Technologie traversante : pourquoi elle reste essentielle dans la conception PCB moderne

Lorsqu'il s'agit de fabriquer des composants électroniques, le PCB joue un rôle vital dans sa qualité et son utilisabilité. La fonctionnalité ultime d'un PCB dépend du design utilisé, et comme nous allons le discuter, il existe deux designs largement utilisés : la technologie traversante (Through-Hole) et la technologie de montage en surface (SMT).

Notre focus principal sera la technologie traversante, et nous détaillerons pourquoi elle reste prévalente dans la fabrication électronique.

1. Qu'est-ce que la technologie traversante ?

C'est une technique de montage où les broches et puces des composants électroniques sont insérées à travers des trous sur le circuit imprimé. Ici, ces broches sont soudées par le dessous vers des pastilles sur les faces opposées du circuit. Cette technique se fait généralement à la main ou parfois par des machines d'insertion. Cette technologie a prospéré jusqu'à la fin des années 1980, avant d'être supplantée par la technologie de montage en surface (SMT). Avec l'introduction du montage en surface, on s'attendait à ce que la technologie traversante devienne obsolète. Pourtant, elle a résisté à l'épreuve du temps grâce à ses nombreux avantages distinctifs et sa fiabilité.

2. Broches traversantes

Les PCB utilisant la technologie traversante ont des broches de deux types : radiales ou axiales.

2.1 Axiales

Les broches axiales ressemblent à des cavaliers (wire jumpers) et dépassent de l'extrémité de composants boîtiers ou cylindriques. Ces saillies forment un axe de symétrie géométrique presque parfait. Bien qu'elles dépassent, ce n'est pas beaucoup au-dessus de la surface du PCB, le rendant plat une fois posé.

Les broches axiales sont couramment utilisées pour relier de courtes distances sur un PCB tout en assurant des connexions point-à-point que l'espace libre ne supporte pas.

2.2 Radiales

Le nom radial vient de leur projection parallèle des broches du composant vers la surface du circuit, et les broches radiales sont alignées avec les extrémités du boîtier. Auparavant, on les identifiait car elles prenaient la forme du rayon des composants cylindriques sur lesquels elles dépassaient, mais les broches axiales ont ensuite invalidé cette définition.

Sur le circuit, les composants radiaux forment un angle de 90 degrés avec une emprise au sol moindre que les broches axiales. Elles possèdent aussi une nature enfichable (plug-in) due à leur composition parallèle, en faisant un choix considérable pour les composants nécessitant des vitesses d'automatisation plus élevées.

3. Soudure traversante

La soudure est une compétence nécessaire pour s'aventurer dans l'électronique. Connaître son PCB, savoir quoi remplacer et où est crucial. Toutefois, pour réparer des circuits utilisant la technologie traversante, beaucoup de précision est requise.

3.1 PTH avancé (Advanced PTH)

En supposant que vous ayez les compétences de soudure nécessaires, vous pourriez opter pour la technique PTH avancée. Voyons quelques conseils essentiels.

1. Apprenez à contrôler le flux de la soudure. C'est la première chose à apprendre, mais avec le temps et la pratique, vous y arriverez.
2. Apprenez à utiliser et contrôler différentes pointes de fer à souder. Différentes applications nécessitent des pointes séparées, et vous devez savoir les utiliser.
3. Une fois le fer choisi, chauffez la broche et la pastille et laissez la soudure s'écouler doucement à travers le trou du circuit.
4. Laissez le fer refroidir, votre connexion est prête.
5. Cette technique peut aussi créer des ponts entre deux trous traversants.

3.2 Nettoyage

Une fois la soudure effectuée, il est crucial de savoir comment nettoyer. Quoi nettoier ? Avec de la soudure sans plomb, vous salissez votre PCB avec du flux. Ce flux peut venir du fer lui-même ou quand vous appliquez du flux intentionnellement pour éviter de mauvaises connexions. Comment procéder ?

La méthode recommandée est d'utiliser une petite brosse à dents trempée ou vaporisée d'alcool isopropylique et de brosser le circuit. Mais si vous travaillez sur beaucoup de circuits et risquez que le flux sèche, vous pouvez remplir une mijoteuse d'eau distillée. L'eau distillée garantit l'absence d'impuretés dans le circuit.

4. Avantages de la technologie traversante

La technologie traversante est impressionnante même si elle existe depuis longtemps et que de nouvelles technologies pourraient la remplacer. Quelles sont les raisons qui la rendent encore désirable par rapport au montage en surface ? Examinons les avantages pour les designs PCB.

4.1 Robuste

Les composants traversants sont une véritable mine d'or pour leur durabilité et efficacité pour les produits nécessitant des connexions sécurisées dans leurs couches.

Si vous travaillez sur un PCB avec cette technologie, vous remarquerez que quelle que soit la contrainte environnementale, ils restent en contact. Les composants traversants sont renforcés car ils traversent le circuit, contrairement aux composants SMT seulement soudés en surface.

Avec cet aspect, ils sont couramment utilisés dans l'électronique militaire et aérospatiale car ils supportent des conditions extrêmes variables.

4.2 Liens mécaniques plus forts

La technologie traversante fonctionne parfaitement pour les composants plus lourds ou plus volumineux. C'est considérable car ils nécessitent des liens mécaniques plus forts dans leurs PCB, que la technologie de montage en surface ordinaire n'offrira pas.

4.3 Prototypage plus facile

Avec la technologie traversante, les concepteurs ont un temps plus facile grâce à la commodité du remplacement et ajustement manuels. Les circuits traversants utilisent aussi des sockets breadboard, essentiels au prototypage.

5. Contraintes liées à la technologie traversante

Même si la technologie traversante reste unique et attrayante, elle a encore quelques inconvénients même après le montage en surface. Elle n'est pas pratique pour les composants haute vitesse qui pourraient nécessiter une faible capacitance et inductance parasites pour leurs broches.

5.1 Occupe plus d'espace sur le circuit

En optant pour la technologie traversante, beaucoup d'espace de votre circuit doit loger les broches, vous obligeant à investir dans un PCB plus grand. Le PCB plus grand réduit l'essence de minimiser tout le câblage et de réduire le circuit à une taille généralement praticable.

6. Technologie de montage en surface (SMT)

La technologie de montage en surface est toujours associée à la traversante bien qu'elles soient distinctes. Cette technologie fonctionne en logeant les broches des composants directement par soudure, sans perçage. Contrairement à la traversante, cette technologie est plus facile pour les concepteurs. Elle était révolutionnaire grâce à ses coûts comparativement plus bas pour produire et fabriquer tous les appareils électroniques précédents ; la plupart peuvent maintenant adopter cette technologie.

Conclusion

L'état actuel est que, même si les deux designs semblent en constante compétition, ils sont tous deux largement utilisés dans la fabrication électronique. Pour la réparation et la soudure des circuits traversants, comme discuté, beaucoup de précision est nécessaire pour assurer que les broches s'ajustent fermement et que vous avez une bonne prise sur les composants à souder. Cela mène finalement à votre désir en tant qu'amateur d'électronique ou au type d'électronique que vous manipulez.