Manfaat Perakitan PCB Campuran: Menggabungkan Teknologi SMT dan THT

Perhimpunan PCB campuran yang mengintegrasikan Surface Mount Technology (SMT) dan Through-Hole Technology (THT) telah menjadi landasan manufaktur elektronik modern.Dengan memanfaatkan presisi SMT untuk komponen kompak dan daya tahan THT untuk bagian bertenaga tinggi atau tahan tegangan, pendekatan hibrida ini memberikan keseimbangan yang langka dari kinerja, fleksibilitas, dan efisiensi biaya.pemasangan campuran memenuhi berbagai tuntutan aplikasi yang paling menantang saat ini.

Panduan ini mengeksplorasi mengapa insinyur dan produsen memilih perakitan PCB campuran, manfaat utamanya dibandingkan pendekatan teknologi tunggal, aplikasi dunia nyata, dandan praktik terbaik untuk desain dan produksiApakah Anda membangun gadget konsumen atau sistem industri yang kokoh, memahami perakitan campuran sangat penting untuk mengoptimalkan kinerja dan keandalan PCB Anda.

Hal-Hal Utama
1.Mixed PCB assembly menggabungkan kepadatan dan kecepatan SMT dengan kekuatan dan penanganan daya THT, mengurangi tingkat kegagalan lapangan sebesar 30 ~ 40% di lingkungan yang keras.
2Hal ini memungkinkan fleksibilitas desain, mendukung komponen SMT 01005 kecil dan konektor THT besar dalam satu papan, dengan 50% lebih banyak variasi komponen daripada perakitan teknologi tunggal.
3Penghematan biaya sebesar 15~25% dicapai dengan mengotomatisasi langkah-langkah SMT bervolume tinggi sambil menggunakan THT hanya jika diperlukan (misalnya, komponen bertenaga tinggi).
4Industri seperti otomotif, medis, dan elektronik industri bergantung pada perakitan campuran untuk kemampuannya untuk menyeimbangkan presisi, daya tahan, dan fleksibilitas.

Apa Itu PCB Campuran?
Perakitan PCB campuran adalah pendekatan manufaktur yang menggabungkan dua teknologi inti:

a.Teknologi Mount Surface (SMT): Komponen dipasang langsung ke permukaan PCB, menggunakan pasta solder dan oven reflow untuk pemasangan.
b.Through-Hole Technology (THT): Komponen memiliki kabel yang dimasukkan ke dalam lubang yang dibor, dengan solder yang diterapkan melalui soldering gelombang atau soldering manual.

Kombinasi ini mengatasi keterbatasan masing-masing teknologi secara terpisah: SMT unggul dalam miniaturisasi dan kecepatan tetapi berjuang dengan bagian bertenaga tinggi atau bertekanan mekanis;THT menawarkan ketahanan dan pengendalian daya tetapi kurang kepadatanBersama-sama, mereka menciptakan PCB yang kompak dan kuat.

SMT vs THT: Perbedaan Inti

Cara Kerja Majelis Bercampur
Perhimpunan campuran mengintegrasikan teknologi ini dalam satu alur kerja:

1SMT Pertama: Mesin otomatis menempatkan komponen permukaan (resistor, IC, kapasitor kecil) pada PCB.
2.Reflow Soldering: Papan melewati oven reflow untuk melelehkan pasta solder, mengamankan komponen SMT.
3.THT Integrasi: Komponen melalui-lubang (konektor, induktor besar) dimasukkan ke dalam lubang pra-dibor.
4Soldering Wave atau Soldering Manual: kabel THT disolder baik melalui mesin solder gelombang (volume tinggi) atau soldering tangan (volume rendah / bagian sensitif).
5.Pemeriksaan: Kombinasi AOI (untuk SMT) dan sinar-X (untuk sendi THT tersembunyi) memastikan kualitas.

Manfaat Utama dari PCB Campuran
Perhimpunan campuran mengungguli pendekatan teknologi tunggal di bidang kritis, menjadikannya pilihan utama untuk elektronik kompleks.
1Meningkatkan Keandalan dan Ketahanan
Dalam aplikasi dengan getaran, pergeseran suhu, atau tekanan mekanik, lampu senter campuran:

a.THT ′s Peran: Saluran melalui lubang menciptakan jangkar mekanis, menahan getaran (20G +) dan siklus termal (-40 ° C hingga 125 ° C). Ini penting untuk PCB bawah kap mesin atau mesin industri.
Peran SMT: Pengelasan SMT yang tepat mengurangi kelelahan sendi di daerah tekanan rendah, dengan 99,9% sendi SMT bertahan lebih dari 10.000 siklus termal.

Contoh: Unit kontrol mesin (ECU) mobil menggunakan SMT untuk sensor dan mikrokontroler (tekanan rendah) dan THT untuk konektor daya (getaran tinggi),mengurangi tingkat kegagalan sebesar 35% dibandingkan dengan semua desain SMT.

2Fleksibilitas Desain
Penggabungan campuran membuka desain yang tidak mungkin dengan SMT atau THT saja:

a.Kepadatan + Ketahanan: Pas BGA (SMT) dengan pitch 0,4 mm di samping konektor D-sub besar (THT) di papan yang sama  ideal untuk perangkat yang kompak namun serbaguna seperti monitor medis.
b.Berbagai Komponen: Akses ke berbagai bagian yang lebih luas, mulai dari chip RF kecil (SMT) hingga transformator tegangan tinggi (THT), tanpa kompromi desain.

Data Point: Perhimpunan campuran mendukung 50% lebih banyak jenis komponen daripada desain semua SMT atau semua THT, menurut studi industri IPC.

3. Optimalisasi Kinerja
Dengan mencocokkan teknologi dengan fungsi komponen, perakitan campuran meningkatkan kinerja PCB secara keseluruhan:

a. Integritas sinyal: SMT meminimalkan panjang jejak, mengurangi hilangnya sinyal di jalur kecepatan tinggi (10Gbps +).
b.Pengelolaan Daya: Komponen THT (misalnya, blok terminal) mengelola arus 10A+ tanpa overheating, penting untuk catu daya dan pengontrol motor.

Pengujian: PCB perakitan campuran dalam catu daya industri 48V menunjukkan efisiensi 20% lebih tinggi daripada desain SMT sepenuhnya, berkat disipasi daya THT yang unggul.

4. Efisiensi Biaya
Penggabungan campuran menyeimbangkan otomatisasi dan tenaga kerja manual untuk mengurangi biaya:

a. Otomasi SMT: Penempatan SMT bervolume tinggi (50.000 bagian/jam) mengurangi biaya tenaga kerja untuk komponen kecil.
b.THT yang ditargetkan: Menggunakan THT hanya untuk bagian-bagian kritis (misalnya, konektor) menghindari biaya pengelasan tangan semua komponen.

Pembagian Biaya: Untuk 1.000 unit, biaya perakitan campuran 15 ∼25% lebih rendah dari semua THT (karena otomatisasi SMT) dan 10% lebih rendah dari semua SMT (dengan menghindari bagian-bagian bertenaga tinggi yang kompatibel dengan SMT yang mahal).

5. Versatilitas Di Seluruh Industri
Perhimpunan campuran beradaptasi dengan berbagai kebutuhan aplikasi, dari gadget konsumen untuk sistem aerospace:

a. Elektronik konsumen: SMT untuk miniaturisasi (misalnya, smartphone IC) + THT untuk port pengisian (tekanan 插拔 tinggi).
b. Perangkat medis: SMT untuk sensor presisi + THT untuk konektor daya (sterilitas dan daya tahan).
c. Aerospace: SMT untuk avionik ringan + THT untuk konektor yang kuat (resistensi getaran).

Aplikasi perakitan PCB campuran
Pertemuan campuran memecahkan tantangan unik di industri utama, membuktikan fleksibilitasnya.
1. Elektronik Otomotif
Mobil membutuhkan PCB yang menangani getaran, suhu ekstrem, dan sensor sinyal rendah dan sistem daya tinggi:

a.SMT: Digunakan untuk microcontroller ECU, sensor radar, dan driver LED (kompak, berat rendah).
b.THT: Digunakan untuk terminal baterai, pemegang sekring, dan konektor OBD-II (arus tinggi, sering colokan).

Hasilnya: ECU campuran dalam kendaraan listrik (EV) mengurangi klaim garansi sebesar 40% dibandingkan dengan desain semua SMT, menurut data industri otomotif.

2. Perangkat medis
PCB medis membutuhkan presisi, sterilitas, dan keandalan:

a.SMT: Mendukung sensor kecil di alat pacu jantung dan monitor EEG (kekuatan rendah, kepadatan tinggi).
b.THT: Mengamankan konektor untuk kabel pasien dan input daya (kekuatan mekanik, pembersihan mudah).

Kepatuhan: Perhimpunan campuran memenuhi standar ISO 13485 dan FDA, dengan sendi-sendi yang kokoh dari THT® memastikan keandalan jangka panjang dalam implan dan alat diagnostik.

3. Mesin Industri
Peralatan pabrik membutuhkan PCB yang tahan debu, kelembaban, dan penggunaan berat:

a.SMT: Mengontrol PLC dan array sensor (pemrosesan sinyal cepat).
b.THT: Mengelola driver motor, power relay, dan konektor Ethernet (arus tinggi, resistensi getaran).

Contoh: PCB perakitan campuran dalam lengan robot mengurangi waktu henti sebesar 25% dengan menggabungkan kecepatan sinyal SMT dengan ketahanan THT terhadap tegangan mekanik.

4. Elektronik Konsumen
Dari ponsel pintar hingga peralatan rumah tangga, perakitan campuran menyeimbangkan ukuran dan daya tahan:

a.SMT: Memungkinkan desain ramping dengan 01005 pasif dan modem 5G.
b.THT: Menambahkan port USB-C yang kuat dan jack daya (tahan penggunaan sehari-hari).

Dampak pasar: 70% smartphone modern menggunakan perakitan campuran, menurut laporan industri, untuk menyeimbangkan miniaturisasi dan daya tahan port.

Desain Praktik Terbaik untuk Perakitan PCB Campuran
Untuk memaksimalkan manfaat dari perakitan campuran, ikuti pedoman desain berikut:
1. Penempatan komponen
a. Zona terpisah: Simpan komponen SMT di daerah tekanan rendah (jauh dari konektor) dan bagian THT di zona tekanan tinggi (ujung, port).
b. Menghindari Overcrowding: Tinggalkan 2 ∼ 3 mm antara lubang THT dan SMT pad untuk mencegah solder bridging selama soldering gelombang.
c.Align for Automation: Letakkan komponen SMT dalam grid yang kompatibel dengan mesin pick-and-place; orientasi bagian THT untuk mudah dimasukkan.

2Pertimbangan Tata Letak
a.Manajemen termal: Gunakan THT heat sinks dan vias dekat SMT IC bertenaga tinggi untuk menghilangkan panas.
b.Signal Routing: Rute jalur SMT berkecepatan tinggi jauh dari jalur daya THT untuk mengurangi EMI.
c. Ukuran Lubang: Lubang THT harus 0,1 × 0,2 mm lebih besar dari komponen untuk memastikan pengelasan yang tepat.

3. DFM (Desain untuk Manufacturability)
a. Desain Stencil SMT: Gunakan stensil yang dipotong laser dengan rasio pad-to-aperture 1:1 untuk aplikasi pasta solder yang konsisten.
b. Penempatan Lubang THT: Ruang lubang THT ≥ 2 mm terpisah untuk menghindari pelemahan PCB.
c. Titik pengujian: Sertakan titik pengujian SMT (untuk AOI) dan THT (untuk pemantauan manual) untuk menyederhanakan inspeksi.

Mengatasi Tantangan di Pertemuan Bercampur
Penggabungan campuran memiliki hambatan yang unik, tetapi perencanaan yang cermat mengurangi mereka:
1. Kompatibilitas termal
Tantangan: Komponen SMT (misalnya, IC plastik) dapat meleleh selama pengelasan gelombang THT (250 °C+).
Solusi: Gunakan komponen SMT suhu tinggi (diperkirakan untuk 260 °C+) atau lindungi bagian sensitif dengan pita tahan panas selama pengelasan gelombang.

2. Kompleksitas perakitan
Tantangan: Koordinasi langkah SMT dan THT dapat memperlambat produksi.
Solusi: Menggunakan alur kerja otomatis dengan pemasangan SMT terintegrasi dan mesin penempatan THT, mengurangi waktu peralihan sebesar 50%.

3. Kontrol Kualitas
Tantangan: Memeriksa sendi SMT dan THT membutuhkan alat yang berbeda.
Solusi: Gabungkan AOI (untuk sendi permukaan SMT) dan sinar-X (untuk pemadaman barel THT tersembunyi) untuk menangkap 99,5% cacat.

Pertanyaan Umum
T: Apakah perakitan campuran lebih mahal daripada perakitan teknologi tunggal?
A: Pada awalnya, ya~dengan 10~15%~tapi mengurangi biaya jangka panjang melalui tingkat kegagalan yang lebih rendah dan kinerja yang lebih baik.

T: Bisakah perakitan campuran menangani desain frekuensi tinggi (5G, RF)?
A: Tentu saja. jejak SMT yang pendek meminimalkan hilangnya sinyal di jalur 5G / RF, sementara konektor THT memberikan perisai RF yang kuat di mana diperlukan.

T: Berapa jumlah pesanan minimum untuk perakitan campuran?
A: Sebagian besar produsen menerima seri kecil (10 ¢ 50 unit) untuk prototipe, dengan otomatisasi volume tinggi untuk 1.000+ unit.

T: Bagaimana saya memilih antara SMT dan THT untuk komponen tertentu?
A: Gunakan SMT untuk bagian kecil, daya rendah, atau kepadatan tinggi (IC, resistor).

T: Apakah perakitan campuran bekerja dengan PCB fleksibel?
A: Ya ✓ PCB campuran fleksibel menggunakan SMT untuk area yang lentur dan THT untuk bagian kaku (misalnya, engsel telepon lipat dengan sensor SMT dan port pengisian THT).

Kesimpulan
Perhimpunan PCB campuran menjembatani kesenjangan antara presisi SMT dan ketahanan THT, menawarkan solusi serbaguna untuk elektronik saat ini.produsen mencapai desain yang kompak, dapat diandalkan, dan hemat biaya sangat penting dalam industri dari otomotif hingga medis.

Dengan desain yang cermat (praktik DFM, penempatan komponen strategis) dan kontrol kualitas (inspeksi AOI + sinar-X),perakitan campuran memberikan PCB yang mengungguli pendekatan teknologi tunggal dalam daya tahanDengan semakin kompleksnya elektronik, perakitan campuran akan tetap menjadi pendorong utama inovasi.memungkinkan generasi perangkat berikutnya untuk menjadi lebih kecil dan lebih kuat dari sebelumnya.