스루홀 기술(THT)이란 무엇인가요?

스루홀 기술(Through-Hole Technology, THT)은 전자 부품의 리드를 인쇄회로기판(PCB)에 미리 드릴링된 구멍에 삽입한 후 납땜하여 조립하는 방식입니다. 이 방법은 견고한 접합을 보장하므로 고신뢰성이 요구되는 응용 분야에 이상적입니다. 2023년 미국에서는 자동차 및 산업 분야 수요 증가로 인해 15억 개 이상의 스루홀 수동 부품이 생산되었습니다. 이러한 부품의 글로벌 시장 규모는 2032년까지 697억 6천만 달러에 이를 것으로 전망됩니다. THT 스루홀 기술은 내구성이 특히 중요한 현대 전자기기, 예를 들어

THT 납땜 RJ45 커넥터

,

, 이는 신뢰성 있는 네트워크 연결을 위해 필수적입니다. 또한 표면 실장 기술(

SMT

)도 다양한 응용 분야에서 THT를 보완하며 점차 확산되고 있습니다.

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THT 마운팅이란 무엇인가요?

정의:

스루홀 기술(Through-Hole Technology, THT)은 전자 부품의 리드를 PCB에 드릴링된 구멍을 통해 통과시킨 후 반대쪽 면에서 납땜하여 부착하는 방식을 말합니다. THT용으로 설계된 부품에는 저항기, 캐패시터, 커넥터, 그리고 듀얼 인라인 패키지(DIP) 형식의 집적회로(IC) 등이 포함됩니다.

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주요 기능:

• 드릴링된 구멍:

  정확한 위치의 패드에 대해 PCB를 기계적으로 드릴링하거나 레이저로 천공하여 정밀한 구멍을 형성합니다.

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• 부품 리드:

  부품의 축방향(axial) 또는 방사형(radial) 리드가 PCB 두께 전체를 관통합니다.

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• 납땜 면:

  보드 하면(또는 납땜 면)에 납을 도포하여 강력한 금속학적 결합을 형성합니다.

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THT 스루홀 기술의 구성 부품 및 공정

스루홀 기술의 주요 구성 부품

스루홀 기술은 전자 어셈블리에서 내구성과 신뢰성을 보장하기 위해 특정 구성 부품에 의존합니다. 이러한 부품에는 저항기, 캐패시터, 다이오드,

,

마그네틱스

,

커넥터

및 트랜지스터가 포함되며, 일반적으로

THT 패키징 전자 부품 형태로 제공됩니다. 이들의 리드는 PCB의 구멍을 통과하도록 설계되어 있습니다.

인쇄 회로 기판, 안정적인 기계적 및 전기적 연결을 가능하게 합니다.

작업할 때 THT 패키지 전자 부품, 프로그래밍 가능 논리 컨트롤러(PLC)와 같은 응용 분야에서 그 다용성에 주목하게 됩니다. 이러한 부품은 산업 공정에서 핵심적인 역할을 하며, 운영 효율성과 장기적인 성능을 보장합니다.

THT 조립 공정: 단계별 절차

PCB 드릴링

• 드릴 파일 생성: 회로 레이아웃 후, PCB 설계 소프트웨어(예: Altium, KiCad)가 드릴 파일(엑셀론 형식)을 내보냅니다.

• 드릴링 작업: 자동화된 CNC 드릴 또는 레이저 기계가 드릴 파일에 따라 구멍을 만듭니다. 구멍 지름은 일반적으로 부품 리드 크기에 따라 0.6 mm에서 1.5 mm 이상까지 다양합니다.

부품 삽입

• 수동 삽입: 작업자가 각 부품을 손으로 배치하며, 이는 저량 생산 또는 프로토타입 제작 시 흔히 사용됩니다.

• 자동 삽입 기계(축방향/방사형 삽입기): 반자동 삽입기는 저항기, 캐패시터 및 리드를 지정된 구멍으로 공급할 수 있습니다.

• 방향 및 극성: 극성 부품(예: 전해 커패시터, 다이오드)은 기판의 실크스크린 표시에 따라 올바른 방향으로 배치해야 합니다.

웨이브 납땜 / 선택적 납땜

• 웨이브 납땜: 조립된 PCB가 용융된 납 웨이브 위를 통과합니다. 표면 장력이 납을 구멍을 통해 끌어당겨 양면에 신뢰성 있는 접합부를 형성합니다.

• 선택적 납땜: 혼합 기술 기판(THT+SMT)의 경우, 선택적 노즐이 오직 홀-홀 핀에만 납을 적용하여 인근 SMT 부품을 보호합니다.

검사 및 품질 관리

• 육안 검사: 납 브리지, 콜드 조인트 또는 리드 위치 불일치 등을 확인합니다.

• 자동 광학 검사(AOI): 최신 AOI 시스템은 구멍 충진률, 납 필렛 품질, 부품 정확한 배치 여부를 검증할 수 있습니다.

• X-레이 검사: 중요한 또는 숨겨진 접합부(예: 리플로우 조립 시 BGA 부품)의 경우, X-레이는 공극을 탐지할 수 있으나, 이는 주로 SMT에 더 흔합니다.

수율률은 THT 조립 공정의 효율성을 나타내는 핵심 지표입니다.. 예를 들어, 1,000개의 부품을 생산했고 그중 50개가 불량이라면 수율률은 다음과 같이 계산됩니다:

수율률 = (950 / 1,000) × 100 = 95%

95%의 수율률은 높은 생산 효율성을 나타내며, 낭비를 최소화하고 품질을 보장합니다. 높은 수율률은 스루홀 기술(tht through hole technology)을 사용하는 산업에서 매우 중요합니다., 이는 수익성 향상과 재작업 감소에 기여합니다.

스루홀 조립(THT Assembly)을 위한 모범 사례

최적의 결과를 달성하기 위해 스루홀 기술(tht through hole technology)을 사용하는 산업에서 매우 중요합니다., 다음의 입증된 스루홀 조립(tht assembly)을 위한 모범 사례를 따라야 합니다.. 이러한 사례들은 고품질의 납땜 접합부(solder joints)를 보장하고 조립 과정 중 결함을 최소화합니다. 모범 사례.

모범 사례	설명
자동 검사 시스템(Automated Inspection Systems)	기계 비전 및 기타 자동 검사 시스템을 활용하여 결함을 보다 정밀하게 탐지합니다.
생산 공정의 로봇화(Robotics in Production)	로봇 시스템은 일관성과 신뢰성을 제공하여 수작업에 따른 오류율을 줄입니다.
사물인터넷(IoT)	사물인터넷(IoT) 네트워크를 통해 기계, 센서 및 품질 관리 시스템을 연결하여 실시간 모니터링 및 데이터 수집을 수행합니다.
지속적 개선(Continuous Improvement)	변화하는 기준에 대응하기 위해 품질 관리 프로세스의 지속적 개선 문화를 도입합니다.
명확한 KPI 설정(Clear KPIs)	결함률 및 생산 효율성을 추적하기 위해 측정 가능한 주요 성과 지표(Key Performance Indicators)를 설정합니다.
데이터 분석(Data Analytics)	분석 도구를 활용하여 품질 지표를 모니터링하고 시간 경과에 따른 결함 추세를 파악합니다.

스루홀 기술(Through Hole Technology)의 장단점

스루홀 기술(THT)의 장점

1. 기계적 강도(Mechanical Strength):

   • 부품 리드가 PCB를 관통하므로 납땜 접합부에 더 큰 응력 완화 효과가 있어 커넥터, 전원 부품 및 보드 가장자리에 이상적입니다.

2. 프로토타이핑 및 수리 용이성(Ease of Prototyping & Repair):

   • 기술자는 SMT 부품보다 스루홀 부품을 더 쉽게 납땜 제거 및 교체할 수 있으므로, 소량 생산 환경에서 수리 시간과 비용을 줄일 수 있습니다.

3. 고전류 처리 능력(High Current Capability):

   • 두꺼운 리드와 더 큰 납땜 필렛 덕분에 스루홀 부품은 많은 표면 실장(SMT) 부품보다 높은 전류 및 전력 소모를 견딜 수 있습니다.

4. 열 방출 성능(Thermal Dissipation):

   • 홀에 삽입되는 부품(특히 히트싱크 및 전력 조정기)은 더 큰 솔더 필렛과 기판과의 금속 접촉을 통해 열을 보다 효과적으로 방산할 수 있습니다.

THT의 단점

• 기판 공간:

  • 홀에 삽입되는 부품은 PCB의 납땜면과 부품면 양쪽에서 더 많은 공간을 차지하므로 부품 밀도를 제한합니다.

• 조립 속도가 느림:

  • THT 조립(특히 수동 삽입)은 SMT 피킹-앤-플레이스 및 리플로우 납땜보다 느리며, 대량 생산 시 생산성에 영향을 미칩니다.

• 드릴링 비용 증가:

  • 추가 드릴링 공정은 제조 시간과 비용을 증가시킵니다. 천 개 이상의 홀이 있는 PCB의 경우, 세팅 및 드릴 마모가 상당할 수 있습니다.

• 소형화 제한:

  • 소비자 전자제품이 점차 더 작은 폼 팩터를 요구함에 따라, 홀에 삽입되는 기술은 초미세 피치 SMT 패키지와 경쟁할 수 없습니다.

THT 대 SMT: 비교

기준	홀에 삽입되는 기술(THT)	표면 실장 기술(SMT)
기계적 응력	우수함(커넥터, 대형 부품에 이상적)	중간 수준(보강되지 않으면 진동에 취약함)
조립 속도	느림(수동/자동 삽입 + 웨이브 납땜)	빠름(자동 피킹-앤-플레이스 + 리플로우)
부품 밀도	낮음(리드 공간 필요)	높음(미세 피치, 다층 기판 가능)
수리 및 프로토타이핑	용이함(손으로 납땜/탈납)	어려움(미세 접합부, 전용 리워크 도구 필요)
단위당 비용(대량 생산 시)	높음(조립 시간 + 드릴링 비용)	낮음(2차 공정 감소)

홀에 삽입되는 기술의 적용 분야 및 최근 동향

THT 적용 분야: 왜 홀에 삽입되는 기술을 선택해야 할까?

1. 커넥터 및 스위치:

   • 벌크헤드 커넥터(예: USB 타입-A, HDMI) 및 기계식 스위치는 강력한 납땜 접합부를 요구합니다. LINK-PP의 THT 납땜 RJ45 커넥터 산업용 네트워킹 응용 분야에서 뛰어난 기계적 고정력과 신뢰성 있는 신호 무결성을 제공하도록 특별히 설계된 내구성 있고 통합된 이더넷 커넥터의 사례입니다.

2. 전력 전자 장치:

   • 고전력 저항기, 인덕터 및 변압기는 일반적으로 큰 리드 지름과 열 방산 요구 사항으로 인해 관통형(through-hole) 방식을 사용합니다.

3. 혹독한 환경용 장비:

   • 방위, 항공우주, 자동차, 산업용 컨트롤러는 극심한 진동, 충격 또는 온도 변화를 견디기 위해 관통형 부품을 자주 필요로 합니다.

4. 프로토타이핑 및 취미용 보드:

   • DIY 전자 플랫폼, 프로토타이핑 보드 및 학술 실험실에서는 손으로 납땜하기 쉬우며 교육적 명확성을 높이기 위해 관통형 부품을 선호합니다.

관통형 기술의 최근 동향

기술 발전은 THT 부품의 설계 및 통합 방식에 영향을 미치고 있습니다. 디지털 기술은 생산 효율성을 향상시키고 더 스마트한 제조 공정을 가능하게 합니다. 예를 들어, 자동 검사 시스템과 로봇 기술은 정밀도를 높이고 오류율을 줄이고 있습니다. 이러한 혁신은 관통형 기술의 적용 범위를 확대하여 고신뢰성 응용 분야에서의 관련성을 유지하고 있습니다.

항공우주 및 방위 산업 등에서의 수요 증가로 인해 전 세계 THT(관통형 기술) 시장은 계속 성장하고 있습니다. 새로운 제품이 출시됨에 따라, THT 부품의 내구성과 신뢰성을 활용하는 응용 분야가 더욱 늘어날 것입니다. 이러한 동향은 관통형 기술의 최신 개발 동향을 지속적으로 파악하는 중요성을 강조합니다.

결론

관통형 기술(THT)은 기계적 강건성, 고전류 처리 능력, 간단한 현장 정비를 요구하는 PCB 조립 분야에서 여전히 필수적인 부분입니다. THT 공정, 이점 및 단점뿐 아니라 현대의 하이브리드 조립 전략을 이해함으로써 설계자는 언제 관통형 부품을 지정해야 할지에 대한 정보 기반 결정을 내릴 수 있습니다. 산업용 커넥터를 사용하는 산업 분야에서는 THT 방식으로 실장된 장치의 신뢰성이 타의 추종을 불허합니다.

자주 묻는 질문(FAQ)

THT와 SMT의 주요 차이점은 무엇인가요?

THT는 부품 리드를 PCB의 드릴링된 구멍에 삽입하는 방식인 반면, SMT는 드릴링 없이 부품을 PCB 표면에 직접 실장하는 방식입니다.

THT와 SMT를 하나의 PCB에 함께 사용할 수 있습니까?

네. 혼합 기술 기판은 소형 IC에는 SMT를, 커넥터/변압기에는 THT를 사용하여 두 기술의 장점을 모두 활용합니다.

THT에서 일반적으로 사용되는 부품 유형은 무엇인가요?

THT는 일반적으로 저항기, 커패시터, 다이오드 및 트랜지스터를 사용합니다. 이러한 부품들은 PCB 구멍에 삽입하기 위해 설계된 리드를 갖추고 있습니다.

THT가 고응력 환경에 적합한 이유는 무엇인가요?

THT는 리드를 PCB 구멍을 통해 납땜함으로써 강력한 기계적 결합을 형성합니다. 이는 진동 및 물리적 응력 하에서도 내구성을 보장합니다.

참고 자료

PCBA 탐색: 오늘날 전자기기의 핵심 구성 요소

SMT 이해: 전자 제조 분야의 핵심 용어