通孔回流焊接技術(shù)研究與實施

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1、許繼集團XJELECTRONICSCO.,LTD許繼電子有限公司工藝技術(shù)論文通孔回流焊接技術(shù)研究與實施作者：張智勇許昌許繼電子有限公司2010年10月25日9許繼電子有限公司工程技術(shù)部XJELECTRONICSCO.,LTD.許繼集團XJELECTRONICSCO.,LTD一綜述：在傳統(tǒng)的電子組裝工藝中，對于安裝有過孔插裝元件(THD)印制板組件的焊接一般采用波峰焊接技術(shù)。但波峰焊接有許多不足之處：不適合高密度、細間距元件焊接；橋接、漏焊較多；需噴涂助焊劑；印制板受到較大熱沖擊翹曲變形。因此波峰焊接在許多方面不能適應(yīng)電子組裝技術(shù)的發(fā)展。為了適應(yīng)表

2、面組裝技術(shù)的發(fā)展，解決以上焊接難點的措施是采用通孔回流焊接技術(shù)。該技術(shù)原理是在印制板完成貼片后，使用一種安裝有許多針管的特殊模板，調(diào)整模板位置使針管與插裝元件的過孔焊盤對齊，使用刮刀將模板上的錫膏漏印到焊盤上，然后安裝插裝元件，最后插裝元件與貼片元件同時通過回流焊完成焊接。由于電子產(chǎn)品越來越重視小型化、多功能，使電路板上元件密度越來越高，許多單面和雙面板都以表面貼裝元件(SMC/SMD)為主。但是，由于固有強度、可靠性和適用性等因素，某些通孔元件仍然無法片式化，特別是周邊連接器。在以表面貼裝型元件為主的PCB上使用通孔元件的傳統(tǒng)工藝如圖1，其缺點

3、是單個焊點費用很高，因為其中牽涉到額外的處理步驟，包括波峰焊和手工焊，而且波峰焊接有許多不足之處：不適合高密度元件焊接；橋接、漏焊較多；需噴涂助焊劑；印制板受到較大熱沖擊翹曲變形。9許繼電子有限公司工程技術(shù)部XJELECTRONICSCO.,LTD.許繼集團XJELECTRONICSCO.,LTD通孔回流焊接的工藝技術(shù)如圖2，可實現(xiàn)在單一步驟中同時對通孔元件和表面貼裝元件（SMC/SMD）進行回流焊。相對傳統(tǒng)工藝，在經(jīng)濟性、先進性上都有很大的優(yōu)勢。所以，通孔回流工藝是電子組裝中的一項革新，必然會得到廣泛的應(yīng)用。二通孔回流焊接工藝與傳統(tǒng)工藝相比具有

4、以下優(yōu)勢：1、首先是減少了工序，省去了波峰焊這道工序，多種操作被簡化成一種綜合的工藝過程；2、需要的設(shè)備、材料和人員較少；3、可降低生產(chǎn)成本和縮短生產(chǎn)周期；4、可降低因波峰焊而造成的高缺陷率，達到回流焊的高直通率。；5、可省去了一個或一個以上的熱處理步驟，從而改善PCB可焊性和電子元件的可靠性，等等。盡管用通孔回焊可得到良好的工藝效果，但還是存在一些工藝問題。1、在通孔回焊過程中錫膏的用量比較大，由于助焊劑揮發(fā)物質(zhì)的沉積會增加對機器的污9許繼電子有限公司工程技術(shù)部XJELECTRONICSCO.,LTD.許繼集團XJELECTRONICSCO.,

5、LTD染，因而回流爐具有有效的助焊劑管理系統(tǒng)是很重要的；2、對THT元件質(zhì)量要求高，要求THT元件能經(jīng)受再流焊爐的熱沖擊，例如線圈、連接器、屏蔽等。有鉛焊接時要求元件體耐溫235℃，無鉛要求260℃以上。許多THT元件尤其是連接器無法承受回流焊溫度；電位器、鋁電解電容、國產(chǎn)的連接器、國產(chǎn)塑封器件等不適合回流焊工藝。3、由于要同時兼顧到THT元件和SND元件，使工藝難度增加。本文重點是確定對通孔回流工藝質(zhì)量有明顯影響的各種因素，然后將這些因素劃分為材料、設(shè)計或與工藝相關(guān)的因素，揭示在實施通孔回流工藝之前必須清楚了解的關(guān)鍵問題。1.通孔回流焊焊點形態(tài)

6、要求2.獲得理想焊點的錫膏體積計算3.錫膏沉積方法4.設(shè)計和材料問題5.貼裝問題6.回流溫度曲線的設(shè)定下面將逐項予以詳細描述。1、通孔回流焊焊點形態(tài)要求：首先，應(yīng)該確定PIHR焊點的質(zhì)量標準，建議參照業(yè)界普遍認同的焊點質(zhì)量標準IPC-A-610D，根據(jù)分類(1、2或3類)定出目視檢查的最低可接受條件。企業(yè)可在此標準基礎(chǔ)上，進行修改以適應(yīng)其工藝水平。通孔回流理想焊點模型是一個完全填充的電鍍通孔(PlatedThroughHole，PTH)，在PCB的頂面和底面帶有焊接圓角（如圖3）。9許繼電子有限公司工程技術(shù)部XJELECTRONICSCO.,LT

7、D.許繼集團XJELECTRONICSCO.,LTDIPC-A-610D對通孔焊接點的可接受標準是底部焊接圓角的存在和焊料充滿至少75%板厚的通孔。PIHR工藝的主要技術(shù)挑戰(zhàn)是，如何在具有高密度引腳元件的通孔里面和周圍印刷足夠的錫膏，使得在底面形成可接受的焊接點，以滿足IPC-A-610D的要求。在通孔回流工藝中，在頂面形成焊接圓腳不是問題，因為錫膏是從頂部印刷的。2、理想焊點的錫膏體積計算：通孔回流工藝成功的關(guān)鍵是精確計算印刷所需要的錫膏量，錫膏體積計算首先應(yīng)使用理想的固態(tài)金屬焊點，所謂理想的焊點如圖3所示。由于冶金方法、引腳條件、回流特點等因

8、素的變化，無法準確地預(yù)測焊接圓角的形狀，使用圓弧描述焊腳是適當和簡單的近似方法，再將焊腳區(qū)域旋轉(zhuǎn)以確定固態(tài)焊點的體積。固態(tài)焊料體積=頂面