相对传统工艺，穿孔回流焊在经济性、先进性上都有很大的优势，所以应该如何运用穿孔回流焊接，成为我们的必修课。下面对穿孔回流焊接工艺质量有明显影响的各种因素，科隆威小编结合相关文章，论点逐项予以详细描述。

1. 穿孔回流焊焊点形态要求；

2. 获得理想焊点的焊锡膏体积计算；

3. 焊锡膏沉积方法4. 设计和材料问题；

5. 贴装问题；

6. 回流温度曲线开发。

一、穿孔回流焊焊点形态要求：

    首先，应该确定 PIHR 焊点的质量标准，建议参照业界普遍认同的焊点质量标准 IPC-A-610D，根据分类 (1、2 或 3 类)定出目视检查的最低可接受条件。企业可在此标准基础上，进行修改以适应其工艺水平。

穿孔回流焊接理想焊点模型是一个完全填充的电镀穿孔 (Plated Through Hole, PTH)，在 PCB 的顶面和底面带有焊接圆角。

IPC-A-610D 对穿孔焊接点的可接受标准是底部焊接圆角的存在和焊料充满至少 75%板厚的穿孔。穿孔回流焊接工艺开发的主要技术挑战是，如何在具有高密度引脚元件的穿孔里面和周围印刷足够的锡膏，使得在底面形成可接受的焊接点，以满足 IPC-A-610D 的要求。在 PIHR 工艺中，在顶面形成焊接圆脚不是问题，因为锡膏是从顶部印刷的。

二、理想焊点的焊锡膏体积计算：

    穿孔回流焊接工艺成功的关键是精确计算印刷所需要的锡膏量，焊锡膏体积计算首先应使用理想的固态金属焊点。由于冶金方法、引脚条件、回流特点等因素的 变化，无法准确地预测焊接圆角的形状，使用圆弧描述焊脚是适当和简单的近似方法，再将焊脚区域旋转以确定固态焊点的体积。固态焊料体积=顶面和底面的焊点体积+(电镀穿孔的体积-穿孔中元件引脚的体积)

当计算出焊点的固态焊料体积后，再计算所需焊锡膏的体积，这是合金类型、流量密度、以及焊锡膏中金属重量百分比的函数。一般认为印刷用焊锡膏内的焊料只占大约 50%的体积，另外 50%的体积是助焊剂、增稠剂、流变增强剂等，它们在焊接温度下会挥发消失在空气中。所以，理想焊点的焊锡膏体积=固态焊料体积×2，如果采用点锡膏工艺，焊料的体积比更低，焊锡膏的体积还需增加，大约是：理想焊点的焊锡膏体积=固态焊料体积×2.5。

三、焊料沉积方法：

对于穿孔回流焊接工艺，焊料沉积方法包括钢网印刷、自动点焊锡膏，以及预置焊料片。

A、钢网印刷

钢网印刷是将焊锡膏沉积于 PCB 的首选方法。成功实施钢网印刷焊料沉积方法，须关注以下问题：

1、钢网厚度是关键的参数，因为焊料体积与钢网开孔面积和厚度是函数关系。

2、使用钢质刮刀以避免印刷时相对较大的钢网开孔的焊锡膏被挖取的情况。

3、优先考虑定制设计的板支撑顶模，以适应 100% 以上的孔充填。

4、为了达到所希望的焊锡圆角体积，可考虑将焊锡膏同时印刷在板的顶面和底面。

5、DEK 最近的研究是使用内置式刮板通过直接压力将锡膏印刷在板上的印刷机。在这个方法中，没有使用传统的刮板，这个锡膏印刷方法可以保证在穿孔中充满锡膏。

四、设计和材料问题

如果要应用穿孔回流焊技术，也需要对元件、PCB设计、钢网设计等方面提出一些不同于传统工艺的要求。

a)元件设计：

    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(锡铅工艺)或 260 度/65 秒(无铅工艺)。以下是一系列能够承受回流焊温度的树脂：

• 液晶聚合物 (LCP) - 相对昂贵，在薄壁铸模中能保持紧密公差，并具有很好的薄壁硬度

• 聚亚苯基硫化物 (PPS) - 具有很好的流动性

• 聚二甲基环化己烯对苯二酸酯 (PCT)

• Polyphthalamide (PPA)

    为了避免元件引脚带走焊锡膏，造成锡量不足，元件引脚的末端应设计成尖头形状。同时引脚有一个正确的长度非常重要，当它们进入生产过程之前，必须被预先剪切，以达到比板厚多1.524毫米或更短的条件。如果引脚过长，会顶走焊锡膏，造成焊点锡量不足。

    另一项元件要求是元件距离 PCB 表面具有足够和正确定位的离板间隙，离板间隙可使熔化的焊锡膏从其印刷位置自由地流向PTH。锡珠和桥连是由不正确的元件本体设计而引发的缺陷。

b)PCB设计

      PCB 金属化孔的直径应比圆形引脚的直径大0.3-0.4毫米，比方形引脚的对角线大 0.1-0.15毫米。PCB 钻孔的尺寸应再大0.15毫米，这是电镀补偿。

    钢网厚度：选择钢网厚度必须经过仔细的考虑，一般使用 0.15mm-0.20mm 的厚度。有一点必须认识的，是钢网开孔面积是元件间距、列数、以及相邻印锡间距的函数。

    刮印方向：在设计钢网穿孔时，重要的是要考虑刮刀的印刷方向。对于较小直径 PTH，这种作用更明显，如果刮印方向与两列 PTH 穿孔垂直，将使得邻近的两列 PTH 穿孔充填状况不同。如果将印刷方向旋转90度，使得刮印方向与两列 PTH 穿孔一致，便可消除这种作用。

    印锡间距：相邻焊盘之间保持分开的焊锡膏沉积，将避免最热点从相邻焊盘吸收焊料，导致相邻焊盘的锡量不足。焊锡膏加热时有坍塌或溢散的趋势，并且粘度 降低，使相邻焊盘间焊锡膏坍塌粘连的可能性增大。可进行反复实验来将印锡区域、高度及焊锡膏配方与相邻焊盘印锡间距联系起来，确定最佳的相邻焊盘印锡间距 设计指引。

    开孔大小：钢网漏孔总是比焊盘要大，部分焊锡膏将涂在阻焊层上，需确认回流焊后不会出现锡珠。为了很好地满足焊锡充填 PCB 穿孔，确定涂敷焊料体积和PCB穿孔充填之间的关系是必须的。通过反复实验，可以绘制出涂敷焊料体积和PCB穿孔充填程度之间的曲线。

    开孔形状：针对PCB上的特大孔，在其整个直径范围不应有完全的钢网开孔，应该使用分解饼形。圆形区域应该分裂成四个饼形部分，在孔的边缘形成倾斜;或者如果空间允许，将保持孔完全封闭，并完全套印焊锡膏敷层。一些元件如微型DIN连接器 (插PC鼠标用) 是屏蔽型的。金属屏蔽属于可焊表面。如果焊锡膏敷层触及该材料，就有可能造成焊料湿润元件壳体而非PTH和引脚。但必须注意的是套印焊锡膏敷层在回流焊时，在被拖回至 PTH 时会时而变短、时而变高，高度的增加会导致焊锡膏敷层与可焊的屏蔽部分接触。因此，在确定焊锡膏敷层位置时必须考虑元件的设计。

五、贴装问题

    目前有一些自动贴片机能够贴装异形和穿孔元件，元件可采用管式、卷轴式、盘式等包装，送料器直接安装在贴装机上。自动贴装具有精确、可靠和高速的优点，而且可以进行自动贴装的元件也越来越多。

手工贴装是无奈的选择。使用辅助定位夹具将有助于元件对位，提高手工贴装效率。手工贴装的两项益处在于没有设置时间和没有设置成本。手工贴装的缺点在于速度低，并且精度不稳定。

六、回流温度曲线开发

    回流焊必须能够为整个元件和所有引脚位置提供足够的热量 (温度)。与元件上装配的其它SMC/SMD相比，许多异形/穿孔元件较高和/或具有较大的热容量。分立的顶部和底部加热控制也有助于降低PCB元件上的温差 ΔT。对于带有高堆叠25脚DSUB连接器的计算机主板，元件壳体温度高得不能接受。解决这个问题的方法是增加底部温度而降低顶部温度。焊料液相线之上的时间应该足够长，从而使助焊剂从PTH中挥发，可能比标准回流焊的温度曲线要长。

本主题由科隆威自动化设备有限公司编写，转载请注明出处。http://www.folungwin.com