Differenze tra i design PCB a foro passante e a montaggio superficiale

Al Wright | 30 agosto 2019

Una delle prime decisioni coinvolte nella disposizione di un circuito stampato (PCB) è la scelta del tipo e dello stile dei componenti da utilizzare. Questa decisione è dettata principalmente dai requisiti elettrici del PCB, ma una volta soddisfatti questi, è spesso possibile scegliere tra una varietà di configurazioni e ingombri disponibili per tipi di componenti comuni, come resistori, condensatori e diodi. I tipi di componenti selezionati influenzeranno le dimensioni e l'aspetto del circuito stampato finito (PCBA).

In passato, i componenti con conduttori lunghi venivano inseriti, solitamente a mano, nei fori passanti placcati sul PCB. I conduttori verrebbero quindi saldati per formare interconnessioni permanenti con i fori. Questo era noto come assemblaggio a foro passante.

PCB a foro passante con DIP a 14 pin. La spaziatura dei cavi per DIP è 0,100" x 0,300", con 14 fori e relativi cuscinetti. (Fonte immagine: Epec Engineered Technologies)

Sempre più spesso i progettisti preferiscono utilizzare un metodo di assemblaggio più moderno (anche se ormai completamente maturo), che utilizza componenti i cui conduttori si fissano solo alla superficie del PCB, senza la necessità di un foro di accoppiamento. Questo metodo, originariamente noto come "montaggio planare", da allora è diventato più noto come tecnologia di montaggio superficiale (SMT).

Quello che segue è un confronto conciso tra i metodi through-hole e SMT da utilizzare come guida di riferimento decisionale per i progettisti di PCB.

Tecnologia a foro passante

Sebbene i componenti a foro passante rappresentino la più vecchia delle due tecnologie, esistono ancora validi motivi per utilizzarli. Ad esempio, qualsiasi hobbista con un saldatore può assemblare un PCB a foro passante o un piccolo lotto dello stesso con il minimo sforzo, perché i fori che accettano i cavi dei componenti sono distanziati più distanziati rispetto ai pad superficiali su un tipo SMT. La spaziatura tipica dal centro del foro al centro del foro è generalmente 0,100" o superiore, anche per i processori DIP. Una spaziatura così generosa rende i PCB a foro passante facili da saldare manualmente. Non esiste quasi alcun rischio di creazione accidentale di ponti tra i pin su un singolo componente o tra quelli su componenti adiacenti. Ciò riduce la risoluzione dei problemi e le rielaborazioni una volta che la scheda è completamente assemblata e accesa.

Un PCB a foro passante in un'applicazione hobbistica, in questo caso un effetto a pedale per chitarra. Notare i circuiti integrati, che sono tutti a 8 o 14 pin su centri da 0,100" x 0,300". . (Fonte immagine: Epec Engineered Technologies)

Le schede a foro passante possono essere utili anche in contesti più professionali, in particolare nelle fasi di prototipo di un progetto. Il layout del prototipo può utilizzare temporaneamente componenti a foro passante in modo che la scheda possa essere assemblata rapidamente per la valutazione di base della prova di concetto. Dopo aver dimostrato il corretto funzionamento della scheda, il progettista può sostituire tipi SMT più piccoli con gli stessi valori e rivedere il layout del PCB con un ingombro ridotto per il test finale e l'eventuale produzione. Fare le cose in questo modo può far risparmiare sui costi iniziali di un progetto, in particolare quelli associati al subappalto di un piccolo lotto a un assemblatore esterno. Tieni presente che i piccoli lotti spesso richiedono prezzi premium da fornitori di servizi esterni, che naturalmente preferiscono impostare cicli di produzione di grandi volumi che mantengono le loro macchine in funzione.

Risparmio sui costi della tecnologia Through-Hole

Con un PCB a foro passante non è necessario generare un nuovo stencil di saldatura ogni volta che il PCB subisce una modifica di revisione. Ciò può far risparmiare centinaia di dollari su un progetto che passa attraverso due o tre giri prima di essere ritenuto funzionale. Inoltre, non è necessario predisporre attrezzature pick-and-place o acquistare bobine di componenti SMT di accompagnamento, finché la configurazione finale del PCB non è funzionante e pronta per la produzione.

I test in-circuit dopo l'assemblaggio dei componenti possono spesso essere eseguiti manualmente e internamente per un piccolo lotto di schede, eliminando così le spese per gli impianti o i costi di installazione associati. È anche possibile utilizzare la saldatura stagno-piombo (la metallizzazione superficiale meno costosa) quando si lavora con schede a foro passante. La non planarità intrinseca del livellamento ad aria calda (HASL), che può rendere difficile il posizionamento di componenti montati in superficie a passo fine, non è un problema con i progetti a foro passante.