Tecnologia Through-Hole: Por Que Permanece Essencial no Design Moderno de PCB

Quando se trata de fabricar componentes eletrónicos, a PCB desempenha um papel vital na sua qualidade e usabilidade. A funcionalidade final de uma PCB depende do design usado para a fazer, e como vamos discutir, existem dois designs amplamente utilizados: tecnologia Through-Hole e Surface Mount Technology (SMT).

O nosso foco principal neste artigo será a tecnologia Through-Hole, e entraremos em detalhe sobre por que é prevalente no fabrico de eletrónicos.

1. O que é Tecnologia Through-Hole?

É uma técnica de montagem onde os terminais e chips de componentes eletrónicos são inseridos através de furos (Through-Holes) na placa de circuito impresso. Aqui, estes pinos passam por soldagem por baixo para pads nos lados opostos da placa. Esta técnica é geralmente feita à mão ou às vezes por máquinas de montagem por inserção. Esta tecnologia prosperou bem até ao final dos anos 1980, com a tecnologia de montagem em superfície (SMT) a superá-la. Com a introdução da montagem em superfície, esperava-se que o Through-Hole se tornasse obsoleto. Ainda assim, resistiu ao teste do tempo com as suas numerosas e distintas vantagens, bem como a sua confiabilidade.

2. Terminais Through-Hole

PCBs que usam Through-Hole têm terminais de fio que vêm em dois tipos: terminais radiais ou axiais.

2.1 Axiais

Os terminais axiais são semelhantes em forma a jumpers de fio, e progridem da ponta final de componentes em forma de caixa ou cilíndricos da PCB. Estas projeções formam um eixo de simetria geométrica quase perfeito. Embora progridam, não é muito acima da superfície da PCB, tornando-a plana se colocada para baixo.

Terminais axiais são comumente usados para fazer ponte em curtas distâncias numa PCB, enquanto também abrangem fiação ponto a ponto que o espaço aberto não suporta.

2.2 Radiais

O nome radial vem da sua projeção paralela dos terminais dos componentes para a placa de superfície, e os terminais radiais estão em sincronia com as extremidades dos pacotes. Antes, eram identificados porque tomavam a forma do raio dos componentes cilíndricos sobre os quais progridem, mas os terminais axiais depois anularam esta definição.

Na placa, os componentes radiais têm uma formação de ângulo de 90 graus com uma pegada (footprint) menor que os terminais axiais. Também possuem uma natureza de plug-in devido à sua composição paralela, tornando-os uma escolha considerável para usar em componentes que requerem velocidades de automação mais altas.

3. Soldagem Through-Hole

Bem, a soldagem é uma das habilidades necessárias para se aventurar no mundo da eletrónica. Conhecer o seu caminho numa placa PCB com o que precisa de substituição e onde é muito crucial. Embora, quando se trata de reparar placas que usam tecnologia through-hole, muita precisão entra em jogo.

3.1 PTH Avançado

Assumindo que tem as habilidades de soldagem necessárias na ponta dos dedos, então pode optar pela técnica PTH Avançada para a sua soldagem. Vamos mergulhar e ver algumas das dicas essenciais que precisa de aprender.

1. Aprenda a controlar como a solda flui. Esta habilidade é a primeira coisa que aprenderá, embora, com tempo e prática, a conseguirá dominar.
2. Aprenda a usar e controlar diferentes pontas do ferro de soldar. Isso porque várias aplicações exigirão pontas separadas, e deve saber como usá-las.
3. Uma vez decidido o ferro a usar, aqueça o terminal e o pad e deixe a solda fluir suavemente através do furo na placa.
4. Deixe o ferro de soldar arrefecer e terá a sua conexão pronta.
5. Pode usar esta técnica também ao criar pontes entre dois Through-Holes.

3.2 Limpeza

Uma vez realizada a sua soldagem, é crucial saber como limpá-la. O que limpamos, alguns podem perguntar? Bem, ao lidar com solda sem chumbo, tende a sujar a PCB com fluxo. Este fluxo pode ser do próprio ferro de soldar ou quando escolhe aplicar fluxo intencionalmente para evitar conexões erradas. Então, como procedemos?

A melhor e recomendada forma é usar uma escova de dentes pequena que mergulha ou pulveriza com álcool isopropílico e escova a placa. Mas se estiver a trabalhar em muitas placas e correr o risco de ter o fluxo a secar nas placas, pode encher um tacho de cozimento lento (crockpot) com água destilada. A água destilada garantirá que não há impurezas no circuito.

4. Vantagens da Tecnologia Through-Hole

A tecnologia through-hole é impressionante mesmo que já exista há muito tempo, e tecnologias mais recentes possam substituí-la. Quais são as razões que a tornam ainda uma tecnologia desejada em relação à montagem em superfície? Vamos ver as vantagens desta tecnologia para designs de PCB.

4.1 Robusta

Componentes through-hole provam ser uma verdadeira mina de ouro pela sua durabilidade e eficácia quando se trata de produtos que requerem conexões seguras nas suas camadas.

Portanto, se estiver a trabalhar numa placa PCB com esta tecnologia, notará que, independentemente do stress ambiental a que a expuser, permanecerão em contato. Componentes through-hole são reforçados quando passam pela placa, comparados a componentes SMT que são apenas soldados na superfície das PCBs.

Com este aspeto, são comumente usados em eletrónica militar e aeroespacial, pois podem suportar condições variáveis extremas.

4.2 Ligações Mecânicas Mais Fortes

A tecnologia through-hole funciona perfeitamente bem para componentes que são mais pesados ou volumosos na sua composição. É considerável porque requerem ligações mecânicas mais fortes nas suas PCBs, que a tecnologia de montagem em superfície comum não oferece a estes eletrónicos.

4.3 Prototipagem Mais Fácil

Com a tecnologia Through-Hole, os designers têm um tempo mais fácil devido à sua conveniência em capacidades de substituição e ajuste manual. Through-Hole também usa soquetes de breadboard, que são essenciais na prototipagem.

5. Restrições Relacionadas com a Tecnologia Through-Hole

Mesmo que a tecnologia Through-Hole se destaque como uma tecnologia única e atrativa, ainda tem alguns inconvenientes mesmo após a montagem em superfície. A tecnologia não é prática para componentes de maior velocidade que possam precisar de uma pequena capacitância e indutância parasitária nos seus terminais de fio.

5.1 Ocupa Mais Espaço na Placa

Uma vez que opta pela tecnologia Through-Hole, muito do espaço da sua placa terá de servir para alojar os terminais de fio, obrigando-o a investir numa PCB maior. A PCB maior reduz a essência de minimizar toda a fiação e cortar a placa para um tamanho geralmente viável.

6. Tecnologia de Montagem em Superfície (SMT)

A tecnologia de montagem em superfície está sempre associada ao Through-Hole, embora sejam distintamente únicas. Esta tecnologia funciona alojando os terminais dos componentes diretamente através de soldagem, e não acontece perfuração alguma. Ao contrário do Through-Hole, esta tecnologia é bastante fácil para designers criarem. Foi revolucionária devido aos seus preços comparativamente mais baixos para produzir e fabricar todos os eletrónicos anteriores; a maioria pode agora adotar esta tecnologia.

Conclusão

O estado atual das coisas é que, embora os dois designs pareçam competição constante, ambos são amplamente usados no fabrico de eletrónicos. Quando se trata de reparo e soldagem de placas Through-Hole, como discutido anteriormente, muita precisão deve estar em vigor para garantir que os pinos dos terminais se encaixam firmemente e que tem uma boa aderência dos componentes a serem soldados. Isso leva finalmente ao seu desejo como entusiasta de eletrónica ou ao tipo de eletrónicos que está a manusear.