스루홀 기술
"오늘의AI위키"의 AI를 통해 더욱 풍부하고 폭넓은 지식 경험을 누리세요.
1. 개요
스루홀 기술은 부품의 리드선을 인쇄 회로 기판(PCB)의 구멍에 삽입하여 연결하는 기술이다. 1950년대부터 1980년대 중반 표면 실장 기술(SMT)이 등장하기 전까지 전자 기기 조립에 널리 사용되었으며, 특히 2세대 컴퓨터에 이르러 보편화되었다. 스루홀 기술은 기계적 강도가 높고, 브레드보드 제작에 용이하다는 특징을 가진다. 하지만, 다층 기판의 배선에 제약이 있으며, SMT 기술보다 생산 비용이 높다는 단점도 있다. 부품 리드 형태에 따라 축 방향, 방사형, 다중 리드로 분류되며, 부품 준비, 삽입, 납땜, 냉각의 공정을 거쳐 완성된다.
더 읽어볼만한 페이지
- 칩 패키지 - 표면 실장 기술
표면 실장 기술(SMT)은 전자 부품을 인쇄 회로 기판 표면에 직접 납땜하는 기술로, 소형화, 자동화, 생산성 향상 등의 장점으로 첨단 전자 기기 제조에 필수적이지만, 정교한 기술과 장비, 수리 난이도 등의 단점도 존재한다. - 칩 패키지 - 이중 직렬 패키지
이중 직렬 패키지(DIP)는 집적 회로(IC)를 위한 전자 부품 패키징 방식으로, 핀이 두 줄로 배열되어 있으며 브레드보드 사용에 용이했으나 표면 실장 기술 발달로 사용 빈도가 감소했다. - 전자공학 제조 - 납땜
납땜은 땜납을 사용하여 금속을 접합하는 기술로, 전자제품 조립, 배관, 보석 세공 등 다양한 분야에서 활용되며, 재료의 납땜성, 땜납 종류, 가열 방식, 플럭스 사용 등 여러 요인이 성공에 영향을 미친다. - 전자공학 제조 - 표면 실장 기술
표면 실장 기술(SMT)은 전자 부품을 인쇄 회로 기판 표면에 직접 납땜하는 기술로, 소형화, 자동화, 생산성 향상 등의 장점으로 첨단 전자 기기 제조에 필수적이지만, 정교한 기술과 장비, 수리 난이도 등의 단점도 존재한다. - 회로 설계 - 허니웰
허니웰은 1885년 설립된 기업으로, 항공우주, 빌딩 자동화, 안전 및 생산성 솔루션, 성능 소재 및 기술 분야에서 사업을 영위하며, 군사 기술 개발 및 펜탁스 카메라 수입업체로 활동했고, 환경 문제 관련 비판을 받기도 한다. - 회로 설계 - 회로도
회로도는 전기 또는 전자 회로의 구성 요소와 연결을 기호와 선으로 나타낸 도식적 표현으로, 표준화된 기호와 규칙을 따르며 전자 제품 설계 및 교육에 필수적인 도구이지만 표기법 통일은 아직 완벽하지 않다.
| 스루홀 기술 | |
|---|---|
| 개요 | |
| 기술 유형 | 전자 부품을 인쇄 회로 기판에 삽입하는 기술 |
| 다른 이름 | 스루홀 기술, 삽입 실장 기술 |
| 약어 | THT |
| 역사 | |
| 발명 시기 | 표면 실장 기술 (SMT) 이전부터 사용 |
| 특징 | 1950년대 이후 대부분의 인쇄 회로 기판에 사용되었으며, 현재는 표면 실장이 증가했지만, 일부 고전력 부품 및 커넥터에서 여전히 사용됨 |
| 특징 | |
| 장점 | 부품이 단단히 고정됨, 높은 기계적 내구성, 높은 열 성능 |
| 단점 | 고밀도화의 어려움, 양면 실장 시 공정상의 어려움 |
| 공정 | |
| 주요 공정 | 기판에 구멍을 뚫고 부품 리드를 삽입 납땜으로 고정 |
| 부품 | |
| 종류 | 리드 부품 (저항, 콘덴서, 트랜지스터, 커넥터 등) |
| 특징 | 리드를 통해 회로에 연결 |
| 스루홀 도금 (Plated Through-Hole, PTH) | |
| 정의 | 구멍 내벽을 도금하여 양면 기판에서 부품 리드와 연결 |
| 공정 | 구멍 내벽에 구리 도금 양면에서 회로 연결 |
| 기능 | 전기 전도성 확보 및 기계적 강도 강화 |
| 응용 | |
| 사용 분야 | 고전력 회로, 프로토타입 제작, 교육용 장비 |
| 대체 기술 | 표면 실장 기술 (SMT)로 대체되고 있지만, 특정 용도에서 여전히 필요함 |
2. 역사
관통형 실장 기술은 점대점 방식과 같은 이전의 전자 조립 기술을 대체하며 등장했다. 1950년대 2세대 컴퓨터부터 1980년대 중반 표면 실장 기술(SMT)이 대중화될 때까지 일반적인 인쇄회로기판(PCB)의 모든 부품은 관통형 부품이었다. 초기 PCB는 한쪽 면에만 트랙이 인쇄되었지만, 나중에는 양면, 그리고 다층 기판이 사용되었다. 부품이 필요한 전도성 층과 접촉하기 위해 관통 구멍은 '''도금 관통 구멍'''(PTH)이 되었다. 도금 관통 구멍은 SMT 기판에서 부품 연결에는 더 이상 필요하지 않지만, 층간 상호 연결을 위해 여전히 사용되며, 이 역할에서는 일반적으로 비아라고 한다.[1]
2. 1. 초기 발전
스루홀 기술은 점대점 방식 같은 이전 전자 조립 기술을 거의 대체했다. 1950년대 2세대 컴퓨터부터 1980년대 중반 표면 실장 기술(SMT) 대중화까지, 일반적인 인쇄회로기판(PCB)의 모든 부품은 스루홀 부품이었다. 초기 PCB는 한쪽 면에만 트랙이 있었지만, 나중에 양면, 다층 기판으로 발전했다. 부품과 전도성 층을 연결하기 위해 관통 구멍은 '''도금 관통 구멍'''(PTH)이 되었다. 도금 관통 구멍은 SMT 기판에서 부품 연결에는 더 이상 필요하지 않지만, 층간 상호 연결에는 여전히 사용되며, 이 역할에서는 비아라고 불린다.[1]
2. 2. 표면 실장 기술의 등장
1950년대 제2세대 컴퓨터부터 1980년대 중반 표면 실장 기술(SMT)이 대중화될 때까지 일반적인 인쇄회로기판(PCB)의 모든 부품은 관통형 부품이었다. 초기 PCB는 한쪽 면에만 트랙이 인쇄되었지만, 나중에는 양면, 그리고 다층 기판이 사용되었다. 부품이 필요한 전도성 층과 접촉하기 위해 관통 구멍은 '''도금 관통 구멍'''(PTH)이 되었다. 도금 관통 구멍은 SMT 기판에서 부품 연결에는 더 이상 필요하지 않지만, 층간 상호 연결을 위해 여전히 사용되며, 이 역할에서는 일반적으로 비아라고 한다.[1]3. 특징
스루홀 기술은 표면 실장 기술(SMT)에 비해 몇 가지 특징을 가진다. 스루홀 부품은 브레드보드를 이용한 프로토타입 제작에 용이한데, 크기가 커서 손으로 다루기 쉽고 납땜이 용이하기 때문이다. 설계 엔지니어들은 브레드보드 소켓과 함께 쉽게 사용할 수 있다는 장점 때문에 스루홀 부품을 선호하기도 한다.
하지만 스루홀 기술은 기판에 구멍을 뚫어야 하므로 생산 비용이 증가하고, 다층 기판에서 배선 영역을 제한한다는 단점이 있다. 또한, 부품의 리드선으로 인해 누설 인덕턴스와 커패시턴스가 발생하여 고속 또는 고주파 회로에서는 SMT 기술이 필요할 수 있다.
스루홀 실장은 인쇄 회로 기판에 부품을 실장하여 배선을 줄이고 제작을 간편하게 해주어 널리 사용되었지만, 1980년대부터 표면 실장 기술이 급속도로 증가하면서 기판 면적을 더 많이 차지하고 구멍 때문에 기판의 양면과 모든 층을 차지한다는 단점이 부각되었다.
3. 1. 기계적 강도
스루홀 실장은 SMT 기술에 비해 강력한 기계적 결합을 제공하지만, 추가적인 드릴링이 필요하여 기판 생산 비용이 더 많이 든다. 또한 구멍이 모든 층을 통과해야 하므로 다층 기판에서 신호 배선 영역이 제한된다. 그러나 기계식 스위치, 기계식 볼륨과 같이 응력이 가해지는 전자 부품은 기판에 응력을 분산시킬 수 있어 쉽게 빠지지 않는다.3. 2. 배선 제약
스루홀 실장은 SMT 기술에 비해 강력한 기계적 결합을 제공하지만, 추가적인 드릴링이 필요하여 기판 생산 비용이 더 많이 든다. 또한 구멍이 모든 층을 통과하여 반대쪽으로 연결되어야 하기 때문에 다층 기판의 최상층 바로 아래 층의 신호 트레이스에 사용 가능한 배선 영역을 제한한다. 따라서 스루홀 실장 기술은 일반적으로 전해 콘덴서 또는 TO-220과 같이 추가적인 실장 강도가 필요한 더 큰 패키지의 반도체와 같은 부피가 크거나 무거운 부품, 또는 플러그 커넥터 또는 전자 기계식 릴레이와 같이 강력한 지지가 필요한 부품에 사용된다.3. 3. 프로토타입 제작
스루홀 부품은 Arduino 또는 PICAXE와 같은 마이크로프로세서를 사용하여 브레드보드로 프로토타입 회로를 만드는데 이상적이다. 이러한 부품은 크기가 충분히 커서 손으로 쉽게 사용하고 납땜할 수 있다. 설계 엔지니어는 브레드보드 소켓과 함께 쉽게 사용할 수 있기 때문에 프로토타입 제작 시 표면 실장 부품보다 더 큰 스루홀 부품을 선호하는 경우가 많다. 그러나 고속 또는 고주파 설계에는 회로 기능을 저해할 수 있는 와이어 리드의 누설 인덕턴스와 커패시턴스를 최소화하기 위해 SMT 기술이 필요할 수 있다. 초소형 설계의 경우 설계 프로토타입 단계에서도 SMT 구조가 필요할 수 있다.4. 리드(Lead)
관통형(스루홀) 부품의 리드는 부품을 인쇄 회로 기판에 고정하고 전기적으로 연결하는 역할을 한다. 리드는 부품의 형태에 따라 축 방향 리드, 방사형 리드, 다중 리드 등으로 나뉜다.
4. 1. 축 방향 리드(Axial Lead)
와이어 리드가 있는 부품은 일반적으로 관통형(스루홀) 기판에 사용된다. 축 방향 리드는 일반적으로 원통형 또는 길쭉한 상자 모양 부품의 기하학적 대칭축의 각 끝에서 돌출된다. 축 방향 리드 부품은 모양이 와이어 점퍼와 비슷하며 기판의 짧은 거리를 연결하거나 점대점 배선에서 열린 공간을 지나지 않고 다른 방식으로 지지되지 않은 곳에도 사용할 수 있다. 축 방향 부품은 기판 표면 위로 많이 돌출되지 않아 "누워서" 또는 기판과 평행하게 배치할 때 낮은 높이 또는 평평한 구성을 생성한다.
축 방향 부품의 리드 중 하나를 "U"자 모양으로 구부려 다른 리드와 가깝고 평행하게 만들어 축 방향 부품을 방사형 부품으로 효과적으로 변환할 수 있다. 인접한 부품의 단락을 방지하기 위해 수축 튜브를 사용하여 추가 절연을 할 수 있다. 반대로 방사형 부품은 리드를 최대한 분리하고 전체 길이를 덮는 모양으로 연장하여 축 방향 부품으로 사용할 수 있다. 이러한 임시 변통은 브레드보드 또는 프로토타입 제작에서 자주 볼 수 있지만 대량 생산 설계에는 사용하지 않는 것이 좋습니다. 이는 자동 부품 실장 기계를 사용하는 데 어려움이 있고 완성된 조립품의 진동 및 기계적 충격 저항이 감소하여 신뢰성이 저하되기 때문이다.
4. 2. 방사형 리드(Radial Lead)
방사형 리드는 부품 패키지의 반대쪽 끝이 아닌 같은 표면 또는 측면에서 거의 평행하게 돌출된다. 원래 방사형 리드는 원통형 부품(예: 세라믹 디스크 콘덴서)의 반지름을 거의 따라가는 것으로 정의되었다. 시간이 지남에 따라 이 정의는 축 방향 리드와 대조적으로 일반화되어 현재 형태를 갖추게 되었다. 기판에 배치할 때 방사형 부품은 수직으로 "서서" 때로는 부족한 "기판 공간"에서 더 작은 공간을 차지하므로 많은 고밀도 설계에 유용하다. 단일 장착 표면에서 돌출되는 평행 리드는 방사형 부품에 "플러그인 특성"을 제공하여 고속 자동 부품 삽입("기판 스터핑") 기계에서의 사용을 용이하게 한다.
축 방향 부품은 리드 중 하나를 "U"자 모양으로 구부려 다른 리드와 가깝고 평행하게 만들어 방사형 부품으로 효과적으로 변환할 수 있다. 인접 부품과 단락을 방지하기 위해 수축 튜브를 사용하여 추가 절연을 할 수 있다. 반대로 방사형 부품은 리드를 최대한 분리하고 전체 길이를 덮는 모양으로 연장하여 축 방향 부품으로 사용할 수 있다. 이러한 임시 변통은 브레드보드 또는 프로토타입 제작에서 자주 볼 수 있지만, 대량 생산 설계에는 사용하지 않는 것을 권장한다. 이는 자동 부품 실장 기계 사용에 어려움이 있고, 완성된 조립품의 진동 및 기계적 충격 저항이 감소하여 신뢰성이 저하되기 때문이다.
4. 3. 다중 리드(Multiple Lead)
다이오드, 트랜지스터, 집적 회로(IC) 또는 저항 팩과 같이 두 개 이상의 리드를 가진 전자 부품의 경우, 인쇄 회로 기판(PCB)에 직접 또는 소켓을 통해 다양한 표준 크기의 반도체 패키지가 사용된다.
5. 공정 과정
스루홀 실장은 다음과 같은 공정으로 이루어진다.
- 부품 준비: 리드 부품의 리드를 기판 구멍에 맞게 성형한다.
- 부품 삽입: 부품을 기판 구멍에 삽입한다. 대량 생산에는 자동 삽입 장비(로봇)를 사용한다.[2]
- 납땜: 플로우 솔더링(flow soldering) 방식을 주로 사용한다.[3]
- 냉각: 납땜 후 기판을 냉각시켜 납땜 부위를 굳힌다.
5. 1. 부품 준비
리드 부품 중 일부는 리드 부분의 형상을 변경할 수 있으므로, 기판 구멍에 맞게 부품 리드를 성형한다.[2]5. 2. 부품 삽입
리드 부품 중 일부는 리드 부분의 형상을 변경할 수 있으므로 기판 형상에 맞춰 변형한다. 이후 전자 부품을 인쇄회로기판의 구멍에 삽입한다. 시제품이나 소량 생산품은 사람이 직접 작업하지만, 대량 생산품은 자동 삽입 장비(로봇)가 작업한다.[2]5. 3. 납땜
삽입된 부품의 리드를 기판에 납땜한다. 플로우 솔더링(flow soldering) 방식이 주로 사용된다.[3]5. 4. 냉각
납땜 후 인쇄회로기판을 냉각시켜 납땜 부위를 굳힌다.참조
[1]
서적
The art of electronics
https://artofelectro[...]
Cambridge University Press
1989
[2]
Youtube
ラジアルインサーター パナソニック RH5
https://www.youtube.[...]
2023-11-21
[3]
Youtube
【アポロ精工】セレクティブフローはんだ付け装置 AF Series -AF iN4050
https://www.youtube.[...]
2023-11-21
본 사이트는 AI가 위키백과와 뉴스 기사,정부 간행물,학술 논문등을 바탕으로 정보를 가공하여 제공하는 백과사전형 서비스입니다.
모든 문서는 AI에 의해 자동 생성되며, CC BY-SA 4.0 라이선스에 따라 이용할 수 있습니다.
하지만, 위키백과나 뉴스 기사 자체에 오류, 부정확한 정보, 또는 가짜 뉴스가 포함될 수 있으며, AI는 이러한 내용을 완벽하게 걸러내지 못할 수 있습니다.
따라서 제공되는 정보에 일부 오류나 편향이 있을 수 있으므로, 중요한 정보는 반드시 다른 출처를 통해 교차 검증하시기 바랍니다.
문의하기 : help@durumis.com