Durchsteckbauteile sind elektronische Bauteile mit Leitungen oder Anschlüssen, die in Löcher eingesetzt werden, die in einem PCB-Board und gelötet, um mechanische und elektrische Verbindungen herzustellen. In den frühen Tagen THT (Durchstecktechnik) war die wichtigste PCB-Montagetechnologie, aber da der Integrationsgrad der heutigen Schaltkreise weiter zunimmt, werden die Komponenten immer kompakter, und die heutigen Elektronikingenieure neigen dazu, kleinere SMT (Surface-Mount-Technologie) Komponenten. Es ist jedoch unbestreitbar, dass THT aufgrund seiner Vorteile weiterhin einen wichtigen Platz in der Leiterplattenindustrie einnimmt. In diesem Artikel stellen wir THT-Komponenten aus verschiedenen Blickwinkeln vor und geben Einblicke in die Wahl zwischen SMD- und THT-Komponenten. Lesen Sie weiter, um mehr zu erfahren!
Arten von Durchgangslochkomponenten
Axiale Bleikomponenten
Axial bedrahtete Bauteile haben Anschlüsse, die von beiden Enden des Bauteils parallel zur Achse verlaufen. Gängige Beispiele sind:
- Widerstände: Durchgangslochwiderstände bieten Widerstand gegen den Fluss elektrischen Stroms und haben an jedem Ende Anschlüsse, sodass sie leicht durch Löcher auf einer Leiterplatte eingefügt werden können.
- Kondensatoren: Kondensatoren mit axialen Anschlüssen speichern und geben elektrische Energie ab. Sie verfügen außerdem über Anschlüsse an beiden Enden für die Durchsteckmontage.
- Dioden: Axialanschlussdioden ermöglichen den Stromfluss in eine Richtung und verfügen normalerweise über Anschlüsse an beiden Enden.
Radiale Bleikomponenten
Bei radial bedrahteten Bauteilen verlaufen die Anschlüsse senkrecht zur Achse des Bauteilkörpers. Die folgenden Bauteile haben häufig radiale Anschlüsse:
- Transistoren: Transistoren mit radialen Anschlüssen werden zur Verstärkung und zum Schalten verwendet. Sie verfügen über Anschlüsse auf einer Seite des Bauteils für die Durchsteckmontage.
- ICs (Integrierte Schaltkreise): Einige ICs werden in Gehäusen mit radialen Anschlüssen geliefert. Diese sind weniger verbreitet als andere IC-Gehäuse, werden aber dennoch in bestimmten Anwendungen eingesetzt.
DIP-ICs
Integrierte Schaltkreise im Dual-In-Line-Gehäuse (DIP) verfügen über Stiftanschlüsse, die von beiden Längsseiten eines rechteckigen Kunststoffgehäuses ausgehen. DIP-ICs ermöglichen Durchstecklöten und Steckplatinen.
Stifte und Anschlüsse
- Stifte: Durchkontaktierte Stifte können für verschiedene Zwecke verwendet werden, beispielsweise zum Erstellen von Testpunkten oder zum Herstellen einer Verbindung zwischen Leiterplatten oder Komponenten.
- Steckverbinder: Durchsteckverbinder dienen zur Herstellung elektrischer Verbindungen zwischen der Leiterplatte und externen Geräten. Sie sind in verschiedenen Ausführungen erhältlich, darunter D-Sub-Steckverbinder, Stiftleisten und mehr.
Zu den weiteren bedrahteten Bauteilen gehören Sicherungen, Ferritkernspulen, Transformatoren, Potentiometer und Relais. Dank spezieller geometrischer Anschlüsse ist das Bedrahten mit Lötverbindungen möglich.
Lesen Sie unseren anderen Blog zu allen Arten von PCB-Komponenten: https://www.mokotechnology.com/Circuit-board-components/
Wie lötet man bedrahtete Komponenten?
- Bereiten Sie Ihren Arbeitsbereich vor
Um das Löten vorzubereiten, reinigen Sie zunächst die Teile, die Sie verbinden möchten. Verwenden Sie Isopropylalkohol Um Schmutz und Staub von den Leitungen und der Leiterplatte zu entfernen, lassen Sie alles an der Luft trocknen oder wischen Sie es vorsichtig mit einem fusselfreien Tuch ab. Diese schnelle Reinigung sorgt dafür, dass das Lot besser haftet und Sie feste, dauerhafte Verbindungen herstellen können.
- Reinigen Sie die Lötkolbenspitze
Reinigen Sie die Lötkolbenspitze vor dem Löten. Erhitzen Sie sie und wischen Sie sie anschließend vorsichtig an einem angefeuchteten Schwamm ab. Dadurch werden Oxidation und Ablagerungen entfernt, sodass der Lötkolben die Wärme effizient übertragen und saubere Lötstellen erzeugen kann.
- Einfügen der Komponente
Stecken Sie die Leitungen des Durchsteckbauteils in die entsprechenden Löcher auf der Leiterplatte.
- Biegen Sie die Leitungen (falls erforderlich)
Wenn das Bauteil lange Anschlüsse hat, können Sie diese auf der gegenüberliegenden Seite der Platine leicht nach außen biegen, um das Bauteil beim Löten an Ort und Stelle zu halten.
- Erhitzen Sie die Verbindung
Platzieren Sie die Spitze des Lötkolbens so, dass sie gleichzeitig die Bauteilleitung und das Leiterplattenpad berührt. Stellen Sie sicher, dass die Spitze sowohl die Leitung als auch die Leiterplattenpad.
- Lötzinn auftragen
Sobald die Verbindung erhitzt ist (normalerweise innerhalb von 2–3 Sekunden), berühren Sie sie mit dem Lötdraht. Das Lot sollte gleichmäßig um die Verbindung fließen und sowohl die Leitung als auch das Pad bedecken. Tragen Sie nicht zu viel Lot auf; eine kleine Menge reicht in der Regel aus.
- Entfernen Sie das Lötmittel und das Bügeleisen
Sobald das Lot fließt, ziehen Sie zuerst den Draht und dann das Lötkolben zurück. Halten Sie die Lötstelle einige Sekunden lang ruhig, während das Lot aushärtet und fest wird. Diese Abkühlzeit ist entscheidend für eine starke, dauerhafte Verbindung zwischen den Teilen. Bewegen Sie das Bauteil oder die Platine nicht, bis das Lot fest ist, um kalte Lötstellen zu vermeiden.
- Untersuchen Sie das Gelenk
Überprüfen Sie die Lötstelle visuell, um sicherzustellen, dass sie glänzend, glatt und gleichmäßig verteilt ist. Eine ordnungsgemäß gelötete Stelle sollte konkav und leicht erhaben aussehen.
- Überschüssige Leitungen abschneiden
Verwenden Sie bei Bedarf einen Seitenschneider, um überschüssige Bauteilanschlüsse bündig mit der Leiterplatte abzuschneiden. Lassen Sie beim Abschneiden überschüssiger Anschlüsse etwas Abstand zwischen Schnitt und Lötstelle. Wenn Sie zu nahe kommen, besteht die Gefahr, dass die gerade hergestellte Verbindung beschädigt wird.
- Wiederholen Sie den Vorgang
Wiederholen Sie die Schritte 3 bis 9 für jedes Durchsteckbauteil auf Ihrer Leiterplatte.
- Reinigen Sie die Leiterplatte (optional)
Sobald alle Lötarbeiten abgeschlossen sind, sollten Sie die Platine reinigen. Verwenden Sie Isopropylalkohol und eine kleine Bürste oder ein Wattestäbchen, um Flussmittelreste vorsichtig zu entfernen. Dadurch werden Rückstände entfernt und die Lötstellen sowie die Platine sauber.
- Testen Sie die Schaltung
Bevor Sie das Gerät schließen oder einschalten, überprüfen Sie Ihre Lötstellen noch einmal und stellen Sie sicher, dass keine Lötbrücken oder Kurzschlüsse vorhanden sind.
Tipps zum Umgang mit bedrahteten Komponenten in Ihrem PCB-Design
Hier sind einige Tipps für die effektive Integration von bedrahteten Bauteilen in Ihr nächstes Platinenlayout:
- Bewerten Sie, wo bedrahtete Komponenten sinnvoll sind – Berücksichtigen Sie Faktoren wie Kosten, Montagezeit, Austauschbedarf und Vibrationsfestigkeit. Bedrahtete Komponenten können für Steckverbinder, Leistungsgeräte oder kritische Komponenten bevorzugt werden.
- Wählen Sie die richtige Lochgröße – Beachten Sie die Herstellerangaben zum Bohrdurchmesser. Ein zu kleiner Durchmesser erhöht den Widerstand, ein zu großer Durchmesser kann die Qualität der Lötverbindung beeinträchtigen. Beachten Sie, dass Pads größer als Löcher sind.
- Achten Sie auf den Abstand – Halten Sie ausreichend Abstand zwischen Löchern und Leiterbahnen für das Routing. Komponenten wie DIP-ICs erfordern höhere Lochdichten. Beachten Sie die Datenblätter.
- Überzeugen Sie sich von der Stabilität – Platzieren Sie bedrahtete Bauteile möglichst nahe den Ecken und Kanten der Platine. Das sorgt für mehr mechanische Stabilität.
- Vereinfachtes Löten – Gestalten Sie die Platinen so, dass die Durchgangslöcher nur von einer Seite zugänglich sind. Das verhindert Schattenbildung beim Löten.
- Planen Sie die Sicherung ein – Erwägen Sie das Hinzufügen von Platinenhalterungen, Klammern oder anderen Haltepunkten, wenn die Durchgangslochteile groß oder schwer sind.
- Schutz der Lochbeschichtung – Geben Sie Durchgangslöcher oder Kantenbeschichtungen an. Vermeiden Sie die Freilegung unbehandelten Laminatmaterials, um Oxidation zu verhindern.
SMD- und Durchsteckkomponenten
Unterschied zwischen SMD- und Through Hole-Komponenten
SMD-Bauteile (Surface Mount Device) verfügen über Anschlüsse, die direkt mit der Oberfläche von Leiterplatten verbunden sind, anstatt über Löcher. Und durch Löcher verbundene Bauteile unterscheiden sie von:
- Unterschiedliche Verpackung
Bei SMT-Bauteilen werden die Anschlüsse direkt an metallische Pads auf der Platinenoberfläche gelötet. Es sind keine Löcher erforderlich, sodass kein Bohren nötig ist. Die Pads werden im PCB-Layout entsprechend der Anschlusskonfiguration des Bauteils definiert. SMT-Pads werden typischerweise durch Plattenplattierung oder Musterplattierung hergestellt. Bei bedrahteten Bauteilen müssen Löcher mechanisch durch den gesamten Platinenlagenstapel gebohrt werden. Die Anschlüsse werden in die Löcher eingeführt und verlötet. Durchkontaktierte Bohrungen (PTHs) verbinden dann die Pads auf beiden Seiten durch die Lochwände. PTHs ermöglichen den Zugang zum Löten und die Inspektion der Verbindungen von beiden Seiten.
- Verschiedene Montagemethoden
Bei der SMD-Montage werden Hochgeschwindigkeits-Pick-and-Place-Maschinen eingesetzt, um Bauteile präzise auf Pads zu positionieren. Die Bauteile werden von kleinen Vakuumdüsen angesteuert und schnell auf der Leiterplattenoberfläche platziert. Reflow-Löten Anschließend werden alle Pads gleichzeitig gelötet. Der gesamte Prozess ist hochautomatisiert und äußerst effizient.
Das Bestücken von Bauteilen mit Durchgangslöchern erfolgt dagegen sequenziell. Die Anschlüsse müssen ausgerichtet und in die entsprechenden Löcher eingeführt werden. Es gibt zwar automatische Bestückungsmaschinen, diese arbeiten jedoch langsamer als SMT-Bestückungsautomaten. Sie sind zudem auf Bauteile mit konstantem Anschlussabstand beschränkt. Unregelmäßige Bestückungsteile müssen oft manuell mit Werkzeugen wie Pinzetten eingesetzt werden.
- Verschiedene Lötverfahren
SMD-Löten erfolgt in Reflow-Öfen, die die gesamte Leiterplatte gleichmäßig erhitzen. Die Leiterplatte durchläuft temperaturgeregelte Zonen, die alle Pads und Anschlüsse gleichzeitig über den Schmelzpunkt des Lots bringen. Die Lötpaste zwischen den Pads und Anschlüssen fließt zusammen und kühlt anschließend ab, um die Verbindungen zu verfestigen. Der parallele Prozess ist effizient für die SMT-Produktion großer Stückzahlen.
Das Durchstecklöten erfolgt traditionell durch Wellenlöten oder manuelles Löten. Beim Wellenlöten werden die Leiterplatten über eine Welle aus geschmolzenem Lot geführt, wodurch die Flüssigkeit in jedes plattierte Durchgangsloch eindringt. Beim manuellen Löten werden einzelne Verbindungen mit einem Lötkolben oder einer Lötstation erhitzt, um die Leitungen einzuführen und die Kapillarwirkung zu fördern. Beide Verfahren arbeiten nacheinander an jeder Verbindung.
Vorteile von SMD
Kleinere Größe – SMD-Komponenten nehmen weniger Platz auf der Platine ein.
Höhere Komponentendichte – Auf der gleichen Grundfläche können mehr SMD-Komponenten platziert werden.
Weniger Bohrarbeiten – Für SMD-Teileanschlüsse müssen keine Löcher gebohrt werden.
Automatisierte Montage – SMDs können schnelleres Pick-and-Place und Reflow-Löten nutzen.
Leistung – Der Verzicht auf Anschlusskabel verbessert die elektrische Leistung.
Vorteile von Durchgangslöchern
Einfacheres Prototyping – Durchkontaktierte Teile sind einfacher für Steckplatinen und benutzerdefinierte Leiterplattenmontage.
Hält Vibrationen stand – Durchkontaktierte Bauteile können Vibrationskräften und Stößen besser standhalten.
Visuelle Inspektion – Durchgangslötstellen können problemlos von beiden Seiten inspiziert werden.
Einfachere Nacharbeit – Das Entfernen und Ersetzen von Durchgangslochteilen ist unkompliziert.
Überlegungen zur Auswahl des Komponententyps
Produktionsvolumen – SMD wird für die Großserienfertigung bevorzugt.
Platzbedarf – SMD ermöglicht kleinere und kompaktere Layouts.
Wartungsfreundlichkeit – Wenn Komponenten ausgetauscht werden müssen, kann eine Durchgangsbohrung erforderlich sein.
Umweltfaktoren – Durchgangslöcher halten Vibrationen, Stößen und Feuchtigkeit besser stand.
Durch die Bewertung von Kompromissen wie Größe, Montage, Inspektionsbedarf und Betriebsbedingungen lässt sich der beste Komponententyp für die Anwendung bestimmen.
Schlussworte
Obwohl bedrahtete Bauteile veraltet erscheinen, erfüllen sie in modernen Leiterplatten weiterhin wichtige Funktionen. Diese ausgereifte Technologie bleibt dank ihrer Einfachheit und Zuverlässigkeit weiterhin nützlich. Mit den richtigen Design- und Montageüberlegungen lassen sich bedrahtete Bauteile effektiv mit moderneren SMT-Komponenten kombinieren. Das Verständnis der Vor- und Nachteile sowie der bewährten Vorgehensweisen ist entscheidend, um die Bedrahtungstechnologie optimal zu nutzen. Mit dieser Zusammenfassung der Grundlagen bedrahteter Bauteile haben Sie nun ein besseres Verständnis für deren Integration in eine Leiterplattendesign. Die Anwendung dieses Wissens kann zu einem erfolgreicheren Einsatz dieser bewährten Teile in Ihrem nächsten Projekt führen.
