通孔再流焊接技术
1 引言
目前PCB组装中，表面贴装元件约占800／0，成本为60％，而穿孔元件约占20％，成本为40％。这种混合板采用传统再流焊技术是不能进行焊接，需采用再流焊与波峰焊两道工序。然而波峰焊接技术被应用于过孔插装元件(THD)印制板组件的焊接有许多不足之处：不适合高密度、细间距元件焊接；桥接、漏焊较多；需喷涂助焊剂；印制板受到较大热冲击易翘曲变形。
为了适应表面组装技术的发展，解决以上焊接难点，通孔再流焊接技术得到应用，可以实现一道工序完成焊接。通孔再流焊接技术(THR，Through-hole Reflow)，又称为穿孔再流焊PIHR(Pin-in-Hole Reflow)。该技术原理是在印制板完成贴片后，使用一种安装有许多针管的特殊模板，调整模板位置使针管与插装元件的过孔焊盘对齐，使用刮刀将模板上的焊膏漏印到焊盘上，然后安装插装元件，最后插装元件与贴片元件同时通过再流焊完成焊接。
通孔再流焊在很多方面可以替代波峰焊来实现对插装元件的焊接，特别是在处理焊接面上分布有高密度贴片元件(或有线间距SMD)的插件焊点的焊接，这此采用传统的波峰焊接已无能为力，另外通孔再流焊能极大地提高焊接质量，这足以弥补其设备昂贵的不足。通孔再流焊的出现，对于丰富焊接手段、提高线路板组装密度(可在焊接面分布高密度贴片元件)、提升焊接质量、降低工艺流程，都大有帮助。
2 通孔再流焊(THR＆PIP)工艺过程
一般元件都可以加工成为表面贴装元件，但是部分异型元件，如连接器、变压器和屏蔽罩等，为了满足机械强度和大电流需要，仍然需要加工成为接插元件，通孔式接插元件有较好的焊点机械强度。
接插元件应用于通孔再流焊工艺时应考虑2个问题：一为并不是所有接插元件都可以满足通孔再流焊工艺需求，即元件材料不会因再流高温而破坏，表1为可(不可)用于再流焊工艺的元件材料汇总；二是虽然通孔式接插元件可利用现有的SMT设备来组装，但在许多产品中不能提供足够的机械强度，而且在大面积PCB上，由于平整度的关系，很难使表面贴装式接插元件的所有引脚都与焊盘有一个牢固的接触，就需重新设计模板、再流焊温度曲线及引脚与开孔直径比例等。
通孔插装元件主体须离开线路板表面至少0.5mm，防止元件插装前后焊膏发生移动。元件引脚不要太长，通常长出板面1.0～1.5 mm就可以。此外，紧固件不可有太大的咬接力，因为表面贴装设备通常只支持10～20 N的压接力。
通孔再流焊生产工艺流程与SMT流程极其相似，即印刷焊膏于PCB通孔焊盘，放置插装件，再流焊接。图1为一单面通孔再流焊工艺过程示意图。无论对于单面混装板还是双面混装板，流程都相同。
3 通孔再流焊焊盘设计
通孔再流焊相邻的通孔间距要求至少2.54 mm或以上，目的防止相互之间产生连锡从而导致相邻的孔内少锡。焊盘孔径设计要求见图2，其中d为方形插针对角直径，di为焊孔直径，da为焊孔外径。焊孔直径设计要适当，当di<1mm时，焊膏印刷量易出现不足，而且如果元件是在板上过炉的话，空洞与少锡的现象会更严重，如果元件是在板下过炉的话，可以加大通孔PAD直径或边长来补充锡量，这样一般不太会有空洞和少锡现象；当di>2 mm时，焊膏容易从通孔漏掉造成空洞、少锡现象。焊孔直径di一般比插针直径d大0.2～0.3 mm，如果连接器端子较少，焊孔直径可以稍小一些。为增加焊膏量，焊孔外径一般比焊孔直径大30％～50％来补充，或焊盘设计为爪形，伸出的部分尽量长。
4 焊膏涂覆工艺
通孔再流焊技术的关键问题是由于焊点结构不同，导致通孔焊点所需焊膏量要比表面贴装焊点所需焊膏量大，采用模板印刷的方法不能同时满足通孔元件及表面贴装元件所需焊膏量。要获得良好的焊接效果，就要确保通孔再流焊基板各通孔焊盘上焊膏量恰到好处，否则会出现填锡不足等缺陷，如图3所示，导致在机械载荷作用下焊点强度会降低。
模板厚度一定尺寸一定时，为了满足足够的焊膏量，一般可以通过改变印刷参数来控制或采用分级模板印刷技术。模板如果太厚可以印刷两次，第一次专印通孔部分，第二次全部印刷一次。焊膏印刷量与通孔的下表面保持水平即可，如果太多，当元件插入孔中时，一部分焊膏被挤出。在未焊接前，这一部分锡可能会掉下来而带走孔中的一部分锡。
统模板设计和焊膏印刷技术的有机结合，可以改善通孔再流焊印刷工艺，比如改进印刷图案，扩大印刷面积，如图4所示。焊点所需合金体积必须根据引线形状、通孔直径、和基板厚度来确定要填充的钎料量，然后按所要求的填充百分比计算所需要的焊膏数量。估计焊膏中的金属含量大约为体积的50％，计算公式如下：
其中：Vs为填充通孔所需焊膏的体积，Vh为通孔的体积，Vl为引脚插入通孔部分的体积。
所需印刷面积印刷合计体积乘以调整系数F，其一般为0.6～1.O。但是这种方法容易受网板开孔"纵横比"的影响，还是不能大大满足要求。
上面计算的只是填满通孔所需要的焊膏体积，而通常我们追求的焊点形态不仅是填满通孔，钎料在引脚上还应有一定的爬升，在焊盘上形成一定的润湿圆角。参照图5，焊盘上圆角焊膏体积计算公式为：
其中：A为圆角截面积，X为圆角带重力中心，r为圆角半径，a为引脚半径。那么Vs 与Vf的和才是一个理想焊点成型所需要的焊膏体积。
传统技术不能保证施放所需的焊膏量形成合适的焊点，焊料预成型与焊膏相结合解决了满足通孔元件的焊点要求。焊料预成型是把轧制的焊料带冲压成期望的尺寸，进而按要求制成不同的形状和大小。组装时在插装部位印刷焊膏，将预制件贴装在焊膏中，然后插装通孔元件进行再流焊。这种方法很好地解决了焊膏施放量，但是难以进行高密度组装。新型的焊膏涂覆技术很好地解决了上述2方面的问题，一是采用如图6所示的分级模板技术，二是采用如图7右图的封闭压力系统。分级模板技术可采用0.15～0.25 mm厚的分级模板进
行印刷，常选择类型3粉末，网板材料一般为不锈钢和镍，近年来多种塑料材料也渐渐被人所接收。使用聚合物箔片制造标准的SMT网板，可以制成厚度大于8mm的网板，实现单一厚度的网板在单次印刷行程中印刷涂覆量不同的焊膏。封闭压力系统可明显提高材料的传送能力，达100％的填充率，在印刷小孔径比开口、要求印刷大量焊膏和在通孔中施加焊膏等应用时，它具有许多优点。喷嘴中焊膏流速与钎料直径有一定关系：松香基焊膏，钎料直径与流速关系很大；高分子材料基焊膏，钎料直径与流速关系很小。
印刷钎料量由模板开孔形状、尺寸和厚度来控制，刮刀的速度、压力和分离速度也是决定焊膏印刷量的重要指标。图7为刮刀系统与封闭压力系统印刷工艺对比，刮刀系统可以通过减小刮刀角度来增加焊膏施放量，封闭压力系统可以增加垂直压力来增加焊膏施放量，根据IPC-A-610C要求出孔焊膏量为l～1.5 mm，如图8所示。
5 元件贴装工艺
通孔再流焊技术对元件要求严格，许多通孔元件设计一般是根据手工焊和波峰焊工艺设计的，对元件外包材料没有什么特殊要求，不能经受再流焊高温的热冲击，比如铝电解电容和国产的一些塑封元件。因此选择时要看是否适合更高温度的工作条件、能否配合视觉系统、针型栅格、高度及重量、定位和底座受力、端子形状、PCB布局、焊膏应用及再流等，元件成本有所增加。另外，不规则形状元件的自动安装需用新一代的取放机处理，并提供更强的底座受力，进料器和自动包装也需进行相应的改进，这会带来更高的成本和技术。
通孔再流焊元件插装时，引脚长度和锥形引脚端部形状对插件后的焊膏量也会有较大影响。元件引脚穿出电路板太长时，引脚端部会带走一部分焊膏，这部分焊膏可能会脱落造成少锡或者焊后在端子的末端残留有大的钎料球。因此，应该规定引脚伸出长度。元件引脚的最大允许长度取决于基板的厚度、钎料量、引线表面质量，而且常常必须由给定的组件通过实验方法确定。引脚端部形状也会对影响到焊膏量，锥形端子比平头端子带走焊膏量要少。由于很多通孔再流焊元件不适于机器插装，故通孔必须足够大以易于手工插装。这里存在一个偏心的问题，即插装位置是否对焊点形态有影响。在波峰焊工艺中，波峰能给通孔提供充足的钎料量，即使插件引脚偏心，在焊接过程中也会发生自校准效应，使引脚居于通孔中心。而采用通孔再流焊工艺，通孔中钎料受热不均匀，先受热的钎料发生熔融并在引脚与镀铜孔上润湿铺展，使得引脚的四面受到不均匀力的作用而被拉到孔壁一侧，并且由于钎料量不足，使钎料不能爬升到焊盘处，因而不会产牛自校准作用，这样冷却后会产生引脚偏心的焊点。也就是说引脚的偏心只与钎料量及焊接工艺有关，而与插件的位置关系不大。
6 再流焊工艺
红外再流焊炉不能用于通孔再流焊，因为它没有考虑到热传递效应对于大块元件与几何形状复杂的元件(比如有遮蔽效应的元件)的不同。强制热风再流焊炉有着极高的热传递效率，可用于通孔再流焊技术。再流焊温度曲线要合适，温度设置太高会导致元件损坏，太低
会导致焊膏不能完全溶化。图10为通孔再流焊技术中焊膏熔化形成焊点的全过程。
选择的焊膏必须要求活性较高，否则少锡现象是避免不了的，这一点非常重要。再流工艺曲线的设置，润湿阶段时间不要过长，从润湿到峰值温度的曲线要很陡，当然不能超过一般元件所能承受的最大温升率。另外，由于通孔中的焊膏量比贴装焊盘上涂敷的焊膏量大得多，再流焊时会有大量的助焊剂挥发，再流焊炉的助焊剂回收系统要好，排废气能力要强，风速可调到最高，炉保养频率需要增加。
剥离现象是无铅工艺中出现影响可靠性的新问题(图11)。元件和电路板焊盘镀层容易产生剥离现象，焊点脱离焊盘；某些情况下焊点与焊盘不分离，但是焊盘和PCB分离，原因是由于焊点凝固的不同时性使内部产生了应力。厚板通孔再流焊技术中，合金中铅的污染容易产生这种现象，但在现在的无铅焊接中也出现，可能的导致原因是铅的污染或非共晶合金的热膨胀和收缩。对通孔再流焊来说焊盘尺寸对焊点强度几乎没有影响，而通孔对承载强度有很大的影响。剥离现象不会对焊点强度造成严重影响，但工艺中要求防止剥离出现，可通过减小焊盘尺寸或采用如图12所示结构(阻焊层将焊盘覆盖一部分)来防止焊盘与PCB剥离。
7 焊点质量评价标准通孔再流焊具有很高的机械强度，即使焊点填充率为30％～40%。从焊点强度方面来讲，通孔再流焊中存在与波峰焊强度相当的临界质量分数。临界钎料量的大小与印制板电路的厚度有关：厚度越大，临界钎料量越小。
焊接质量可以采用焊点形态来判断：当达到临界钎料量时，焊点外观上没有空洞，强度与波峰焊相当。检查焊点主要看两处：通孔被填满的程度及焊料球形区域外围浸润性。IPC-A-610C规定：理想的通孔再流焊点应该达到100％或至少75％的填充率(图13)；焊料外围浸润性的最低条件是焊料球和外围浸润都需要检查，当新月形在电路板两面都产生且两面球形的外围浸润接近360℃(最低270℃)时就算满足要求。
通常，孔填充不良往往是工艺或元件有问题的征兆，它给可靠性带来不利影响。而这种假定不适合通孔再流焊工艺，因为在通孔再流焊时每个焊点获得的钎料是有限的。钎料填充程度不可作为软钎料可焊性好坏的指标。再流焊点的不同外观不是废品或返修的原因。应该考虑钎料在每根引线上的均匀分布和钎料对引线和孔壁的良好润湿。
通孔再流焊前端工艺会遇到一些问题：旧的波峰焊基板由于孔太大而不能用于THR工艺，但由于有细间距的表面贴装器件，不能使用更厚的模板。当采用分级模板的方法，使用较厚的模板时还会在贴装元件所需要的时间内，为通孔元件所印刷的焊膏出现坍落而互连。许多通孔元器件(尤其是插接件)并非设计成可以承受再流焊的高温。要得到良好的焊接效果，问题的关键在于：一是要确保通孔再流焊基板各部分的焊膏量都恰到好处，否则会出现填锡不
足，二是注意那些不能承受温度变化与遮蔽效应的元器件。机器插装工艺的关键问题是引脚的视觉校准。由于锡膏覆盖插孔，一旦引脚弯曲并且第一次插装不成功，就不可能使用孔来"搜索"。和元件原型比较并直接反射引脚，需要在插装前检查元件，检查所有引脚和适当的插装坐标，来保证第一次插装是能够完成的。
另外，通孔再流焊工艺焊膏用量特别大，助焊剂挥发后形成的残留物很多，造成对机器的污染，助焊剂管理系统就显得尤为重要；大量的助焊剂残余限制ICT测试效率，要求选择测试点的引入或采用探针可测试焊膏。
9 结论
通孔再流焊技术是将通孔元件结合到表面组装工艺的一一种工艺方法，它相对于传统工艺的优越性首先减少了波峰焊及手工补焊工序，提高了效率；其次增加了印制板电路的设计布局和空间，扩大了工艺设计窗口，提高了产品可靠性；再次相对波峰焊减少产生桥接的可能性，提高了一次通过率。通孔再流焊技术的日益盛行主要是因为可以大大节省成本，节省工艺流程，降低机械要求和占地面积。
通孔再流焊技术虽然存在不足之处，但只要通过适当的工艺设计和工艺过程控制，包括产品优化、布局设计规范和模板设计规范的改进等，通孔再流焊焊点质量与可靠性是可以与传统替代工艺相媲美。通孔再流焊技术发展的主要方向为工艺的优化与元件的改良。良好的工艺可以用来优化通孔再流焊，我国在生产调谐器和高技术、高附加值的一些通信产品已率先使用PIHR工艺，预计不久的将来这项技术将得到更广泛的应用。
穿孔回流焊是一项国际电子组装应用中新兴的技术。当在PCB的同一面上既有贴装元件，又有少量插座等插装元件时，一般我们会采取先贴片过回流炉，然后再手工插装过波峰焊的方式。但是，如果采取穿孔回流焊技术，则只需在贴片完成后，进回流炉前，将插件元件插装好，一起过回流炉就可以了。 通过这项比较，就可以看出穿孔回流焊相对于传统工艺的优越性。首先是减少了工序，省去了波峰焊这道工序，在费用上自然可以节省不少。同时也减少了所需工作人员，在效率上也得到了提高。其次是回流焊相对于波峰焊，生产桥接的可能性要小得多，这样就提高了一次通过率。穿孔回流焊技术相对传统工艺在经济性、先进性上都有很大的优势。所以，穿孔回流焊技术是电子组装中的一项革新，必然会得到广泛的应用。 但如果要应用穿孔回流焊技术，也需要对器件、PCB设计、网板设计等方面提出一些不同于传统工艺的要求。 a)元件： 穿孔元件要求能承受回流炉的回流温度的标准，最小为230度,65秒。这一过程包括在孔的上面涂覆焊膏（将在回流焊过程中进入孔中）。为使这一过程可行，元件体应距板面0.5毫米，所选元件的引脚长度应和板厚相当，有一个正方形或U形截面，（较之长方形为好）。 b)计算孔尺寸 完成孔的尺寸应在直径上比引脚的最大测量尺寸大0.255毫米（0.010英寸），通常用引脚的截面对角，而不包括保持特征。钻孔的尺寸比之完成孔再大0.15毫米（0.006英寸），这是电镀补偿，这样算得的孔就是可接受的最小尺寸。 c)计算丝网：（焊膏量） 第一部分计算是找出焊接所需的焊膏量，孔的体积减去引脚的体积再加上焊角的体积。（需要什么样的焊接圆角）。所需焊接体积乘以2就是所需焊膏量，因为焊膏中金属含量为50%体积（以ALPHA 的UP78焊膏为例）。丝印过程中将焊膏通过网孔印在PCB上，由于压力一般能将焊膏压进孔中0.8毫米（当刮刀与网板成45度角时）。我们计算进入孔中焊膏的体积，从所需焊膏量中减去它就得到在网孔中留下的焊膏的体积。这一体积除以网板的厚度就可以求出网孔所需的面积了。 d)网板设计： 网板的位置将取决于以下几个因素： 1、网孔的一边到孔中心的最小距离要求等于钻孔半径。 2、网孔总是比焊盘要大，所以焊膏将涂在阻焊层上，回流焊后确认不会有焊膏残留在阻焊盘上，网孔的边要求笔直，因为当回流焊过程焊膏进入孔中，将不会有焊膏在表面进行回流焊。 3、器件底面的下模形状有设计限制，下底面和丝印的焊膏之间需要有0。2毫米的空间。（在设计中必须包含） 4、在插座上，许多网孔提供笔直和窄的丝印，所以元件定位和在穿孔插座旁的测试点要留下一定的空间给焊膏层。 5、一般元件比如晶振，在元件下有足够的空间满足丝印需要的面积，这意味着将没有必要将焊膏涂覆在元件的外部。 e)元件管脚的准备： 管脚有一个正确的长度非常重要，当它们进入这一过程之前它们必须被预先剪切以达到比板厚多1.5毫米的条件。所有的引脚尺寸和网孔尺寸的变动偏差都将会被焊接圆角的量所包含，所以一些变动会体现在焊接圆角的高度变动上。 回流炉的温度曲线要求设置成：在4.5分钟内平滑提升到165+20度，从165～220+5度只经过一个温区，在220+5度保持50秒。 f)焊接： 由于实际原因，当穿孔回流焊时总是有焊膏的变动，所以设计有一个焊接圆角，可以解决一系列变
通孔回流焊接的作用 一.什么叫通孔回流焊接技 在传统的电子组装工艺中，对于安装有过孔插装元件采用波峰焊接技术。但波峰焊接有许多不足之处：不适合高密度、细间距元件焊接；桥接、漏焊较多；需喷涂助焊剂； PCB板受到较大热冲击翘曲变形。因此波峰焊接在许多方面不能适应高精密度电子组装技术的发展。为了适应这种高精密度表面组装技术的发展，解决以上焊接难点的措施是采用通孔回流焊接技(THRThrough-holeReflow)，又称为穿孔回流焊PIHR(Pin-in-HoleReflow)。该技术原理是在PCB板完成贴片后，使用一种安装有许多针管的特殊钢网模板，调整模板位置使针管与插装元件的过孔焊盘对齐，使用刮刀将模板上的锡膏漏印到焊盘上，然后安装插装元件，最后插装元件与贴片元件同时通过回流焊完成焊接。从中可以看出穿孔回流焊相对于传统工艺的优越性：首先是减少了工序，省去了波峰焊这道工序，节省了人工费用，在效率上也得到了提高；其次回流焊相对于波峰焊，产生桥接的可能性要小的多，这样就提高了一次通过率。穿孔回流焊相对传统工艺在生产效率、先进性上都有很大优势。通孔回流焊接技术起源于日本SONY公司，20世纪90年代初已开始应用，但它主要应用于SONY自己的产品上，如电视调谐器及CDWalkman。 通孔回流焊有时也称作分类元件回流焊，正在逐渐兴起。它可以去除波峰焊环节，而成为PCB混装技术中的一个工艺环节。通孔回流焊最大的好处就是可以在发挥表面贴装制造工艺的优点的同时使用通孔插件来得到较好的机械联接强度。对于较大尺寸的PCB板的平整度不能够使所有表面贴装元器件的引脚都能和焊盘接触，同时，就算引脚和焊盘都能接触上，它所提供的机械强度也往往是不够大的，很容易在产品的使用中脱开而成为故障点。尽管通孔回流焊可发取得偿还好处，但是在实际应用中通孔回流焊仍有几个缺点，锡膏量大，这样会增加因助焊剂的挥了冷却而产生对机器污染的程度，需要一个有效的助焊剂残留清除装置。通孔回流焊另外一点是许多连接器并没有设计成可以承受通孔回流焊的温度，早期通孔回流焊基于直接红外加热的回流焊炉子已不能适用，这种回流焊炉子缺少有效的热传递效率来处理一般表面贴装元件与具有复杂几何外观的通孔连接器同在一块PCB上的能力。只有大容量的具有高的热传递的强制对流通孔回流焊炉子，才有可能实现通孔回流，并且也得到实践证明，剩下的问题就是如何保证通孔中的锡膏与元件脚有一个适当的回流焊温度曲线。随着工艺与元件的改进，通孔回流焊也会越来越多被应用。影响回流焊工艺的因素很多，也很复杂，需要工艺人员在生产中不断研究探讨，将从多个方面来进行探讨。 二．通孔回流焊接工艺的特点 1. 通孔回流焊与波峰焊相比的优点 (1)通孔回流焊焊接质量好，不良比率PPM(百万分率的缺陷率)可低于20。 (2)虚焊、连锡等缺陷少，返修率极低。 (3)PCB布局的设计无须像波峰焊工艺那样特别考虑。 (4)工艺流程简单，设备操作简单。 (5)通孔回流焊设备占地面积少，因其印刷机及回流炉都较小，故只需较小的面积。 (6)无锡渣问题。 (7)机器为全封闭式，干净，生产车间里无异味。 (8)通孔回流焊设备管理及保养简单。 (9)印刷工艺中采用了印刷模板，各焊接点及印刷的焊膏量可根据需要调节。
通孔回流焊钢网开孔设计 .1 一般原则 .1 钢网锡膏量计算 （1）焊点锡量体积 上图为一个润湿良好的饱满焊点的典型形态，其体积计算如下： ?V焊点是元件焊点的体积，对于润湿良好的饱满焊点的体积计算如下： V焊点＝Vhole－Vlead＋2 ×Vfillet； ?Vhole是通孔（不包括元件管脚）的体积 Vhole＝×D/2×D/2×T； — D是通孔插装器件的插装通孔直径 — T为PCB的板厚 ?Vlead 是器件引脚所占通孔的体积 对圆形引脚元器件：Vlead＝×d/2×d/2×T； — d是截面形状为圆形的通孔插装器件引脚直径 — T为PCB的板厚 对方形或矩形引脚元器件：Vlead＝L×W×T； — L是截面为方形或矩形的通孔插装器件引脚长边尺寸 — W是截面为方形或矩形的通孔插装器件引脚短边尺寸 — T为PCB的板厚 ?Vfillet为上或下焊料焊接后脚焊缝的体积 Vfillet＝0.215×（R1×R1）×2 ×（0.2234×R1＋d/2）； — R1为脚焊缝的半径 — d是截面形状为圆形的通孔插装器件引脚直径，当截面为其他形状时，须将其换算为等效圆形面积的直径值。 （2）锡膏量体积 根据我司应用的锡膏的金属含量90％及助焊剂密度计算，形成最终焊点的总锡膏量的体积必须为焊点体积的2倍。 焈形成焊点所需的总锡膏量V锡膏计算如下： V锡膏＝V焊点×2； — ×2是因为焊接后锡膏的体积收缩比近似为50％ 锡膏印刷之后的锡膏涂覆形态如下图所示：
由上图可知： 焈V锡膏由钢网的开口体积V钢网和过孔内的填孔量V填孔量两部分组成，即： V锡膏＝V钢网＋V填孔量 焈V填孔量是与PCB厚度，通孔的尺寸，刮刀的角度，类型，速度，压力有关的函数在我司印刷方向为0度，锡膏中金属含量为90%时，锡膏填孔比率R填孔比的方程为：R填孔比=72.45+11.86（刮刀类型系数）-12.44（刮刀角度系数）+1.89（印刷速度系数）+8.76（填孔尺寸系数）； V填孔量＝R填孔比××D/2×D/2×62mil。 — D是通孔插装器件的插装通孔直径 ?钢网锡膏量体积V钢网计算如下： V钢网＝V锡膏—V填孔量。 注：所有的上述过程都已经由美国环球公司整合进其AART锡膏量预估和钢网设计评估软件中，在使用的过程中必须提供PCB，焊盘过孔尺寸，锡膏，刮刀，钢网厚度等基本信息。 .1 钢网开口面积 对于各类截面形状和尺寸的管脚，特制定了在1.6mm，2.0mm，2.35mm三种PCB厚度下钢网设计时所需要的钢网体积表，请参见附录中的《穿孔回流管脚尺寸与钢网体积对照表》，可以依照按表所得的钢网体积和已定的钢网厚度，按下列公式确定钢网的开口面积。 钢网开口面积＝钢网的体积V钢网╱钢网厚度。 《穿孔回流管脚尺寸与钢网体积对照表》分别按照插装器件封装库设计规范与连接器器件封装库设计规范两种不同的焊盘设计方式分类，对于方形管脚和圆形管脚进行了钢网体积的计算。对于不按照两类封装库设计规范进行设计的焊盘类型，本对照表未一一包括在内。.2 钢网间隙和尺寸限制 钢网开口之间的间隙及其开口尺寸限制如下图所示： 钢网开口尺寸方面限制：为以通孔中心为分界点向各方向延伸的开口长度，如图所示c。 钢网开口间隙：钢网开口与开口之间隙，如图所示a，b。 具体要求如下： 钢网厚度钢网开口间距a，b 开口尺寸限制c 7或8mils ≥15mils≤400mil 5或6mils ≥12mils≤400mil .1 钢网开口的几何形状
Pb-Free焊接技术革新----回流焊及通孔回流技术 招生对象 －－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－ 电子制造企业：生产工程师、制程工程师、工艺工程师、产品工程师、设备工程师、品质工程师、NPI工程师 【主办单位】中国电子标准协会 【咨询热线】0 7 5 5 – 2 6 5 0 6 7 5 7 1 3 7 9 8 4 7 2 9 3 6 李生 【报名邮箱】martin#https://www.doczj.com/doc/8c6972187.html, （请将#换成@） 课程内容 －－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－ 前言： " 无铅回流焊技术历经多年发展及工艺革新，宽泛成熟工艺窗口（PWI），针对于普通电子产品的成功焊接，大家一般能驾轻就熟。不过，对于QFN、CPS、POP、PiH、01005等特殊元器件焊接后的机械性能、电气性能；仍有许多技术难点、焊接工艺仍需再度优化工艺窗口及制程改善。 通孔回流焊接THR（Through-hole Reflow）目前大多数PCBA通孔元件占比较少约5%~10%，通常采用波峰焊接、选择性波峰焊接、自动焊接机器人、手工焊以及压接等方法，
组装费用远远高于该比例，而且组装质量也不如回流焊接，因此通孔元件回流焊接日渐流行，不仅有利于提高生产效率及产品质量，同时带来工艺技术水平的提高和进步。不过有关通孔回流焊接PCB的DFM、网版开孔设计、载具工装、回流检测等技术，较多的实践层面问题，仍需多做工艺技术的交流与探讨、学习。 " 参加对象： " 电子制造企业：生产工程师、制程工程师、工艺工程师、产品工程师、设备工程师、品质工程师、NPI工程师 军工单位、研究院所：工艺研究员、品质工程师、设计工程师、设备工程师、品质工程师；" 【温馨提示】：本公司竭诚为企业提供灵活定制化的内部培训和顾问服务，培训内容可根据您的需要灵活设计，企业内部培训人数不受限制，培训时间由企业灵活制定。顾问服务由业界顶尖顾问服务团队组成，由专人全程跟进，签约型绩效考核顾问服务效果，迅速全面提升企业工艺技术水平、产品质量及可靠性、成本节约！热诚欢迎您的垂询！ 课程大纲： 第一讲： 1、焊锡原理基本概念理解 2、Reflow设备工作原理 3、Reflow的性能评估解析 4、Reflow温度曲线设定依据 5、Reflow Profile详解 6、焊锡熔化原理详解 7、焊锡不良之短路解析 8、焊锡不良之空焊解析 第二讲：
SMT回流焊工艺详细介绍 SMT回流焊工艺详细介绍 回流焊接是用在SMT装配工艺中的主要板级互连方法，这种焊接方法把所需要的焊接特性极好地结合在一起，这些特性包括易于加工、对各种SMT设计有广泛的兼容性，具有高的焊接可靠性以及成本低等. 然而，在回流焊接被用作为最重要的SMT元件级和板级互连方法的时候，它也受到要求进一步改进焊接性能的挑战，事实上，回流焊接技术能否经受住这一挑战将决定焊膏能否继续作为首要的SMT焊接材料，尤其是在超细微间距技术不断取得进展的情况之下。 下面我们将探讨影响改进回流焊接性能的几个主要问题 一，未焊满未焊满是在相邻的引线之间形成焊桥。 通常，所有能引起焊膏坍落的因素都会导致未焊满，这些因素包括： 1，升温速度太快； 2，焊膏的触变性能太差或是焊膏的粘度在剪切后恢复太慢； 3，金属负荷或固体含量太低； 4，粉料粒度分布太广； 5；焊剂表面张力太小。但是，坍落并非必然引起未焊满，在软熔时，熔化了的未焊满焊料在表面张力的推动下有断开的可能，焊料流失现象将使未焊满问题变得更加严重。在此情况下，由于焊料流失而聚集在某一区域的过量的焊料将会使熔融焊料变得过多而不易断开。 除了引起焊膏坍落的因素而外，下面的因素也引起未满焊的常见原因： 1，相对于焊点之间的空间而言，焊膏熔敷太多； 2，加热温度过高； 3，焊膏受热速度比电路板更快； 4，焊剂润湿速度太快； 5，焊剂蒸气压太低； 6；焊剂的溶剂成分太高； 7，焊剂树脂软化点太低。 二，断续润湿焊料膜的断续润湿是指有水出现在光滑的表面上，这是由于焊料能粘附在大多数的固体金属表面上，并且在熔化了的焊料覆盖层下隐藏着某些未被润湿的点，因此，在最初用熔化的焊料来覆盖表面时，会有断续润湿现象出现。 消除断续润湿现象的方法是： 1，降低焊接温度； 2，缩短软熔的停留时间； 3，采用流动的惰性气氛； 4，降低污染程度。
通孔回流焊接的工艺技术如图2，可实现在单一步骤中同时对通孔元件和表面贴装元件（SMC/SMD）进行回流焊。相对传统工艺，在经济性、先进性上都有很大的优势。所以，通孔回流工艺是电子组装中的一项革新，必然会得到广泛的应用。 二通孔回流焊接工艺与传统工艺相比具有以下优势： 1、首先是减少了工序，省去了波峰焊这道工序，多种操作被简化成一种综合的工艺过程； 2、需要的设备、材料和人员较少； 3、可降低生产成本和缩短生产周期； 4、可降低因波峰焊而造成的高缺陷率，达到回流焊的高直通率。； 5、可省去了一个或一个以上的热处理步骤，从而改善PCB可焊性和电子元件的可靠性，等等。 尽管用通孔回焊可得到良好的工艺效果，但还是存在一些工艺问题。 1、在通孔回焊过程中锡膏的用量比较大，由于助焊剂挥发物质的沉积会增加对机器的污染，因而回流炉具有有效的助焊剂管理系统是很重要的； 2、对THT元件质量要求高，要求THT元件能经受再流焊炉的热冲击，例如线圈、连接器、屏蔽等。有铅焊接时要求元件体耐温235℃，无铅要求260℃以上。许多THT元件尤其是连接器无法承受回流焊温度；电位器、铝电解电容、国产的连接器、国产塑封器件等不适合回流焊工艺。 3、由于要同时兼顾到THT元件和SND元件，使工艺难度增加。 本文重点是确定对通孔回流工艺质量有明显影响的各种因素，然后将这些因素划分为材料、设计或与工艺相关的因素，揭示在实施通孔回流工艺之前必须清楚了解的关键问题。 1. 通孔回流焊焊点形态要求 2. 获得理想焊点的锡膏体积计算 3. 锡膏沉积方法 4. 设计和材料问题 5. 贴装问题 6. 回流温度曲线的设定 下面将逐项予以详细描述。
关于回流焊工艺发展的讨论 2003-6-18 9:00:31 文章作者：本站新闻管理员阅读818次 双击鼠标自动滚屏，单击停止最近几年，SMT生产技术已发生了巨大的变化，其中：生产标准的改变，新型焊膏的利用、不同基材的出现，以及元器件本身材料和设计的革新都使得热处理工艺不断发展。新型元器件的设计动力是来自于产品小型化的不断驱使。这些新型元器件封装包括：BGA（球栅阵列）、COB（裸芯片）、CSP（微型封装）、MCM（多芯片模块），以及flip chip（倒装片）等。产品小型化回流焊使得元器件越做越小，并使管脚数增加，使间距变小。另外为减少成本，免清洗和低残留焊膏使用的更加广泛，与之相应的是氮气的使用也随之增加。市场对手持式电子产品的不断需求始终是一个强大的驱动力，它使得封装工艺必须适应这些产品的技术要求。因此更小、更密、更轻的组装技术，以及更短的产品周期、更多、更密的I/O引线，更强的可操控性----都把回流焊技术提到一个新的层次上来讨论。同时也对热处理工艺的控制手段和设备提出了新的要求。 考虑到这些压力，我们提出了一个简单的设想图，其中的一些方案可以回答回流焊工艺今后会遇到的挑战。 氮气惰性保护 使用惰性气体，一般采用氮气，这种方法在回流焊工艺中已被采用了相当长的一段时间，但它的价格还是一个问题。因为惰性气体可以减少焊接过程中的氧化，因此，这种工艺可以使用活性较低的焊膏材料。这一点对于低残留物焊膏和免清洗尤为重要。另外，对于多次焊接工艺也相当关键。比如：在双面板的焊接中，氮气保护对于带有OSPs的板子在多次回流工艺中有很大的优势，因为在N2的保护下，板上的铜质焊盘与线路的可焊性得到了很好的保护。使用氮气的另一个好处是增加表面张力，它使得制造商在选择器件时有更大的余地（尤其是超细间距器件），并且增加焊点表面光洁度，使薄型材料不易褪色。真正最大的好处是降低了成本。氮气保护的费用取决于各种各样的因素，包括氮气在机器中使用的位置，氮气的利用率等。当然，我们通常感觉氮气消耗是一种工艺过程中额外的费用，因此总是想方设法减少氮气的消耗。目前焊膏的化学成份也在不断的改进提高，以便将来的工艺中不再使用氮气保护；或者至少在较高的O2浓度值下（比如：1000ppm对比目前为50ppm）取得良好的焊接效果，以便减少氮气的用量。对于是否使用氮气的保护，我们必须综合考虑许多问题，包括：产量要求的质量等级，以及每一对应的氮气消耗费用。使用氮气是有费用的问题，但是如果将它对提高产量与质量所带来的好处计算进来，那么它的费用是相对微不足道的。 如果焊接炉不是强制回流的那一种，并且气流是分层状态，那么氮气的消耗是比较容易控制的。但是，目前大多数炉的工作方式都是大容量循环强制对流加热，炉体内的气流是在不停的流动，这给氮气的控制与消耗提出了一个新的难题。一般，我们采取这几种方法降低氮气用量。首先，必须减少炉体进口的尺寸，尤其是垂直方向上的开口尺寸，使用遮挡板、卷帘幕，或者利用一些其它的东西来堵住进出口的孔隙。由遮挡板、卷帘幕向下形成的隔离区可以阻挡氮气的外泄，并且使外部的空气无法进入炉体内部，也有些回流炉是采用自动的
通孔回流焊技术要求 近年来,表面贴装技术（SMT）迅速发展起来,在电子行业具有举足轻重的位置。除了全自动化生产规模效应外,SMT还有以下的技术优势：元件可在PCB的两面进行贴装,以实现高密度组装;即使是最小尺寸的元件也能实现精密贴装,因此可以生产出高质量的PCB组件。 然而,在一些情况下,这些优势随着在PCB上元件贴着力的减少而削弱。让我们观察图1的例子。SMT元件的特点是设计紧凑,并易于贴装,与通孔的连接器在尺寸和组装形式上有明显的区别。 图1 PCB上组装有SMT元件（左）和一个大理通孔安装的连接器（右） 用于工业领域现场接线的连接器通常是大功率元件。可满足传输高电压、大电流的需要。因此设计时必须考虑到足够的电气间隙与爬电距离,这些因素最终影响到元件的尺寸。 此外,操作便利性、连接器的机械强度也是很重要的因素。连接器通常是PCB主板与“外界部件”通信的“接口”,故有时可能会遇到相当大的外力。通孔技术组装的元件在可靠性方面要比相应的SMT元件高很多。无论是强烈的拉拽、挤压或热冲击,它都能承受,而不易脱离PCB。 从成本考虑,大部分PCB上SMT元件约占80%,生产成本仅占60%;通孔元件约占20%,生产成本却占40%,如图2所示。可见,通孔元件生产成本相对较高。而对许多制造公司来说,今后面临的挑战之一便是开发采用纯SMT工艺的印刷线路板。
图2 带有通孔无件和SMT元件的PCB 根据生产成本以及对PCB的影响,SMT+波峰焊和SMT+压接技术（press in）等现有的工艺还不完全令人满意,因为在现有的SMT工序需要进行二次加工,不能一次性完成组装。 这就对采用通孔技术的元件提出了下列要求：通孔元件与贴片元件应该使用同样的时间、设备和方法来完成组装。 THR如何与SMT进行整合 根据上述要求发展起来的技术,称之为通孔回流焊技术（Through-hole Reflow,THR）,又叫“引脚浸锡膏（pin in paste,PIP）”工序,如图3所示。 图3 通孔回流焊技术的工序
通孔插装元器件焊孔、焊盘设计工艺规范 1.0目的：规范元器件焊孔、焊盘设计，满足可制造性要求。 2.0适用范围：通孔插装元器件的焊孔、焊盘设计? 3.0内容 3.1定义 3.1.1引脚直径：若无特殊说明，指圆形引脚的直径，或者指方形（含扁形） 引脚截面的对角线长度，用d表示，如图（a）、图（b）所示。 3.1.2方形（或扁形）引脚截面尺寸：用w表示引脚宽度，用t表示引脚厚 度，如图（b）所示。当方形引脚的宽厚比w/t大于2时称为扁形引 脚。 3.1.3焊孔直径：圆形焊孔直径，用d1表示，如图（c）所示。 3.1.4焊盘直径：圆形焊盘直径，用D表示，如图（c）所示。 3.1.5椭圆（或方形）焊盘长度：用L表示，如图（d）所示。 3.1.6椭圆（或方形）焊盘宽度：用W表示，如图（d）所示。 图3.1.1 (a) 圆形引脚元器件 (b) 方形(或扁形)引脚元器件 元件 (c) 圆形焊孔及焊盘(d) 圆形焊孔及椭圆(或方形)焊盘
3.2 焊孔 3.2.1 一般情况下,焊孔直径d1按表选取： 表 注1：无标准骨架的电感、变压器、多股线等误差较大的非标准元件， 取上限。单 面板取下限。 注2：在仅有有限的几个插装元件，多数元件为贴装元件的情况下， 有可能使用到 通孔回流焊工艺，比如模块针脚的焊接。 3.2.2 脚距精度较高，且定位要求也较高的元器件，如输入、输出插座等，焊孔直径等于引脚直径加上~。 3.2.3 方形引脚焊孔: 3.2.3.1 w ＞时,设计为方焊孔(圆角R 为~, 防止圆角影响插装),方焊孔尺寸如图所示。 3.2.3.2 w ＜2 mm 时,设计为圆孔，焊孔直径d1=d+~, d 为引脚截面对角线长。 3.2.4 扁形引脚焊孔: 3.2. 4.1 w ＜时,设计成圆孔，焊孔直径d1=d+~, d 为引脚截面对角线长。 3.2.4.2 w ＞时，根据t 值大小设计为长方孔或长圆孔，如图所示。t ＞时,焊 孔设计为长方孔(圆角R 为~,防止圆角影响插装)，长方孔焊孔宽度T=t+,焊孔长度L=w+~；t ＜时,焊孔设计为长圆孔, 长圆孔焊孔宽度T=t+,且T ≥,长圆孔焊盘长度L=w+t+)15.0(15.0 t 。 长方焊孔 图3.2.4
通孔再流焊接技术 1 引言 目前PCB组装中，表面贴装元件约占800／0，成本为60％，而穿孔元件约占20％，成本为40％。这种混合板采用传统再流焊技术是不能进行焊接，需采用再流焊与波峰焊两道工序。然而波峰焊接技术被应用于过孔插装元件(THD)印制板组件的焊接有许多不足之处：不适合高密度、细间距元件焊接；桥接、漏焊较多；需喷涂助焊剂；印制板受到较大热冲击易翘曲变形。 为了适应表面组装技术的发展，解决以上焊接难点，通孔再流焊接技术得到应用，可以实现一道工序完成焊接。通孔再流焊接技术(THR，Through-hole Reflow)，又称为穿孔再流焊PIHR(Pin-in-Hole Reflow)。该技术原理是在印制板完成贴片后，使用一种安装有许多针管的特殊模板，调整模板位置使针管与插装元件的过孔焊盘对齐，使用刮刀将模板上的焊膏漏印到焊盘上，然后安装插装元件，最后插装元件与贴片元件同时通过再流焊完成焊接。 通孔再流焊在很多方面可以替代波峰焊来实现对插装元件的焊接，特别是在处理焊接面上分布有高密度贴片元件(或有线间距SMD)的插件焊点的焊接，这此采用传统的波峰焊接已无能为力，另外通孔再流焊能极大地提高焊接质量，这足以弥补其设备昂贵的不足。通孔再流焊的出现，对于丰富焊接手段、提高线路板组装密度(可在焊接面分布高密度贴片元件)、提升焊接质量、降低工艺流程，都大有帮助。 2 通孔再流焊(THR＆PIP)工艺过程 一般元件都可以加工成为表面贴装元件，但是部分异型元件，如连接器、变压器和屏蔽罩等，为了满足机械强度和大电流需要，仍然需要加工成为接插元件，通孔式接插元件有较好的焊点机械强度。 接插元件应用于通孔再流焊工艺时应考虑2个问题：一为并不是所有接插元件都可以满足通孔再流焊工艺需求，即元件材料不会因再流高温而破坏，表1为可(不可)用于再流焊工艺的元件材料汇总；二是虽然通孔式接插元件可利用现有的SMT设备来组装，但在许多产品中不能提供足够的机械强度，而且在大面积PCB上，由于平整度的关系，很难使表面贴装式接插元件的所有引脚都与焊盘有一个牢固的接触，就需重新设计模板、再流焊温度曲线及引脚与开孔直径比例等。
回流焊技术 1.什么是回流焊回流焊原理分为几个描述：（回流焊温度曲线图）双轨回流焊的工作原理 2.回流焊流程介绍回流焊工艺要求影响工艺的因素: 3.回流焊技术有那些优势？ 4.回流焊的注意事项 1.桥联回流焊焊接加热过程中也会产生焊料塌边，这个情况出现在预热和主加热两种场合，当预热温度在几十至一百度范围内，作为焊料中成分之一的溶剂即会降低粘度而流出，如果其流出的趋势是十分强烈的，会同时将焊料颗粒挤出焊区外的含金颗粒，在熔融时如不能返回到焊区内，也会形成滞留的焊料球。除上面的因素外，SMD元件端电极是否平整良好，电路线路板布线设计与焊区间距是否规范，阻焊剂涂敷方法的选择和其涂敷精度等都会是造成桥联的原因。 2.立碑元件浮高(曼哈顿现象) 片式元件在遭受回流焊急速加热情况下发生的翘立，这是因为急热使元件两端存在温差，电极端一边的焊料完全熔融后获得良好的湿润，而另一边的焊料未完全熔融而引起湿润不良，这样促进了元件的翘立。因此，回流焊加热时要从时间要素的角度考虑，使水平方向的加热形成均衡的温度分布，避免回流焊急热的产生。防止元件翘立的主要因素有以下几点：①选择粘接力强的焊料，焊料的印刷精度和元件的贴装精度也需提高；②元件的外部电极需要有良好的湿润性和湿润稳定性。推荐：温度40℃以下，湿度70％RH以下，进厂元件的使用期不可超过6个月；③采用小的焊区宽度尺寸，以减少焊料熔融时对元件端部产生的表面张力。另外可适当减小焊料的印刷厚度，如选用100μm；④焊接温度管理条件设定也是元件翘立的一个因素。通常的目标是加热要均匀，特别在元件两连接端的焊接圆角形成之前，均衡加热不可出现波动。 3.润湿不良润湿不良是指回流焊焊接过程中焊料和电路基板的焊区(铜箔)或SMD的外部电极，经浸润后不生成相互间的反应层，而造成漏焊或少焊故障。其中原因大多是焊区表面受到污染或沾上阻焊剂，或是被接合物表面生成金属化合物层而引起的。譬如银的表面有硫化物、锡的表面有氧化物都会产生润湿不良。另外焊料中残留的铝、锌、镉等超过0．005％以上时，由于焊剂的吸湿作用使活化程度降低，也可发生润湿不良。因此在焊接基板表面和元件表面要做好防污措施。选择合适的焊料，并设定回流
回流焊工艺 (一)摘要：由于电子产品PCB板不断小型化的需要，出现了片状元件，传统的焊接方法已不能适应需要。首先在混合集成电路板组装中采用了回流焊工艺，组装焊接的元件多数为片状电容、片状电感，贴装型晶体管及二极管等。随着SMT整个技术发展日趋完善，多种贴片元件（SMC）和贴装器件(SMD)的出现，作为贴装技术一部分的回流焊工艺技术及设备也得到相应的发展，其应用日趋广泛，几乎在所有电子产品领域都已得到应用，而回流焊技术，围绕着设备的改进也经历以下发展阶段。 （二）技术产生背景:由于电子产品PCB板不断小型化的需要，出现了片状元件，传统的焊接方法已不能适应需要。起先，只在混合集成电路板组装中采用了回流焊工艺，组装焊接的元件多数为片状电容、片状电感，贴装型晶体管及二极管等。随着SMT整个技术发展日趋完善，多种贴片元件（SMC）和贴装器件（SMD）的出现，作为贴装技术一部分的回流焊工艺技术及设备也得到相应的发展，其应用日趋广泛，几乎在所有电子产品领域都已得到应用。 （三）发展阶段:根据产品的热传递效率和焊接的可靠性的不断提升，回流焊大致可分为五个发展阶段 第一代:热板传导回流焊设备：热传递效率最慢，5-30 W/m2K（不同材质的加热效率不一样），有阴影效应. 第二代:红外热辐射回流焊设备：热传递效率慢，5-30W/m2K（不同材质的红外辐射效率不一样），有阴影效应，元器件的颜色对吸热量有大的影响。 第三代:热风回流焊设备：热传递效率比较高，10-50 W/m2K，无阴影效应，颜色对吸热量没有影响。 第四代:气相回流焊接系统：热传递效率高，200-300 W/m2K，无阴影效应，焊接过程需要上下运动，冷却效果差。 第五代真空蒸汽冷凝焊接（真空汽相焊）系统：密闭空间的无空洞焊接，热传递效率最高，300 W-500W/m2K。焊接过程保持静止无震动。冷却效果优秀，颜色对吸热量没有影响 （四）回流焊的工作原理：再流焊又称回流焊。它主要用于贴片元器件的焊接上。再流焊技术是将焊料加工成一定颗粒的，并伴以适当的液态粘合剂，使之成为具有一定流动性的糊状焊膏，用它把将贴片元器件粘在印制电路板上，
通孔回流焊技术的研究（一） 类别：行业知识 1 引言在传统的电子组装工艺中，对于安装有过孔插装元件(THD)印制板组件的焊接一般采用波峰焊接技术。但波峰焊接有许多不足之处：不适合高密度、细间距元件焊接；桥接、漏焊较多；需喷涂助焊剂；印制板受到较大热冲击翘曲变形。因此波峰焊接在许多方面不能适应电子组装技术的发展。为了适应表面组装技术的发展，解决以上焊接难点的措施是采用通孔回流焊接技术(THR，Through-hole Reflow)，又称为穿孔回流焊PIHR(Pin-in-Hole Reflow)。该技术原理是在印制板完成贴片后，使用一种安装有许多针管的特殊模板，调整模板位置使针管与插装元件的过孔焊盘对齐，使用刮刀将模板上的锡膏漏印到焊盘上，然后安装插装元件，最后插装元件与贴片元件同时通过回流焊完成焊接。从中可以看出穿孔回流焊相对于传统工艺的优越性：首先是减少了工序，省去了波峰焊这道工序，节省了费用，同时也减少了所需的工作人员，在效率上也得到了提高；其次回流焊相对于波峰焊，产生桥接的可能性要小的多，这样就提高了一次通过率。穿孔回流焊相对传统工艺在经济性、先进性上都有很大优势。通孔回流焊接技术起源于日本SONY公司，20世纪90年代初已开始应用，但它主要应用于SONY自己的产品上，如电视调谐器及CD Walkman。 2 通孔回流焊接生产工艺流程生产工艺流程与SMT流程极其相似，即印刷焊膏一插入元件一回流焊接，无论对于单面混装板还是双面混装板，流程相同。2.1 焊膏印刷2.1.1焊膏的选择通孔回流所用的焊膏黏度较低，流动性好，便于流入通孔内。一般在SMT工艺以后进行通孔回流，若SMT采用的焊膏合金成分为63Sn37Pb，那么为了保证通孔回流时SMT元件不会再次熔化而掉落，焊膏中焊锡合金的成分可采用熔点稍低的46Sn46Pb8Bi(178℃)，焊料颗粒尺寸25μm以下＜10％，25～50μm＞89％，50μm以上＜1％。2.1.2 基本原理在一定的压力及速度下，用塑胶刮刀将装在模板上的焊膏通过模板上的漏嘴漏印在线路板上相应位置。步骤为：送入线路板→线路板机械定位→印刷焊膏→送出线路板。2.1. 3 焊膏印刷示意图(见图1) (1)刮刀：采用钢材料，无特别的要求，刮刀与模板之间间距为0.1～0.3mm，角度为9°；(2)模板：厚度为3mm，模板主要由铝板及许多漏嘴组成；(3)漏嘴：漏嘴的作用是焊膏通过它
Q/ZDJG 青岛智动精工电子有限公司企业标准 Q/ZDJG G0204.3.34-2015 回流焊接工艺规范 青岛智动精工电子有限公司发布
Q/ZDJG G0204.3.34-2015 前言 本标准由青岛智动精工电子有限公司质量部提出。 本标准由青岛智动精工电子有限公司质量部起草。 本标准由青岛智动精工电子有限公司质量部负责解释。 本标准的修改状态为1/A。 本标准主要起草人:徐龙会 审核：日期：年月日 批准：日期：年月日
Q/ZDJG G0204.3.34-2015 回流焊接工艺规范 1 主题内容与适用范围 本工艺守则规定了生产中回流焊炉温测试、曲线确认等的工艺要求。适用于公司SMT车间回流焊生产工艺的管理。 2 规范性引用文件 无 3术语和定义 3.1回流温度曲线 回流温度曲线是指PCB基板在经过回流炉过程中板上指定位置的温度随时间的变化曲线，使焊锡膏受热融化从而让表面贴装元器件和PCB焊盘通过焊锡膏合金可靠地结合在一起。 3.2 固化温度曲线 固化温度曲线是指PCB基板在经过回流炉过程中板上指定位置的温度随时间的变化曲线，使贴片红胶受热固化从而让表面贴装元器件和PCB通过粘接可靠地结合在一起。 4职能部门与职责分工 质量部负责回流焊工艺规范的制定、监督和检查。 制造部负责按要求进行确认、操作。 5 管理内容和要求 5.1 管理流程图
5.2 炉温生成与管理要求 5.2.1 根据锡膏的技术规格书、推荐的炉温曲线要求和合金的生成原理初步设计出总体的制程界限，然后根据生产板件的板材、镀层特性、尺寸和布局的复杂程度设计出制程界限，如下表： 5.2.2 根据回流炉类型、特点和制程界限测定每种炉温类型在每条线体的《回流炉参数设定表》。 5.2.3 新品试制时，根据元器件资料（是否有耐热要求等）和PCB布局判断该产品是否符合现有的炉温类型，若没有，则需综合考虑PCB、元器件特殊要求、锡膏需求的制程界限、生产效率等方面生成新的炉温类型。 5.2.4 新生成的炉温类型或因焊接异常需要调整设置的炉温类型应经相关负责人和主管审核和批准，更新至《回流炉参数设定表》。 5.3 炉温测试板制作与管理要求 5.3.1制作测温板时尽量选取与生产基板相同或相似的报废基板。 5.3.2 在导入新品时，若产品有特殊要求、特殊元件和特殊板材，需要生产新的炉温类型，则必须制作相对应的特殊测温板或经客户同意使用通用的炉温测试板。 5.3.3主板复杂面的测温板应至少有5个测温点，主板简单面、副板和红胶板的测温板应至少有4个测温点，并均匀的分布在PCB板上。选择测温点时，外协产品测温点应包括：大型的BGA、QFP、电解电容、电感等元件，通信产品应包括BGA、QFP、连接器、UIM卡、TLLASH卡等元件。 5.3.4 测温点可使用高温胶、高温胶带或高温锡丝进行固定，测温固定点应尽量小，固定时引线暴露部分应尽量短，以免影响测温效果。 5.3.5 测温板制作完毕后应进行编号，如A类产品编号为RPT-A等,并标明启用日期。 5.3.6 测温板启用前必须经产品工艺确认所做测温板是否合格，判定合格后方可使用。 5.3.7 测温板每次使用后必须在《测温板使用记录表》对应测温板后依次打“√”以示使用次数，单个测试板的最多使用次数为50次。
二、项目技术可行性分析 1、项目总体技术方案及拟解决的关键技术问题 （1）项目总体技术方案 电子产品Main Board 上有一些过孔焊接的元器件需要进行波峰焊接，而过孔回流焊接项目废弃波峰焊接工序，直接采用SMT 回流焊接。 1.新旧工艺Process 对比 工艺区分 使用辅料 Process 回流 焊接 波峰 焊接 过孔波峰焊接SnAg Cu Solder Paste SnCu P Solder wire SMD→ Wave Solderin g 过孔回流焊接SnAg Cu Solder Paste 无SMD 2.过孔回流焊接工艺要点 SMT工艺流程 （2）拟解决的关键技术问题 PCB印刷贴装炉前手插件安装回流焊接 过孔元器件插装过孔元器件焊接过孔元器件 Solder Paste印刷
目前存在的主要技术问题是：元器件PIN之间连焊，由于过孔回流工艺中部分PCB厚度为1.6T，以及有的元器件Lead为空心设计，造成回流焊接后，PBA非元件面表现为锡量不足，其实内部已经焊接，由于此不良表现，工程采用局部加厚Metal Mask（0.15mm），实际对于过孔回流焊接工艺来说，焊点的焊接状态取决于孔内焊锡量REFLOW后形成的合金体积，由于锡膏焊接后体积缩减为锡量的50%左右，对于厚的PCB通孔由于焊锡膏的附着载体减少，更易出现焊后焊锡不足的表现，在过孔回流中，采用局部加厚M/MASK效果不明显，在印刷过程中在加厚部分刮刀压力加大，造成网孔内焊锡量减少，由于台阶效应造成进入孔内的锡量对比平层网版减少，另外由于M/MASK加厚，脱模难度增加，造成脱模后孔内易形成焊锡空心状态，表现为PCB印刷面锡量特别饱满，原件插入时下部焊锡再次被LEAD带出，REFLOW 后表现： 1.由于上部锡量偏多，出现印刷面连焊可能（手工插入一致性无法确保，以及不能垂直插入，概率更大） M/MASK 2.Hole内锡量不足，形成漏孔，表现锡量不足
深圳市核达中远通电源技术有限公司 SHENZHEN HOLDLUCK-ZYT POWER SUPPLY TECHNOLOGY CO., LTD. 通孔插装元器件 焊孔、焊盘设计工艺规范 WI-EN-*** 版本：A/0 分发号： ※本文件之著作权属于深圳市核达中远通电源技术有限公司,未经许可不得翻印※
※本文件之著作权属于深圳市核达中远通电源技术有限公司,未经许可不得翻印※ 1.0 目的：规范元器件焊孔、焊盘设计，满足可制造性要求。 2.0 适用范围：通孔插装元器件的焊孔、焊盘设计? 3.0 内容 3.1 定义 3.1.1 引脚直径：若无特殊说明，指圆形引脚的直径，或者指方形（含扁形）引脚截面的对角线长度，用d 表示，如图3.1.1（a ）、图3.1.1（b ）所示。 3.1.2 方形（或扁形）引脚截面尺寸：用w 表示引脚宽度，用t 表示引脚厚度，如图3.1.1（b ）所示。当方形引脚的宽厚比w/t 大于2时称为扁形引脚。 3.1.3 焊孔直径：圆形焊孔直径，用d1表示，如图3.1.1（c ）所示。 3.1.4 焊盘直径：圆形焊盘直径，用D 表示，如图3.1.1（c ）所示。 3.1.5 椭圆（或方形）焊盘长度：用L 表示，如图3.1.1（d ）所示。 3.1.6 椭圆（或方形）焊盘宽度：用W 表示，如图3.1.1（d ）所示。 图3.1.1 (b) 方形(或扁形)引脚元器件 元件 (c) 圆形焊孔及焊盘(d) 圆形焊孔及椭圆(或方形)焊盘
※本文件之著作权属于深圳市核达中远通电源技术有限公司,未经许可不得翻印※ 3.2 焊孔 3.2.1 一般情况下,焊孔直径d1按表3.2.1选取： 表3.2.1 面板取下限。 注2：在仅有有限的几个插装元件，多数元件为贴装元件的情况下，有可能使用到 通孔回流焊工艺，比如模块针脚的焊接。 3.2.2 脚距精度较高，且定位要求也较高的元器件，如输入、输出插座等，焊孔直径等于引脚直径加上0.15~0.2mm 。 3.2.3 方形引脚焊孔: 3.2.3.1 w ＞2.5mm 时,设计为方焊孔(圆角R 为0.3~0.35mm, 防止圆角影响插装),方焊孔尺寸如图3.2.3.1所示。 3.2.3.2 w ＜2 mm 时,设计为圆孔，焊孔直径d1=d+0.15~0.25mm, d 为引脚截面对角线长。 3.2.4 扁形引脚焊孔: 3.2. 4.1 w ＜1.8mm 时,设计成圆孔，焊孔直径d1=d+0.15~0.25mm, d 为引脚截面对角线长。 3.2.4.2 w ＞1.8mm 时，根据t 值大小设计为长方孔或长圆孔，如图3.2.4所示。t ＞1.5mm 时,焊孔设计为长方孔(圆角R 为0.3~0.35mm,防止圆角影响插装)，长方孔焊孔宽度T=t+0.3mm,焊孔长度L=w+0.4~0.5mm ；t ＜1.5mm 时,焊孔设计为长圆孔, 长圆孔焊孔宽度T=t+0.3mm,且T ≥0.7mm,长圆孔焊盘长度L=w+t+0.5-2)15.0(15.0 t mm 。 长方焊孔 图3.2.4
通孔再流焊接技术(一) 作者：wxy来源：网络采集发表时间：2007-09-11 浏览次数：字号：大中小 1 引言 目前PCB组装中，表面贴装元件约占800／0，成本为60％，而穿孔元件约占20％，成本为40％。这种混合板采用传统再流焊技术是不能进行焊接，需采用再流焊与波峰焊两道工序。然而波峰焊接技术被应用于过孔插装元件(THD)印制板组件的焊接有许多不足之处：不适合高密度、细间距元件焊接；桥接、漏焊较多；需喷涂助焊剂；印制板受到较大热冲击易翘曲变形。 为了适应表面组装技术的发展，解决以上焊接难点，通孔再流焊接技术得到应用，可以实现一道工序完成焊接。通孔再流焊接技术(THR，Through-hole Reflow)，又称为穿孔再流焊PIHR(Pin-in-Hole Reflow)。该技术原理是在印制板完成贴片后，使用一种安装有许多针管的特殊模板，调整模板位置使针管与插装元件的过孔焊盘对齐，使用刮刀将模板上的焊膏漏印到焊盘上，然后安装插装元件，最后插装元件与贴片元件同时通过再流焊完成焊接。 通孔再流焊在很多方面可以替代波峰焊来实现对插装元件的焊接，特别是在处理焊接面上分布有高密度贴片元件(或有线间距SMD)的插件焊点的焊接，这此采用传统的波峰焊接已无能为力，另外通孔再流焊能极大地提高焊接质量，这足以弥补其设备昂贵的不足。通孔再流焊的出现，对于丰富焊接手段、提高线路板组装密度(可在焊接面分布高密度贴片元件)、提升焊接质量、降 低工艺流程，都大有帮助。 2 通孔再流焊(THR＆PIP)工艺过程 一般元件都可以加工成为表面贴装元件，但是部分异型元件，如连接器、变压器和屏蔽罩等，为了满足机械强度和大电流需要，仍然需要加工成为接插元件，通孔式接插元件有较好的焊点机械强度。 接插元件应用于通孔再流焊工艺时应考虑2个问题：一为并不是所有接插元件都可以满足通孔再流焊工艺需求，即元件材料不会因再流高温而破坏，表1为可(不可)用于再流焊工艺的元件材料汇总；二是虽然通孔式接插元件可利用现有的SMT设备来组装，但在许多产品中不能提供足够的机械强度，而且在大面积PCB上，由于平整度的关系，很难使表面贴装式接插元件的所有引脚都与焊盘有一个牢固的接触，就需重新设计模板、再流焊温度曲线及引脚与开孔直径比例等。 通孔插装元件主体须离开线路板表面至少0.5mm，防止元件插装前后焊膏发生移动。元件引脚不要太长，通常长出板面1.0～ 1.5 mm就可以。此外，紧固件不可有太大的咬接力，因为表面贴装设备通常只支持10～20 N的压接力。 通孔再流焊生产工艺流程与SMT流程极其相似，即印刷焊膏于PCB通孔焊盘，放置插装件，再流焊接。图1为一单面通孔再流焊工艺过程示意图。无论对于单面混装板还是双面混装板，流程都相同。