一种通孔插件回流焊接实战技术

摘要：科学技术的发展，极大的促进了表面贴装技术的发展，因回流技术自身独有的优势，目前其在表面贴装技术中獲得了广泛应用，并开始应用在传统通孔工艺当中。在传统加工工艺中，一般采用波峰焊接技术，然而随着电子产品发展的日新月异，波峰焊接技术已经无法满足部分通孔双面焊接需求，大力发展通孔插件回流焊接技术势在必行。本文介绍了通口回流焊接技术的定义、工艺流程、优缺点等，旨在为相关研究提供重要参考。

关键词：通孔;回流焊接;工艺流程

前言：传统的电子组装工艺，在安装有过孔插装元件印制板组件的焊接，通常选择波峰焊技术。但实践证明，波峰焊存在很多弊端，如不适用于高密度元件焊接、漏焊、桥接较多等。由此可见，波峰焊无法满足电子技术的发展需求。为了解决弥补波峰焊的弊端，适应表面组装技术的发展，通孔回流焊接技术应运而生。通孔回流焊接技术起源于20世纪90年代，由日本SONY公司率先应用。与传统工艺相比，通孔插件回流焊接工艺不仅更具有技术先进性，而且也具有经济方面的优势，可显著提高生产效率与产品质量，促进工艺技术水平的进步与提高，作为电子组装中的一项革新，通孔回流工艺必然会得到大范围应用。鉴于此，本文对一种通孔插件回流焊接实战技术展开研究，具有至关重要的现实意义。

一、工艺介绍

（一）定义

通口回流焊接技术，简称THR，指的是以印刷的方式，把钢网上的锡膏，漏印到通孔内部及周围，并将元件插入充满锡膏的通孔中，最后采用回流焊的方式对插装元件与贴片元件进行焊接[1] 。

（二）流程

通口回流焊接技术的工艺流程，即印刷焊膏-插入元件-回流焊接，具体如下：

1焊膏印刷

（1）选择焊膏

为了让焊膏能够顺利流入通孔内，通口回流焊接技术用的焊膏一般黏度比较低，流动性、湿润性较好，且在插装元件时要具备良好的黏接力。通常情况下，通孔回流焊接是在SMT工艺之后进行[2] 。例如，当SMT的焊膏合金成为是63Sn37Pb时，为了确保SMT元件在通孔回流过程中不会被熔化，通孔回流所用焊膏中焊锡合金的成分，应采用熔点更低的46Sn46Pb8Bi，熔点为178℃。

（2）基本原理

基于一定压力与速度的作用下，模板上的焊膏可在塑胶刮刀的作用下，通过漏嘴漏印到线路板上。具体步骤为：送入电路板-电路板机械定位-印刷焊膏-送出电路板。由于印刷速度对漏印在PCB上的焊膏量，具有直接影响，所以印刷速度应根据实际情况进行调节。

（3）主要工具

焊膏印刷的主要工具包括刮刀、模板、漏嘴。其中，刮刀一般采用钢材料，刮刀与模板之间的距离保持在0.1mm-0.3mm之间，角度为9°，对刮刀无其他特殊要求;模板的厚度一般是3mm，主要由铝板与大量漏嘴组成;而漏嘴的主要作用，是焊膏印漏到电路板上的工具，其数量要与元件脚的数量、位置均要保持一致，这样才能确保焊膏漏下的位置刚好是需要焊接的位置，漏嘴下端要与PCB保持0.3mm左右的距离，目的是让焊膏更容易漏印下来。在实际焊接中，可根据不同焊锡量要求，选择不同的尺寸。

（4）工艺窗口

当完成机器设置之后，只有印刷速度可通过电子进行调节。为了确保印刷品质，必须要从以下几方面着手：第一，漏嘴的尺寸要适中，过大会导致焊膏过多导致短路问题，太少则会导致焊膏过少而出现少锡。第二，保持模板平面度的完好，无变形。第三，确保机械设置的各项参数正确，即刮刀与PCB板之间的角度为9°、漏嘴下端与PCB板的距离为0.3mm、刮刀与模板的距离保持在0.1mm-0.3mm之间。

2插入元件

通过人工方式，在电路板中插入电子元件，包括排插、电阻、电容、开关等。需要注意的是，在插入前元件线脚已经被剪切，在焊接后不需要再剪切;但是波峰焊是例外，是在焊接后来剪切线脚。

3回流焊接

（1）基本原理

热风气流经由特制的模板上喷嘴，基于一定温度曲线，将PCB上的焊膏熔化，冷却后形成焊点，可将通孔元件焊接在电路板上。

（2）回流炉的结构

4个温区分别为回流区（1个）、冷却区（1个）、预热区（2个），上方没有加热区，下方才有，这种设计形式能够最大程度降低温度对元件本体产生的破坏。而预热区与回流区的温度可独立控制，冷却区的冷却方式为风冷;回流区是最关键的温区，需要特殊的回流模板。

（3）主要工具

点焊回流炉回流区的主要工具包括模板、喷嘴。其中，模板的厚度一般为15mm，由耐高温金属板与众多喷嘴构成;喷嘴的作用是热风经由喷嘴吹到电路板焊膏上，喷嘴的数量与位置，均与元件脚相同，这样才能确保热风精准的吹在需要焊接的位置，并且喷嘴的尺寸要根据元件的不同类型、不同位置进行选择。

二、通孔回流焊接工艺的主要特点

针对特定产品，通孔回流焊接工艺可取代波峰焊。本文以波峰焊为对比，分析通孔回流焊接工艺的主要特点。

（一）与波峰焊相比的优点

与波峰焊相比，通孔回流焊接工艺的优点主要体现在以下几方面，一是具有更好的焊接质量，不良比率可低于20%;二是无需特殊考虑PCB的布局;三是虚焊、连锡等缺陷问题比较少，不容易返修;四是设备占地面积小;五是工艺流程与设备操作均比较简单，且设备管理与保养比较简便;六是无需考虑锡渣问题;七是印刷工艺采用印刷模板，不同焊接点的位置与焊膏量可根据实际情况进行调节;八是机器设备为全封闭式，比较干净，没有异味;九是，不同焊接点的温度可根据实际情况进行调节;最后，通孔回流焊接工艺减少了工序，缩减了流程，也减少了所需的工作人员。总而言之，通孔回流焊接工艺在技术先进性、经济性等方面均具有明显优势，也正因如此，通孔回流焊接工艺在电子组装领域的应用越来越广泛。

（二）与波峰焊相比的缺点

与波峰焊相比，通孔回流焊接工艺的缺点主要体现可以概括为，第一，成本更高。由于通孔回流焊接工艺采用了焊膏，成本要高于波峰焊的所用的锡条。同时，通孔回流焊接工艺需要定制专用模板，且不同产品需要各自独有的印刷模板与回流焊模板，这些模板价格比较昂贵，所以整体成本更高。第二，回流炉的高温很有可能会对一些耐高温性较差的元件造成损坏，因此在选择元件时，要格外关注塑胶元件，例如电位器等，避免这些元件被回流炉的高温造成损坏。

三、温度曲线

因通孔回流焊接工艺的焊膏、元件性质等，与SMT回流不同，所以二者的温度曲线也是不同的。一般包括预热区、回流区与冷却区。

（一）预热区

先把线路板从常温加热到100-140℃，对线路板与焊膏进行预热，以免线路板与焊膏在回流区内受到热冲击。若线路板上有不耐高温的元件，则需要将此区的温度降低，避免元件被高温损坏 。

（二）回流区

回流区也称为主加热区，当温度上升到焊膏熔点后，需要保持熔点温度一定时间，直至焊膏完全熔化，最高温度范围是200-230℃。在178℃以上的时间，一般是30-40s。

（三）冷却区

通过冷却风险，将焊膏的温度降低，形成焊点，同时线路板要冷却到常温。

结论

综上所述，通孔回流焊接工艺的优势要明显优于传统波峰焊技术，不仅可以提高插装元件的焊接质量，而且也有利于提高焊接安全性。通孔回流焊接技术的应用，极大的丰富了焊接手段，也提高了线路板组装密度，有利于促进电子组装行业的发展水平。可以预见的是，通孔回流焊接工艺在电子组装领域将发挥重要作用，具有非常广阔的应用前景。

参考文献

[1] 王凌云， 王宏， 张翔，等. 熔池金属回流激光焊接小孔过程模拟[J]. 电焊机， 2013， 43（10）：6.

[2] 刘晓辉， 周德俭. 基于ICEPAK的PCBA回流焊接过程建模与仿真研究[J]. 航空精密制造技术， 2013（6）：6.

作者简介：韩长州 1986男 大专 助理工程师 安徽合肥 主要研究方向：电气、电子