Bei der Bestückung von Leiterplatten stehen Ingenieuren zwei Hauptverfahren zur Verfügung: Durchsteckmontage und Oberflächenmontage (SMT). Früher wurden Bauteile mit langen Anschlüssen manuell in durchkontaktierte Löcher auf der Leiterplatte eingesetzt und anschließend verlötet, um feste Verbindungen herzustellen. Dieses Verfahren ist als Durchsteckmontage bekannt . Mit der Zeit bevorzugen Hersteller ein modernes Bestückungsverfahren, bei dem die Anschlüsse der Bauteile direkt auf der Leiterplattenoberfläche befestigt werden. Dieses Verfahren benötigt keine Gegenbohrungen. Diese Technik ist als Oberflächenmontage (SMT) bekannt. Wir werden uns heute beide Verfahren genauer ansehen und Ihnen bei der Auswahl des für Ihre Anforderungen passenden Verfahrens helfen.
Durch Lochmontage
Bei der Durchsteckmontage werden die Anschlussdrähte von Bauteilen in vorgebohrte Löcher in der Leiterplatte eingeführt und verlötet, um sowohl eine mechanische Verbindung als auch eine elektrische Leitfähigkeit herzustellen. Gängige Durchsteckbauteile sind integrierte Schaltungen (ICs), Kondensatoren, Widerstände, Induktivitäten, Transformatoren, Sicherungen und vieles mehr.
Vorteile:
Die Komponenten sind langlebiger und die Leitungen halten wiederholtem Löten stand
Für Techniker leicht zu handhaben und manuell auszutauschen
Benötigt keine teure SMT-Produktionsausrüstung
Ermöglicht eine einfache visuelle Überprüfung der Qualität der Lötverbindungen
Nachteile:
Größere Komponenten nehmen mehr Platz auf der Leiterplatte ein
Beim Bohren von Löchern werden zusätzliche Schritte ausgeführt
Insgesamt langsamerer manueller Montageprozess
Nicht praktikabel für extrem dichte PCB-Designs
Aufbau zur Oberflächenmontage
SMT wurde entwickelt, um die automatisierte Montage immer kleinerer und leichterer Elektronik mit höherer Bauteildichte zu ermöglichen. Anstelle von in Löcher gesteckten Kabeln verfügen Surface Mount Devices (SMDs) über leitfähige Pads, die direkt auf den Kupferleiterbahnen der Leiterplattenoberfläche montiert werden.
Vorteile:
Deutlich kleinere Bauteile ermöglichen Miniaturisierung
Deutlich höhere Komponentendichte pro Quadratzoll
Automatisierte SMT-Bestückungsautomaten ermöglichen Geschwindigkeit
Kein Bohren erforderlich – einfachere Leiterplattenherstellung
Lötpasten- und Reflow-Verfahren sichern kleine Bauteile effizient
Nachteile:
Extrem schwierig für manuelle Nacharbeit/Austausch
Erfordert Investitionen in SMT-Produktionsausrüstung
Visuelle Inspektion winziger Lötstellen ist eine Herausforderung
Vergleich von oberflächenmontierten und durchkontaktierten Leiterplatten
- Der Montageprozess
SMT nutzt automatisierte Bestückungsautomaten zur schnellen Montage winziger Bauteile direkt auf Oberflächenpads. Dies ermöglicht Effizienz und Konsistenz bei der Produktion großer Stückzahlen. THT hingegen beinhaltet das manuelle Einsetzen bedrahteter Bauteile in Bohrlöcher und die Befestigung mit Lötzinn. Dies ist zwar langsamer, ermöglicht aber Flexibilität bei kleinen bis mittleren Stückzahlen.
- Brettgröße
Durch die Miniaturisierung der Komponenten maximiert SMT den verfügbaren Platz und ermöglicht komplexe, dichte Designs. Die größeren bedrahteten Bauteile benötigen selbst mehr Fläche. Dies kann die Gesamtkomponentendichte einschränken, sofern keine größere Platine verwendet wird.
- Temperaturfaktoren
SMT verwendet typischerweise fortschrittliche Polymere und Leiterplattenmaterialien mit einer höheren Hitzebeständigkeit von über 170 °C. Für Durchgangsbohrungen kann herkömmliches FR-4 mit einer Temperaturbeständigkeit von ca. 130 °C verwendet werden. Dadurch eignet sich SMT gut für Hochtemperaturanwendungen.
- Unterstützte Komponenten
Die Wahl der Bauform beeinflusst Ihre gesamte Stückliste. SMT verwendet ICs mit feiner Rasterteilung, BGAs , Kondensatoren und andere oberflächenmontierbare Bauteile. Die THT-Ausführung umfasst bedrahtete Widerstände, Kondensatoren, Transformatoren und Sockel.
- Kostenüberlegungen
Bei der Produktion sehr großer Stückzahlen ermöglichen die automatisierten Effizienzen von SMT trotz anfänglicher Anlageninvestitionen Kosteneinsparungen. THT hingegen vermeidet einige Kosten, wie z. B. Lötschablonen, und ermöglicht manuelle Werkzeugwechsel. Das Verständnis der Volumenkompromisse ist entscheidend.
Oberflächenmontage vs. Durchsteckmontage: Wie treffen Sie die richtige Wahl?
Die optimale Option hängt maßgeblich vom Produktionsvolumen und der Komplexität ab. Hier sind einige Richtlinien:
Geringere bis mittlere Stückzahlen, geringere Komplexität: Die Verwendung von bedrahteten Bauteilen ist für einfachere Platinen sinnvoll, bei denen keine maximale Bauteildichte erforderlich ist. Die Flexibilität kann die niedrigeren Stückkosten aufwiegen, insbesondere bei Stückzahlen unter 10,000 Stück.
Höhere Stückzahlen: Sobald die Stückzahlen etwa 25,000 Einheiten überschreiten, bietet die automatisierte Montage und Lötung von SMT Gesamtkostenvorteile, die bei Durchsteckmontage nur schwer zu erreichen sind.
Platzbeschränkte und komplexe Designs: Wenn ein sehr kleiner Formfaktor auf einer komplexen, komponentendichten Platine erreicht werden soll, ist SMT wahrscheinlich unabdingbar, da bedrahtete Teile physisch einfach nicht hineinpassen.
Anforderungen an die Haltbarkeit im betriebskritischen Bereich: Bei Produkten, bei denen die Widerstandsfähigkeit gegenüber mechanischer Beanspruchung oder wiederholter Demontage zu Wartungszwecken von entscheidender Bedeutung ist, bietet die Durchgangsbohrung in Bezug auf die Robustheit inhärente Vorteile.
Fazit
Mit diesem detaillierten Vergleich können wir sicher feststellen, dass die Oberflächenmontage kostengünstiger und effizienter ist als die Durchsteckmontage. Die meisten fortschrittlichen elektronischen Produkte beinhalten Oberflächenmontagetechnologie. Wenn wir jedoch spezielle elektrische, thermische und mechanische Anwendungen benötigen, ist die Durchstecktechnik immer noch eine praktikable Option.
Es ist eine Tatsache, dass Technologie und Wissenschaft kontinuierlich Fortschritte machen. Und es ist auch eine Tatsache, dass neue Produkte alte ersetzen werden. Das bedeutet jedoch nicht, dass konventionelle Technologien abgeschafft werden müssen. Die Vorteile einiger konventioneller Produkte können dazu führen, dass sie auch in Zukunft eine wichtige Rolle spielen.
Wie immer empfehlen wir Ihnen, sich vor der endgültigen Hardware-Entscheidung von einem Experten für Leiterplattenfertigung beraten zu lassen. MOKO Technology verfügt über jahrelange Erfahrung in der Leiterplattenentwicklung und -fertigung. Wir sind spezialisiert auf die Serienproduktion mit Durchsteck- und Oberflächenmontagetechnologie. Kontaktieren Sie uns gerne , wenn Sie Fragen haben oder ein Angebot anfordern möchten.
