一種通孔插件回流焊接實戰技術

摘要：科學技術的發展，極大的促進了表面貼裝技術的發展，因回流技術自身獨有的優勢，目前其在表面貼裝技術中獲得了廣泛應用，并開始應用在傳統通孔工藝當中。在傳統加工工藝中，一般采用波峰焊接技術，然而隨著電子產品發展的日新月異，波峰焊接技術已經無法滿足部分通孔雙面焊接需求，大力發展通孔插件回流焊接技術勢在必行。本文介紹了通口回流焊接技術的定義、工藝流程、優缺點等，旨在為相關研究提供重要參考。

關鍵詞：通孔;回流焊接;工藝流程

前言：傳統的電子組裝工藝，在安裝有過孔插裝元件印制板組件的焊接，通常選擇波峰焊技術。但實踐證明，波峰焊存在很多弊端，如不適用于高密度元件焊接、漏焊、橋接較多等。由此可見，波峰焊無法滿足電子技術的發展需求。為了解決彌補波峰焊的弊端，適應表面組裝技術的發展，通孔回流焊接技術應運而生。通孔回流焊接技術起源于20世紀90年代，由日本SONY公司率先應用。與傳統工藝相比，通孔插件回流焊接工藝不僅更具有技術先進性，而且也具有經濟方面的優勢，可顯著提高生產效率與產品質量，促進工藝技術水平的進步與提高，作為電子組裝中的一項革新，通孔回流工藝必然會得到大范圍應用。鑒于此，本文對一種通孔插件回流焊接實戰技術展開研究，具有至關重要的現實意義。

一、工藝介紹

（一）定義

通口回流焊接技術，簡稱THR，指的是以印刷的方式，把鋼網上的錫膏，漏印到通孔內部及周圍，并將元件插入充滿錫膏的通孔中，最后采用回流焊的方式對插裝元件與貼片元件進行焊接[1] 。

（二）流程

通口回流焊接技術的工藝流程，即印刷焊膏-插入元件-回流焊接，具體如下：

1焊膏印刷

（1）選擇焊膏

為了讓焊膏能夠順利流入通孔內，通口回流焊接技術用的焊膏一般黏度比較低，流動性、濕潤性較好，且在插裝元件時要具備良好的黏接力。通常情況下，通孔回流焊接是在SMT工藝之后進行[2] 。例如，當SMT的焊膏合金成為是63Sn37Pb時，為了確保SMT元件在通孔回流過程中不會被熔化，通孔回流所用焊膏中焊錫合金的成分，應采用熔點更低的46Sn46Pb8Bi，熔點為178℃。

（2）基本原理

基于一定壓力與速度的作用下，模板上的焊膏可在塑膠刮刀的作用下，通過漏嘴漏印到線路板上。具體步驟為：送入電路板-電路板機械定位-印刷焊膏-送出電路板。由于印刷速度對漏印在PCB上的焊膏量，具有直接影響，所以印刷速度應根據實際情況進行調節。

（3）主要工具

焊膏印刷的主要工具包括刮刀、模板、漏嘴。其中，刮刀一般采用鋼材料，刮刀與模板之間的距離保持在0.1mm-0.3mm之間，角度為9°，對刮刀無其他特殊要求;模板的厚度一般是3mm，主要由鋁板與大量漏嘴組成;而漏嘴的主要作用，是焊膏印漏到電路板上的工具，其數量要與元件腳的數量、位置均要保持一致，這樣才能確保焊膏漏下的位置剛好是需要焊接的位置，漏嘴下端要與PCB保持0.3mm左右的距離，目的是讓焊膏更容易漏印下來。在實際焊接中，可根據不同焊錫量要求，選擇不同的尺寸。

（4）工藝窗口

當完成機器設置之后，只有印刷速度可通過電子進行調節。為了確保印刷品質，必須要從以下幾方面著手：第一，漏嘴的尺寸要適中，過大會導致焊膏過多導致短路問題，太少則會導致焊膏過少而出現少錫。第二，保持模板平面度的完好，無變形。第三，確保機械設置的各項參數正確，即刮刀與PCB板之間的角度為9°、漏嘴下端與PCB板的距離為0.3mm、刮刀與模板的距離保持在0.1mm-0.3mm之間。

2插入元件

通過人工方式，在電路板中插入電子元件，包括排插、電阻、電容、開關等。需要注意的是，在插入前元件線腳已經被剪切，在焊接后不需要再剪切;但是波峰焊是例外，是在焊接后來剪切線腳。

3回流焊接

（1）基本原理

熱風氣流經由特制的模板上噴嘴，基于一定溫度曲線，將PCB上的焊膏熔化，冷卻后形成焊點，可將通孔元件焊接在電路板上。

（2）回流爐的結構

4個溫區分別為回流區（1個）、冷卻區（1個）、預熱區（2個），上方沒有加熱區，下方才有，這種設計形式能夠最大程度降低溫度對元件本體產生的破壞。而預熱區與回流區的溫度可獨立控制，冷卻區的冷卻方式為風冷;回流區是最關鍵的溫區，需要特殊的回流模板。

（3）主要工具

點焊回流爐回流區的主要工具包括模板、噴嘴。其中，模板的厚度一般為15mm，由耐高溫金屬板與眾多噴嘴構成;噴嘴的作用是熱風經由噴嘴吹到電路板焊膏上，噴嘴的數量與位置，均與元件腳相同，這樣才能確保熱風精準的吹在需要焊接的位置，并且噴嘴的尺寸要根據元件的不同類型、不同位置進行選擇。

二、通孔回流焊接工藝的主要特點

針對特定產品，通孔回流焊接工藝可取代波峰焊。本文以波峰焊為對比，分析通孔回流焊接工藝的主要特點。

（一）與波峰焊相比的優點

與波峰焊相比，通孔回流焊接工藝的優點主要體現在以下幾方面，一是具有更好的焊接質量，不良比率可低于20%;二是無需特殊考慮PCB的布局;三是虛焊、連錫等缺陷問題比較少，不容易返修;四是設備占地面積小;五是工藝流程與設備操作均比較簡單，且設備管理與保養比較簡便;六是無需考慮錫渣問題;七是印刷工藝采用印刷模板，不同焊接點的位置與焊膏量可根據實際情況進行調節;八是機器設備為全封閉式，比較干凈，沒有異味;九是，不同焊接點的溫度可根據實際情況進行調節;最后，通孔回流焊接工藝減少了工序，縮減了流程，也減少了所需的工作人員?？偠灾?，通孔回流焊接工藝在技術先進性、經濟性等方面均具有明顯優勢，也正因如此，通孔回流焊接工藝在電子組裝領域的應用越來越廣泛。

（二）與波峰焊相比的缺點

與波峰焊相比，通孔回流焊接工藝的缺點主要體現可以概括為，第一，成本更高。由于通孔回流焊接工藝采用了焊膏，成本要高于波峰焊的所用的錫條。同時，通孔回流焊接工藝需要定制專用模板，且不同產品需要各自獨有的印刷模板與回流焊模板，這些模板價格比較昂貴，所以整體成本更高。第二，回流爐的高溫很有可能會對一些耐高溫性較差的元件造成損壞，因此在選擇元件時，要格外關注塑膠元件，例如電位器等，避免這些元件被回流爐的高溫造成損壞。

三、溫度曲線

因通孔回流焊接工藝的焊膏、元件性質等，與SMT回流不同，所以二者的溫度曲線也是不同的。一般包括預熱區、回流區與冷卻區。

（一）預熱區

先把線路板從常溫加熱到100-140℃，對線路板與焊膏進行預熱，以免線路板與焊膏在回流區內受到熱沖擊。若線路板上有不耐高溫的元件，則需要將此區的溫度降低，避免元件被高溫損壞 。

（二）回流區

回流區也稱為主加熱區，當溫度上升到焊膏熔點后，需要保持熔點溫度一定時間，直至焊膏完全熔化，最高溫度范圍是200-230℃。在178℃以上的時間，一般是30-40s。

（三）冷卻區

通過冷卻風險，將焊膏的溫度降低，形成焊點，同時線路板要冷卻到常溫。

結論

綜上所述，通孔回流焊接工藝的優勢要明顯優于傳統波峰焊技術，不僅可以提高插裝元件的焊接質量，而且也有利于提高焊接安全性。通孔回流焊接技術的應用，極大的豐富了焊接手段，也提高了線路板組裝密度，有利于促進電子組裝行業的發展水平?？梢灶A見的是，通孔回流焊接工藝在電子組裝領域將發揮重要作用，具有非常廣闊的應用前景。

參考文獻

[1] 王凌云， 王宏， 張翔，等. 熔池金屬回流激光焊接小孔過程模擬[J]. 電焊機， 2013， 43（10）：6.

[2] 劉曉輝， 周德儉. 基于ICEPAK的PCBA回流焊接過程建模與仿真研究[J]. 航空精密制造技術， 2013（6）：6.

作者簡介：韓長州 1986男 大專 助理工程師 安徽合肥 主要研究方向：電氣、電子