Tecnologia de furos passantes PCB

O que é a tecnologia de montagem de PCBs com orifício passante?

A tecnologia de orifícios de passagem (THT) é um método tradicional de montagem de componentes electrónicos em placas de circuitos impressos (PCB). Esta técnica requer que os cabos dos componentes passem por orifícios pré-perfurados na placa de circuito impresso, sendo depois soldados e fixados no lado oposto. Como profissional Montagem de PCB entendemos que a tecnologia de orifícios de passagem continua a desempenhar um papel insubstituível no fabrico moderno de produtos electrónicos.

A tecnologia de furos passantes pode ser dividida em montagem manual e montagem automatizada. A montagem manual é adequada para a produção de pequenos lotes ou para a criação de protótipos, enquanto a montagem automatizada permite uma produção em massa de elevada eficiência utilizando máquinas de inserção especializadas. Apesar de a tecnologia de montagem em superfície (SMT) se ter tornado a corrente principal, a tecnologia de orifícios mantém a sua importância em muitas aplicações devido às suas vantagens únicas.

Principais vantagens da montagem de PCBs com furo passante

1. Resistência mecânica e fiabilidade excepcionais

A vantagem mais notável da montagem através de orifícios é a sua ligação mecânica superior. Os condutores dos componentes que passam através da PCB formam juntas de soldadura que criam uma ligação tridimensional muito mais robusta do que a ligação bidimensional da montagem em superfície. Para aplicações que requerem resistência a tensões mecânicas, vibrações ou impactos (como a eletrónica automóvel, equipamento industrial e produtos aeroespaciais), os componentes com orifícios de passagem demonstram uma fiabilidade sem paralelo.

2. Excelente capacidade de manuseamento de potência

Os componentes de furo passante oferecem normalmente maior capacidade de potência. Uma vez que os cabos passam através da placa e se ligam a várias camadas de cobre, proporcionam uma melhor dissipação de calor e podem suportar correntes maiores. Isto torna o THT ideal para aplicações de alta potência, como fontes de alimentação, accionamentos de motores e amplificadores.

3. Conveniência para a criação de protótipos e reparação

Durante os trabalhos de I&D e de reparação, os componentes de furo passante facilidade de substituição é inestimável. Os engenheiros podem facilmente dessoldar e substituir componentes sem danificar a PCB. Em contrapartida, a substituição de componentes de montagem em superfície (especialmente pacotes BGA de passo fino) é muito mais difícil e requer equipamento e competências especializadas.

4. Estabilidade em ambientes extremos

Juntas de solda através de orifícios resiste melhor a ciclos térmicos e condições ambientais adversas. A ligação "colunar" formada pela solda que preenche o orifício de passagem é mais resistente à tensão de expansão térmica do que as juntas de solda "menisco" da SMT, tornando-a mais estável em aplicações com flutuações de temperatura significativas.

5. Escolha ideal para componentes de grandes dimensões

Para conectores, transformadores, grandes condensadores electrolíticos e outros componentes volumososA montagem através de orifícios é frequentemente a única opção viável. O peso e o tamanho destes componentes tornam a montagem em superfície inadequada para fornecer resistência mecânica suficiente.

Processo técnico de montagem de furos passantes

1. Conceção e perfuração de PCB

O primeiro passo na montagem através de orifícios é determinar a colocação dos componentes e conceção do padrão de furos durante a conceção da placa de circuito impresso. Cada componente com orifício de passagem requer um orifício com um diâmetro adequado, normalmente 0,1-0,3 mm maior do que o condutor do componente para facilitar a inserção. O software moderno de conceção de PCB pode gerar automaticamente ficheiros de perfuração para orientar as máquinas de perfuração CNC para um fabrico preciso.

2. Inserção de componentes

A inserção de componentes pode ser efectuada manualmente ou automaticamente:

• Inserção manual: Os operadores colocam os componentes um a um de acordo com a lista de materiais e as marcações serigráficas da placa de circuito impresso
• Inserção automática: Utiliza máquinas de inserção axial ou radial para colocar componentes automaticamente

3. Processos de soldadura

Existem dois métodos principais de soldadura através de orifícios:

• Soldadura por onda: O fundo da placa de circuito impresso passa sobre uma onda de solda fundida, com a solda a subir por ação capilar para preencher os orifícios de passagem
• Soldadura manual: Soldar cada junta individualmente com um ferro de soldar, adequado para pequenos lotes ou trabalhos de reparação

4. Limpeza e inspeção

Após a soldadura, os resíduos de fluxo devem ser removidos, seguido de rigorosas inspecções de qualidade, incluindo:

• Inspeção visual das juntas de soldadura
• Inspeção ótica automatizada (AOI)
• Ensaios funcionais

Comparação: Tecnologia de montagem através de orifício vs. tecnologia de montagem em superfície

Embora a tecnologia de montagem em superfície (SMT) se tenha tornado a corrente principal, a tecnologia de orifícios mantém um valor único:

Na prática, tecnologia de montagem mista (combinando THT e SMT) é cada vez mais comum, aproveitando os pontos fortes de ambas as abordagens.

Os 5 principais problemas e soluções comuns de montagem de PCBs com orifício passante

Problema 1: Preenchimento incompleto de solda em orifícios de passagem

Causas de base:

• Temperatura de soldadura insuficiente
• Duração de soldadura demasiado curta
• Incompatibilidade entre o diâmetro do furo e o tamanho do chumbo
• Fraca fluidez da solda

Soluções:

1. Otimizar os parâmetros de soldadura por onda: Aumentar a temperatura da solda para 250-260°C, aumentar o tempo de contacto para 3-5 segundos
2. Assegurar que o diâmetro do furo é 0,1-0,3 mm superior ao diâmetro do cabo
3. Utilizar um fluxo com atividade adequada para melhorar a molhabilidade
4. Para a soldadura manual, utilizar a técnica de "alimentação de solda" para garantir o preenchimento completo do orifício

Problema 2: Inserção de componentes difícil ou danificada

Causas de base:

• Desvio da posição de perfuração da placa de circuito impresso
• O diâmetro do furo é demasiado pequeno
• O componente deformado conduz
• Calibração incorrecta da máquina de inserção

Soluções:

1. Reforçar o controlo de qualidade do fabrico de placas de circuito impresso para garantir a precisão da perfuração
2. Verificar e ajustar regularmente os sistemas de posicionamento das máquinas de inserção
3. Efetuar a moldagem de chumbo em componentes
4. Implementar a inspeção do primeiro artigo para identificar e corrigir prontamente os problemas

Problema 3: Ponte de solda ou excesso de solda após a montagem

Causas de base:

• Temperatura de soldadura excessiva
• Atividade de fluxo insuficiente
• Espaçamento inadequado entre componentes
• Altura de onda inadequada

Soluções:

1. Ajustar os parâmetros de soldadura por onda: Baixar a temperatura ou reduzir o tempo de contacto
2. Mudar para um fluxo de atividade mais elevado
3. Otimizar a disposição dos componentes para aumentar o espaçamento crítico
4. Controlo da altura da onda até 1/2-2/3 da espessura da placa de circuito impresso
5. Para as pontes existentes, utilizar um pavio de solda ou ferramentas de retrabalho

Problema 4: Componentes soltos ou desalinhamento após a soldadura

Causas de base:

• Inserção incompleta do componente
• Folga excessiva entre os cabos e os orifícios
• Componentes não fixados antes da soldadura
• Impacto das ondas que provoca deslocação

Soluções:

1. Assegurar que os componentes estão totalmente inseridos e nivelados com a placa de circuito impresso
2. Para componentes pesados, utilizar um adesivo temporário antes de soldar
3. Otimizar a conceção do dispositivo de soldadura por onda para minimizar o impacto mecânico
4. Implementar a inspeção durante o processo para detetar precocemente problemas de alinhamento

Problema 5: Danos em componentes sensíveis ao calor durante a soldadura

Causas de base:

• Temperatura de soldadura excessiva
• Sem proteção para componentes sensíveis ao calor
• Duração prolongada da soldadura

Soluções:

1. Utilizar a soldadura manual para componentes sensíveis com aquecimento local controlado
2. Aplicar dissipadores de calor ou grampos térmicos para proteger os componentes
3. Ajustar a sequência de soldadura - soldar os componentes sensíveis em último lugar
4. Selecionar ligas de solda de baixa temperatura (por exemplo, Sn-Bi)
5. Quando necessário, utilizar estações de retrabalho para aquecimento localizado

Tendências futuras na montagem de PCBs com orifício passante

Embora a tecnologia de montagem em superfície domine, a montagem através de orifícios continua a evoluir:

1. Furo passante de alta densidade: Furos mais pequenos (0,2-0,3 mm) e perfuração de maior precisão aumentam a densidade de montagem
2. Sistemas de soldadura selectiva: Soldar com precisão apenas as partes com orifícios passantes de placas de tecnologia mista, reduzindo o stress térmico
3. Aumento da automatização: Máquinas de inserção automática e sistemas de inspeção mais inteligentes melhoram o rendimento
4. Materiais avançados: Materiais de PCB de elevada condutividade térmica e novas soldas melhoram o desempenho térmico

Como montadores profissionais de PCB, recomendamos aos clientes que seleccionem a tecnologia mais adequada com base nas caraterísticas do produto e no ambiente da aplicação. Para aplicações que exigem uma elevada fiabilidade, ligações mecânicas fortes e um manuseamento de potência superior, a tecnologia de orifícios continua a ser indispensável.

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