穿孔安装仍是电子制造中的基石工艺。尽管表面贴装技术（SMT）已得到广泛应用，但在需要机械强度、耐热性或延续旧有设计的场景中，穿孔技术（THT）依旧发挥着不可替代的作用。本指南全面介绍了 THT 的基础知识、主要优势、完整装配流程、设计考量以及行业应用。
什么是穿孔安装？
穿孔安装是一种将电子元件引脚插入印刷电路板（PCB）上已钻好的孔中，然后在另一面焊接以实现机械与电气连接的工艺。这些孔经过金属化处理，可在 PCB 各层之间导通。与 SMT 将元件贴装在板面不同，THT 通过垂直锚固提供更强的机械支撑。
电阻、二极管、电容、连接器以及带引脚的 IC 等元件通常采用穿孔方式安装。THT 尤为常见于需要结构耐久性的应用，如功率电子、军工系统和工业机械。
在原型开发环境中，穿孔元件因易于操作、返工方便且适用于面包板或洞洞板而备受青睐。THT 兼容手工焊接，也使其在科研和教育领域成为首选。
穿孔安装相较 SMT 的优势
虽然 SMT 是紧凑高速电路的主流，但在特定场景下，穿孔安装具备以下关键优势：
机械耐用性： THT 元件通过 PCB 孔固定，适用于承受振动或频繁插拔的部件，如连接器、变压器或大功率继电器。
高电压与功率耐受： 穿孔元件较大的引脚有助于散热，适合应用于电源转换器、放大器及电动车控制单元。
原型迭代便捷： 工程师更喜欢通过 THT 快速插拔元件进行测试，无需昂贵的 SMT 返修设备。
恶劣环境中的可靠性提升： 航空航天、汽车及国防行业倾向于使用 THT，以获得更好的焊点完整性和抗冲击、耐高低温能力。
兼容传统器件： 许多专用 IC 和模拟器件仍以穿孔封装生产。THT 可在无需重新设计的情况下支持这些旧版设计。
穿孔 PCB 组装流程
完整的穿孔组装流程包含多个环节，以确保元件精准且耐用地集成：
1. PCB 钻孔与镀通： 根据 BOM 和机械图纸制造 PCB 并预钻孔。随后进行通孔（PTH）铜镀层，以实现电气连通。
2. 元件预处理： 根据孔距对元件引脚进行剪脚或折弯。大量生产时，可使用自动成型机处理轴向或径向元件。
3. 元件插装： 原型阶段由人工插装；批量生产则使用自动插装机。轴向、径向及异型插装设备可提高一致性与速度。
4. 焊接：
- 波峰焊： PCB 通过熔融焊料波峰，一次性焊接所有插装引脚。
- 选择性焊： 当 PCB 同时含 SMT 时，对指定元件进行定点焊接。
- 手工焊： 用于小批量生产、敏感器件或返工。
5. 清洗： 焊后清洗去除助焊剂残留，防止长期腐蚀或信号干扰。根据工艺可选水洗或免洗助焊剂。
6. 检测与测试：
- AOI： 检测引脚错位、缺件或不良焊点。
- X-Ray： 用于验证内部焊点或多层贯通情况。
- ICT 与功能测试： 出货前验证电气性能。
穿孔 PCB 组装面临的挑战
尽管优势明显，THT 仍面临如下限制：
装配时间较长： 与自动化 SMT 线相比，插装与焊接速度较慢，影响大批量产能。
设计受限： 需为钻孔布线留出空间，限制了多层或高密度设计的灵活性。
引脚损伤： 错误剪脚或过大插入力可能损坏脆弱引脚或 PCB 导孔，尤其在手工组装时。
焊接一致性： 若工艺参数控制不严，手焊和波峰焊的焊点质量可能不一致。
制造商可通过智能工装、标准化剪脚、可制造性设计（DfA）评审，以及 SMT+THT 混合工艺来克服这些挑战，实现效率与可靠性的平衡。
设计与制造优化最佳实践
若要提升产量、可靠性与可制造性，可采用以下建议：
- 孔径优化： 保持引脚与孔壁间 0.2–0.25 mm 间隙，以实现良好焊料流动与固定。
- 元件间距： 特别是在 SMT 区域附近，为焊接与检测预留足够间隙。
- 适于波峰焊的布局方向： 将轴向元件垂直于焊料流向排列，避免大件阴影效应。
- 使用基准点和丝印标识： 便于自动插装定位，也帮助技师手工装配。
- 预成型引脚： 先将引脚折弯成型可减少板内应力，避免强行弯折。
- 热缓解焊盘： 在多层板上，为连接至地或电源层的引脚使用热缓解焊盘，便于焊接。
- 测试点可达性： 设计易于探测的测试点，尤其当 THT 属于诊断流程时。
这些技巧有助于降低缺陷率，优化设计与生产的交接，并提升产品可靠性。
穿孔安装的行业应用
穿孔技术在多个关键行业仍占据重要地位：
- 汽车电子： 在 ECU、动力总成模块和传感器接口中，THT 元件能承受温度循环与道路振动。
- 航空航天系统： 卫星、雷达与航空电子设备因其机械完整性而指定 THT 元件。
- 工业自动化： PLC、电机驱动器及现场控制器在工厂环境中受益于 THT 的稳固性。
- 医疗设备： 从成像系统到生命支持设备，穿孔安装确保安全关键器件牢固可靠。
- 功率电子： AC‑DC 转换器、电池充电器与逆变器常以 THT 处理高电流路径并确保引脚连接牢固。
- 教育与开发板： 简单且可重复使用的特性使 THT 成为培训套件、大学课程和创客项目的理想选择。
随着更多设计将数字逻辑与模拟控制或功率传输结合，SMT+THT 的混合解决方案提供了两者的最佳结合。
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