Handwerkszeug

In unserer letzten Ausgabe von Tools of the Trade hatten wir gerade die Inspektion des oberflächenmontierten Teils der Leiterplatte abgeschlossen. Als nächstes folgen die Durchgangslochkomponenten. Abhängig von der Leiterplatte kann sich die Reihenfolge leicht ändern, aber im Allgemeinen ist es sinnvoller, alle SMT-Arbeiten zu erledigen, bevor man mit den Durchgangslocharbeiten fortfährt.

Früher waren Durchgangsbohrungen der Standard, aber als der Bedarf an Größenreduzierung und Automatisierung zunahm, gewann SMT an Beliebtheit. Es gibt jedoch immer noch viele Gründe, durchkontaktierte Komponenten zu verwenden, sodass diese nicht ganz verschwinden werden (zumindest nicht in absehbarer Zeit). Einer der größten Vorteile von THT ist die mechanische Festigkeit, weshalb es besser für Steckverbinder geeignet ist als SMT. Wenn Sie jemals einen Micro-USB-Stecker von einer Platine gelöst haben, indem Sie heftig darauf geatmet haben, werden Sie es verstehen. Wie bekommen wir also am effizientesten Durchgangslochkomponenten auf eine Leiterplatte, und wie machen das die Großen?

So fangen die meisten Menschen an und kommen selbst in der Massenproduktion immer noch überraschend häufig vor. Zu den Hilfsmitteln gehören die helfenden Hände, die Ihre Leiterplatte beim Löten festhalten können. Diese können jedoch schnell unhandlich werden. Der nächste Schritt nach oben sind daher spezielle PCB-Haltewerkzeuge mit Schienen und geschlitzten Gummistücken, die die Kanten der PCB halten.

Ein Problem bei beiden besteht jedoch darin, dass Sie die Komponente im Allgemeinen auf einer Seite einsetzen und auf der anderen Seite verlöten müssen, sodass Komponenten dazu neigen, herauszufallen, wenn Sie die Platine umdrehen. Es gibt viele Möglichkeiten, dies zu umgehen, vom Biegen der Leitungen beim Einsetzen (oder der gegenüberliegenden Ecken bei DIP-Gehäusen) bis zum kurzen Löten auf der Oberseite zum Anheften und dem anschließenden Fertigstellen auf der anderen Seite.

Andere haben sich für kreativere Lösungen entschieden, darunter den Nagelbettansatz oder Schaumstoff, der die Teile an Ort und Stelle hält, während die Leiterplatte umgedreht und von Hand verlötet wird.

Manchmal muss eine Komponente von der Platine abgesetzt werden, und sie muss die gleiche Höhe von der Platine haben. In diesem Fall besteht eine Möglichkeit darin, einen Abstandshalter um eine oder mehrere Leitungen herum zu verwenden. Eine andere Möglichkeit besteht darin, eine Vorrichtung zu entwerfen, die als Negativ der Leiterplatte fungiert. Es wird maschinell bearbeitet oder 3D-gedruckt, und dann wird die Vorrichtung über der Leiterplatte platziert. Wenn das Paar umgedreht wird, fallen die Komponenten auf die richtige Höhe herunter (oder bleiben dort, wo sie sind) und können von Hand gelötet werden.

Überraschenderweise gibt es Werkzeuge, die die Platzierung von Durchgangslochkomponenten automatisieren. Oder vielleicht nicht überraschend, wenn man LED-Panels in Betracht zieht. Bei diesen Außenschildern werden durchkontaktierte LEDs verwendet, und eine kurze Rechnung führt zu dem Schluss, dass eine automatische Platzierung der LEDs erforderlich ist.

Einige LEDs werden auf Klebebandstreifen geliefert, und eine Maschine schneidet die Leitungen am Klebeband ab und platziert die LED dort, wo sie hingehört. Viele LEDs werden jedoch in Tüten geliefert und in einen Trichter gelegt, der sich dreht und eine Reihe von LEDs ausspuckt, die alle in die richtige Richtung ausgerichtet sind. In beiden Fällen gelangt die LED zu einem Portal, das die Leitungen schneidet und die LED in den Löchern platziert. Das Gleiche gilt für Widerstände oder andere Komponenten mit axialer Leitung.

Stellen Sie sich einen Behälter in der Größe einer Kaffeetasse vor, um den sich ein Heizelement befindet. Dann legen Sie ein Stück Lötzinn hinein. Kein Flussmittel, nur ein Block Lot. Erhitzen Sie es, bis es schmilzt, und Sie haben einen Löttiegel. Dies ist gut geeignet, um den Rand einer Leiterplatte einzutauchen (nicht ganz, sondern nur den Boden), um die Stifte eines Steckers zu verlöten. Sie müssen die Leiterplatte zunächst mit Flussmittel beschichten, da sich im Löttiegel kein Flussmittel befindet. Diese Methode eignet sich hervorragend für bestimmte Volumina und Größen, bei denen Sie möglicherweise nur einen oder zwei Anschlüsse haben, die an eine ansonsten vollständig SMT-Leiterplatte angeschlossen werden müssen. Wenn Sie jedoch eine Reihe von Verbindungen auf einer größeren Leiterplatte herstellen möchten, benötigen Sie dies eine Wellenlötmaschine zu verwenden.

Nebenbei bemerkt sind Löttiegel auch hervorragende Hilfsmittel für die Rückgewinnung von Bauteilen aus Leiterplatten, da sie das gesamte Bauteil von der Unterseite aus schnell aufheizen können, sodass es leicht zu entfernen und zu reinigen ist und die Gefahr einer Überhitzung des Bauteils minimal ist.

Wir haben uns bereits mit gefährlichen selbstgebauten Lötzinnen befasst, aber wenn Sie möchten, sollten Sie lieber einen gebrauchten kaufen.

Die Wellenlötmaschine nimmt geschmolzenes Lot auf und drückt es mit einer Pumpe durch einen langen Kanal nach oben, sodass eine lange, dünne Lotfontäne entsteht, die einige Millimeter hoch ist. Dann wird die Leiterplatte über eine Art Förderband gezogen, sodass die Fontäne gerade die Unterseite der mit Flussmittel beschichteten Leiterplatte berührt, und die Welle haftet sofort an den Durchgangslöchern und Stiften und stellt die Verbindung so schön her. Dies ist ein leicht automatisierter Prozess, vorausgesetzt, der Boden ist frei von Komponenten. Wenn sich unten Komponenten befinden, müssen diese zuerst maskiert werden.

Ein Bastardkind zwischen dem Wellenlötgerät und einem Löttiegel ist das Tauchlötgerät. Sie legen Ihre Leiterplatte auf einen Metallrahmen, und der Rahmen taucht auf eine geschmolzene Lotplatte, bis nur noch die Unterseite das Lot berührt, und dann wird er angehoben. Es ist ein ziemlich einfacher Mechanismus, der nicht viel Platz einnimmt, aber die Platinen müssen trotzdem von unten mit Flussmittel beschichtet werden.

Es gibt immer noch Platz für Durchgangslöcher, und selbst in der Massenproduktion ist dies weit verbreitet. Während sich die Welt immer mehr in Richtung Oberflächenmontage bewegt, gibt es immer noch völlig legitime Gründe (insbesondere bei Steckverbindern und Hochleistungsanwendungen) für die Verwendung von Durchgangslöchern. Es ist besonders einfach, es von Hand zu machen, und da die Produktion skaliert wird, gibt es einige Werkzeuge, die es einfacher machen. Ein selbstgebautes Wellenlötgerät haben wir noch nicht gesehen; Löttiegel sind in etwa so groß wie Heimwerkerwerkzeuge für die Massenproduktion von Durchgangslochteilen, aber sie sind durchaus für die Handhabung ziemlich großer Volumina geeignet.