THR-Verfahren in der Elektronikfertigung

Effiziente Durchsteckmontage mit Pin in Paste

Das Through-Hole-Reflow-Verfahren, auch bekannt als Pin-in-Paste (PiP), hat sich in den letzten zwei Jahrzehnten als eine wichtige Technologie in der Elektronikfertigung etabliert. Es kombiniert die Vorteile der traditionellen Durchsteckmontage (THT) und der Oberflächenmontagetechnologie (SMT). Bei diesem Verfahren werden Bauteile durch die Leiterplatte gesteckt und anschließend im Reflow-Prozess verlötet. Diese Methode ist besonders relevant geworden, da die Nachfrage nach effizienteren und flexibleren Fertigungsmethoden stetig gestiegen ist.

Vorteile des THR-Verfahrens

Das THR-Verfahren ermöglicht es, Bauteile durch die Leiterplatte zu führen und gleichzeitig die Vorteile des Reflow-Lötens zu nutzen. Dies führt zu einer besseren mechanischen Stabilität und einer vereinfachten Montage. Angesichts der fortschreitenden Miniaturisierung und der steigenden Packungsdichte in der Elektronikindustrie wird es immer wichtiger, die Kosten pro Leiterplatte zu senken. Der zusätzliche Schritt des Wellenlötens, der bei der Verarbeitung von bedrahteten Bauteilen erforderlich ist, kann die Produktionskosten erheblich steigern. Insbesondere bei beidseitig bestückten SMD-Baugruppen kann dies den Einsatz einer Selektivlötanlage erfordern, was zusätzliche Kosten verursacht. Hier zeigt sich das Potenzial des THR-Verfahrens zur Kosten- und Zeitreduzierung, indem THT- und SMD-Bauteile in einem Lötvorgang auf der Platine bestückt werden.

Herausforderungen des THR-Verfahrens

Die Anwendung des THR-Verfahrens bringt jedoch auch Herausforderungen mit sich. Die Spezifikationen der SMT-Linien und die verwendeten Maschinen setzen Grenzen für die Implementierung. Die Anforderungen an den Druck-, Bestück- und Lötprozess müssen genau beachtet werden, um einen reibungslosen Produktionsablauf zu gewährleisten.

Informationen zum Reflow-Lötverfahren
Informationen zum Kurz-Reflow-Lötverfahren

Wichtige Faktoren für die Reflow-Tauglichkeit sind:

1. Temperaturbeständigkeit:
Die Bauteile müssen den Temperaturen im Reflowofen standhalten, nicht nur denen für bleihaltige Lote. Bei W+P PRODUCTS sind alle als reflowfähig gekennzeichneten Produkte mit einem Hochtemperatur-Isolierkörper ausgestattet.

2. Stand-Off:
Da die Lotpaste auf den Restring der Durchkontaktierung aufgetragen wird, ist es wichtig, dass der Isolierkörper nicht in dieses Lotdepot eintaucht. Andernfalls könnte es zu einer Bildung von Lotperlen oder zu Schwierigkeiten beim Schmelzen der Paste kommen. Bei Steckverbindern mit einem kleinen Raster besteht zudem das Risiko von Kurzschlüssen.

3. Pin-Länge:
Ein Pin, der unterhalb der Leiterplatte aus der Durchkontaktierung herausragt, sollte nicht mehr als 1,00 mm (C-Maß) herausstehen. Andernfalls kann die Paste nicht mehr am Pin hochgezogen werden, was zu Lottropfen am Pin-Ende oder einer Verunreinigung der Vorheizzone des Reflowofens führen kann.

4. Maschinelle Bestückbarkeit:
Ist nicht immer eine Voraussetzung, kann jedoch zu einem (Engpass führen) Hürde werden. Es ist wichtig, die Anforderungen der Bestückmaschinen hinsichtlich Verarbeitungshöhe, Gewicht der Bauteile, verwendete Bestückwerkzeuge, Anpressdruck und Ausrichtung der Bauteile sorgfältig zu berücksichtigen. Außerdem sollte darauf geachtet werden, dass die Bauteile in einer geeigneten Verpackung für die automatische Verarbeitung geliefert werden.

Überlegungen zu Design und Layout

Für die maschinelle Verarbeitung ist bei einer Rollenverpackung eine max. Taschentiefe, ca. 20-22mm, zuzüglich einer Bestückungshilfe (Pick and Place Pads) zu beachten. Des Weiteren muss berücksichtigt werden, welchen Hub die Bestückungsmaschine realisieren kann, damit das Bauteil optimal auf die Leiterplatte gesetzt werden kann.

Daher müssen sowohl das Design der Leiterplatte als auch das Layout auf den Bestückungsprozess abgestimmt sein.