Nội dung bài viết
Trong quá trình lắp ráp PCB, không phải mọi linh kiện đều được đặt trực tiếp trên bề mặt bo mạch. Với công nghệ THT, chân linh kiện được đưa xuyên qua các lỗ đã thiết kế trên PCB rồi cố định ở mặt còn lại bằng mối hàn. Cách kết nối này tạo ra liên kết cơ học khá chắc chắn và vẫn được sử dụng trong nhiều loại thiết bị điện tử. Hiểu về THT vì vậy cần tập trung vào hai điểm chính: linh kiện được gắn xuyên qua PCB như thế nào và quy trình lắp ráp diễn ra ra sao.
THT là gì?
THT (Through-Hole Technology) là công nghệ lắp ráp linh kiện xuyên lỗ, trong đó chân của linh kiện được đưa qua các lỗ khoan trên PCB trước khi thực hiện hàn. Khác với SMT, linh kiện THT không chỉ tiếp xúc với pad trên bề mặt PCB mà chân linh kiện đi xuyên qua bo mạch. Sau khi được đặt đúng vị trí, chân linh kiện được hàn ở phía đối diện để tạo kết nối điện và cơ học.
Đặc điểm của công nghệ THT
Chân linh kiện đi xuyên qua PCB
Đặc trưng quan trọng nhất của THT là các chân linh kiện phải đi qua những lỗ được thiết kế sẵn trên bo mạch. PCB dành cho THT vì vậy cần có hệ thống lỗ phù hợp với đường kính và khoảng cách chân của linh kiện. Với các lỗ mạ xuyên (plated through-hole), thành lỗ được phủ vật liệu dẫn điện để tạo kết nối giữa chân linh kiện và mạch điện.
Liên kết cơ học chắc chắn
Do chân linh kiện xuyên qua PCB, mối hàn không phải là điểm liên kết duy nhất giữ linh kiện trên bo mạch. Cấu trúc chân xuyên lỗ giúp linh kiện có khả năng chịu lực cơ học tốt hơn trong nhiều trường hợp. Đây là một trong những lý do THT vẫn phù hợp với các linh kiện lớn, linh kiện phải chịu lực hoặc những vị trí thường xuyên chịu rung và tác động cơ học.
Phù hợp với linh kiện có kích thước và chân đặc thù
THT thường xuất hiện ở những linh kiện mà việc lắp trực tiếp trên bề mặt không phải lựa chọn tối ưu, chẳng hạn một số connector, biến áp, cuộn cảm, tụ điện công suất hoặc linh kiện có chân lớn.
Tuy nhiên, THT là công nghệ lắp ráp, không phải tên của một loại package cụ thể. Một package như DIP có thể được lắp bằng công nghệ THT, nhưng không nên đồng nhất hai khái niệm này.
Chiếm nhiều không gian hơn SMT
Do cần bố trí lỗ xuyên PCB và khoảng cách chân tương đối lớn, THT thường cần nhiều diện tích bo mạch hơn so với các linh kiện SMD có kích thước nhỏ. Các lỗ xuyên cũng ảnh hưởng đến việc bố trí đường mạch và thiết kế PCB nhiều lớp. Vì vậy, THT thường được sử dụng ở những vị trí mà đặc tính cơ học hoặc yêu cầu linh kiện phù hợp với phương pháp xuyên lỗ.
Quy trình lắp ráp linh kiện THT
Quy trình THT có thể khác nhau tùy loại sản phẩm và dây chuyền, nhưng về cơ bản tập trung vào việc đưa đúng chân linh kiện qua đúng lỗ, cố định và tạo mối hàn đạt yêu cầu.
Chuẩn bị PCB và linh kiện
PCB được kiểm tra các vị trí lỗ, kích thước và cấu hình phù hợp với thiết kế. Linh kiện cũng được chuẩn bị theo mã, số lượng và hướng lắp quy định. Ở bước này, việc xác định đúng chiều và cực tính đặc biệt quan trọng với những linh kiện có phân cực.
Đưa chân linh kiện qua lỗ PCB
Linh kiện được đặt sao cho các chân đi qua đúng vị trí lỗ trên bo mạch. Với sản phẩm có số lượng linh kiện THT ít, công đoạn này có thể được thực hiện thủ công. Khi số lượng lớn hoặc yêu cầu độ ổn định cao, dây chuyền có thể sử dụng thiết bị hỗ trợ cắm linh kiện tự động hoặc bán tự động.
Cố định linh kiện
Sau khi chân đã được đưa qua PCB, linh kiện cần được giữ đúng vị trí để không bị xê dịch trong quá trình hàn. Một số linh kiện có thể được tạo hình chân hoặc sử dụng phương pháp cố định phù hợp với thiết kế. Mục tiêu là đảm bảo khoảng cách, chiều cao và hướng của linh kiện đúng yêu cầu.
Hàn chân linh kiện
Đây là công đoạn tạo liên kết điện và cơ học giữa chân linh kiện với PCB. Với số lượng lớn, hàn sóng thường được sử dụng để đưa phần chân linh kiện tiếp xúc với lượng thiếc hàn nóng chảy và tạo nhiều mối hàn trong thời gian ngắn. Trong những trường hợp đặc thù hoặc cần xử lý từng linh kiện, mối hàn có thể được thực hiện bằng phương pháp thủ công hoặc thiết bị hàn chuyên dụng.
Cắt và xử lý phần chân dư
Sau khi hàn, phần chân linh kiện nhô ra khỏi PCB có thể được cắt theo yêu cầu của sản phẩm. Công đoạn này giúp kiểm soát kích thước phần chân dư và tránh ảnh hưởng đến các khu vực hoặc linh kiện khác trong quá trình lắp ráp.
Kiểm tra mối hàn
Bo mạch sau hàn được kiểm tra để phát hiện các lỗi như thiếu thiếc, dư thiếc, hàn không đầy đủ, cầu hàn hoặc linh kiện bị sai vị trí. Với THT, hình dạng mối hàn và mức độ điền đầy quanh chân linh kiện là những yếu tố quan trọng cần được kiểm soát.
THT khác SMT ở điểm nào?
Điểm khác biệt nằm chủ yếu ở cách linh kiện kết nối với PCB:
| Tiêu chí | THT | SMT |
|---|---|---|
| Cách gắn linh kiện | Chân đi xuyên qua PCB | Linh kiện đặt trên bề mặt PCB |
| Lỗ xuyên | Cần sử dụng lỗ phù hợp | Thông thường không cần lỗ cho chân linh kiện |
| Độ bền cơ học | Thường tốt với các kết nối xuyên lỗ | Phụ thuộc thiết kế pad và mối hàn |
| Kích thước linh kiện | Thường lớn hơn | Có thể rất nhỏ |
| Mật độ lắp ráp | Thấp hơn | Cao hơn |
| Ứng dụng | Linh kiện cần liên kết cơ học hoặc chân lớn | Mạch có mật độ linh kiện cao |
Hai công nghệ không nhất thiết loại trừ nhau. Một PCBA có thể kết hợp SMT và THT để tận dụng ưu điểm của từng phương pháp ở những vị trí khác nhau.
THT được sử dụng ở đâu trong sản xuất điện tử?
THT thường được lựa chọn cho những vị trí mà khả năng chịu lực cơ học, kích thước chân hoặc đặc điểm của linh kiện khiến phương pháp xuyên lỗ phù hợp hơn.
Các ứng dụng có thể gặp gồm:
- Connector cần thao tác cắm và rút thường xuyên.
- Một số linh kiện công suất hoặc linh kiện có chân lớn.
- Biến áp, cuộn cảm và một số thành phần cơ điện.
- Bo mạch cần tăng độ chắc chắn tại những điểm chịu lực.
- Các sản phẩm sử dụng kết hợp linh kiện SMT và THT.
Trong sản xuất điện tử, việc kết hợp nhiều công nghệ lắp ráp giúp doanh nghiệp lựa chọn phương pháp phù hợp với từng nhóm linh kiện và yêu cầu của sản phẩm. Đây cũng là một phần trong hệ thống công nghệ mà Luxshare ICT ứng dụng để đáp ứng các yêu cầu lắp ráp điện tử khác nhau.
Khi nào THT vẫn có lợi thế?
THT không hướng đến việc thay thế SMT trong mọi trường hợp. Giá trị của công nghệ này nằm ở những tình huống mà kết nối xuyên qua PCB mang lại lợi ích về cơ học hoặc phù hợp với cấu trúc linh kiện.
Đặc biệt với connector, linh kiện lớn hoặc những vị trí thường chịu lực, cấu trúc chân xuyên lỗ có thể tạo ra kết nối chắc chắn hơn so với việc chỉ đặt linh kiện trên bề mặt.
Vì vậy, trong một dây chuyền PCBA hiện đại, THT thường được sử dụng cùng SMT thay vì tồn tại như một công nghệ hoàn toàn độc lập. Các kiến thức liên quan đến công nghệ lắp ráp và sản xuất điện tử có thể tìm hiểu thêm trong chuyên mục kiến thức.
Kết luận
THT (Through-Hole Technology) là công nghệ lắp ráp trong đó chân linh kiện được đưa xuyên qua các lỗ trên PCB rồi hàn để tạo kết nối điện và cơ học. Quy trình cơ bản gồm chuẩn bị vật tư, đưa chân qua PCB, cố định, hàn, xử lý chân dư và kiểm tra mối hàn. So với SMT, THT có lợi thế ở những vị trí cần kết nối cơ học chắc chắn hoặc sử dụng linh kiện có chân lớn, trong khi SMT phù hợp hơn với các thiết kế cần mật độ linh kiện cao và kích thước nhỏ. Trong thực tế sản xuất PCBA, hai công nghệ có thể được kết hợp tùy theo yêu cầu của từng sản phẩm.
