2026년 설계에 왜 여전히 스루홀 부품을 지정하는지 엔지니어 다섯 명에게 물어보면, 진동, 현장 수리, 커넥터 인장 강도, 고전류 등 약간씩 다른 다섯 가지 답변을 얻게 될 것입니다. 하지만 실제로 생산 예산을 결정하는 질문은 THT인가 SMT인가가 아닙니다. 수동, 웨이브, 선택적, 또는 자동 — 그리고 기존의 대부분의 가이드는 이 부분을 건너뛰어 버립니다.

THT PCB 조립이란?

THT(스루홀 기술) 조립은 부품의 리드를 보드의 드릴링된 구멍에 삽입하고 반대쪽에서 납땜하여, 접합부가 SMT 접합부처럼 패드 위에만 앉아 있는 것이 아니라 보드 내부에 기계적으로 고정되도록 합니다.

주요 특징

· 리드는 표면 패드가 아닌 도금 스루홀(PTH)을 통해 보드를 완전히 통과합니다.

· 납땜은 배럴 접합부(barrel joint)를 형성하여, 도금된 구멍을 채우고 보드의 상단과 하단 양쪽에서 리드를 감쌉니다.

· 드릴링이 필요하며, 이는 SMT 보드에서는 완전히 생략되는 제조 단계와 비용을 추가합니다.

· SMT 동등 부품보다 부품당 더 큰 풋프린트가 필요합니다 — 구멍, 패드, 리드 모두 여유 공간이 필요하기 때문입니다.

· 혼합 기술 보드와 호환됩니다 — 대부분의 현대 설계는 어느 한쪽만이 아닌 THT와 SMT를 동일 보드에서 함께 실행합니다.

THT 조립의 장점

· 더 높은 기계적 강도 — 스루 배럴 접합부는 표면 실장 패드보다 충격과 진동에 훨씬 더 잘 견디며, 이것이 자동차 및 산업용 장비에서 여전히 표준인 이유입니다.

· 더 높은 전류 및 전력 처리 — 스루홀 리드는 열을 더 잘 방출하므로, 커넥터, 변압기 및 전원 부품은 SMT 밀도가 높은 보드에서도 THT로 유지됩니다.

· 더 쉬운 현장 리워크 — 기술자가 표준 인두로 스루홀 부품을 납땜 제거하고 교체할 수 있습니다; 많은 SMT 부품은 핫 에어 리워크 스테이션이 필요합니다.

· 프로토타입에 더 관대함 — 스텐실도, 튜닝할 리플로우 프로파일도 없으며, 이것이 수동 THT가 여전히 초기 NPI 실행을 지배하는 이유 중 하나입니다(자세한 내용은 아래 참조).

THT vs SMT: 실제로 무엇이 다른가

 오늘날 대부분의 생산 보드는 "THT 보드" 또는 "SMT 보드"가 아닙니다 — SMT가 밀도를 처리하고 THT가 실제로 기계적 또는 전기적 부하를 받는 접합부를 처리하는 혼합 기술 보드입니다. 바로 이 혼합이 기술 자체가 아닌 조립 방법을 중요한 결정으로 만드는 이유입니다.

자동 THT PCB 조립이 실제로 작동하는 방식

자동 THT PCB 조립은 리드 포밍 및 삽입, 납땜, 검사의 세 가지 연결된 단계로 실행되며, 이전에는 전적으로 수작업이었던 것을 기계가 처리합니다.

1단계: 리드 포밍 및 삽입

· 액시얼(axial) 및 래디얼(radial) 삽입 기계가 테이프 또는 릴에서 부품을 가져옵니다.

· 리드는 보드의 구멍 간격에 맞게 절단 및 성형됩니다.

· 기계가 각 리드를 미리 드릴링된 도금 스루홀(PTH)에 삽입합니다.

여기서 구멍과 패드 크기 결정은 임의적이지 않습니다: 패드 직경은 일반적으로 드릴링된 구멍 직경의 1.5~2배로 설정되며, 구멍 자체는 기계가 배럴 도금을 깨뜨리지 않고 부품을 안착시킬 수 있도록 리드보다 충분한 여유 공간이 필요합니다. 이 허용 오차를 잘못 맞추면 자동화는 더 이상 장점이 아니라 결함의 원인이 됩니다.

2단계: 웨이브 또는 선택적 납땜

· 웨이브 납땜은 전체 보드를 한 번의 패스로 용융 납땜 위로 통과시킵니다 — 전체 또는 대부분이 THT인 보드에 효율적입니다.

· 선택적 납땜은 전체 보드가 아닌 노즐로 특정 접합부를 대상으로 합니다 — SMT 부품이 이미 보드에 리플로우된 후에는 필수적입니다(자세한 이유는 아래 참조).

3단계: 검사

자동 광학 검사(AOI) 또는 X-ray가 스루홀 라인에서 가장 자주 나타나는 두 가지 결함인 냉납(cold joint)과 납땜 브리징(solder bridging)을 확인합니다.

특정 THT 보드에서 수동 삽입이 여전히 자동화보다 나은 이유

불규칙한 리드 간격, 낮은 단위 수량, 또는 삽입 헤드가 깨끗하게 잡기에 너무 높거나 모양이 이상한 부품이 혼합된 보드에서는 수동 삽입이 여전히 승리합니다.

· 비정형 부품 — 대형 변압기, 패널 실장 커넥터, 비표준 핀 패턴의 릴레이 — 는 자동 라인에서 전혀 실행할 수 없거나, 20장의 보드를 수작업으로 배치하는 것보다 더 비싼 맞춤형 네스트 지그(nest fixture)가 필요합니다.

· 프로토타입 및 NPI 실행 — 기계 교체 및 프로그래밍 시간은 수량에 관계없이 고정되어 있으므로, 15장의 프로토타입 실행에서는 그 설정 비용이 절대 상각되지 않습니다.

이것이 바로 프로토타이핑과 수동 THT 조립이 거의 모든 생산 계획에서 여전히 함께 등장하는 이유입니다 — 향수가 아니라 수학입니다.

생산에서 THT 납땜 결함을 실제로 유발하는 원인

대부분의 스루홀 결함은 세 가지 원인 중 하나로 추적됩니다:

· 사양을 벗어난 리드-구멍 간극. 너무 빡빡하면 삽입 시 패드 애뉼러 링(annular ring)이 깨지거나 리드가 안착되기 전에 구부러질 수 있습니다 — 엔지니어들은 이를 피하기 위해 일반적으로 리드 직경보다 약 0.1–0.2mm 더 큰 구멍을 목표로 합니다. 너무 느슨하면 접합부에 납땜이 부족해지며, 이는 육안으로는 괜찮아 보이지만 인장 테스트에서 실패할 수 있습니다.

· 웨이브에서의 열 차폐(thermal shadowing). 더 짧은 부품의 상류에 위치한 높은 부품이 납땜이 더 짧은 부품의 리드를 적절히 적시는 것을 차단할 수 있습니다 — 납땜 프로파일 자체만큼이나 보드 위의 부품 방향이 중요합니다.

· 자동화를 염두에 두지 않고 설계된 레이아웃. 위의 두 문제 모두 실제로 "납땜" 문제가 아닙니다 — 둘 다 조립이 시작되기 훨씬 전인 레이아웃 단계에서 보드에 내장됩니다.

수동, 웨이브, 선택적, 또는 완전 자동: 주문 물량에 방법 맞추기

올바른 THT 조립 방법은 개인적 선호도가 아닌, 거의 전적으로 단위 물량과 보드 혼합에 달려 있습니다.

선택적 납땜이 중간 티어에서 자리 잡는 데는 구체적인 이유가 있습니다: 보드에 이미 SMT 부품이 리플로우되어 있는 경우, 전체 보드를 두 번째로 웨이브에 통과시키면 해당 접합부가 재용융되거나 열적으로 스트레스를 받을 위험이 있습니다. 선택적 납땜은 보드의 나머지 부분을 건드리지 않고 스루홀 측을 납땜할 수 있게 합니다.

자동 THT 조립이 실제로 효과를 보는 곳

자동 THT 조립은 진동, 고전류 또는 현장 교체를 위해 설계된 보드에서 가장 빠르게 설정 비용을 회수합니다:

· 자동차 제어 모듈 — 열 사이클링과 지속적인 진동으로 인해 SMT 전용 접합부는 실제 신뢰성 위험이 되므로, THT 커넥터와 전원 부품은 SMT 밀도가 높은 보드에서도 표준으로 유지됩니다.

· 산업용 전원 공급 장치 및 모터 컨트롤러 — 스루홀 리드가 제공하는 열 방출이 필요합니다.

· 커넥터 중심 백플레인 — 현장 기술자가 특수 리워크 도구 없이 실제로 납땜 제거하고 교체할 수 있는 부품이 필요합니다.

이것이 생산 계획에 왜 중요한가요? 이러한 애플리케이션 중 어느 것도 잘못된 조립 방법을 잘못된 물량에 강제 적용함으로써 발생하는 고장 모드를 용납하지 않습니다. 10개의 수동 납땜 프로토타입 보드에서 잘 작동하던 커넥터가 자동 삽입 허용 오차가 먼저 검증되지 않은 경우 5,000개에서 간헐적으로 고장날 수 있습니다.

자주 묻는 질문

소량 주문의 경우 자동 THT 조립이 수동보다 더 비싼가요?

대략 50~100개 미만의 실행에서는 그렇습니다 — 기계 설정 및 프로그래밍 시간이 절약된 인건비보다 더 크므로, 수동 또는 선택적 납땜 소량 배치 조립이 일반적으로 보드당 비용이 더 낮습니다.

하나의 라인에서 동일 보드에 자동 THT와 SMT를 모두 실행할 수 있나요?

네. SMT 부품이 먼저 리플로우된 다음 THT 부품이 삽입되고 납땜됩니다 — 일반적으로 선택적 납땜으로 — 이전 SMT 접합부가 용융 납땜의 전체 웨이브에 다시 노출되지 않도록 합니다.

자동 THT 삽입에서 가장 큰 신뢰성 위험은 무엇인가요?

사양을 벗어난 리드-구멍 간극입니다. 너무 빡빡하면 기계가 삽입 시 보드를 깨뜨리거나 리드를 구부릴 수 있습니다; 너무 느슨하면 접합부에 납땜이 부족해집니다 — 최종 테스트가 아닌 X-ray 검사에서 나중에 발견되는 가장 흔한 고장 원인 중 하나입니다.

프로토타입에서 생산까지 자동 THT 조립 올바르게 하기

이 중 어느 것도 실제로 납땜 방법을 선택하는 것에 관한 것이 아닙니다 — 물량이 변경될 때마다 구멍과 패드 허용 오차를 다시 지정할 필요 없이, 50개에서도 50,000개에서도 보드가 동일하게 동작하는 것에 관한 것입니다. 이러한 일관성은 조립 라인이 수동, 선택적, 웨이브 납땜 사이를 이동할 수 있는지에 달려 있습니다.

이것이 PCBgogo가 중요한 지점입니다. PCBgogo는 동일한 생산 현장에서 수동 조립과 함께 자동 THT 삽입을 운영하며, 단 하나의 리드가 삽입되기 전에 구멍, 패드 및 여유 공간 허용 오차에 대한 DFM 검사를 수행합니다 — 따라서 작은 프로토타입 배치에서 검증된 설계가 전체 생산 실행으로 스케일업될 때도 유지됩니다. 그 결과 재납땜된 접합부가 줄어들고, 더 예측 가능한 수율, 그리고 첫 프로토타입에서 물량 주문까지 더 짧은 경로가 실현됩니다.