برای دستگاه های جمع و جور اما همه کاره مانند مانیتورهای پزشکی قرار دهید.
ب. تنوع قطعات: دسترسی به طیف گسترده ای از قطعات، از تراشه های RF کوچک (SMT) تا ترانسفورماتورهای ولتاژ بالا (THT) ، بدون سازش طراحی.

نقطه داده: بر اساس مطالعات صنعت IPC، مونتاژ مخلوط 50٪ از انواع قطعات بیشتر از طرح های تمام SMT یا تمام THT را پشتیبانی می کند.

3عملکرد بهینه شده
با تطبیق تکنولوژی با عملکرد قطعات، مونتاژ مخلوط عملکرد کلی PCB را افزایش می دهد:

a. یکپارچگی سیگنال: SMT طول ردیابی را به حداقل می رساند و از دست دادن سیگنال را در مسیرهای با سرعت بالا (10Gbps +) کاهش می دهد. به عنوان مثال ، گیرنده های 5G نصب شده در SMT از دست دادن ورودی 30٪ کمتر از معادل THT را به دست می آورند.
b.معامله با قدرت: اجزای THT (به عنوان مثال، بلوک های پایانی) جریان های 10A+ را بدون گرم شدن بیش از حد مدیریت می کنند، که برای منابع برق و کنترل کننده های موتور حیاتی است.

آزمایش: یک PCB ترکیبی در یک منبع برق صنعتی 48 ولت با بهره وری 20٪ بالاتر از یک طراحی تمام SMT، به لطف از بین رفتن قدرت برتر THT نشان داد.

4. بهره وری هزینه
مونتاژ مخلوط اتوماسیون و کار دستی را برای کاهش هزینه ها متعادل می کند:

a.SMT اتوماسیون: قرار دادن SMT حجم بالا (50,000 قطعات / ساعت) کاهش هزینه های کار برای اجزای کوچک.
b.THT هدفمند: استفاده از THT فقط برای قطعات حیاتی (به عنوان مثال، کانکتورها) از هزینه های جوش دستی تمام اجزای آن جلوگیری می کند.

تجزیه هزینه ها: برای 1000 واحد اجرا، مونتاژ مخلوط 15٪ 25٪ کمتر از تمام THT (به دلیل اتوماسیون SMT) و 10٪ کمتر از تمام SMT (از طریق اجتناب از قطعات گران قیمت با قدرت بالا سازگار با SMT) است.

5تنوع در صنایع مختلف
مونتاژ مخلوط با نیازهای کاربردی متنوع، از دستگاه های مصرفی تا سیستم های هوافضا تطبیق می یابد:

a.الکترونیک مصرف کننده: SMT برای کوچک سازی (به عنوان مثال، IC های تلفن های هوشمند) + THT برای پورت های شارژ (اضطراب بالا 插拔).
ب. دستگاه های پزشکی: SMT برای سنسورهای دقیق + THT برای کانکتورهای برق (عفونی و دوام).
ج.هوافضا: SMT برای الکترونیک هواپیمایی سبک وزن + THT برای کانکتورهای محکم (مقاومت لرزش).

کاربردهای مونتاژ PCB مخلوط
مونتاژ مخلوط چالش های منحصر به فرد را در صنایع کلیدی حل می کند و تنوع آن را ثابت می کند.
1الکترونیک خودرو
ماشین ها به PCB هایی نیاز دارند که با ارتعاش، دمای شدید و هر دو سنسور سیگنال کم و سیستم های قدرت بالا مقابله کنند:

a.SMT: برای میکروکنترلرهای ECU، سنسورهای رادار و درایورهای LED استفاده می شود (کمکت، وزن کم).
b.THT: برای پایانه های باتری، نگهدارنده های فیوز و کانکتورهای OBD-II استفاده می شود.

نتیجه: بر اساس داده های صنعت خودرو، ECU های مخلوط در وسایل نقلیه الکتریکی (EV) در مقایسه با تمام طرح های SMT، ادعاهای گارانتی را 40٪ کاهش می دهند.

2دستگاه های پزشکی
PCB های پزشکی نیاز به دقت، ناباروری و قابلیت اطمینان دارند:

a.SMT: سنسورهای کوچکی را در دستگاه های تنظیم ضربان قلب و مانیتورهای EEG (قدرت کم، تراکم بالا) تقویت می کند.
b.THT: کانکتورها را برای کابل های بیمار و ورودی های برق (قوه مکانیکی، تمیز کردن آسان) ثابت می کند.

انطباق: مونتاژ مخلوط با استانداردهای ISO 13485 و FDA مطابقت دارد و مفاصل محکم THT® اطمینان از قابلیت اطمینان طولانی مدت در دستگاه های کاشت و ابزار تشخیصی را تضمین می کند.

3ماشین آلات صنعتی
تجهیزات کارخانه به PCB هایی نیاز دارند که از گرد و غبار، رطوبت و استفاده سنگین در امان باشند:

a.SMT: کنترل PLC ها و آرایه های سنسورها (بررسی سریع سیگنال).
b.THT: درایورهای موتور، رله های قدرت و کانکتورهای اترنت (جریان بالا، مقاومت لرزش) را اداره می کند.

مثال: یک PCB مخلوط در یک بازوی رباتیک با ترکیب سرعت سیگنال SMT با مقاومت THT در برابر استرس مکانیکی، زمان توقف را 25٪ کاهش می دهد.

4الکترونیک مصرفی
از تلفن های هوشمند تا لوازم خانگی، ترکیب ترکیب اندازه و دوام را متعادل می کند:

a.SMT: طراحی باریک با 01005 passive و مودم های 5G را امکان پذیر می کند.
b.THT: پورت های قوی USB-C و جک های برق را اضافه می کند (استفاده روزانه را تحمل می کند).

تاثیر بازار: 70٪ از تلفن های هوشمند مدرن از مونتاژ مخلوط استفاده می کنند، بر اساس گزارش های صنعت، برای تعادل کوچک سازی و دوام پورت.

طراحی بهترین شیوه ها برای مونتاژ PCB مخلوط
برای به حداکثر رساندن مزایای مونتاژ مخلوط، این دستورالعمل های طراحی را دنبال کنید:
1. قرار دادن قطعات
a.مناطق جدا شده: اجزای SMT را در مناطق با استرس کم (دور از کانکتورها) و قطعات THT را در مناطق با استرس بالا (حاشیه ها، پورت ها) نگه دارید.
ب.از انبساط بیش از حد اجتناب کنید: برای جلوگیری از عبور از جوش در هنگام جوش موج، بین سوراخ های THT و پد های SMT 2 ′′ 3 میلی متر بگذارید.
c. جهت گیری برای اتوماسیون: اجزای SMT را در شبکه های سازگار با ماشین های انتخاب و مکان قرار دهید؛ قطعات THT را برای قرار دادن آسان جهت دهید.

2. ملاحظات طرح
a. مدیریت حرارتی: برای از بین بردن گرما از سینک های حرارتی THT و ویاس های نزدیک به IC های SMT با قدرت بالا استفاده کنید.
ب. مسیر دهی سیگنال: مسیرهای SMT با سرعت بالا را از مسیرهای برق THT دور کنید تا EMI را کاهش دهید.
c. اندازه سوراخ: سوراخ های THT باید 0.1 ∼ 0.2 mm بزرگتر از خطوط قطعات باشند تا جوش مناسب تضمین شود.

3DFM (طراحی برای تولید)
a.SMT استنسیل طراحی: استفاده از استنسیل های برش لیزر با نسبت 1: 1 پد به دیافراگم برای استفاده مداوم از چسب جوش.
ب. قرار دادن سوراخ های THT: فاصله سوراخ های THT ≥2mm برای جلوگیری از تضعیف PCB.
c. نقاط آزمایش: شامل نقاط آزمایش SMT (برای AOI) و THT (برای سنجش دستی) برای ساده سازی بازرسی است.

غلبه بر چالش های مجلس مخلوط
مونتاژ مخلوط دارای موانع منحصر به فرد است، اما برنامه ریزی دقیق آنها را کاهش می دهد:
1سازگاری حرارتی
چالش: قطعات SMT (به عنوان مثال، IC های پلاستیکی) ممکن است در طول جوش موج THT (250 °C +) ذوب شوند.
راه حل: استفاده از اجزای SMT با دمای بالا (برای 260 °C +) یا محافظت از قطعات حساس با نوار مقاوم به گرما در طول جوش موج.

2پیچیدگی مونتاژ
چالش: هماهنگی مراحل SMT و THT می تواند تولید را کند کند.
راه حل: استفاده از جریان های کاری خودکار با دستگاه های قرار دادن SMT و دستگاه های قرار دادن THT یکپارچه، کاهش زمان تغییر تا 50٪.

3کنترل کیفیت
چالش: بازرسی هم مفاصل SMT و هم THT نیازمند ابزارهای مختلف است.
راه حل: ترکیب AOI (برای مفاصل سطحی SMT) و اشعه ایکس (برای جوش بشکه پنهان THT) برای تشخیص 99.5٪ نقص.

سوالات عمومی
س: آیا مونتاژ مخلوط گران تر از مونتاژ تک تکنولوژی است؟
ج: در ابتدا، بله ٠١٥٪ ٠اما هزینه های بلند مدت را از طریق نرخ شکست کمتر و عملکرد بهتر کاهش می دهد. برای تولید حجم بالا، صرفه جویی اغلب هزینه های اولیه را جبران می کند.

س: آیا مونتاژ مخلوط می تواند طرح های فرکانس بالا (5G، RF) را اداره کند؟
پاسخ: مطمئناً. مسیرهای کوتاه SMT به حداقل رساندن از دست دادن سیگنال در مسیرهای 5G / RF می رسد، در حالی که کانکتورهای THT در صورت لزوم محافظ RF قوی را فراهم می کنند.

سوال: حداقل مقدار سفارش برای مونتاژ مخلوط چیست؟
A: اکثر تولید کنندگان برای نمونه های اولیه نسخه های کوچکی (1050 واحد) را قبول می کنند، با اتوماسیون حجم بالا برای 1000+ واحد.

س: چگونه می توانم بین SMT و THT برای یک جزء خاص انتخاب کنم؟
A: از SMT برای قطعات کوچک، کم مصرف یا با تراکم بالا (IC ها، مقاومت ها) استفاده کنید. از THT برای قطعات بزرگ، با قدرت بالا یا اغلب وصل شده (کانکتورها، رله ها) استفاده کنید.

س: آیا مونتاژ مخلوط با PCB های انعطاف پذیر کار می کند؟
A: بله ✓ PCB های ترکیبی انعطاف پذیر از SMT برای مناطق خم پذیر و THT برای بخش های سفت استفاده می کنند (به عنوان مثال، چرخدسته های تلفن تاشو با سنسورهای SMT و پورت های شارژ THT).

نتیجه گیری
مونتاژ PCB مخلوط شکاف بین دقت SMT و مقاومت THT را برطرف می کند و یک راه حل متنوع برای الکترونیک امروز را ارائه می دهد.سازندگان به طرح هایی که فشرده هستند دست پیدا می کنند، قابل اعتماد و مقرون به صرفه در صنایع از خودرو تا پزشکی بسیار مهم است.

با طراحی دقیق (استفاده از روش های DFM، قرار دادن قطعات استراتژیک) و کنترل کیفیت (بررسی AOI + اشعه ایکس) ،مجموعه مخلوط PCB هایی را تولید می کند که از نظر دوام از روش های تک تکنولوژی برتر هستند.، انعطاف پذیری و عملکرد. به عنوان الکترونیک پیچیده تر می شود، مونتاژ مخلوط همچنان یک محرک کلیدی نوآوری خواهد بود.اجازه می دهد نسل بعدی دستگاه ها هم کوچکتر و هم قوی تر از همیشه قبل از.