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通孔回流焊技术在SMT制程中应用 　　摘要：通孔回流焊技术(THR Technology),也被称为侵入式回流焊PIHR(Pin-In-Hole Reflow)技术,是将插装元件结合到表面贴装制程中的一种有别于波峰焊接工艺的特殊电子装联方法。它的出现不仅促进了表面贴装技术的发展，也为PCB设计者提供新的工艺选择，该技术越来越多的应用于电子组装上，成为一种极具竞争力的焊接技术。 　　关键词：通孔回流焊 波峰焊 SMT PCB 钢网 　　1、概述 　　在当前PCB组装中，插装元件一般会采用波峰焊接或手工焊接这两种方式，但这两种方式都有许多不足之处，不适合高密度、细间距元件的焊接，桥连、漏焊的比较多，透锡不好，对于浮高等客户的特殊要求很难控制，需要喷涂阻焊剂，板面容易被阻焊剂污染等等，因此，这两种方式在某些方面已不能满足PCB组装技术的发展。为了适应电子组装技术的发展，解决以上焊接难点，通孔回流焊接技术应运而生。该技术的原理就是使用刮刀将钢网上的锡膏印刷到通孔焊盘上，再安装插装元件，最后插装元件与贴片元件一起进行回流焊，来实现插装元件的焊接。用回流焊接技术代替波峰焊接技术来实现插装元件的焊接，其经济性和先进性方面优势突出，不仅能解决波峰焊接所产生的问题，提高产品的一次通过率，而且省掉波峰焊接这道工序，减少了所需的操作员、载具以及相关的能源消耗，降低了生产成本，提高了生产效率。通孔回流焊的出现，对于丰富焊接手段、提高PCB板组装密度、提升焊接质量都有很大帮助。目前，已经广泛运用于PCB板的组装。 　　2、与波峰焊工艺相比通孔回流焊的优势 　　波峰焊历史悠久技术成熟，其工艺是将熔化的锡条经电动泵喷流成要求的焊料波峰，将预先插装好元件的PCB板经焊料波峰进行焊接，从而实现元件与PCB板之间的装联。目前，对插装元件的焊接，波峰焊技术仍居主流地位，但是对于高密度、细间距的插装元件组装，不良率明显偏高，除了手工烙铁修补焊外，没有很好的解决方法，而且对于既有贴片引脚又有插装脚的混装元件，波峰焊根本无能为力。 　　通孔回流焊技术是将插装元件结合SMT制程的一种特殊装配工艺。适用高密度、细间距引脚的装配，这种工艺与波峰焊相比优点如下： 　　(1)焊接质量好，不良比率低；(2)减少了波峰焊工序，提高了生产效率；(3)节省了设备投资，减少了人员投入，降低了生产成本；(4)表面助焊剂残留少，板面洁净度高，无锡渣损耗问题；(5)增加了PCB布局和空间，设计无须像波峰那样考虑连锡问题； 　　3、通孔回流焊实施要点 　　3.1 元件选择 　　通孔回流焊工艺对元件耐温度要求比较高，有铅焊接时元件应该采用那些在 183℃、峰值温度 240℃、60至90 秒钟内不发生劣化的树脂制造。无铅焊接时元件应该采用那些在 220℃以上、峰值温度 260℃、60至 90 秒钟内不发生劣化的树脂制造。 　　3.2 焊盘设计 　　通孔回流焊工艺的通孔焊盘一般设计成圆型或椭圆型；对手工插器件来说，元件引脚直径一般要比插装孔直径小0.15mm-0.25mm，对可贴装插装器件来说，元件引脚直径一般要比插装孔直径小0.3mm-0.5mm；间隙太大容易产生虚焊；器件定位精度也会降低，间隙太小通孔内的焊锡容易被元件引脚顶出造成空焊并产生锡球。另外，通孔焊盘与表面贴装焊盘之间的距离最好要大于0.5mm，以便满足钢网开孔的要求。 　　3.3 钢网设计 　　实现插装元件回流焊的关键在于合理地锡膏印刷钢网设计，不仅要仔细考虑SMD元件引脚的焊锡量，还要认真计算通孔焊锡填充量。而且在SMT制程中，表面贴装焊盘与插装孔之间锡膏需求量悬殊，而且SMD元件与插装引脚之间的距离一般都比较小，为了满足两者锡膏需求量有两种比较常见的措施：一按通孔焊盘比例适当扩大钢网开孔，在通孔位置进行二次印刷；二做阶梯钢网，对钢网局部进行加厚或减薄；不管采用何种方式都需要符合钢网开孔的面积比≥0.71和宽厚比≥1.6的基本要求。采用二次印刷方式时，要考虑印刷边缘的安全距离不要小于0.3mm，目前通孔回流焊工艺更常见的是采用阶梯钢网来增加通孔的锡膏量， 　　3.4 锡膏量计算方式 　　焊膏体积计算公式：V=TS×（LO×WO）=1/S×（TB×（Au-Ap）+ FT+ FB+ Vp）-VH 　　图1 　　V：需要的锡膏量；S：收缩因子；Au：通孔的截面积；Ap：插装引脚的截面积TB：PCB板的厚度；TS：钢网厚度；FT+ FB：浸润整个引脚表面的锡膏量；LO：钢网开口的长度；WO：钢网开口的宽度；LP：焊盘的长度；WP：焊盘的宽度；VH：焊锡进通孔的量；Vp：在PCB表面焊盘上的锡膏量 　　3.5 锡膏印刷控制 　　印刷锡量通常主要由钢网的开孔形状、尺寸和钢网厚度来控制，但是刮刀的角度。材料、压力、印刷速度、脱模都会对锡量产生影响