Through Hole Technology

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Als Durchsteckmontage (englisch through-hole technology, THT; pin-in-hole technology, PIH) bezeichnet man in der Aufbau- und Verbindungstechnik eine Montageweise von bedrahteten elektronischen Bauelementen.[1] Im Gegensatz zur Oberflächenmontage (engl.: surface-mounting technology, SMT) ist die Durchsteckmontage dadurch gekennzeichnet, dass die Bauelemente Drahtanschlüsse haben („bedrahtete Bauelemente“). Diese werden bei der Montage durch Kontaktlöcher in der Leiterplatte gesteckt und anschließend durch Löten (konventionelles Handlöten, Wellenlöten oder Selektivlöten) mit der Leiterbahn verbunden.

Bedrahteter Widerstand auf einer Leiterplatte in Durchsteckmontage

Technik[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Bedrahtete Aktive und Passive Bauelemente (mit einer Ausnahme oben) für die THT-Bestückungs- bzw. THT-Montagetechnik
Konventionell bestückte bedrahtete Bauelemente auf einer THT-Leiterplatte (D/A-Konverter aus einem Marantz CD-Player, 1989)

Ab Ende der 1960er Jahre wurden die vorher meist einzeln an Lötpfosten angelöteten elektrischen Bauelemente einer elektrischen Schaltung gemeinsam auf einer mit Löchern und Leiterbahnen versehenen Leiterplatte montiert und gelötet. Durch Normung wurden, auf der Basis des Zolls, die Mittenabstände der Bohrungen voneinander mit 2,54 mm oder ein Vielfaches davon festgelegt. Damit wurde der Grundstein für eine Automatische Bestückung bedrahteter Bauelemente gelegt. Obwohl die damals verfügbaren Bestückungsautomaten sowohl Kondensatoren und Widerstände in axial-liegender und radial-stehender (einseitig herausgeführten Anschlüssen) Bauform bestücken konnten, setzte sich für die Passiven Bauelemente die radiale Bauform mit radialen Anschlüssen im genormten Rastermaß durch, weil sie aufgrund der kleineren Leiterplatten-Oberfläche kostengünstiger war. Für Halbleiter-Bauelemente die mehrere Anschlüsse haben, wird bei der konventionellen Leiterplattenbestückung sowohl das Single In-Line Gehäuse als auch das Dual-inline-Gehäuse mit einem Rastermaß von 2,54 mm verwendet.[1]

Die Bestückungstechnik mit bedrahteten Bauelementen ist mit der Einführung der SMD-Bestückungstechnik, die zu einer deutlich höhere Bauteildichte und Minimierung der Bohrungen in der Leiterplatte führt und dadurch insgesamt die Herstellungskosten verringert, stark zurückgegangen. Jedoch kann oft nicht komplett auf Bohrungen in der Leiterplatte verzichtet werden, da diese in Form von Durchkontaktierungen zur elektrischen Verbindung über mehrere Lagen benötigt werden. Außerdem gibt es auch noch größere Bauelemente wie Transformatoren, die es nur mit Anschlussdrähten und nicht in einer SMD-Bauform gibt.

Einsatzbereiche[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

THT-bestückte Leiterkarte, Oberseite
Teilweise bestückte THT-Leiterkarte, Unterseite

Informationselektronik[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Im Bereich der Informationselektronik wurden im industriellen Bereich bedrahtete Bauelemente weitgehend durch SMD-Bauelemente abgelöst. Einfache und preiswerte Produkte im Konsumerbereich werden aber weiterhin teilweise oder vollständig mit bedrahteten Bauelementen hergestellt.

Leistungselektronik[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Im Bereich der Leistungselektronik werden unter anderem wegen der erforderlichen Stromtragfähigkeit der Bauelemente selbst und der Anbindung der stromführenden Bauelemente an die verschiedenen Lagen der Leiterplatte nach wie vor standardmäßig bedrahtete Bauelemente verwendet.

Einige Bauelemente mit einer hohen mechanischen Belastung (z. B. Steckverbinder, größere Schalter, größere Elektrolytkondensatoren, Leistungsspulen und Leistungshalbleiter) müssen weiterhin mittels Durchsteckmontage auf der Leiterplatte befestigt werden, denn für diese Bauelemente existieren häufig noch keine SMD-Bauformen. Für rein oberflächenmontierte Bauelemente besteht bei hoher mechanischer Belastung oder hoher Strombelastung die Gefahr, dass die Lötstelle oder die Leiterbahn zu stark beansprucht oder beschädigt wird. Aus diesem Grund werden Leiterplatten oft mischbestückt. Dabei entsteht der Nachteil, dass der THT-Prozess nicht durchgängig automatisierbar ist und so zusätzliche Kosten verursacht.

Handgearbeitete Geräte[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Geräte, die von Handwerkern oder Hobbyelektronikern handgelötet werden, werden in der Regel mit bedrahteten Bauteilen gefertigt, weil diese einfacher in der Handhabung sind. So halten sie sich z. B. selbst während des Lötvorganges in der Leiterplatte, während SMD-Bauteile fixiert werden müssen. Aufgrund ihrer Größe sind bedrahtete Bauteile weniger durch Überhitzung gefährdet und können auch mit üblichen Lötkolbengrößen gelötet werden. Durch ihre Größe lassen sich auch ihre Typen gut mit bloßem Auge erkennen, und sie können gut mit bloßen Händen verarbeitet werden.

Bausätze für Elektrogeräte werden in der Regel mit bedrahteten Bauteilen entworfen. Da der Lötvorgang hier vom Endverbraucher durchgeführt wird, beschränkt sich die Arbeit der Industrie auf das Ätzen der Leiterplatte und das Abpacken der Bauteile. Es entstehen also kaum Mehrkosten für die Industrie, aber es wird ein größerer Kundenkreis erschlossen.

Vereinzelt werden in diesen Bereichen jedoch auch SMD-Bauteile verwendet, wenn es auf geringe Baugröße oder gute Hochfrequenzeigenschaften ankommt.

THT-Reflow-Technologie[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Im Zeitalter der SMD-Bestückung durch Bestückungsautomaten und automatisierten Lötprozessen bot es sich daher an, beispielsweise Steckverbinder, die eigentlich nicht für diese Bauweise geeignet sind, trotzdem dem Reflow-Lötverfahren zugänglich zu machen. In diesem Zusammenhang wurde die Through-hole-reflow-Technologie (THR) entwickelt. Dabei werden Through-hole-Bauelemente für die automatische Bestückung und die hohe thermische Belastung im Reflow-Ofen konstruiert. So lassen sich die Bestückungskosten für die automatische Leiterplattenbestückung senken, da einige Prozessschritte der normalen THT-Bestückung entfallen.

Für THR–Technology werden auch die Begriffe PiP – „Pin in Paste“ und PIHIR – „Pin in Hole Intrusive Reflow“ genutzt.

Einzelnachweise[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  1. a b Wolfgang Scheel (Hrsg.): Baugruppentechnologie der Elektronik. Montage. 2., aktualisierte und erweiterte Auflage. Verlag Technik, Berlin 1999, ISBN 3-341-01234-6, S. 11.