Op 2026/04/1 394

Doorlopende gaten in PCB-ontwerprichtlijnen voor beginners

Through-hole-technologie is een PCB-assemblagemethode waarbij componentdraden door geboorde gaten gaan en worden gesoldeerd voor sterke verbindingen.In dit artikel leert u wat doorlopende gaten zijn, inclusief geplateerde en niet-geplateerde typen, en hoe ze werken bij PCB-ontwerp.U zult ook de belangrijkste ontwerpelementen begrijpen, zoals de grootte van de gaten, kussens en ringvormige ringen, evenals het montageproces.Daarnaast onderzoek je de voordelen, beperkingen, componenten, toepassingen en ontwerprichtlijnen voor het gebruik van through-hole-technologie.

Catalogus

Figuur 1. Voorbeeld van doorgaand solderen

Wat is een doorgaand gat in een printplaat?

Een doorgaand gat in een printplaat is een geboord gat waardoor componentdraden door het bord kunnen gaan en op hun plaats kunnen worden gesoldeerd.Deze gaten worden gemaakt tijdens de PCB-fabricage en zijn ontworpen om componenten veilig op het bord aan te sluiten.Wanneer een draad in het gat wordt gestoken, wordt er soldeer aangebracht om zowel een elektrische verbinding als een sterke mechanische verbinding te vormen.Deze methode zorgt ervoor dat componenten stevig bevestigd blijven, zelfs onder spanning of trillingen.Through-hole PCB-ontwerp wordt veel gebruikt in toepassingen die duurzaamheid en betrouwbaarheid vereisen.Zoals weergegeven in de afbeelding, strekken de kabels zich door het bord uit en worden aan de andere kant gesoldeerd om de verbinding te voltooien.

Soorten doorlopende gaten in PCB's

Afbeelding 2. Soorten doorvoergaten (PTH versus NPTH)

1. Geplateerd doorgaand gat (PTH)

Een plated through hole (PTH) is een gat met een dunne laag koper langs de binnenwand.Deze koperlaag zorgt ervoor dat elektrische signalen door het gat kunnen gaan en verschillende lagen van de PCB met elkaar kunnen verbinden.PTH's zijn essentieel voor het creëren van verticale elektrische paden in meerlaagse platen.Ze bieden ook een betrouwbaar oppervlak voor het solderen van componentleidingen.

Het galvaniseringsproces zorgt voor een sterke hechting tussen het koper en de wand van het gat, waardoor de geleidbaarheid en duurzaamheid worden verbeterd.Deze gaten ondersteunen zowel de elektrische connectiviteit als de mechanische stabiliteit in de PCB-structuur.PTH's worden vaak gebruikt voor componentleidingen en tussenlaagverbindingen.Door hun consistente geleidbaarheid zijn ze geschikt voor de meeste PCB-ontwerpen.

2. Niet-geplateerd doorgaand gat (NPTH)

Een niet-geplateerd doorgaand gat (NPTH) is een gat zonder enige geleidende koperlaag erin.Deze gaten transporteren geen elektrische signalen en worden alleen voor mechanische doeleinden gebruikt.Ze worden doorgaans geboord om ruimte te bieden voor bevestigingsmateriaal of uitlijningsfuncties.NPTH's zorgen voor een nauwkeurige positionering van de PCB binnen een assemblage.

Omdat er geen coating is, blijft het binnenoppervlak niet-geleidend.Dit voorkomt onbedoelde elektrische verbindingen tussen lagen.NPTH's worden vaak gebruikt voor schroeven, afstandhouders of connectoren die fysieke ondersteuning vereisen.Hun rol is puur structureel binnen het PCB-ontwerp.

Ontwerp en afmetingen van doorlopende pads

Afbeelding 3. Afmetingen en structuur van het doorlopende kussen

• Gatgrootte (boordiameter)

De gatgrootte definieert de diameter van de geboorde opening waar de componentleiding wordt ingebracht.Deze moet iets groter zijn dan de diameter van de draad om gemakkelijk inbrengen mogelijk te maken zonder de component of PCB te beschadigen.De juiste gatafmetingen zorgen voor een goede soldeerstroom en voorkomen mechanische spanning tijdens de montage.Te grote gaten kunnen de soldeerverbindingen verzwakken, terwijl te kleine gaten het inbrengen bemoeilijken.

• Pad (Land)-grootte

De pad is het koperen gebied rond het gat op het PCB-oppervlak.Het vormt het oppervlak waar soldeer de componentleiding met het bord verbindt.Een groter kussen verbetert de soldeerbaarheid en mechanische sterkte, vooral voor toepassingen met hoge spanning.Het moet echter in evenwicht worden gebracht met de beschikbare bordruimte om een ​​efficiënte indeling te behouden.

• Ringvormige ring

De ringvormige ring heeft de breedte van koper tussen de rand van het gat en de rand van het kussen.Het is belangrijk om een ​​betrouwbare elektrische en mechanische verbinding te garanderen.Een minimale ringvormige ring is vereist om uitbreken tijdens het boren of productievariaties te voorkomen.Het vergroten van de ringvormige ring verbetert de duurzaamheid en vermindert het risico op verbindingsfouten.

• Thermische verlichting en speling (Anti-Pad)

Thermische ontlasting verwijst naar de spaakachtige verbindingen tussen het kussen en de koperen vlakken, waardoor de warmte tijdens het solderen onder controle wordt gehouden.Dit ontwerp maakt eenvoudiger solderen mogelijk door de warmtedissipatie in grote koperoppervlakken te verminderen.Speling, of anti-pad, definieert de afstand tussen het gat en de omliggende kopervlakken om kortsluiting te voorkomen.De juiste afstand zorgt voor elektrische isolatie terwijl de maakbaarheid behouden blijft.

Through-hole PCB-assemblageproces

1. PCB-boren

Het proces begint met het boren van gaten in de PCB op precieze locaties die zijn gedefinieerd in de ontwerplay-out.Deze gaten worden gemaakt met behulp van snelle boormachines om nauwkeurigheid en consistentie te garanderen.Goed boren zorgt voor de juiste gatdiameter en uitlijning met de pads.Schone gatranden zijn belangrijk ter ondersteuning van latere stappen zoals plateren en solderen.Elke afwijking in dit stadium kan de uiteindelijke verbindingskwaliteit beïnvloeden.

2. Voorbereiding en reiniging van het gat

Na het boren worden de gaten gereinigd om vuil en verontreinigingen te verwijderen.Deze stap zorgt ervoor dat de gatwanden glad zijn en klaar voor verdere verwerking.Reiniging verbetert de hechting van koperbeplating in geleidende gaten.Ook voorkomt het defecten zoals slechte soldeerverbindingen of zwakke verbindingen.Een schoon oppervlak is van cruciaal belang voor betrouwbare PCB-prestaties.

3. Koperplaten (voor PTH)

In geplateerde gaten wordt een dunne laag koper afgezet binnen de gatwanden.Hierdoor ontstaat een geleidend pad tussen verschillende lagen van de PCB.Het galvaniseringsproces moet uniform zijn om consistente elektrische prestaties te garanderen.Een juiste plaatdikte verbetert de duurzaamheid en geleidbaarheid.Deze stap is belangrijk voor meerlaagse PCB-functionaliteit.

4. Componenten plaatsen

Elektronische componenten worden handmatig of met behulp van geautomatiseerde machines in de boorgaten gestoken.De kabels gaan door de gaten en strekken zich uit naar de andere kant van het bord.Een juiste plaatsing zorgt voor een correcte uitlijning en afstand van de componenten.Componenten moeten gelijk liggen met het PCB-oppervlak voor stabiel solderen.Deze stap bereidt het bord voor op het laatste verbindingsproces.

5. Soldeerproces

Er wordt soldeer aangebracht om de componentdraden vast te zetten en elektrische verbindingen tot stand te brengen.Gebruikelijke methoden zijn onder meer golfsolderen voor massaproductie en handmatig solderen voor kleinere batches of reparaties.Het soldeer smelt en vloeit rond de geleider en het kussentje, waardoor een sterke verbinding ontstaat.Een goede temperatuurbeheersing zorgt voor een goede bevochtiging en voorkomt defecten.Met deze stap wordt zowel de elektrische als de mechanische verbinding voltooid.

6. Inspectie en testen

Na het solderen wordt de PCB geïnspecteerd om te controleren op defecten zoals koude verbindingen of overbruggingen.Visuele inspectie en geautomatiseerde testmethoden worden gebruikt om de kwaliteit te garanderen.Elektrische tests verifiëren dat alle aansluitingen correct functioneren.Eventuele gebreken worden gecorrigeerd voordat het bord wordt goedgekeurd.Deze stap zorgt voor betrouwbaarheid en prestaties in verschillende toepassingen.

Voor- en nadelen van Through-Hole-technologie

Voordelen van Through-Hole-technologie

• Sterke mechanische verbinding voor componenten

• Hoge betrouwbaarheid in ruwe omgevingen

• Betere prestaties onder thermische en mechanische belasting

• Ideaal voor toepassingen met hoog vermogen en hoogspanning

• Gemakkelijkere handmatige montage en reparatie

• Veilige verbindingen voor grote of zware componenten

Nadelen van Through-Hole-technologie

• Vereist meer PCB-ruimte vanwege grotere gaten

• Beperkt de componentdichtheid op de printplaat

• Langzamere montage vergeleken met geautomatiseerde methoden

• Hogere productiekosten voor boren

• Niet geschikt voor zeer compacte ontwerpen

• Verhoogd gewicht en boardgrootte

Through-Hole versus Surface-Mount-technologie (SMT)

Functie	Doorgaand gat Technologie (THT)	Opbouwmontage Technologie (SMT)
Montagemethode	Leidingen geplaatst in geboorde gaten (typisch Ø ~0,6–1,2 mm)	Componenten direct op pads gesoldeerd (geen gaten)
PCB-gat Vereiste	Ja (mechanisch boren vereist)	Boren is niet nodig
Mechanisch Sterkte	Hoge trekkracht sterkte (>50 N typisch voor leidingen)	Lagere sterkte (~10–30 N, afhankelijk van de padgrootte)
Componentgrootte	Meestal 3–10 mm lichaamsgrootte	Meestal 0,2–5 mm (bijv. pakketten 0201–1206)
Borddichtheid	~ 5–20 componenten/cm²	~20–100+ componenten/cm²
Montagemethode	Golfsolderen of handmatig solderen	Reflow-solderen (geautomatiseerde ovens ~230–260°C)
Productiesnelheid	~ 200–500 componenten/min (golfproces)	~ 10.000–50.000 componenten/uur (pick-and-place)
Repareerbaarheid	Gemakkelijke handleiding vervanging door basisgereedschap	Vereist hete lucht of herwerkstations
Elektrisch Prestaties	Geschikt tot ~100 MHz typisch	Ondersteunt GHz-niveau hogesnelheidssignalen
Thermisch Prestaties	Betere warmte dissipatie via kabels (~1–3 W typisch)	Beperkt, afhankelijk op pad/vlak (~0,1–1 W typisch)
Trillingen Weerstand	Hoge betrouwbaarheid in omgevingen van> 10 g	Matig (~ 5–10 g afhankelijk van soldeerverbindingen)
Ontwerp Flexibiliteit	Beperkte routering vanwege gaten die lagen blokkeren	Hoge routering vrijheid (geen via obstructie)
Typisch Toepassingen	Voedingen, industriële, automobielmodules	Smartphones, laptops, compacte elektronica
Productie Complexiteit	Middel (handmatig + mechanische stappen)	Hoge automatisering, maar gestroomlijnd proces

Componenten die gebruik maken van Through-Hole-technologie

Figuur 4. Doorlopende componenten op de printplaat

• Weerstanden (type met doorgaand gat) - Through-hole-weerstanden hebben lange kabels die door PCB-gaten gaan voor een veilige montage.Deze componenten zijn eenvoudig te installeren en bieden stabiele elektrische prestaties.Hun fysieke structuur zorgt voor een betere warmteafvoer in vergelijking met kleinere formaten.Ze worden veel gebruikt bij prototyping en algemeen circuitontwerp.

• Condensatoren (radiaal en axiaal) - Through-hole condensatoren zijn verkrijgbaar in radiale en axiale draadconfiguraties.Deze ontwerpen maken een stevige bevestiging aan de PCB mogelijk, vooral in stroomcircuits.Ze bieden betrouwbare prestaties bij filter- en energieopslagtoepassingen.Hun grotere formaat ondersteunt hogere capaciteitswaarden.

• Connectoren - Connectoren maken gebruik van montage door gaten om sterke mechanische ondersteuning te garanderen.Dit is belangrijk voor onderdelen die herhaaldelijk worden aangesloten en losgekoppeld.De gesoldeerde draden zorgen voor duurzaamheid onder mechanische belasting.Ze zorgen voor stabiele elektrische verbindingen bij langdurig gebruik.

• Transformatoren en inductoren - Deze componenten vereisen vaak montage door gaten vanwege hun formaat en gewicht.De sterke soldeerverbindingen helpen zware componenten op de printplaat te ondersteunen.Ze worden vaak gebruikt in stroomvoorzienings- en signaalfiltercircuits.Hun ontwerp profiteert van de stabiliteit van doorgaande gatenverbindingen.

• Diodes en transistors (gelode typen) - Gelode diodes en transistors worden gemonteerd met behulp van 'through-hole'-methoden voor betrouwbaarheid.Hun snoeren maken een gemakkelijke plaatsing en veilig solderen mogelijk.Deze componenten worden vaak gebruikt in stroom- en stuurcircuits.Ze bieden consistente elektrische prestaties onder verschillende omstandigheden.

• Schakelaars en relais - Mechanische componenten zoals schakelaars en relais zijn voor stabiliteit afhankelijk van montage door gaten.Hun werking impliceert fysieke beweging, wat een sterke PCB-bevestiging vereist.De kabels bieden zowel elektrische aansluiting als structurele ondersteuning.Ze worden vaak gebruikt in besturings- en schakeltoepassingen.

Toepassingen van Through-Hole-technologie

1. Vermogenselektronicasystemen

Through-hole-technologie wordt gebruikt in stroomcircuits waar hoge stroom en spanning aanwezig zijn.De sterke verbindingen helpen elektrische spanningen probleemloos aan te kunnen.Het ondersteunt een stabiele werking in veeleisende omgevingen.Dit maakt hem geschikt voor voedingen en converters.

2. Industriële apparatuur

Industriële systemen werken vaak onder zware omstandigheden, zoals trillingen en temperatuurveranderingen.Through-hole componenten bieden de sterkte die nodig is voor betrouwbaarheid op lange termijn.Ze verminderen het risico op verbindingsfouten tijdens operaties.Dit zorgt voor consistente prestaties in de industriële automatisering.

3. Auto-elektronica

Automotive-systemen vereisen duurzame en trillingsbestendige PCB-verbindingen.Through-hole-technologie helpt de betrouwbaarheid te behouden bij constante beweging.Het wordt gebruikt in besturingseenheden en veiligheidssystemen.Dit verbetert de algehele stabiliteit en veiligheid van het systeem.

4. Lucht- en ruimtevaart- en defensiesystemen

Omgevingen met een hoge betrouwbaarheid vereisen sterke en storingsveilige PCB-verbindingen.Through-hole-technologie voldoet aan strenge betrouwbaarheidsnormen.Het presteert goed onder extreme omstandigheden zoals temperatuur- en drukveranderingen.Dit maakt het geschikt voor missiekritieke systemen.

5. Prototyping en testen

Velen gebruiken vaak doorlopende componenten voor prototyping vanwege de eenvoudige bediening.Componenten kunnen tijdens het testen snel worden geplaatst en vervangen.Dit vereenvoudigt circuitwijzigingen en foutopsporing.Het wordt veel gebruikt in ontwikkelings- en onderwijsomgevingen.

6. Zware uitrusting

Apparatuur die mechanische spanning ervaart, profiteert van een PCB-ontwerp met doorlopende gaten.De sterke soldeerverbindingen voorkomen dat componenten na verloop van tijd loskomen.Het garandeert duurzaamheid in ruige toepassingen.Dit ondersteunt een betrouwbare werking op lange termijn.

Ontwerprichtlijnen voor doorlopende gaten

• Selecteer de juiste pasvorm tussen gat en lead

Zorg ervoor dat de diameter van het boorgat iets groter is dan de diameter van de componentleiding.Dit maakt een soepele plaatsing mogelijk zonder de printplaat of component te beschadigen.Een goede pasvorm verbetert de soldeerstroom en de betrouwbaarheid van de verbindingen.Vermijd te krappe of losse toleranties om de consistentie te behouden.

• Zorg voor voldoende gatafstand

Zorg voor voldoende afstand tussen de gaten om elektrische kortsluiting en mechanische interferentie te voorkomen.Een juiste afstand verbetert ook de maakbaarheid tijdens het boren en solderen.Het zorgt ervoor dat componenten zonder ophoping kunnen worden geplaatst.Een goede afstand ondersteunt een betrouwbare montage en inspectie.

• Gebruik thermische verlichting voor grote koperoppervlakken

Pas thermische reliëfpatronen toe bij het aansluiten van pads op grote koperen vlakken.Dit helpt de warmte tijdens het solderen onder controle te houden en voorkomt slechte soldeerverbindingen.Het verbetert de soldeerbaarheid en vermindert thermische spanning.Een evenwichtige warmteverdeling zorgt voor consistente resultaten.

• Zorg voor een juiste uitlijning van de lagen

Nauwkeurige uitlijning van gaten in PCB-lagen is essentieel voor betrouwbare verbindingen.Een verkeerde uitlijning kan leiden tot zwakke gewrichten of open circuits.Een goed ontwerp zorgt ervoor dat alle lagen correct aansluiten via geplateerde gaten.Dit ondersteunt consistente elektrische prestaties.

• Denk aan maakbaarheid

Ontwerp gaten en lay-outs die eenvoudig te produceren zijn met behulp van standaard PCB-processen.Vermijd te kleine gaten of complexe plaatsingen die de kosten verhogen.Vereenvoudigde ontwerpen verbeteren de opbrengst en verminderen defecten.Dit zorgt voor een efficiënte en kosteneffectieve productie.

Conclusie

Through-hole-technologie biedt sterke, duurzame verbindingen die goed presteren in toepassingen met hoge spanning, hoog vermogen en betrouwbaarheid.Geplateerde en niet-geplateerde gaten vervullen verschillende elektrische en mechanische rollen, terwijl het juiste padontwerp en de juiste montageprocessen consistente prestaties garanderen.Hoewel het meer ruimte en hogere productie-inspanningen vereist in vergelijking met methoden voor opbouwmontage, blijft het belangrijk voor specifieke gebruikssituaties.Als u de best practices op het gebied van structuur, proces en ontwerp begrijpt, kunt u betrouwbare en langdurige PCB-prestaties garanderen.