การประกอบแผงวงจรพิมพ์ (PCBA) ช่วยให้เกิดการยึดติดอย่างแน่นระหว่างแผงวงจรเปล่าและชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ เพื่อให้ฟังก์ชันทางไฟฟ้าที่สอดคล้องกันสามารถทำงานได้อย่างสมบูรณ์ และสุดท้ายสามารถมีบทบาทของตนเองต่อประสิทธิภาพการทำงานที่เชื่อถือได้ของผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ที่มันถูกนำไปใช้งาน
จนถึงตอนนี้ในอุตสาหกรรมการผลิตอิเล็กทรอนิกส์มีประเภทการประกอบวงจรอยู่สองแบบที่ใช้กันอย่างแพร่หลาย ได้แก่ เทคโนโลยีรูทะลุ (THT) และเทคโนโลยีการติดตั้งแบบผิวหน้า (SMT)พวกมันถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในกระบวนการ PCBA โดยต่างก็มีข้อได้เปรียบหรือความเชี่ยวชาญเฉพาะด้านของตนเอง การเลือกใช้ SMT หรือ THT มีบทบาทสำคัญต่อประสิทธิภาพการผลิตและต้นทุน และการใช้งานของมันยังเกี่ยวข้องโดยตรงกับแพ็กเกจของชิ้นส่วน PCB ดังนั้นการทำความเข้าใจการเปรียบเทียบระหว่างทั้งสองและเงื่อนไขการใช้งานจึงมีความสำคัญอย่างยิ่ง
การประกอบแบบรูทะลุ
• คำจำกัดความของการประกอบแบบทะลุรู
การประกอบแบบรูทะลุหมายถึงกระบวนการที่ชิ้นส่วนแบบรูทะลุถูกบัดกรีลงบนแผ่นวงจรเปล่าด้วยการบัดกรีแบบคลื่นหรือการบัดกรีด้วยมือ โดยให้ขาของชิ้นส่วนสอดผ่านรูที่เจาะไว้บนแผ่น PCB
• การประยุกต์ใช้การประกอบแบบรูทะลุ
คอมโพเนนต์แบบรูทะลุ (THCs) เหมาะสำหรับผลิตภัณฑ์ที่ต้องการความน่าเชื่อถือสูงซึ่งต้องการการยึดเกาะระหว่างชั้นที่แข็งแรงกว่า เนื่องจากสามารถทนต่อความเครียดจากสภาพแวดล้อมที่สูงขึ้นได้ด้วยขาของมันที่ทะลุผ่านรูบนแผ่นวงจร ซึ่งเป็นเหตุผลหลักที่ทำให้เทคโนโลยีแบบรูทะลุ (THT) ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในผลิตภัณฑ์ทางการทหารและอวกาศที่อาจเผชิญกับความเร่งสูง การกระแทก หรืออุณหภูมิสูง นอกจากนี้ เทคโนโลยีแบบรูทะลุยังได้รับความนิยมในการทดสอบและการสร้างต้นแบบ ซึ่งบางครั้งจำเป็นต้องมีการปรับแต่งและเปลี่ยนชิ้นส่วนด้วยมืออีกด้วย
• คอมโพเนนต์แบบรูทะลุ
คอมโพเนนต์แบบรูทะลุมีอยู่สองประเภท ได้แก่ คอมโพเนนต์แบบขาแกน (axial lead) และคอมโพเนนต์แบบขารัศมี (radial lead) คอมโพเนนต์แบบขาแกนมีเส้นตรงพาดผ่านซึ่งขั้วต่อจะผ่านตัวคอมโพเนนต์ ระหว่างกระบวนการ THA ปลายทั้งสองด้านของขาจะสอดผ่านรูที่เจาะบนแผงวงจรเพื่อให้คอมโพเนนต์อยู่ชิดและแนบกับแผงวงจรมากขึ้น ภาพต่อไปนี้แสดงตัวอย่างคอมโพเนนต์แบบขาแกนทั่วไป
อย่างไรก็ตาม คอมโพเนนต์แบบขาเสียบแนวรัศมีจะมีขาที่โผล่ออกมาจากตัวคอมโพเนนต์ รูปภาพต่อไปนี้แสดงคอมโพเนนต์แบบขาเสียบแนวรัศมีทั่วไป
จากภาพด้านบน จะเห็นได้อย่างชัดเจนถึงความแตกต่างระหว่างอุปกรณ์ชนิดขาแกน (axial lead components) และอุปกรณ์ชนิดขารัศมี (radial lead components) ชนิดแรกแสดงให้เห็นว่าระยะห่างระหว่างขาทั้งสองข้างสามารถยืดหยุ่นได้ ในขณะที่ชนิดหลังมีระยะห่างที่ตายตัว นอกจากนี้ อุปกรณ์ชนิดขารัศมีจะตั้งลอยอยู่เหนือแผ่นวงจร ทำให้ใช้พื้นที่บนแผ่นวงจรน้อยกว่าเมื่อเทียบกับอุปกรณ์ชนิดขาแกน
• ข้อดีและข้อเสียของการประกอบแบบรูทะลุ
การติดตั้งแบบรูทะลุแสดงถึงการยึดทางกลที่แข็งแรงกว่า และเหมาะสำหรับผลิตภัณฑ์ที่ต้องรองรับความเครียดทางกล นอกจากนี้ การประกอบแบบรูทะลุยังง่ายต่อการปรับแต่งและการเปลี่ยนด้วยมือ และได้รับการยอมรับอย่างแพร่หลายในการทดสอบและการสร้างต้นแบบ
เนื่องจากขาของอุปกรณ์แบบรูทะลุจะต้องสอดผ่านรูบนแผ่นวงจร ซึ่งใช้เวลามากและทำให้ต้นทุนสูงขึ้น การติดตั้งแบบรูทะลุยังจำกัดพื้นที่การเดินลายวงจรของแผ่น PCB แบบหลายชั้น เนื่องจากรูที่เจาะต้องทะลุผ่านทุกชั้นของแผ่นวงจร
เมื่อพูดถึงการบัดกรีแบบรูทะลุ มักพึ่งพาการบัดกรีแบบคลื่นหรือการบัดกรีด้วยมือ ซึ่งทั้งความเชื่อถือได้และความสามารถในการทำซ้ำจะถูกท้าทาย รวมถึงประสิทธิภาพในการผลิตก็ลดลงด้วย
การประกอบแบบติดตั้งบนพื้นผิว
• คำจำกัดความของการประกอบแบบติดตั้งบนพื้นผิว
การประกอบแบบติดตั้งบนพื้นผิวหมายถึงกระบวนการติดตั้งที่ส่วนประกอบติดตั้งบนพื้นผิวหรืออุปกรณ์ติดตั้งบนพื้นผิว (SMDs) ถูกติดตั้งบนแผ่นวงจรเปล่าผ่านการใช้ครีมประสาน ซึ่งทำหน้าที่เป็นกาวในการยึดส่วนประกอบติดตั้งบนพื้นผิวเข้ากับแผ่นวงจร กระบวนการทั่วไปของการประกอบแบบติดตั้งบนพื้นผิวประกอบด้วยการพิมพ์ครีมประสาน การติดตั้งส่วนประกอบการตรวจสอบด้วยแสงแบบอัตโนมัติ (AOI)การบัดกรีแบบรีโฟลว์, AOI หรือ AXI เป็นต้น
• การประยุกต์ใช้การประกอบแบบติดตั้งบนพื้นผิว
เทคโนโลยีการติดตั้งแบบผิวหน้า (Surface Mount Technology: SMT) ได้รับการพัฒนาขึ้นตั้งแต่ช่วงทศวรรษ 1960 และเริ่มเป็นที่นิยมอย่างแพร่หลายในช่วงทศวรรษ 1980 จนถึงปัจจุบันสามารถสรุปได้ว่า ผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ส่วนใหญ่ถูกประกอบขึ้นโดยการประยุกต์ใช้ SMT ชิ้นส่วนที่ใช้กับ SMT มีขนาดเล็กกว่า และสามารถติดตั้งได้ทั้งสองด้านของแผงวงจร ทำให้การประกอบแบบติดตั้งผิวหน้ามีประสิทธิภาพดีกว่าสำหรับผลิตภัณฑ์ที่มีความหนาแน่นสูงและมีขนาดเล็กลง นอกจากนี้ น้ำหนักเบาและการย่อส่วนยังเป็นสองแนวโน้มหลักของผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ในอนาคต ดังนั้น SMT จะได้รับการยอมรับจากอุตสาหกรรมมากยิ่งขึ้นเรื่อย ๆ
• SMDs
อุปกรณ์แบบติดตั้งบนพื้นผิวมีการจำแนกประเภทที่หลากหลายมากจนแทบเป็นไปไม่ได้ที่จะระบุได้ทีละรายการ อย่างไรก็ตาม การสรุปลักษณะสำคัญของอุปกรณ์เหล่านี้ไม่ใช่งานที่ยากนัก ซึ่งจะช่วยให้คุณเข้าใจการประกอบแบบติดตั้งบนพื้นผิวได้ดียิ่งขึ้น
a.ลีดที่สั้นกว่าต่างจากคอมโพเนนต์แบบรูทะลุที่มีขา คอมโพเนนต์หรืออุปกรณ์แบบติดตั้งบนพื้นผิวจะมีขาที่สั้นกว่า ทำให้เกิดการเชื่อมต่อทางไฟฟ้าที่แข็งแรงกว่า
ข.ขนาดที่เล็กกว่า. SMD มีขนาดเล็กกว่าชิ้นส่วนแบบเสียบรูมาก และบางชนิดมีขนาดเล็กจนไม่สามารถมองเห็นได้ด้วยตาเปล่า เช่น แพ็กเกจ 01005 ขนาดที่เล็กลงของ SMD ทำให้ประหยัดพื้นที่บนแผ่นวงจรเปล่าได้มากขึ้น
ค.ความน่าเชื่อถือที่สูงขึ้นอุปกรณ์ SMD อาศัยลูกบอลบัดกรีด้านล่างเพื่อให้ได้ความสามารถในการยึดเกาะที่ดียิ่งขึ้น และการบัดกรีแบบรีโฟลว์ทำให้อุปกรณ์ถูกบัดกรีติดแน่นบนแผงวงจร ช่วยเพิ่มความน่าเชื่อถือและความสามารถในการทำซ้ำได้อย่างมาก
• ข้อดีและข้อเสียของการประกอบแบบติดตั้งบนพื้นผิว
SMT เข้าถึงได้ง่ายกว่าเมื่อต้องใช้แผ่น PCB ขนาดเล็กลง รองรับการจัดวางชิ้นส่วนความหนาแน่นสูงขึ้น และช่วยประหยัดพื้นที่ผิวบนบอร์ดได้มากกว่า เนื่องจากไม่จำเป็นต้องมีการเจาะรู SMT จึงมีต้นทุนที่ต่ำกว่าและใช้เวลาในการผลิตสั้นกว่า ในกระบวนการ PCBA ความเร็วในการติดตั้งแบบ SMT สามารถสูงถึงหลักหลายพันหรือแม้กระทั่งหลายหมื่นชิปต่อชั่วโมง ในขณะที่การติดตั้งแบบเสียบขา (through-hole) ทำได้ไม่ถึงหนึ่งพันชิปต่อชั่วโมง นอกจากนี้ ข้อต่อบัดกรีที่ผ่านเตารีโฟลว์ยังมีความน่าเชื่อถือและความสามารถในการทำซ้ำที่สูงกว่า และได้รับการพิสูจน์แล้วว่า SMT มีความแข็งแกร่งมากกว่าเมื่อเกิดการสั่นสะเทือน
อย่างไรก็ตาม เมื่อส่วนประกอบที่ไวต่อความเค้นทางกลถูกประกอบด้วยวิธี SMT ความเชื่อถือได้ของมันอาจลดลง
การเปรียบเทียบโดยรวมระหว่างการประกอบแบบรูทะลุและการประกอบแบบติดตั้งบนผิวหน้า
ตามบทนำที่ระบุไว้ข้างต้น สามารถสรุปได้ว่าการประกอบแบบติดตั้งบนพื้นผิวมีประสิทธิภาพมากกว่าและคุ้มค่ากว่าการประกอบแบบเสียบขา อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สมัยใหม่ส่วนใหญ่ได้นำเทคโนโลยีการติดตั้งบนพื้นผิวมาใช้ในผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์เป็นส่วนใหญ่ อย่างไรก็ตาม เมื่อให้ความสำคัญกับสมรรถนะทางกล ไฟฟ้า และการจัดการความร้อนเป็นอันดับแรก การติดตั้งแบบเสียบขายังคงมีความสำคัญอยู่
แม้ว่าวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีจะมีความก้าวหน้าอย่างต่อเนื่องอยู่ตลอดเวลา และผลิตภัณฑ์ใหม่ ๆ จะเข้ามาแทนที่ผลิตภัณฑ์เก่าอย่างแน่นอน แต่ก็ไม่ได้หมายความว่าเทคโนโลยีดั้งเดิมจะต้องถูกกำจัดทิ้งไปทั้งหมด ตัวอย่างเช่น แผงวงจรพิมพ์หลายชั้น (multi-layer PCB) มีความก้าวหน้าและซับซ้อนกว่าแผงวงจรพิมพ์ชั้นเดียว (single-layer PCB) แต่คุณอยากจะใช้แผงวงจรพิมพ์หลายชั้นในนาฬิกาหรือของเล่นง่าย ๆ หรือไม่? คำตอบก็คือ “ไม่” อย่างแน่นอน ข้อดีของเทคโนโลยีแบบเก่าบางอย่างยังคงเป็นเหตุผลสำคัญที่ทำให้มันยังคงมีบทบาทได้ในอนาคต
การประกอบแบบรูทะลุและการประกอบแบบติดตั้งบนผิวหน้า PCBCart ครอบคลุมทั้งหมด
