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PCBA大讲堂:什么是通孔回流焊(PHR)?

发布时间 :2019-07-26 15:32 阅读 : 来源 :技术文章责任编辑 :深圳宏力捷PCBA加工部
最近有朋友在咨询什么是通孔回流焊技术?作为专业的PCBA加工厂家,深圳宏力捷电子为大家介绍下通孔回流焊技术及其优缺点。
 
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一、通孔回流焊是什么
在PCBA组装工艺中用回流焊接工艺完成通孔插装元器件的焊接称为通孔回流焊接(Through-hole Reflow,THR)。
 
用传统的方法焊接混合组装的PCB时,通常采用的工艺流程是:印刷焊膏→贴装SMC/SMD→再流焊接表面贴装元器件→插装THC/THD→波峰焊接THC/THD。
 
THR是利用一种安装有许多针管的特殊模板,调整模板位置,使针管与插装元器件的通孔焊盘对齐,使用刮刀将模板上的焊膏漏印到焊盘上,然后安装插装元器件,最后插装元器件和贴片元器件一起通过回流焊完成焊接。
 
当使用THR时,SMC/SMD和THC/THD都是在回流焊接工序内完成焊接的。THR的出现,丰富了焊接手段,简化了工艺流程,提高了生产效率。
 
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二、通孔回流焊接工艺的优点
1。 可以利用现有的SMT设备来组THC/THD,节省成本和投资。
2。 目前的自动多功能贴装设备均可以贴装THC/THD;在以表面贴装为主的PCB上使用THR,摒弃了传统波峰焊接工艺和手工插装工艺,实现单一的SMT生产线就能完成所有PCB的组装。
3。 多种操作被简化成一种综合性的工艺过程。
4. 需要的设备、材料和人员较少。
5. 可降低生产成本和缩短生产周期。
6. 可降低因波峰焊接而带来的高缺陷率。
7. 可省去一个或一个以上的热处理步骤,从而改善可焊性和电子组件的可靠性。
PS:THR对于元器件的耐温性,通孔焊盘的设计,模板设计,焊膏印刷以及回流焊接都有着特殊的要求。
 
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三、通孔回流焊接工艺的缺点
1。 焊膏用量特别大。
2. 助焊剂挥发后形成的残留物很多,会对机器和PCB造成污染。
3. 焊点的空洞的概率增加。
4. 由于通孔元器件要经过整个回流温度曲线,所以它们必须承受峰值温度为240℃、30s的热冲击。通孔元器件必须考虑回流焊接的适应性。
    元件应该采用那些在 183℃(最好是220℃达40s)以上、峰值温度235℃、(60~90 )s内不发生劣化的树脂制造。元件制造商还需要有关弯曲、尺寸稳定性、收缩和介电特性等方面的标准。
5. QJ165B对通孔焊接点的标准是PCB焊接面(B面)焊接润湿角的存在和焊料充满至少100%板厚的通孔。
 
    THR的主要技术挑战是,如何在具有高密度引脚元件的通孔里面和周围印刷足够的锡膏,使得在B面形成可接受的焊接点,以满足QJ165B的要求。因为在THR中,在A面形成焊接润湿角不是问题,因为锡膏是从A面印刷的。
6. 由于焊膏中金属成分体积约占焊膏体积的50%左右,需要优化通孔焊盘设计,模板设计,确保足够的焊膏量,防止少锡和空洞。
 
7。  与普通波峰焊接工艺相比较,THR的技术难度较高:PCB的厚度、镀孔尺寸、PCB焊盘尺寸、焊膏印刷量、元器件引线直径、元器件引脚间距、焊膏的金属含量、印刷网板的设计、元器件的安装以及焊点的检测等会影响焊点的形状。
    除此之外,金属化孔焊料量的填充还与印刷网板的开口尺寸有关。
8. THR对元器件安装设计有特殊要求
 8.1 金属化孔设计
 (1)圆形引线:标准金属化孔的孔径为圆形引线直径+0.254mm。
 (2)矩形引线:标准金属化孔的孔径为对角线+1。27mm。
8.2 焊盘尺寸
    考虑最小焊盘尺寸时,必须考虑金属化孔尺寸、PCB制造公差和要求的最小焊环。
    最小焊环的定义为:从金属化孔边缘到焊盘外径金属部分的最小量。
    最小焊盘直径=最后的金属化孔直径+2(最小环)+PCB制造公差
    最小焊盘尺寸减少了需要用来形成A面和B面润湿角的焊膏量。
8。3 焊盘与周边相邻导体的间隙
    金属化孔元器件焊盘与周边相邻金属导体之间应有足够的间隙,如果有靠得太近的金属化孔,焊料将在金属化孔与焊盘之间被平分,引起桥连。在金属化孔元器件焊盘周边要求的间隙区域内,应没有暴露的其它金属、孔或图例阻焊膜。图例阻焊膜可能影响再流期间焊膏的流动,并将其分离形成焊珠。
 
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四、结语
THR是上个世纪九十年代出现的,为填补传统回流焊接不能焊接通孔插装元器件的回流焊接技术。
 
THR克服了波峰焊接的许多不足,简化了工艺流程,提高了生产效率,比较适合于高密度电路板中插装元器件的焊接。
 
但是由于引脚长度、引脚端部形状以及焊膏中金属成分所占体积的限制,尤其是使用THR时焊膏量的计算和控制十分复杂,使得THR很难满足通孔100%以上的透锡率,因此,对于高可靠性电路板,特别是军用产品需要承受一定机械力的连接器等通孔插装元器件,应慎重使用THR。
 
THR和选择性波峰焊接都是为解决PCB上通孔插装元器件焊接的工艺技术,比较而言,我们更愿意使用选择性波峰焊接,尤其对于引线镀金的电连接器,选择性波峰焊接有着THR无法比拟的优越性。
 
综上所述,THR工艺发展的主要方向还是在工艺的完善和元器件的改良上,尤其对于高可靠要求的航天航空军用电子设备,必须慎重考虑。


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