Durchgangsbohrungstechnologie PCB

Was ist die Through-Hole PCB Assembly Technology?

Die Durchstecktechnik (THT) ist ein traditionelles Verfahren zur Montage elektronischer Bauteile auf Leiterplatten (PCBs). Bei dieser Technik werden die Kabel der Bauteile durch vorgebohrte Löcher in der Leiterplatte geführt und dann auf der gegenüberliegenden Seite verlötet und befestigt. Als Profi PCB-Montage Hersteller wissen wir, dass die Durchstecktechnik in der modernen Elektronikfertigung nach wie vor eine unersetzliche Rolle spielt.

Die Durchstecktechnik lässt sich in die manuelle und die automatische Montage unterteilen. Die manuelle Bestückung eignet sich für Kleinserien oder Prototypen, während die automatisierte Bestückung mit Hilfe spezieller Bestückungsmaschinen eine hocheffiziente Massenproduktion ermöglicht. Obwohl sich die Oberflächenmontagetechnik (SMT) durchgesetzt hat, behält die Durchstecktechnik aufgrund ihrer einzigartigen Vorteile in vielen Anwendungen ihre Bedeutung.

Die wichtigsten Vorteile der Through-Hole PCB-Montage

1. Außergewöhnliche mechanische Festigkeit und Verlässlichkeit

Der bemerkenswerteste Vorteil der Durchsteckmontage ist ihre überlegene mechanische Verbindung. Die durch die Leiterplatte geführten Bauteilanschlüsse bilden Lötstellen, die eine dreidimensionale Verbindung schaffen, die weitaus robuster ist als die zweidimensionale Verbindung der Oberflächenmontage. Bei Anwendungen, die eine Beständigkeit gegen mechanische Belastungen, Vibrationen oder Stöße erfordern (z. B. Automobilelektronik, Industrieanlagen und Produkte für die Luft- und Raumfahrt), weisen durchkontaktierte Bauteile eine beispiellose Zuverlässigkeit auf.

2.Hervorragende Belastbarkeit

Komponenten mit Durchgangsbohrungen bieten in der Regel höhere Leistungskapazität. Da die Leitungen durch die Platine verlaufen und mit mehreren Kupferschichten verbunden sind, bieten sie eine bessere Wärmeableitung und können größere Ströme verarbeiten. Das macht THT ideal für Hochleistungsanwendungen wie Stromversorgungen, Motorantriebe und Verstärker.

3.Bequemlichkeit bei Prototyping und Reparatur

Bei F&E- und Reparaturarbeiten werden durchkontaktierte Bauteile’ einfache Auswechselbarkeit ist von unschätzbarem Wert. Ingenieure können Komponenten leicht auslöten und austauschen, ohne die Leiterplatte zu beschädigen. Im Gegensatz dazu ist der Austausch von oberflächenmontierten Bauteilen (insbesondere von Fine-Pitch-BGA-Gehäusen) viel schwieriger und erfordert spezielle Geräte und Fähigkeiten.

4.Stabilität in extremen Umgebungen

Lötstellen mit Durchgangslöchern bessere Beständigkeit gegen Temperaturwechsel und raue Umgebungsbedingungen. Die säulenförmige Verbindung, die durch die Füllung des Durchgangslochs mit Lot entsteht, ist widerstandsfähiger gegen thermische Ausdehnungsspannungen als SMT-Lötstellen mit Meniskus, was sie bei Anwendungen mit starken Temperaturschwankungen stabiler macht.

5.Die ideale Wahl für große Komponenten

Für Steckverbinder, Transformatoren, große Elektrolytkondensatoren und andere sperrige Komponentenist die Durchgangslochmontage oft die einzige praktikable Option. Aufgrund des Gewichts und der Größe dieser Bauteile ist die Oberflächenmontage nicht geeignet, um eine ausreichende mechanische Festigkeit zu gewährleisten.

Technischer Prozess der Durchgangslochmontage

1. PCB-Design und Bohren

Der erste Schritt bei der Durchgangslochmontage ist die Bestimmung der Bauteilplatzierung und Gestaltung des Lochmusters während des PCB-Designs. Jedes durchkontaktierte Bauteil benötigt eine Bohrung mit einem geeigneten Durchmesser, der in der Regel 0,1-0,3 mm größer ist als der Anschluss des Bauteils, um es leicht einführen zu können. Moderne Software für das Leiterplattendesign kann automatisch Bohrdateien erzeugen, um CNC-Bohrmaschinen für eine präzise Fertigung zu steuern.

2.Einfügen von Komponenten

Das Einfügen von Komponenten kann wie folgt durchgeführt werden manuell or automatisch:

• Manuelle Bestückung: Die Bediener platzieren die Komponenten nacheinander entsprechend der Stückliste und den Siebdruckmarkierungen auf der Leiterplatte.
• Automatische Bestückung:Verwendet axiale oder radiale Bestückungsmaschinen, um Komponenten automatisch zu platzieren

3.Lötverfahren

Es gibt zwei Hauptmethoden für das Löten von Durchgangslöchern:

• Wellenlöten: Die Unterseite der Leiterplatte läuft über eine geschmolzene Lötwelle, wobei das Lot durch Kapillarwirkung aufsteigt und die Durchgangslöcher füllt.
• Manuelles Löten: Löten jeder einzelnen Verbindung mit einem Lötkolben, geeignet für Kleinserien oder Reparaturarbeiten

4.Reinigung und Inspektion

Nach dem Löten, Flussmittelrückstände müssen entfernt werden, gefolgt von strengen Qualitätskontrollen:

• Visuelle Inspektion von Lötstellen
• Automatisierte optische Inspektion (AOI)
• Funktionsprüfung

Vergleich:Durchgangsbohrung vs. Oberflächenmontagetechnik

Während die Oberflächenmontagetechnik (SMT) zum Mainstream geworden ist, behält die Durchstecktechnik ihren einzigartigen Wert:

In der Praxis, gemischte Montagetechnik (Kombination von THT und SMT) wird immer häufiger eingesetzt, um die Stärken beider Ansätze zu nutzen.

Die 5 häufigsten Probleme bei der Leiterplattenbestückung mit Durchgangsbohrungen und Lösungen

Problem 1: Unvollständige Lotfüllung in Durchgangslöchern

Grundlegende Ursachen:

• Unzureichende Löttemperatur
• Zu kurze Lötdauer
• Nichtübereinstimmung zwischen Lochdurchmesser und Leitungsgröße
• Schlechtes Fließverhalten des Lots

Lösungen:

1. Optimieren Sie die Parameter für das Wellenlöten: Erhöhung der Löttemperatur auf 250-260°C, Verlängerung der Kontaktzeit auf 3-5 Sekunden
2. Stellen Sie sicher, dass der Lochdurchmesser 0,1-0,3 mm größer ist als der Bleidurchmesser.
3. Verwenden Sie Flussmittel mit geeigneter Aktivität, um die Benetzbarkeit zu verbessern.
4. Verwenden Sie beim manuellen Löten die Technik des Lotvorschubs, um eine vollständige Füllung der Löcher zu gewährleisten.

Problem 2: Schwieriges oder beschädigtes Einsetzen von Bauteilen

Grundlegende Ursachen:

• Abweichung der PCB-Bohrposition
• Der Lochdurchmesser ist zu klein
• Das verformte Bauteil führt
• Unsachgemäße Kalibrierung der Einführmaschine

Lösungen:

1. Verstärkte Qualitätskontrolle bei der PCB-Herstellung zur Gewährleistung der Bohrgenauigkeit
2. Regelmäßiges Überprüfen und Einstellen der Positioniersysteme von Einsteckmaschinen
3. Umformen von Bauteilen
4. Durchführung von Erstmusterprüfungen, um Probleme umgehend zu erkennen und zu beheben

Problem 3: Lötbrücken oder übermäßiges Lötzinn nach der Montage

Grundlegende Ursachen:

• Überhöhte Löttemperatur
• Unzureichende Fluxaktivität
• Unzureichende Abstände zwischen den Komponenten
• Unzulässige Wellenhöhe

Lösungen:

1. Wellenlötparameter anpassen: Temperatur senken oder Kontaktzeit verkürzen
2. Wechsel zu höherem Aktivitätsfluss
3. Optimierung des Komponentenlayouts zur Vergrößerung der kritischen Abstände
4. Kontrolle der Wellenhöhe auf 1/2-2/3 der Leiterplattendicke
5. Für bestehende Brücken Lötdocht oder Rework-Werkzeuge verwenden

Problem 4: Lose Komponenten oder Fehlausrichtung nach dem Löten

Grundlegende Ursachen:

• Unvollständiges Einsetzen der Komponente
• Übermäßiger Abstand zwischen Leitungen und Löchern
• Ungesicherte Bauteile vor dem Löten
• Wellenschlag verursacht Verschiebung

Lösungen:

1. Stellen Sie sicher, dass die Komponenten vollständig eingesetzt sind und bündig mit der Leiterplatte abschließen.
2. Verwenden Sie bei schweren Bauteilen vor dem Löten einen temporären Kleber.
3. Optimierung des Designs der Wellenlötvorrichtung zur Minimierung der mechanischen Auswirkungen
4. Implementierung einer prozessbegleitenden Inspektion, um Ausrichtungsprobleme frühzeitig zu erkennen

Problem 5: Beschädigung hitzeempfindlicher Bauteile beim Löten

Grundlegende Ursachen:

• Überhöhte Löttemperatur
• Kein Schutz für hitzeempfindliche Komponenten
• Verlängerte Lötdauer

Lösungen:

1. Verwenden Sie das Handlöten für empfindliche Bauteile mit kontrollierter lokaler Erwärmung
2. Anbringen von Kühlkörpern oder Wärmeklammern zum Schutz der Komponenten
3. Lötreihenfolge anpassen – empfindliche Bauteile zuletzt löten
4. Auswahl von Niedrigtemperatur-Lötlegierungen (z. B. Sn-Bi)
5. Falls erforderlich, Rework-Stationen für lokale Erwärmung verwenden

Zukünftige Trends in der Leiterplattenbestückung mit Durchgangsbohrungen

Obwohl die Oberflächenmontagetechnologie dominiert, entwickelt sich die Durchsteckmontage weiter:

1. High-Density-Durchgangsbohrung: Kleinere Löcher (0,2-0,3 mm) und präzisere Bohrungen erhöhen die Montagedichte
2. Selektivlötanlagen: Präzises Löten nur von Durchgangslöchern auf Leiterplatten mit gemischter Technologie, wodurch die thermische Belastung reduziert wird
3. Verstärkte Automatisierung: Intelligentere automatische Kuvertiermaschinen und Inspektionssysteme verbessern den Durchsatz
4. Fortschrittliche Materialien: Hoch wärmeleitfähige Leiterplattenmaterialien und neuartige Lote verbessern die thermische Leistung

Als professionelle Leiterplattenbestücker empfehlen wir unseren Kunden, je nach Produkteigenschaften und Anwendungsumgebung die am besten geeignete Technologie zu wählen.Für Anwendungen, die eine hohe Zuverlässigkeit, starke mechanische Verbindungen und eine überragende Leistungsaufnahme erfordern, ist die Durchstecktechnik nach wie vor unverzichtbar.

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