Die THT Bestückung (Through-Hole Technology) ist eine der ältesten und am weitesten verbreiteten Methoden in der Elektronikfertigung, bei der die Drahtanschlüsse von elektronischen Komponenten in Löcher auf Leiterplatten (PCBs). Trotz der wachsenden Popularität der SMT Bestückung (Surface Mount Technology), spielt die THT Bestückung weiterhin eine wichtige Rolle, insbesondere in Anwendungen, die eine hohe mechanische Festigkeit erfordern, sowie in hohen elektrischen Belastungen, die mit hohen Spannungen und Strömen arbeiten.
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Was ist THT Bestückung?
Bei der THT-Bestückung, auch Durchsteckmontage genannt, werden Pins elektronischer Bauteile in Löcher von Leiterplatten gesteckt. Anschließend werden diese Pins von der Unterseite der Platine her angelötet, was eine solide und dauerhafte Verbindung gewährleistet. Diese Montageweise eignet sich besonders gut für größere Komponenten, die hohen mechanischen Belastungen standhalten müssen, z. B. Steckverbinde.
Die THT Bestückung findet hauptsächlich Anwendung in der Produktion von Geräten, wo die Stabilität und Festigkeit der Verbindungen entscheidend sind, wie etwa bei medizinischen Geräten, im Automobilbereich oder in industriellen Anwendungen. Darüber hinaus wird die THT Bestückung überall dort empfohlen, wo hohe Spannungen und Leistungen eingesetzt werden. In solchen Anwendungen sind THT-Komponenten wünschenswert, da ihre größeren Abmessungen sowie der Abstand zwischen den Pins das Risiko potenzieller elektrischer Entladungen (Lichtbögen) verringern.
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Arten von THT-Komponenten
Die THT Bestückung umfasst eine Vielzahl von elektronischen Komponenten, die an verschiedene Anwendungen angepasst sind und unterschiedliche Funktionen in Schaltungen übernehmen. Diese Komponenten können in mehrere Kategorien unterteilt werden, die jeweils ihre spezifischen Eigenschaften und Anwendungen haben:
- Radiale Komponenten – Radiale Komponenten sind solche, bei denen die Pins nur auf einer Seite des Bauteils angeordnet sind. Radiale Komponenten haben meist die Form eines Zylinders oder einer Scheibe. Typische Beispiele für radiale Komponenten sind Elektrolytkondensatoren, die häufig in Anwendungen eingesetzt werden, bei denen eine hohe Kapazität in kompakter Form erforderlich ist. Radiale Komponenten lassen sich einfach in die Löcher auf der PCB einfügen, was sie besonders montagefreundlich macht.
- Axiale Komponenten – Axiale Komponenten zeichnen sich durch Drahtanschlüsse aus, die an beiden Enden des Bauteils angebracht sind. Diese Form ist häufig bei Widerständen, keramischen Kondensatoren und Dioden anzutreffen. Axiale Komponenten sind sehr populär in THT-Anwendungen, benötigen jedoch oft eine zusätzliche Formgebung der Drahtanschlüsse, bevor sie in die Montageöffnungen der PCB eingesetzt werden.
- Odd-Form Komponenten – Odd-Form Komponenten sind solche, die ungewöhnliche Formen oder Maße haben, was deren Montage und Verwendung von Standard THT-Elementen abweicht. Beispiele hierfür sind Komponenten wie Steckverbinder, Klemmenblöcke, Kommunikationsmodule sowie Spulen, Transformatoren und Relais, die häufig eine individuelle Montage erfordern, insbesondere wenn sie automatisch auf einer Leiterplatte platziert werden. Dies kann eine spezielle Montagemaschine erfordern, die für Komponenten mit ungewöhnlichen Formen ausgelegt ist.
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Prozess der THT Bestückung
1️⃣ Vorbereitung der PCB – Der erste Schritt im THT Bestückungsprozess ist die Vorbereitung der Leiterplatte. Die PCBs müssen gründlich gereinigt werden, um alle Verunreinigungen zu entfernen, die die Lötqualität beeinträchtigen könnten. Hierbei kommen unterschiedliche Methoden zum Einsatz, einschließlich des Einsatzes von Ultraschallreinigungsgeräten, die effektiv chemische Rückstände, Staub und Fett entfernen. Es ist wichtig, dass die PCB über Löcher mit den richtigen Durchmessern und Abständen verfügt, um eine problemlose Montage der erforderlichen THT-Komponenten zu gewährleisten.
2️⃣ Platzierung der THT Komponenten – Der nächste Schritt ist das Platzieren der THT-Komponenten in den Löchern der PCB. Bei der manuellen Montage platzieren die Bediener die Komponenten sorgfältig in den entsprechenden Löchern auf der PCB und achten dabei auf die korrekte Ausrichtung und Polarität. Bei der Massenproduktion werden häufig automatische Montagemaschinen verwendet, die die Drahtanschlüsse jedes THT-Elements auf die erforderliche Länge formen und schneiden.
Die Platzierung der THT-Komponenten muss genau sein, um sicherzustellen, dass der gesamte Schaltkreis ordnungsgemäß funktioniert. Fehler wie falsche Platzierung oder ungenaue Polarität können zu einer Fehlfunktion des Geräts führen.
3️⃣ THT Löten – Nach dem Einsetzen der Komponenten erfolgt der Lötprozess. Bei der THT Bestückung kommen verschiedene Lötverfahren zum Einsatz, darunter:
- Handlöten – Bediener verwenden elektrische Lötgeräte, um die Drahtanschlüsse der Komponenten präzise mit den THT-Pads auf den PCBs zu verbinden. Diese Methode eignet sich für kleinere Produktionsserien oder in Situationen, in denen Korrekturen erforderlich sind.
- Wellenlöten – Bei diesem Verfahren wird die Leiterplatte, nachdem sie mit Flussmittel beschichtet und vorgewärmt wurde, mit ihrer Unterseite in eine Welle aus geschmolzenem Lot getaucht. Diese Technik ist effizient und eignet sich für große Produktionsserien, bei denen Zeit und Effektivität entscheidend sind.
- Tauchlöten – Bei dieser Methode wird die Unterseite der Leiterplatte mit Flussmittel bestrichen, vorgewärmt und anschließend in ein Lötbad getaucht. Dadurch wird eine schnelle und qualitativ hochwertige Löterei erreicht und es ist besonders geeignet für mittlere Produktionsserien.
- Reflow-Löten mittels THR-Technologie (Through-Hole Reflow) – Bei dieser Methode handelt es sich um eine PIP/PIH-Montage (Pin-in-Paste/Paste-in-Loch), bei der zunächst Lotpaste auf die THT-Löcher der Leiterplatte aufgetragen wird, üblicherweise über SMT-Schablonendruck. Anschließend werden die THT-Bauteile bestückt und die Leiterplatten im Reflow-Ofen gelötet. Dies ermöglicht es, sowohl THT- als auch SMD-Komponenten in einem einzigen Lötzyklus zu montieren, was erhebliche Zeit- und Kostenersparnisse bietet. Diese Methode wird besonders in gemischten Schaltungen empfohlen, in denen sowohl SMD- als auch THT-Komponenten vorhanden sind. Der Nachteil dieser Methode ist die Einwirkung hoher Temperaturen auf THT-Bauteile, sodass sie nicht für hochtemperaturempfindliche Bauteile eingesetzt werden kann.
4️⃣ Qualitätskontrolle der THT Bestückung – Nach dem THT-Löten ist die Qualitätskontrolle ein wichtiger Schritt. Jede Platine sollte einen Testprozess durchlaufen, um sicherzustellen, dass alle Lötverbindungen korrekt hergestellt werden. In dieser Phase können verschiedene Inspektionsmethoden eingesetzt werden:
- Visuelle Inspektion – Die Bediener überprüfen, ob alle Komponenten korrekt platziert sind und ob sichtbare Mängel vorliegen.
- Automatische optische Inspektion (AOI) – Bei AssemTec Europe nutzen wir ein modernes 3D-AOI-System, das Leiterplatten überprüft, um Differenzen wie fehlende Bauteile, falsches Platzieren, falsche Verbindungen oder schlecht markierte Komponenten zu erkennen.
- Elektrische Tests – Dazu gehört die Überprüfung von Spannung, Strom und Leitfähigkeit. Darüber hinaus werden auch Funktionstests durchgeführt, bei denen wir versuchen, die natürlichen Betriebsbedingungen des Geräts zu simulieren und alle seine Funktionen zu überprüfen.
5️⃣ Finalisierung der THT Produktion – Der letzte Schritt im THT Bestückungsprozess ist die Finalisierung der Produktion. Dieser Schritt umfasst die Trennung von PCB-Panels in einzelne Leiterplatten, die Reinigung der Leiterplatten, zusätzliche Qualitätskontrollen, die Verpackung und die Vorbereitung für den Versand. In der Endphase kann ebenfalls eine Endmontage in Gehäusen erfolgen. Darüber hinaus können Embleme, Etiketten oder Laserkennzeichnungen auf PCBs und Gehäusen hinzugefügt werden, um die Identifizierbarkeit des Endprodukts zu erhöhen.
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Vorteile der THT Bestückung
Die THT Bestückung bietet eine Vielzahl von Vorteilen, die sie zu einer beliebten Lösung in verschiedenen Branchen machen:
- Die Kraft der Verbindungen – Die THT-Technologie ermöglicht die Herstellung starker und langlebiger Verbindungen, die weniger anfällig für mechanische Beschädigungen sind und bei Anwendungen mit hohen mechanischen, thermischen oder elektrischen Belastungen gut funktionieren.
- Beständigkeit gegenüber hohen Temperaturen und Spannungen – Aufgrund des großen Pinabstands sind THT-Bauteile besser für den Einsatz unter Hochspannungsbedingungen geeignet als SMD-Bauteile. Aufgrund der deutlich größeren Gehäuseabmessungen können THT-Bauteile im Vergleich zu SMD-Bauteilgehäusen auch die Wärme besser ableiten, was bei Hochleistungssystemen von entscheidender Bedeutung ist.
- Einfache Wartung – Dank der größeren Größe der THT-Komponenten ist deren Austausch oder Reparatur viel einfacher und kostengünstiger im Vergleich zu SMD-Komponenten.
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Anwendungen der THT Bestückung
Die THT Bestückung hat breite Anwendung in den Bereichen, in denen Zuverlässigkeit, Haltbarkeit und Widerstandsfähigkeit gegenüber hohen Spannungen gefordert sind, wie zum Beispiel:
- medizinische Geräte – Geräte wie Röntgenapparate erfordern zuverlässige Verbindungen, die für den Betrieb unter hohen Spannungen geeignet sind
- Automobilindustrie – in Fahrzeugen, in denen Sicherheit und Zuverlässigkeit entscheidend sind und die Betriebsbedingungen häufig dazu führen, dass die Komponenten starken Vibrationen ausgesetzt sind, ist die THT Bestückung besonders beliebt
- Musikinstrumente – THT Bestückung in Musikinstrumenten gewährleistet Langlebigkeit und Zuverlässigkeit und erleichtert später die Wartung der Geräte.
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THT Bestückung in AssemTec Europe
Die THT Bestückung, trotz der wachsenden Beliebtheit der SMT-Technologie, spielt weiterhin eine wesentliche Rolle in der Elektronikproduktion. Dank ihrer Vorteile, wie hohe mechanische Beständigkeit der Verbindungen, Widerstandsfähigkeit gegen hohe Spannungen und große Ströme sowie einfache Wartung, ist die THT Bestückung eine ideale Lösung in vielen Branchen.
Durch die Investition in THT-Montagedienstleistungen können Kunden solide, zuverlässige und qualitativ hochwertige Produkte gewährleisten. Die Liebe zum Detail in jedem Schritt des Produktionsprozesses spiegelt sich in der Zufriedenheit der Nutzer und der langanhaltenden Funktionalität der Geräte wider.
