Durchsteckmontage

Die Durchsteckmontage-PCB-Bestückung ist ein traditionelles Verfahren in der Elektronikfertigung, bei dem Bauteile mit metallischen Anschlüssen durch vorgebohrte Löcher einer Leiterplatte (PCB) eingeführt und auf der gegenüberliegenden Seite verlötet werden (entweder mittels Wellenlötverfahren

oder manuellem Löten). Im Gegensatz zur Oberflächenmontagetechnologie (SMT) sind THT-Bauteile physisch durch die Leiterplatte verankert, wodurch sie ideal für Anwendungen mit hohen Anforderungen an mechanische Stabilität und Leistungshandling sind.

Kernmerkmale der THT-Bestückung

· Bauteilgestaltung: THT-Bauteile verfügen über lange, starre Anschlüsse, die durch die Leiterplattenlöcher geführt werden und so eine starke mechanische Verbindung schaffen.

· Lötverfahren:

Wellenlöten: Automatisierter Prozess für die Serienproduktion – Leiterplatten werden über eine Welle aus geschmolzenem Lot geführt, um alle Anschlüsse gleichzeitig zu verbinden.

Manuelles Löten: Wird für die Kleinserienfertigung, Prototypenbestückung oder große/unregelmäßig geformte Bauteile verwendet, die nicht wellenlötbar sind.

· Mechanische Festigkeit: Die Durchsteckmontage und Verlötung erzeugt eine robuste Verbindung, die widerstandsfähig gegen Vibrationen, Stöße und mechanische Belastungen ist.

· Leistungsabfuhr: THT-Bauelemente sind auf Hochstrom- und Hochspannungsanwendungen optimiert, da sie größere Anschlussdrähte und eine bessere Wärmeableitung aufweisen.

Wichtige Schritte im THT-Bestückungsprozess

· Vorbereitung der Bauteile : Bauteilanschlüsse auf die korrekte Länge kürzen (falls erforderlich) für die Einbringung in die Leiterplatte.

· Einbringen: Bauteilanschlüsse durch vorgebohrte Löcher in der Leiterplatte führen (manuell bei Prototypen, automatisiert mit Einbaumaschinen bei Serienfertigung).

Löten:

Wellenlöten: Die Leiterplatte (mit eingebauten Bauteilen) wird über eine Lötwellenfläche geführt, die die freiliegenden Anschlüsse und Pads beschichtet, um eine dauerhafte Verbindung zu schaffen.

Manuelles Löten: Verwenden Sie ein Lötkolben, um Lot an einzelne Anschlüsse anzubringen, um präzise, individuelle Verbindungen herzustellen.

· Schneiden & Reinigen: Schneiden Sie nach dem Löten die überstehenden Anschlussdrähte ab; reinigen Sie die Leiterplatte, um Flussmittelrückstände zu entfernen (entscheidend für Zuverlässigkeit und Konformität).

· Inspektion & Prüfung: Sichtprüfung (oder automatisierte Röntgeninspektion bei verdeckten Verbindungen), um kalte Lötstellen, Brücken oder falsch positionierte Bauteile zu erkennen; Funktionstest zur Überprüfung der Leistung.

Vorteile der THT-Bestückung

· Hervorragende mechanische Stabilität: Ideal für Anwendungen, die Vibrationen oder häufiges Stecken und Ziehen ausgesetzt sind.

· Eignung für Hochleistungs-/Hochspannungsanwendungen: Kann höhere Ströme und Spannungen als die meisten SMDs handhaben, wodurch es für Stromversorgungen, industrielle Schalttafeln und Automotive-Batteriesysteme unverzichtbar ist.

· Einfache Reparatur und Nacharbeitung: Beschädigte Bauteile können leicht entfernt und ersetzt werden (keine spezielle Reflow-Ausrüstung erforderlich), wodurch Ausfallzeiten bei kritischen Systemen reduziert werden.

· Zuverlässigkeit in rauen Umgebungen: Beständig gegen extreme Temperaturen, Feuchtigkeit und chemische Einwirkung (konform mit Normen wie IEC 60335 für den industriellen Einsatz, IATF 16949 für die Automobilindustrie).

Branchenspezifische Anwendungen (abgestimmt auf Kernbereiche)

THT vs. SMT: Wichtige Unterscheidungsmerkmale

Warum Durchsteckmontage-PCB-Bestückung wählen?

Die Wahl der Durchsteckmontage (THT) ist strategisch sinnvoll für Anwendungen, bei denen mechanische Robustheit, Hochleistungsfähigkeit und Langzeitzuverlässigkeit unverzichtbar sind – insbesondere in den Bereichen Medizintechnik, Industriesteuerung, Automobil und

consumer-Elektronik. Nachfolgend finden Sie die zentralen Gründe für die Auswahl von THT, angepasst an Ihren geschäftlichen Schwerpunkt:

Überlegene mechanische Haltbarkeit für beanspruchte Umgebungen

THT-Bauteile sind durch Bohrungen in der Leiterplatte verankert und auf der gegenüberliegenden Seite verlötet, wodurch eine deutlich stärkere Verbindung entsteht als bei oberflächenmontierten Bauelementen (SMDs). Dies macht THT ideal für:

· Anwendungen mit Vibrationen/Stößen: Fahrzeug-Chassis-Komponenten, industrielle Robotik und Außengeräte (konform mit den Normen IATF 16949 und IEC 60335).

· Häufiges Stecken/Ziehen: Stromanschlüsse, Audio-Buchsen und industrielle Klemmblöcke (verschleißfest bei wiederholter Nutzung).

· Harsche Betriebsbedingungen: Extreme Temperaturen, Feuchtigkeit oder chemische Einwirkung (z. B. im Motorraum von Fahrzeugen, auf industriellen Produktionsflächen).

Hervorragende Hochleistungs-/Hochspannungs-Performance

THT-Bauteile sind darauf ausgelegt, höhere Ströme, Spannungen und thermische Belastungen zu bewältigen als die meisten SMDs, was entscheidend ist für:

· Stromversorgungssysteme: Industrielle Netzteile, Stromversorgungseinheiten für medizinische Geräte (MRT/CT-Scanner) und Autobatterieanschlüsse.

· Hochspannungsanlagen: Industrielle Schaltschränke, Klimaanlagen-Systeme und Bauteile für die Ladung von Elektrofahrzeugen (EV).

· Thermisches Management: Die größere Bauteilgröße und die direkte Montage auf der Leiterplatte ermöglichen eine bessere Wärmeableitung und verringern das Ausfallrisiko bei Systemen mit Dauerbetrieb.

Einfache Reparatur, Nacharbeitung und Wartung

Das THT-Design vereinfacht die Wartung nach der Produktion – ein entscheidender Vorteil für sicherheitsrelevante Ausrüstung:

· Kostengünstige Reparaturen: Beschädigte Bauteile (z. B. industrielle Transformatoren, Anschlüsse für Medizingeräte) können schnell ersetzt werden, ohne auf spezielle Reflow-Ausrüstung angewiesen zu sein, wodurch Ausfallzeiten minimiert werden.

· Prototypenflexibilität: Ideal für Prototypen in geringen Stückzahlen oder Sonderanfertigungen, bei denen manuelle Anpassungen und der Austausch von Bauteilen üblich sind.

· Langzeit-Unterstützung: THT-Bauteile sind oft leichter für Altanlagen verfügbar (z. B. Industriemaschinen mit einer Lebensdauer von über 10 Jahren), was eine langfristige Wartbarkeit sicherstellt.

Einhaltung branchenspezifischer Sicherheitsstandards

THT erfüllt strenge gesetzliche Anforderungen an Sicherheit und Zuverlässigkeit:

· Medizin: Erfüllt die Anforderungen nach ISO 13485 und FDA 21 CFR Teil 820 für kritische Stromverbindungen in Diagnosegeräten und chirurgischen Instrumenten.

· Industrielle Steuerung: Erfüllt UL 508 und IEC 60335 für Hochspannungs-Anschlussklemmen und Motorregler.

· Automobil: Entspricht IATF 16949 für vibrationsresistente Bauteile (z. B. Motorharneschklemmen) und sicherheitskritische Systeme.

Kompatibilität mit gemischter Bestückung (THT + SMT)

THT ergänzt SMT, um komplexe Konstruktionsherausforderungen zu lösen:

· Verwenden Sie THT für Leistungs-/langlebige Bauteile (z. B. Automotive-Stromverbinder) und SMT für miniaturisierte Schaltungen (z. B. ADAS-Module) auf derselben Leiterplatte.

· Kosten und Leistung ausbalancieren: THT verarbeitet kundenspezifische, niedrigvolumige Hochleistungsbauteile, während SMT die Serienfertigung standardisierter Bauteile automatisiert.

Zuverlässigkeit für sicherheitskritische Anwendungen

Die robusten Verbindungen von THT verringern das Ausfallrisiko in Systemen, bei denen Stillstände oder Fehlfunktionen schwerwiegende Folgen haben:

· Medizingeräte: Stromanschlüsse für Patientenmonitore und lebenserhaltende Geräte.

· Industrielle Automatisierung: Not-Aus-Systeme und Robotersteuerungsmodule.

· Automobil: Bremssystemsensoren und Anschlüsse des Batteriemanagementsystems (BMS).

Hauptaussage

Wählen Sie THT-Bestückung, wenn Ihr Produkt mechanische Festigkeit, hohe Leistungsabfuhr, einfache Wartung oder die Einhaltung strenger Industriestandards erfordert – insbesondere für sicherheitskritische, raue Umgebungen oder Hochleistungsanwendungen.

bei hybriden Designs ergänzt sich THT nahtlos mit SMT, um optimale Leistung und Kosteneffizienz zu gewährleisten.

Durchkontaktierte Bauteile werden nach ihrer Funktion, Konstruktion und Anwendungsgebieten kategorisiert – mit spezifischen Typen, die auf hohe Leistungsabfuhr, mechanische Stabilität oder bestimmte elektrische Aufgaben optimiert sind. Nachfolgend eine strukturierte

übersicht, abgestimmt auf die Bereiche Medizintechnik, industrielle Steuerungstechnik, Automobil und Unterhaltungselektronik:

1.Passive Durchkontaktierungs-Bauelemente

Passive Bauelemente (ohne aktive Halbleiterelemente) konzentrieren sich auf grundlegende elektrische Funktionen (Widerstand, Kapazität, Induktivität):

Durchkontaktierungs-Widerstände

Typen: Kohleschicht-, Metallschicht-, Draht- und Leistungswiderstände.

Hauptanwendungsfälle: Industrielle Steuerleistungsmodule (Drahtwiderstände für hohe Leistung), Motorsteuergeräte im Automobilbereich (Metallschichtwiderstände für hohe Präzision), Stromversorgungen medizinischer Geräte (Leistungswiderstände zur Wärmeableitung).

Standards: Konform mit UL 1412 (Leistungswiderstände), IEC 60115 (allgemeine Widerstände).

Durchkontaktierungs-Kondensatoren

Typen: Elektrolytkondensatoren (Aluminium/Tantal), Keramik-, Folien-, Tantalkondensatoren, Superkondensatoren.

Hauptanwendungsfälle: Automotive-Batteriesysteme (Superkondensatoren zur Energiespeicherung), industrielle Motorantriebe (Elektrolytkondensatoren zur Spannungsstabilisierung), medizinische Bildgebungsgeräte (Keramikkondensatoren für Hochfrequenzstabilität).

Kritische Eigenschaften: Elektrolytkondensatoren bieten hohe Kapazität; Tantal-Kondensatoren sind kompakt und hochzuverlässig für medizinische Geräte.

Durchsteck-Induktivitäten/Transformatoren

Typen: Leistungsinduktivitäten, HF-Induktivitäten, Isolationstransformatoren, Stromwandler.

Hauptanwendungsfälle: Industrielle Steuerungsnetzteile (Isolationstransformatoren für Sicherheit), automobile Ladesysteme (Leistungsinduktivitäten zur Spannungsregelung), medizinische MRT-Geräte (Hochspannungstransformatoren für die Stromumwandlung).

Vorteile: Robuste Wicklungskonstruktion für hohe Ströme/Spannungen (ideal für raue Umgebungen).

2. Aktive Durchsteckbauteile

Aktive Bauelemente (auf Halbleiterbasis) ermöglichen Verstärkung, Schalten oder Signalverarbeitung:

Durchsteck-Integrierte Schaltungen (ICs)

Typen: DIP (Dual In-line Package), SIP (Single In-line Package), PGA (Pin Grid Array), TO-Gehäuse (Transistoren).

Hauptanwendungsfälle: Industrielle SPS (DIP-ICs für die Logiksteuerung), automotive ECUs (PGA für Leistungsmikrocontroller), medizinische Diagnosegeräte (SIP für die Sensor-Signalverarbeitung).

Kritische Eigenschaften: DIP-Gehäuse vereinfachen den manuellen Austausch (ideal für Prototypen/Reparaturen); PGA-Gehäuse eignen sich für leistungsstarke Rechenanwendungen.

Durchsteck-Transistoren

Typen: BJT (Bipolartransistor), MOSFET, IGBT (Isolierschicht-Gate-Bipolartransistor), Darlington-Paare.

Hauptanwendungsfälle: Industrielle Motorsteuerung (IGBTs für Hochspannungsschaltung), automotive Leistungsinverter (MOSFETs für DC-AC-Umsetzung), Leistungsverstärker in medizinischen Geräten (BJT für lineare Verstärkung).

Standards: IEC 60747 (Halbleiterbauelemente), AEC-Q101 (Transistoren für den Automotive-Bereich).

Dioden/Thyristoren

Typen: Gleichrichterdioden, Zenerdioden, LEDs, SCR (Siliziumgesteuerter Gleichrichter), TRIACs.

Hauptanwendungsfälle:

Automobil-Ladesysteme (Gleichrichter-Dioden für die AC-DC-Umsetzung), industrielle Heizungssteuerungen (Thyristoren für die Leistungsregelung), Anzeigelampen für medizinische Geräte (Durchsteck-LEDs für gute Sichtbarkeit), Stromversorgungen für Haushaltsgeräte (Zener-Dioden für die Spannungsbeschränkung).

3. Steckverbinder und Anschlussklemmen (mechanisch-elektrische Komponenten)

Diese Komponenten ermöglichen physikalische/elektrische Verbindungen – mit Schwerpunkt auf Langlebigkeit und Zuverlässigkeit:

Stromanschlüsse

Typen: Klinkenstecker, Anschlussklemmen, Flachstecker, runde Steckverbinder (z. B. DIN 43650).

Hauptanwendungsfälle: Industrielle Schalttafeln (Anschlussklemmen für Verdrahtung), Autobatterieanschlüsse (Flachstecker), Stromeingänge für medizinische Geräte (runde Steckverbinder für Sterilisationsbeständigkeit).

Kritische Eigenschaften: Wasserdichte Bewertungen IP67/IP68 für den Außenbereich im industriellen/automobilen Einsatz; medizinische Materialien (biokompatibel) für Diagnosegeräte.

Mit einem Stromgehalt von mehr als 50 W

Typen: D-Subminiatur (D-Sub), RJ45 (Ethernet), USB Typ-A/B, Audiobuchsen (3,5 mm), DB9/DB25.

Hauptanwendungsfälle: Unterhaltungselektronik (USB/Audio-Buchsen), industrielle Automatisierung (D-Sub für Sensoranschlüsse), automotive Infotainmentsysteme (RJ45 für Ethernet).

Vorteile: Durchsteckmontage gewährleistet Widerstandsfähigkeit gegenüber häufigem Ein- und Ausstecken (z. B. Consumer-Audio-Buchsen).

Klemmleisten und Header

Typen: Schraubklemmen, Leiterplatten-Header, Stiftleisten, Buchsenleisten.

Hauptanwendungsfälle: Industrielle Steuerungsverdrahtung (Schraubklemmen für sichere Verbindungen), interne Verdrahtung medizinischer Geräte (Leiterplatten-Header), Fahrzeugbordnetz-Leitungen (Stiftleisten für Modulverbindungen).

4. Elektromechanische Durchsteckbauteile

Kombinierte elektrische/mechanische Funktionalität zur Betätigung oder Schaltung:

Relais

Typen: Elektromechanische Relais (EMR), Leistungsrelais, Signalrelais, Selbsthalterelais.

Hauptanwendungsfälle: Industriesteuerungen (Leistungsrelais für Hochspannungsschaltung), automotive Beleuchtungssysteme (Signalrelais), Sicherheitsverriegelungen medizinischer Geräte (Selbsthalterelais).

Standards: IEC 61810 (Leistungsrelais), AEC-Q200 (automotive Relais).

Schalter

Typen: Kippschalter, Wippschalter, Drucktastenschalter, DIP-Schalter, Drehschalter.

Hauptanwendungsfälle: Haushaltsgeräte (Wippschalter), industrielle Bedienfelder (Drucktasten-Notaus), Automobilinstrumententafeln (Kippschalter), medizinische Geräte (sterile Drucktastenschalter).

Kritische Eigenschaften: Gedichtete Schalter für raue Automotive-/Industrieumgebungen; medizinische Werkstoffe für Verträglichkeit mit Sterilisation.

Magnetventile/Aktuatoren

Typen: Linearmagnetventile, Drehaktuatoren.

Hauptanwendungsfälle: Automotive Türverriegelungen (Linearmagnetventile), industrielle Ventilsteuerung (Drehaktuatoren), medizinische Flüssigkeitsabgabesysteme (kleine Magnetventile für präzise Durchflussregelung).

5. Spezial-Through-Hole-Bauteile

Optimiert für spezielle Hochleistungs- oder sicherheitskritische Anwendungen:

Sicherungen und Leistungsschutzschalter

Typen: Schraubsicherungen, Flachbandkabelsicherungen, thermische Leistungsschutzschalter.

Hauptanwendungsfälle: Automotive elektrische Systeme (Sicherungsblöcke), industrielle Stromversorgungen (Sicherungseinsätze), medizinische Geräte (Langsam-ansprechende Sicherungen zum Überspannungsschutz).

Standards: UL 248 (Sicherungen), IEC 60947 (Leistungsschalter).

Kristalle & Oszillatoren

Typen: Quarzkrystalle, Kristalloszillatoren, RTC-Module (Echtzeituhr-Module).

Hauptanwendungsfälle: Industrielle SPS-Systeme (Kristalloszillatoren für Takterzeugung), automotive Infotainmentsysteme (RTC-Module), medizinische Diagnosegeräte (präzise Quarzkrystalle für Signalsynchronisation).

Branchenspezifische Komponentenprioritäten

Die Durchsteckmontage (THT) zeichnet sich durch charakteristische Merkmale aus, die sie für Anwendungen, die mechanische Robustheit, hohe Leistungsfähigkeit und Langzeitverlässlichkeit erfordern, unersetzlich macht. Nachfolgend eine strukturierte Übersicht ihrer zentralen

merkmale, abgestimmt auf die Bereiche Medizintechnik, Industriesteuerung, Automobil und Unterhaltungselektronik:

Mechanische Festigkeit und Haltbarkeit

Verankerte Verbindungskonstruktion: Bauteile werden durch Bohrungen in der Leiterplatte eingeführt und auf der gegenüberliegenden Seite verlötet, wodurch eine starre mechanische Verbindung entsteht (deutlich robuster als oberflächenmontierte Bauteile). Dies widersteht Vibrationen, Erschütterungen und

mechanischer Belastung – entscheidend für:

Fahrzeug-Chassisteile (IATF 16949-Konformität bezüglich Schwingfestigkeit).

Industrieroboter und Außenanlagen (Widerstandsfähigkeit gegenüber häufiger Bewegung/Stößen).

Anschlüsse medizinischer Geräte (Langlebigkeit für wiederholte Sterilisationszyklen).

Abriebfestigkeit: Durchkontaktierungs-Steckverbinder und -Anschlüsse halten häufigem Verbinden und Trennen stand (z. B. Netzkabel für Haushaltsgeräte, Anschlüsse auf industriellen Schalttafeln).

Hohe Leistung und hohe Spannungsfestigkeit

Robuste Strom/Spannungsbelastbarkeit: Größere Bauteilleitungen und Lötstellen ermöglichen es THT, stromintensive (10 A+) und hochspannungsfähige (1000 V+) Anwendungen zu unterstützen, im Gegensatz zu den meisten SMDs:

Industrielle Stromversorgungen und Motorregler (leistungsstarke Transformatoren/Widerstände).

Automotive EV-Batteriesysteme (Hochspannungsanschlüsse und -sicherungen).

Medizinische MRT/CT-Geräte (Hochspannungs-Stromwandlerkomponenten).

Überlegene Wärmeableitung: Die größere Bauteilgröße und die direkte Platineinbindung fördern den Wärmetransfer und verringern das Überhitzungsrisiko bei kontinuierlich betriebenen Systemen (z. B. Ofensteuerungen in der Industrie).

Einfache manuelle Montage, Reparatur und Nacharbeitung

· Zugängliches Löten: THT-Bauteile sind sichtbar und manuell einfach zu verlöten – ideal für Prototypen in geringer Stückzahl, individuelle Bauvorhaben oder Reparaturen vor Ort.

· Vereinfachter Bauteilwechsel: Beschädigte Bauteile (z. B. industrielle Transformatoren, Relais in Medizingeräten) können ohne spezielle Reflow-Ausrüstung entfernt und ersetzt werden, wodurch Ausfallzeiten bei kritischen Systemen minimiert werden.

· Kompatibilität mit Altanlagen: THT-Bauteile sind weit verbreitet für ältere Geräte (z. B. Industriemaschinen mit einer Lebensdauer von über 10 Jahren) erhältlich und gewährleisten so eine langfristige Wartbarkeit.

Zuverlässigkeit in rauen Umgebungen

· Umweltbeständigkeit: THT-Baugruppen zeigen ein zuverlässiges Verhalten unter extremen Bedingungen:

Extreme Temperaturen (-40 °C bis 150 °C) für Automotive-Anwendungen im Motorraum.

Feuchtigkeit/Staub (IP65/IP67-Zertifizierung) für industrielle Sensoren im Außenbereich.

Chemische Belastung (Öle, Lösungsmittel) für Produktionsanlagenausrüstung.

· Stabile elektrische Leistung: Weniger anfällig für EMI/RFI-Störungen in elektrisch belasteten Industrieumgebungen (z. B. Fabrikautomatisierungssysteme).

Einhaltung strenger Branchenstandards

· Zertifizierung für sicherheitskritische Anwendungen: THT entspricht den behördlichen Anforderungen an Zuverlässigkeit und Sicherheit:

Medizin: ISO 13485 und FDA 21 CFR Teil 820 (für Stromanschlüsse in lebenserhaltenden Geräten).

Industriezweige: UL 508 und IEC 60335 (für Hochspannungssteuerpaneele).

Automobilindustrie: IATF 16949 (für vibrationsresistente Chassisteile).

· Nachverfolgbarkeit: Durchsteckmontierte Bauteile sind einfacher zu prüfen und hinsichtlich der Konformität zu validieren (z. B. Chargenkennzeichnung für medizinische Gerätebauteile).

Kompatibilität mit gemischter Bestückung (THT + SMT)

· Hybride Gestaltungsfreiheit: THT integriert sich nahtlos mit SMT auf derselben Leiterplatte und kombiniert:

THT für leistungsstarke/langlebige Bauteile (z. B. automotive Stromverbinder).

SMT für miniaturisierte Schaltungen (z. B. ADAS-Sensormodule).

· Kostenoptimierung: Bietet ein Gleichgewicht zwischen der geringvolumigen Anpassungsfähigkeit von THT und der Massenproduktionseffizienz von SMT.

Einfache Inspektion und Qualitätskontrolle

· Visuelle Überprüfbarkeit: Lötstellen sind sichtbar (im Gegensatz zu verdeckten SMD-Lötstellen), wodurch eine schnelle visuelle Inspektion oder automatisierte optische Inspektion (AOI) auf Fehler (kalte Lötstellen, Brücken) möglich ist.

· Prüfzugänglichkeit: Durchkontaktierungen sind einfach zugänglich zum Prüfen bei Funktionstests (z. B. Diagnose von Industriesteuerplatinen).

Zusammenfassung der wichtigsten Merkmale