THT so wenig wie möglich
Die moderne Elektronikfertigung ist SMD-getrieben: Bauteile sitzen als Oberflächenmontage (SMT) auf der Leiterplatte und werden im Reflow-Ofen in einem Durchgang verlötet. Trotzdem braucht fast jede Baugruppe noch ein paar bedrahtete (THT-)Bauteile — Steckverbinder, Relais, grössere Elkos, Übertrager. Diese Bauteile werden durch die Platine gesteckt und auf der Rückseite verlötet.
Die erste und wichtigste Design-Regel lautet deshalb: Die Anzahl der THT-Bauteile generell auf ein Minimum reduzieren. Jedes THT-Bauteil erfordert einen zusätzlichen Lötprozess nach dem Reflow und treibt damit Kosten und Durchlaufzeit. Wo eine SMD-Variante existiert, ist sie fast immer die wirtschaftlichere Wahl.
Wo THT unvermeidbar ist, entscheidet das gewählte Lötverfahren über Kosten und Layoutvorgaben. Es gibt drei automatisierte Verfahren: Wellenlöten, Selektivlöten und Roboterlöten. Jedes hat ein eigenes Profil aus Stärken, Grenzen und Abstandsregeln, die schon im Layout berücksichtigt werden müssen.
Wellenlöten
Beim Wellenlöten fährt die bestückte Platine über eine stehende Welle aus flüssigem Lot, die alle THT-Anschlüsse auf der Unterseite gleichzeitig benetzt. Das macht es zum schnellsten und kostengünstigsten THT-Lötverfahren in der Serie — bei hoher und gleichbleibender Qualität.
Nachteil: Meist ist ein Lötadapter erforderlich, der SMD-Bereiche abdeckt und die Welle nur an die gewünschten Stellen lässt. Dieser Adapter verursacht einmalige Rüstkosten und lohnt sich eher bei grösseren Stückzahlen.
Damit Wellenlöten sauber funktioniert, muss das Layout klare Vorgaben einhalten:
- Abstand SMD-Pad zu THT-Restring ≥ 7 mm. Die Welle darf empfindliche SMD-Pads nicht erreichen.
- Keine hohen SMD-Bauteile neben THT-Lötstellen — sie würden die Welle stören oder verschatten.
- Maximale SMD-Bauteilhöhe 5 mm im Wellenbereich.
- THT-Bauteile möglichst einseitig. Sind sie auf beiden Seiten verteilt, ist die Baugruppe nicht ideal fürs Wellenlöten.
Selektivlöten
Beim Selektivlöten fährt eine kleine, programmierbare Lötdüse gezielt jede THT-Lötstelle einzeln an. Das Verfahren ist schnell und kostengünstig — bereits ab Prototypen, weil es ohne Adapter auskommt und sich das Lötprogramm schnell erstellen lässt. Ein weiterer Vorteil: beidseitige SMT- und THT-Bestückung ist möglich.
Nachteile: Bei Grossserien fällt die längere Prozesszeit ins Gewicht, weil jede Lötstelle einzeln angefahren wird. Zudem ist ein Rastermass unter 2,00 mm kurzschlussanfällig, weil die Düse benachbarte Anschlüsse überbrücken kann.
Layoutvorgaben fürs Selektivlöten:
- Abstand SMD-Pad zu THT-Restring ≥ 3 mm.
- Keine hohen SMD-Bauteile neben THT-Bauteilen, damit die Düse frei anfahren kann.
- Rastermass mindestens 2,00 mm, ideal 2,54 mm.
Für Prototypen und Klein- bis Mittelserien ist Selektivlöten oft der beste Kompromiss: kein teurer Adapter, flexibel programmierbar, beidseitig einsetzbar.
Roboterlöten
Beim Roboterlöten führt ein Roboterarm eine Lötspitze samt Drahtvorschub präzise an jede Lötstelle — nahezu wie Handlöten, aber automatisiert und reproduzierbar. Das Verfahren eignet sich besonders für das Löten feiner Strukturen und kleiner Abstände, an denen Welle und Selektivdüse an ihre Grenzen stossen. Und weil die Wärme lokal und dosiert eingebracht wird, werden hitzeempfindliche Bauteile schonend gelötet.
Nachteile: Wie beim Selektivlöten fällt die Prozesszeit ins Gewicht, da jede Stelle einzeln angefahren wird. Zudem ist eine Baugruppenaufnahme erforderlich, die die Platine während des Lötens fixiert.
Roboterlöten ist damit das Spezialverfahren für anspruchsvolle Geometrien und thermisch kritische Bauteile — nicht das Mittel der Wahl für die schnelle Grossserie, aber unverzichtbar dort, wo Präzision und Wärmeschonung zählen.
| Verfahren | Vorteile | Nachteile | Layout-Abstand |
|---|---|---|---|
| Wellenlöten | Schnellstes, günstigstes THT-Löten in der Serie; hohe, gleichbleibende Qualität | Meist Lötadapter erforderlich; THT möglichst einseitig; max. SMD-Höhe 5 mm | SMD-Pad → THT-Restring ≥ 7 mm |
| Selektivlöten | Schnell & günstig ab Prototypen; ohne Adapter; beidseitige SMT-/THT-Bestückung | Prozesszeit bei Grossserien; Rastermass < 2,00 mm kurzschlussanfällig | SMD-Pad → THT-Restring ≥ 3 mm |
| Roboterlöten | Feine Strukturen & kleine Abstände; schonend für hitzeempfindliche Bauteile | Prozesszeit; Baugruppenaufnahme erforderlich | Feine Strukturen / Aufnahme nötig |
// Quelle: SMTEC Design Guidelines — THT-Lötverfahren im Vergleich
THT-Layout richtig auslegen
Unabhängig vom Verfahren gelten ein paar Grundregeln, die schon im Layout entschieden werden:
- THT-Bauteile möglichst auf einer Seite — das hält den Lötprozess einfach und ist Voraussetzung fürs Wellenlöten.
- Rastermass Selektivlötung mindestens 2,00 mm, ideal 2,54 mm.
- Wärmefallen (Thermal Reliefs) auf grossen Kupferflächen zwingend. Ohne sie fliesst die Lötwärme in die Kupferfläche ab, die Lötstelle wird nicht heiss genug und es entstehen kalte Lötstellen.
Wer diese Punkte früh einplant, vermeidet spätere Layout-Schleifen und hält sich alle drei Lötverfahren offen.
Verfahren wählen
Es gibt kein pauschal „bestes" Lötverfahren — die Wahl hängt von Stückzahl, Bauteilen und Layout ab. Als grobe Orientierung: Wellenlöten für hohe Stückzahlen mit einseitiger THT-Bestückung, Selektivlöten für Prototypen und Klein- bis Mittelserien sowie beidseitige Baugruppen, Roboterlöten für feine Strukturen und hitzeempfindliche Bauteile.
SMTEC fertigt SMT und THT auf denselben Serienlinien. Das passende Lötverfahren wird projektspezifisch nach Absprache gewählt — Sie müssen sich also nicht selbst festlegen. Im Speedplace-Konfigurator ist die THT-Bestückung wählbar (einseitig oder doppelseitig, jeweils +2 AT).
Keep THT to a minimum
Modern electronics manufacturing is SMD-driven: components sit as surface-mount devices (SMD) on the board and are soldered in a single reflow pass. Yet almost every assembly still needs a few through-hole (THT) components — connectors, relays, larger electrolytic caps, transformers. These parts are pushed through the board and soldered on the back side.
The first and most important design rule is therefore: keep the number of THT components to an absolute minimum. Every THT part requires an additional soldering process after reflow and thus drives cost and lead time. Wherever an SMD variant exists, it is almost always the more economical choice.
Where THT is unavoidable, the chosen soldering process determines cost and layout rules. There are three automated processes: wave soldering, selective soldering and robot soldering. Each has its own profile of strengths, limits and clearance rules that must be respected in the layout.
Wave soldering
In wave soldering the populated board passes over a standing wave of molten solder that wets all THT leads on the underside at once. This makes it the fastest and most cost-effective THT soldering process in series production — at high, consistent quality.
Drawback: a solder adapter (pallet) is usually required to mask SMD areas and let the wave reach only the intended spots. This adapter causes one-time setup cost and pays off mainly at higher volumes.
For wave soldering to work cleanly, the layout must respect clear rules:
- Clearance SMD pad to THT annular ring ≥ 7 mm. The wave must not reach sensitive SMD pads.
- No tall SMD components next to THT solder joints — they would disturb or shadow the wave.
- Maximum SMD component height 5 mm in the wave area.
- THT components on one side if possible. Spread across both sides, the assembly is not ideal for wave soldering.
Selective soldering
In selective soldering a small, programmable solder nozzle addresses each THT joint individually. The process is fast and cost-effective — already from prototypes, because it works without an adapter and the solder program is created quickly. Another advantage: double-sided SMT and THT population is possible.
Drawbacks: in high-volume series the longer process time matters, since each joint is addressed one by one. In addition, a grid pitch below 2.00 mm is prone to short circuits, because the nozzle can bridge adjacent leads.
Layout rules for selective soldering:
- Clearance SMD pad to THT annular ring ≥ 3 mm.
- No tall SMD components next to THT components, so the nozzle can approach freely.
- Grid pitch at least 2.00 mm, ideally 2.54 mm.
For prototypes and small to medium series, selective soldering is often the best compromise: no expensive adapter, flexibly programmable, usable on both sides.
Robot soldering
In robot soldering a robot arm guides a soldering tip with wire feed precisely to each joint — almost like hand soldering, but automated and reproducible. The process is especially suited for soldering fine structures and small clearances where the wave and the selective nozzle reach their limits. And because heat is applied locally and in a metered way, heat-sensitive components are soldered gently.
Drawbacks: as with selective soldering, the process time matters, since each spot is addressed individually. In addition, an assembly fixture is required to hold the board during soldering.
Robot soldering is therefore the specialist process for demanding geometries and thermally critical components — not the tool of choice for fast high-volume series, but indispensable where precision and heat protection count.
| Process | Advantages | Drawbacks | Layout clearance |
|---|---|---|---|
| Wave soldering | Fastest, cheapest THT soldering in series; high, consistent quality | Solder adapter usually required; THT on one side if possible; max. SMD height 5 mm | SMD pad → THT ring ≥ 7 mm |
| Selective soldering | Fast & cheap from prototypes; no adapter; double-sided SMT/THT population | Process time in high volumes; grid pitch < 2.00 mm prone to shorts | SMD pad → THT ring ≥ 3 mm |
| Robot soldering | Fine structures & small clearances; gentle on heat-sensitive parts | Process time; assembly fixture required | Fine structures / fixture needed |
// Source: SMTEC Design Guidelines — THT soldering processes compared
Designing the THT layout right
Regardless of the process, a few basic rules are decided in the layout:
- THT components on one side if possible — this keeps the soldering process simple and is a prerequisite for wave soldering.
- Grid pitch for selective soldering at least 2.00 mm, ideally 2.54 mm.
- Thermal reliefs on large copper areas are mandatory. Without them the soldering heat drains into the copper plane, the joint does not get hot enough and cold solder joints occur.
Planning these points early avoids later layout loops and keeps all three soldering processes open to you.
Choosing the process
There is no universally "best" soldering process — the choice depends on volume, components and layout. As a rough guide: wave soldering for high volumes with single-sided THT, selective soldering for prototypes and small to medium series as well as double-sided assemblies, robot soldering for fine structures and heat-sensitive components.
SMTEC manufactures SMT and THT on the same series lines. The right soldering process is chosen project-specifically after consultation — so you do not have to decide it yourself. In the Speedplace configurator, THT population is selectable (single- or double-sided, +2 working days each).
THT-Baugruppe kalkulieren? Quote your THT assembly?
Im Online-Konfigurator wählen Sie die THT-Bestückung mit einem Klick — einseitig oder doppelseitig. Das passende Lötverfahren wählt SMTEC projektspezifisch. In the online configurator you select THT population with one click — single- or double-sided. SMTEC picks the right soldering process for your project.
Zum Konfigurator → To the configurator →