Neue Serie zur Fertigungstechnik Automatisierungsgrad erhöhen: Vor- und Nachteile von THR-Bauteilen

Autor / Redakteur: Dr. Christoph Budelmann * / Kristin Rinortner

THR-Bauteile vereinen das Beste aus zwei Welten: Die Stabilität von THT- und das automatische Bestücken sowie Reflow-Löten von SMT-Komponenten. Wann lohnt sich der Umstieg?

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THR-Technik: Sind THR-Bauteile das Allheilmittel für die automatisierte Fertigung?
THR-Technik: Sind THR-Bauteile das Allheilmittel für die automatisierte Fertigung?
(Bild: Markus Bürger / Budelmann)

Aus Kosten- und Qualitätsgründen verzichtet man immer mehr auf manuelle Tätigkeiten in der Elektronikfertigung. Trotzdem werden THT-Bauteile auch heute noch manuell gesetzt und anschließend selektiv- oder wellengelötet. Aus mechanischen Gründen kann insbesondere bei Steckverbindern aber häufig nicht auf die sehr stabile Durchkontaktierung verzichtet werden – was können Sie also tun?

Through-Hole-Reflow-Bauteile: Prinzip und Eigenschaften

Eine Lösung versprechen Through-Hole-Reflow-Bauteile: Sie werden oftmals mit Bestückungshilfen in Tape-and-Reel-Verpackungen ausgeliefert und lassen sich so direkt mit dem Bestückungsautomaten setzen.

Sie bestehen aus hochtemperaturfestem Kunststoff, der die 260 °C im Reflow-Ofen unbe-schadet übersteht. Ihre Lötstifte sind häufig um etwa ein Drittel reduziert, damit sie die vor-her im Schablonendruck aufgebrachte Lötpaste nicht zu tief aus der Durchkontaktierung herausdrücken (Pin-in-Paste).

Beim Reflow-Löten schmilzt die Lötpaste auf und zieht sich durch den Kapillareffekt in die Durchkontaktierung – das Ergebnis ist eine in Sachen Stabilität zu den klassischen THT-Bauteilen äquivalente Verbindung ohne händische Bestückung und zusätzlichen Selektiv- oder Wellenlöt-Prozess.

THR-Bauteile: Was Sie beachten müssen

Möchten Sie THR-Bauteile verwenden, müssen Sie bei Baugruppen, bei denen früher THT-Bauteile zum Einsatz kamen, unter Umständen das Design anpassen: Die Durchmesser der Durchkontaktierungen sollten in der Regel nur ca. 0,2 mm größer sein als der zu verlötende Stiftdurchmesser – genaue Angaben zur optimalen Geometrie finden sich in den Datenblättern der THR-Bauteile.

Auch die Leiterplattenstärke müssen Sie beachten: Die meisten THR-Bauteile besitzen etwa 2 mm lange Lötstifte und sind damit für 1,5 bis 1,6 mm starke Leiterplatten gedacht. Mehr als 0,5 mm sollten die Lötstifte nicht überstehen, da sonst die Gefahr des Herausdrückens der Lötpaste zu groß wird.

Sind THR-Bauteile das Allheilmittel?

Die Vorteile der THR-Bauteile liegen auf der Hand, vereinen sie doch das Beste aus zwei Welten: Die Stabilität von THT-Bau­teilen und das automatisierte Bestücken und das Reflow-Löten von SMT-Bauteilen. Neben der eingeschränkten Leiterplattenstärke gibt es aber weitere Einschränkungen: Die Bestückungshilfen und die Tape-and-Reel-Verpackung sowie das hochtempera­turfeste Material machen die THR-Bauteile in der Regel etwas teurer als normale THT-Varianten.

Die Bestückungshilfe müssen Sie später im Prozess wieder entfernen, was Sie häufig wieder manuell tun müssen. Da Sie gleichzeitig die manuelle Bestückung und den THT-Lötprozess einsparen, sollten Sie hier die Gesamtkosten betrachten. Generell lohnen sich THR-Bauteile am ehesten, wenn es nur wenige THT-Bauteile auf der Baugruppe gibt, die vollständig durch THR-Bauteile substituiert werden können.

Das Angebot an THR-Bauteilen nimmt kontinuierlich zu und so gibt es inzwischen nicht nur einfache Stiftleisten und Wire-To-Board-Steckverbinder, sondern beispielsweise auch RJ45-Steckverbinder mit integrierten Übertragern und LEDs oder USB-3.1.-Steckverbinder in unterschiedlichen Bauformen.

Wer tiefer in die Materie einsteigen will, findet in der IEC 61760-3 (“Surface mounting technology – Part 3: Standard method for the specification of components for through hole reflow (THR) soldering”) viele wertvolle Informationen.

* Dr. Christoph Budelmann ist Geschäftsführer bei Budelmann Elektronik in Münster und Lehrbeauftragter für industrielle Elektronikfertigung an der Hochschule Rhein-Waal.

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