PCB科技 - PCB元件THR通孔焊接技術

除了自動化生產的規模效應之外, SMT還具有以下科技優勢：元件可以安裝在PCB的兩側，以實現高密度組裝； 即使是最小尺寸的部件也可以精確安裝, 囙此，可以生產高品質的PCB組件.

然而，在某些情况下，這些優勢隨著PCB上組件的附著力降低而减弱。 讓我們觀察圖1中的示例。 SMT組件的特點是設計緊湊，易於安裝。 它們在尺寸和裝配形式上與通孔連接器有很大不同。

這個 PCB組裝 with SMT components (left) and a Dali through-hole connector (right)

工業現場用於現場接線的連接器通常是大功率部件。 可以滿足輸送高壓大電流的需要。 囙此，在設計時必須考慮足够的電氣間隙和爬電距離。 這些因素最終會影響組件的大小。

此外, 操作方便性和連接器的機械強度也是非常重要的因素. 連接器通常是通信的“介面” PCB主機板 和“外部組件”, 囙此，有時可能會遇到相當大的外力. 通過通孔科技組裝的組件比相應的SMT組件的可靠性要高得多. 是否有較强的牽引力, 擠壓或熱衝擊, 它可以承受, 離開PCB並不容易.

從成本考慮，大多數印刷電路板上的表面貼裝元件約占80%，生產成本僅占60%； 通孔組件約占20%，但生產成本占40%，如圖2所示。 可以看出，通孔組件的生產成本相對較高。 對於許多製造公司來說，未來的挑戰之一是使用純SMT技術開發印刷電路板。

帶有通孔部件和SMT組件的PCB

根據生產成本和對PCB的影響，現有的SMT+波峰焊和SMT+壓入科技（press-in technology）等工藝並不完全令人滿意，因為現有的SMT工藝需要二次加工，不能一次完成組裝。

這對使用通孔科技的組件提出了以下要求：通孔組件和貼片組件應使用相同的時間、設備和方法來完成組裝。

如何將THR與SMT集成

根據上述要求開發的科技稱為通孔回流焊（THR），也稱為“pin-inpaste（PIP）”工藝，即通孔回流焊工藝

“鉛浸錫膏”方法將典型的SMT生產工藝應用於具有電鍍通孔的PCB，並取得了令人滿意的結果。 然而，在使用該方法時，需要根據使用的實際組件和加工過程中的具體條件調整相關參數。

可採用THR工藝的連接器組件應滿足的特性

完成THR過程的步驟

1、確認通孔連接器是否可以採用THR工藝

“真實”THR連接器組件應符合特性。

2、PCB設計需要適應新的工藝條件

1）孔徑

孔徑選擇有兩個原則：一方面，應確保焊料容易回流到焊料孔中（毛細管原則），另一方面，還應確保裝配的可靠性（部件公差），以及孔徑的選擇

2）墊環的設計

建議的墊環寬度為0.5mm，如圖6所示，這有助於評估形成的焊點彎月面。 如果使用更大的間距和爬電距離，根據上述過程，墊環的寬度僅為0.2mm。

3、優質焊點外觀

THR是一種獨立的焊接工藝，可根據IPC-A-610C標準檢查焊點質量。 將波峰焊形成的焊點與THR焊點進行比較，根據傳統標準，THR焊點似乎“錫不足”，只有一個小彎月面。 這種現象是THR焊接過程的一個特徵，品質保證部門通常應確定其是否符合焊接要求。

墊環設計

4、使用適用於THR工藝和施加在錫膏上的壓力的範本設計

標準範本的厚度為150 120mm，通常無需施加過大的塗層壓力。

ds=di+2R-0.1（di是孔徑，R是墊環的寬度）

該配方保證了墊環和範本之間的適當接觸，並且錫膏上的壓力足够，而不會新增範本的清潔次數。

錫膏的特性要求以下幾點：在塗層過程中，錫膏應具有良好的流動性、良好的潤濕性和良好的孔內附著力以及在安裝引脚時的附著力。

THR焊膏塗層壓力特性

大多數錫膏製造商提供的產品都能滿足這一工藝，基本原則仍然是：SMT元件决定工藝視窗，THR工藝也必須適應它。

5、在PCB焊盤上塗上足够的錫膏

理想的THR錫膏塗層壓力具有圖7所示的特性。 每個焊盤上塗抹的錫膏量必須是相應焊孔體積的兩倍。

所需數量的焊膏必須以“液滴”的形式存在於PCB下方。 填充錫膏的量可以通過調整印刷速度和刮刀角度來獲得。 例如，通過改變刮刀的角度，可以向錫膏施加更大的壓力，如圖8所示（假設速度恒定）。

改變刮刀的角度

另一種方法是封閉塗層法。 密封錫膏塗層系統可以直接向錫膏施加壓力。 通過調整施加到其上的壓力，以獲得所需的錫膏用量，

封閉塗層法

這兩種方法在生產實踐中都能取得良好的效果。 但是，由於生產條件不同，有時可能會使用不足的錫膏。 在這種情況下，可以選擇以下改進措施：所用範本的厚度為最大允許值，重複塗抹錫膏，局部新增錫膏量，在兩側塗抹錫膏（雙面回流焊），新增塗層壓力， 使用較小的公差（工藝標準通常規定公差範圍）。

6選擇最優化的包裝形式

“膠帶封裝”廣泛應用於SMT加工。 THR過程連接器也使用此標準包裝形式。 編織物的寬度通常在32mm和88mm之間。

THR產品適用於大多數標準饋線。 然而，對於某些部件，尤其是垂直部件，有必要檢查給料機提供的半徑，即檢查其是否適用於進料點和出料點。

許多機器還具有處理華夫格託盤或管包裝組件的功能，可以滿足各種需求，包括專用或“未完成”組件。

根據標準IPC-A-610C檢查焊接條件

THR連接器可根據IPC-A-610C標準進行測試。 只要引脚在PCB上有突出部分，就可以評估焊接表面上的焊點。

如何通過THR工藝降低生產成本

影響THR科技使用的一個關鍵問題是在生產成本（低）和組件成本（高）之間找到平衡。 THR連接器比標準組件更昂貴的原因是更高的材料成本和包裝成本。

潜在的成本降低取決於生產過程。 影響因素如下：生產自動化程度、訂單量、是否可以更換其他通孔部件、是否需要設計新產品或重新設計現有產品。

並非所有製造商都建議使用THR過程連接器. 但是如果除了你的 PCB連接器 已實施表面貼裝工藝, 那麼使用THR科技的產品無疑是您的最佳選擇.