THT-Bestueckung: Welle, Selektivloeten oder Pin-in-Paste

Ein deutscher Technologie-OEM kam nach einer ersten Bestellung von passiven Bauteilen und Steckverbindern zu einem Client visit to China facility (Oct 20-24). Auf dem Tisch lag die Service expansion from components to PCB/Assembly: Das Produkt brauchte nicht nur Teile, sondern eine belastbare THT-Bestueckung, PCBA-Montage und spaeter Box Build. Die technische Frage war weniger "koennen Sie loeten?", sondern welche Loetstrategie die Steckverbinder, Relais und gemischte SMT/THT-Baugruppe ohne Nacharbeit in die Serie bringt.

Dieser Leitfaden richtet sich an Hardware-Ingenieure, Einkaeufer und NPI-Teams in der Angebots- oder Lieferantenauswahlphase. Die Rolle dahinter ist Senior Factory Engineering mit mehr als 15 Jahren Erfahrung in PCB Assembly, THT-Prozessfenstern, Lieferantenaudits und Serienanlaeufen fuer Industrie- und automotive-nahe Elektronik. Das Ziel ist eine klare Entscheidung: Wann waehlen Sie Wellenloeten, wann Selektivloeten, wann Pin-in-Paste, und wann ist Handloeten nur noch ein Reparaturpfad?

THT-Bestueckung ist ein Montageprozess, bei dem Bauteilanschluesse durch metallisierte Bohrungen der Leiterplatte gefuehrt und geloetet werden. Wellenloeten ist ein Massensolderprozess, bei dem die Unterseite der Baugruppe kurz ueber eine Lotwelle laeuft. Selektivloeten ist ein programmierter Miniwellenprozess, der nur definierte Pins oder Steckverbinderbereiche loetet. Pin-in-Paste ist ein Reflow-Verfahren, bei dem Lotpaste in oder um THT-Bohrungen gedruckt wird und der THT-Anschluss im SMT-Ofen mitloetet.

Als neutrale Referenzen fuer Begriffe und Normkontext eignen sich die Uebersichten zu Wellenloeten, Selektivloeten, IPC in der Elektronikfertigung und ISO-9000-Qualitaetsmanagement. In der Freigabe selbst zaehlen die Projektvorgaben: IPC-A-610 fuer Akzeptanzkriterien, IPC-J-STD-001 fuer Loetprozessanforderungen, IPC-7711/7721 fuer Rework und bei Automotive-Programmen IATF 16949 mit kundenspezifischen Nachweisen.

"Bei THT entscheidet nicht die Maschine allein. Entscheidend ist, ob Pinzahl, Waermemasse, Bauteilabstand und Unterseiten-Layout zum Prozess passen. Eine 2-Sekunden-Lotwelle loest kein Layoutproblem."

Warum die THT-Methode vor dem Layout entschieden wird

Viele Teams klaeren THT erst nach der SMT-Freigabe. Dann sind Steckverbinderpositionen, Masseflaechen, Testpunkte und Gehaeuseabstaende bereits fixiert. Das ist teuer, weil Wellenloeten freie Lotzonen braucht, Selektivloeten Nozzle-Zugang benoetigt und Pin-in-Paste genug Lotvolumen im Stencil unterbringen muss.

Der bessere Weg ist der "Loetpfad zuerst"-Check. Fuer jede THT-Position wird vor dem Angebot gefragt: Wie viele Pins? Welche thermische Masse? Welche Pitch-Abstaende? Liegt SMT auf der Unterseite? Muss ein Steckverbinder mechanisch ausgerichtet werden? Gibt es eine nachgelagerte FCT-Pruefung, die kalte Loetstellen sicher findet?

Wellenloeten: stark bei vielen Pins und freier Unterseite

Wellenloeten ist die wirtschaftlichste Methode, wenn eine Baugruppe viele THT-Anschluesse hat und die Unterseite wellenfreundlich bleibt. Typische Beispiele sind Netzteile, Industriecontroller mit langen Steckverbinderleisten oder Baugruppen mit Relais, Klemmen und groesseren bedrahteten Bauteilen. Die Prozesskette ist klar: Fluxauftrag, Vorheizung, Kontakt mit der Lotwelle, Kuehlung und Inspektion.

Die Staerke liegt im Durchsatz. Wenn ein Board 200 THT-Pins hat, loetet die Welle alle geeigneten Pins in einem Durchlauf. Der Nachteil ist die Flaechenwirkung: Alles auf der Unterseite sieht Waerme, Flussmittel und Lotnaehe. Dicht platzierte SMD-Bauteile, ungeschuetzte Testpads oder falsch orientierte Steckverbinder koennen Bruecken, Lotkugeln oder Schatteneffekte verursachen.

Wellenloeten ist deshalb kein Freifahrtschein fuer jedes THT-Layout. Bei Fine-Pitch-THT, schweren Kupferlagen, nahen SMD-Komponenten oder selektiv zu schuetzenden Bereichen braucht die Baugruppe Paletten, Masken oder eine andere Methode. Paletten kosten Zeit, muessen gewartet werden und koennen thermische Abschattung erzeugen.

Selektivloeten: die bessere Wahl fuer gemischte SMT/THT-Layouts

Selektivloeten nutzt eine kleine, programmierte Lotduese. Sie faehrt nur die Pins an, die geloetet werden sollen. Das reduziert Waermeeintrag auf empfindliche Bereiche und ist stark, wenn die Baugruppe bereits beidseitig SMT-bestueckt ist oder wenn nur wenige THT-Steckverbinder auf einem sonst dichten Board sitzen.

Die Methode braucht jedoch Freiraum. Eine 4-mm- oder 6-mm-Nozzle muss an die Pins herankommen, ohne Kunststoffgehaeuse, Nachbarbauteile oder hohe Steckverbinder zu beruehren. Wenn der Abstand nicht reicht, steigen Brueckenrisiko, unvollstaendige Benetzung oder thermische Ueberlastung. Der Prozess ist praezise, aber nicht magisch.

Bei mittleren Serien lohnt sich Selektivloeten oft, weil keine grosse Wellenpalette gebaut werden muss und Programmkorrekturen schnell moeglich sind. Bei sehr vielen Pins kann die Taktzeit gegen die Methode sprechen. Dann muss die Kalkulation offen zeigen, ob Maschinenzeit, Inspektionsaufwand und Fehlerkosten zusammenpassen.

"Selektivloeten scheitert selten am Lot, sondern am Zugang. Wenn der Konstrukteur der Nozzle nur 1 mm Luft laesst, wird aus einem stabilen Prozess ein Gluecksspiel mit Bruecken und kalten Stellen."

Pin-in-Paste: elegant fuer wenige THT-Pins im SMT-Reflow

Pin-in-Paste, auch Paste-in-Hole genannt, kann THT- und SMT-Schritt zusammenlegen. Die Lotpaste wird ueber Stencil-Aperturen auf das THT-Pad und teilweise in die Bohrung gedruckt. Danach wird das Bauteil gesetzt und im Reflow-Profil mitgeloetet. Fuer wenige Pins, kleine Steckverbinder oder abgeschirmte Module kann das Taktzeit sparen.

Die Grenze ist das Lotvolumen. Das Loch, die Anschlussgeometrie, Pastenmenge, Stencildicke und Ausgasung muessen zusammenpassen. Ein 1,6-mm-Board mit grossem Connector-Pin braucht deutlich mehr Volumen als ein kleiner Signalpin. Wenn die Paste nicht reicht, entsteht zu wenig vertikale Fuellung. Wenn sie zu grosszuegig gedruckt wird, drohen Lotperlen, Bruecken oder verschmutzte Steckbereiche.

Pin-in-Paste verlangt deshalb fruehe DFM-Arbeit am Stencil-Design. Fensterpane-Aperturen, Step-Stencils oder lokale Pastenfreigaben koennen helfen. Fuer schwere Transformatoren, grosse Klemmen oder Bauteile mit hoher Waermekapazitaet bleibt ein separater THT-Prozess meist robuster.

Direkter Vergleich: Welche Methode passt zu welchem Board?

Die Tabelle zeigt den wichtigsten Punkt: THT-Auswahl ist keine reine Kostenfrage. Wenn die Baugruppe nur 12 THT-Pins hat, kann Pin-in-Paste trotz Stencil-Aufwand der schlankste Weg sein. Wenn 240 Pins auf einer freien Unterseite liegen, gewinnt meist die Welle. Wenn 36 Pins zwischen beidseitigem SMT sitzen, ist Selektivloeten oft die robusteste Entscheidung.

Freigabekriterien nach IPC: Was wirklich geprueft wird

Fuer THT reicht ein optisch schoener Lotkegel nicht. IPC-A-610 bewertet Akzeptanzmerkmale wie Benetzung, Lotmenge, Leiterueberstand, Bruecken, kalte Loetstellen und Bauteilsitz. IPC-J-STD-001 beschreibt die Prozessanforderungen an geloetete elektrische und elektronische Baugruppen. Beide Standards gehoeren in die Anfrage, damit Lieferant und Kunde nicht erst nach der FAI ueber Klassen und Grenzwerte sprechen.

Bei Klasse-2-Industrieelektronik reicht oft eine robuste Sichtpruefung plus elektrischer Test. Bei Klasse 3, Automotive-nahem Einsatz oder sicherheitskritischen Baugruppen werden Fuellung, Rework-Historie, Rueckverfolgbarkeit und Prozessdaten strenger bewertet. Eine Querschliffpruefung ist nicht fuer jede Serie noetig, aber bei neuen schweren Pins, dicken Kupferlagen oder unklarer Benetzung kann sie die schnellste Wahrheit liefern.

Der Angebotscheck: Welche Daten der Lieferant vorab braucht

Ein Lieferant kann die richtige THT-Methode nur waehlen, wenn die Daten vollstaendig sind. Dazu gehoeren Gerber oder ODB++, BOM, CPL, Assembly Drawing, Bohrdaten, Stackup, Bauteilhoehen, Unterseiten-SMT, erwartete Jahresmenge und Zielklasse. Fuer Steckverbinder braucht der Fertiger Datenblaetter mit Reflow-Eignung, Pinmaterial, Temperaturgrenzen und mechanischen Toleranzen.

In der Praxis fragen wir bei THT-Anfragen immer nach der geplanten Serienmenge und Variantenlogik. Ein einmaliger NPI-Lauf mit 50 Baugruppen darf anders optimiert werden als eine Serie mit 5.000 Baugruppen pro Monat. Wer diese Information versteckt, bekommt oft ein guenstiges Angebot fuer einen Prozess, der spaeter nicht skaliert.

"Ein gutes THT-Angebot nennt nicht nur einen Preis. Es nennt Methode, IPC-Klasse, Pruefumfang, offene DFM-Punkte und die Stop-Regeln fuer die ersten 5 Baugruppen."

Entscheidungsrahmen fuer Einkauf und Engineering

Nutzen Sie drei Schwellen als Startpunkt. Erstens: Liegen mehr als 80 THT-Pins auf einer gut zugaenglichen Unterseite, pruefen Sie Wellenloeten. Zweitens: Liegen weniger als 60 THT-Pins zwischen empfindlichem SMT, pruefen Sie Selektivloeten. Drittens: Sind es weniger als 20 kleine, reflowtaugliche Pins, pruefen Sie Pin-in-Paste.

Diese Zahlen sind keine Normgrenzen. Sie sind ein Einkaufsfilter, damit die richtige technische Diskussion beginnt. Die finale Entscheidung haengt von Waermemasse, Pad-Design, Nozzle-Freiraum, Bauteiltemperatur, Inspektion und geplanter Stueckzahl ab. Fuer komplexe Baugruppen sollte der Lieferant eine kurze DFM-Rueckmeldung vor Materialfreigabe liefern.

FAQ zur THT-Bestueckung

Wann ist Wellenloeten besser als Selektivloeten?

Wellenloeten ist meist besser, wenn mehr als 80 bis 120 THT-Pins auf einer freien Unterseite liegen und die Baugruppe nach IPC-A-610 ohne lokale Schutzbereiche geprueft werden kann.

Wann lohnt sich Selektivloeten fuer eine PCBA?

Selektivloeten lohnt sich, wenn eine gemischte SMT/THT-PCBA empfindliche Unterseitenbereiche hat und die Nozzle mit etwa 4 bis 6 mm Prozesszugang an die Pins kommt.

Ist Pin-in-Paste fuer Steckverbinder zuverlaessig?

Pin-in-Paste ist zuverlaessig, wenn der Steckverbinder reflowtauglich ist, das Lotvolumen berechnet wurde und die Freigabe nach IPC-J-STD-001 sowie IPC-A-610 erfolgt.

Welche IPC-Standards gelten fuer THT-Loetstellen?

IPC-A-610 definiert Akzeptanzmerkmale der Baugruppe, IPC-J-STD-001 beschreibt Prozessanforderungen; bei Rework wird meist IPC-7711/7721 herangezogen.

Wie viele Erstmuster sollte ein THT-Prozess pruefen?

Fuer risikoreiche THT-Baugruppen pruefen wir typischerweise 3 bis 5 erste Baugruppen, weil ein einzelnes Board keinen stabilen Prozessnachweis liefert.

Kann Handloeten ein Serienprozess sein?

Handloeten kann fuer wenige Sonderpins funktionieren, wird aber bei 50 oder 100 gleichen Pins schnell zum Wiederholrisiko; IPC-A-610-Pruefung und definierte Schulung bleiben Pflicht.

Fazit: Erst Prozessfenster, dann Preis vergleichen

Die richtige THT-Methode entsteht aus dem Board, nicht aus einer Standardpreisliste. Wellenloeten gewinnt bei vielen freien Pins. Selektivloeten gewinnt bei dichten Mischbaugruppen. Pin-in-Paste gewinnt, wenn wenige reflowtaugliche THT-Pins den separaten Prozessschritt ueberfluessig machen.

Fuer Einkaufs- und Engineering-Teams ist der naechste Schritt einfach: Schicken Sie Gerber, BOM, CPL, Assembly Drawing, Zielklasse und geplante Stueckzahl gemeinsam. Unser Team prueft die Methode fuer Through-Hole Assembly, Selektivloeten und Turnkey Assembly vor dem Angebot. Fuer konkrete Projekte koennen Sie uns ueber Kontakt erreichen.