Montaż THT – lutowanie na fali i fala selektywna

Montaż THT to ta część produkcji elektroniki, która nie zniknęła mimo miniaturyzacji i nie zniknie. Złącza, które ktoś będzie wpinał tysiące razy, transformatory, kondensatory dużej pojemności, przekaźniki, listwy śrubowe: wszystko to potrzebuje połączenia mechanicznie mocniejszego, niż daje lut na powierzchni płytki. W Convel montaż przewlekany prowadzimy na fali lutowniczej ERSA, na fali selektywnej EBSO oraz ręcznie, przy stanowiskach obsadzonych przez monterów z wieloletnim stażem. Wybór metody zależy od projektu, a nie od tego, co akurat mamy wolne.

Czym jest montaż przewlekany i kiedy jest niezbędny

THT (Through-Hole Technology) polega na tym, że wyprowadzenia komponentu przechodzą przez metalizowane otwory w płytce i są lutowane po jej drugiej stronie. Element trzyma się laminatu całą konstrukcją, nie tylko lutowiem, dlatego znosi drgania, naprężenia mechaniczne i wysokie prądy znacznie lepiej niż odpowiednik SMD.

W praktyce montaż THT jest potrzebny wszędzie tam, gdzie:

• złącze pracuje pod obciążeniem mechanicznym: gniazda zasilania, złącza przemysłowe, USB i RJ45 w urządzeniach przenośnych,
• komponent jest ciężki albo wysoki: transformatory, dławiki, duże kondensatory elektrolityczne, radiatory,
• przez element płyną wysokie prądy: przekaźniki, listwy zaciskowe, bezpieczniki,
• urządzenie pracuje w warunkach drgań: motoryzacja, maszyny, automatyka przemysłowa,
• projekt powstał lata temu i po prostu został zaprojektowany pod elementy przewlekane.

Współczesna płytka to zwykle „SMD i THT”, a nie „SMD albo THT”: mikrokontroler i elementy pasywne w technologii powierzchniowej, złącza i elementy mocy przewlekane. Dlatego montaż SMD i THT prowadzimy na jednej hali, a płytka przechodzi między etapami bez opuszczania zakładu.

Trzy metody lutowania THT, które stosujemy

Lutowanie na fali (ERSA)

Płytka z osadzonymi komponentami przejeżdża nad falą płynnego lutowia, które zwilża jednocześnie wszystkie wyprowadzenia po stronie lutowania. To najszybsza metoda przy dużej liczbie elementów przewlekanych i większych seriach. Wymaga dobrze dobranego topnika, profilu podgrzewania wstępnego i osłonięcia elementów SMD od spodu, jeśli tam się znajdują. Mamy to opanowane, bo na fali ERSA lutujemy od lat.

Fala selektywna (EBSO)

Kiedy płytka ma po obu stronach gęsto rozmieszczone komponenty SMD, a przewlekanych jest kilkanaście, przepuszczanie całej płytki nad falą byłoby ryzykowne. Fala selektywna lutuje tylko wybrane punkty: mała dysza z lutowiem podjeżdża pod konkretne wyprowadzenia, reszta płytki pozostaje zimna. Dla urządzeń mieszanych SMD+THT to dziś najczęściej wybierana metoda, bo łączy powtarzalność automatu z precyzją, którą wcześniej dawał tylko montaż ręczny.

Montaż ręczny

Elementy nietypowe, złącza o niestandardowej geometrii, komponenty wrażliwe termicznie i krótkie serie prototypowe lutują nasi monterzy. Ręcznie montujemy też wyświetlacze, taśmy, klawiatury i elementy, które trafiają na płytkę dopiero podczas montażu w obudowę. To ten sam zespół, który od lat pracuje przy sterownikach medycznych i przemysłowych, więc „ręcznie” nie znaczy „mniej dokładnie”.

Płytki mieszane SMD + THT

Kolejność jest zawsze taka sama: najpierw linia SMD (nadruk pasty, pick&place Yamaha, piec Heller, inspekcja AOI), potem stanowiska THT. Przy fali klasycznej elementy SMD po stronie lutowania zabezpieczamy klejem albo projektujemy proces tak, by ich tam nie było. Przy fali selektywnej problem znika, bo lutowie dotyka tylko wskazanych punktów. Które rozwiązanie wybrać, ustalamy na etapie analizy dokumentacji. Czasem jedna zmiana w projekcie, na przykład przeniesienie kilku elementów SMD na górną stronę, pozwala użyć szybszej i tańszej metody. Cały zakres, od SMD i THT po montaż mechaniczny i finalny, opisaliśmy na stronie montaż elektroniki.

Montaż mechaniczny i zlecenia niestandardowe

Do montażu THT dochodzą operacje, których żaden automat nie zrobi: przykręcenie radiatora, zamontowanie elementów dystansowych, wpięcie taśmy FFC, dołożenie modułu na złączu pin-header, zalanie fragmentu płytki. Wykonujemy je na tych samych stanowiskach, według instrukcji montażowej, którą uzgadniamy z klientem przed uruchomieniem serii. Zlecenia niestandardowe traktujemy jak każde inne: opisujemy proces, ustalamy kontrolę, uruchamiamy.

Kontrola jakości po montażu THT

Każda płytka po lutowaniu przechodzi kontrolę wizualną połączeń: zwilżenie, wypełnienie otworu, zimne luty, mostki, nadmiar lutowia. Płytki mieszane mają za sobą już kontrolę AOI po etapie SMD. Wyniki są rejestrowane w systemie zarządzania produkcją, a ERP przypisuje do partii komponenty, z których została zmontowana. Po montażu THT płytka trafia na programowanie i testy funkcjonalne, jeśli projekt je przewiduje.

Co przygotować do wyceny

Poza standardową dokumentacją (BOM, Gerber, plik pick&place) przy montażu THT przydają się: rysunek złożeniowy z orientacją elementów spolaryzowanych, lista elementów montowanych ręcznie i informacja, czy płytka ma komponenty SMD po stronie lutowania. Jeśli tego nie masz, przygotujemy to razem podczas analizy dokumentacji pod produkcję.

Najczęstsze pytania o montaż THT