通(tōng)孔元件的(de)通(tōng)孔錫膏(paste-in-hole)工藝

　　雖然工業走向更密間距和(hé)球栅陣列(BGA)，但還(hái)必須處理(lǐ)混合裝配中的(de)通(tōng)孔元件。錫膏印刷通(tōng)常不用(yòng)于焊接通(tōng)孔元件，但是還(hái)有應該考慮它的(de)情況。例如，在頂面有很少的(de)通(tōng)孔元件的(de)雙面SMT闆(兩面都有有源元件，諸如PLCC)的(de)混合裝配中，對(duì)通(tōng)孔元件使用(yòng)印刷錫膏可(kě)能是合算(suàn)的(de)。這(zhè)個(gè)工藝通(tōng)常叫做(zuò)通(tōng)孔錫膏工藝 - 它避免了(le)手工焊接或者波峰焊接(使用(yòng)專門的(de)夾具遮蓋前面回流焊接的(de)表面貼裝元件)的(de)額外步驟。引腳浸錫膏(pin-in-paste)、侵入式回流焊接(intrusive reflow soldering)和(hé)通(tōng)孔回流焊(ROT, reflow of through-hole)是這(zhè)個(gè)工藝的(de)其它名字。

 

　　當使用(yòng)傳統的(de)方法焊接混合表面貼片裝配時(shí)，先印刷錫膏和(hé)回流焊接表面貼裝元件，接著(zhe)是波峰焊接通(tōng)孔元件工藝。可(kě)是，當使用(yòng)通(tōng)孔錫膏工藝時(shí)，表面貼裝和(hé)通(tōng)孔元件都是在回流焊接工序内焊接。在傳統的(de)波峰焊接工藝中，通(tōng)孔焊接點的(de)焊錫來(lái)源是錫波；可(kě)是，通(tōng)孔錫膏工藝的(de)來(lái)源是錫膏。

 

　　通(tōng)孔錫膏工藝是較新的(de)，但是一些領先的(de)公司已經使用(yòng)多(duō)時(shí)了(le)。當使用(yòng)該工藝時(shí)，首先應該确定通(tōng)孔元件是否能夠經受回流溫度而不退化(huà)。還(hái)應該确定元件是否爲潮濕敏感性的(de) - 如果是，則焊接之前必須烘焙。否則，在回流焊接期間它們将“爆裂(popcorn)”或者開裂。

 

　　如果電路闆的(de)第二面有可(kě)回流焊接的(de)表面貼裝元件，那麽回流焊接通(tōng)孔元件不會節省任何工藝步驟。在這(zhè)種情況下(xià)，通(tōng)孔元件的(de)最常使用(yòng)的(de)方法是波峰焊接而不是回流焊接。

 

　　工業已經成功地使用(yòng)通(tōng)孔錫膏工藝或其變化(huà)工藝來(lái)焊接通(tōng)孔元件。所有方法中的(de)基本概念反複考慮的(de)就是印刷所需要的(de)錫膏量，它是由電鍍通(tōng)孔的(de)體積減去通(tōng)孔中引腳占去的(de)體積來(lái)決定的(de)。這(zhè)是非常簡單并且爲大(dà)部分(fēn)人(rén)所理(lǐ)解的(de)。問題是在焊接溫度下(xià)半數的(de)錫膏消失在空氣中，因爲焊錫占90%重的(de)錫膏隻有50%體積的(de)金屬焊錫。更應該知道的(de)是，引腳直徑與通(tōng)孔之間的(de)适當比率可(kě)使得(de)錫膏通(tōng)過毛細管作用(yòng)進入通(tōng)孔内。需要通(tōng)孔與引腳之間間隙的(de)适當數量來(lái)達到焊錫填充。

 

　　IPC-610對(duì)通(tōng)孔焊接點的(de)可(kě)接受标準是底部圓角的(de)存在和(hé)在闆的(de)厚度上至少充滿75%的(de)通(tōng)孔。在大(dà)多(duō)數裝配中，FR-4絕緣層電路闆的(de)典型厚度爲0.062"。在這(zhè)些約束下(xià)，引腳浸錫膏(pin-in-paste)工藝開發的(de)主要技術挑戰是，在具有高(gāo)密度引腳元件的(de)通(tōng)孔裏面和(hé)周圍印刷足夠的(de)錫膏，使得(de)在底面形成可(kě)接受的(de)焊接點，滿足IPC-610的(de)要求。在通(tōng)孔錫膏(paste-in-hole)工藝中滿足頂面圓腳要求很少是個(gè)問題，因爲錫膏是從頂部印刷的(de)。

 

　　引腳與通(tōng)孔之間的(de)最小間隙決定需要滿足圓角要求的(de)錫膏量。這(zhè)個(gè)最小間隙定義爲，最小的(de)通(tōng)孔直徑減去最大(dà)的(de)引腳直徑。最小間隙越小，需要用(yòng)來(lái)填充通(tōng)孔的(de)錫量越少，但是更難把元件插入闆内。

 

　　當使用(yòng)密間距、多(duō)排通(tōng)孔元件時(shí)，可(kě)能需要各種模闆開口寬度與長(cháng)度，以得(de)到可(kě)接受的(de)焊接點。可(kě)是，相同零件各焊接點的(de)圓角尺寸将有點不同。

 

　　爲了(le)達到所希望的(de)焊錫圓角體積，錫膏也(yě)可(kě)印刷在闆的(de)頂面和(hé)底面。一項最近的(de)研究是使用(yòng)内置式刮闆通(tōng)過直接壓力将錫膏印刷在闆上的(de)印刷機。在這(zhè)個(gè)方法中，沒有使用(yòng)傳統的(de)刮闆。這(zhè)個(gè)錫膏印刷方法可(kě)以在通(tōng)孔中充滿錫膏。

 

　　通(tōng)孔印刷的(de)關鍵是提供足夠的(de)錫膏量。有許多(duō)方法可(kě)以做(zuò)到這(zhè)一點，最常見和(hé)所希望的(de)就是套印(overprint)。可(kě)是，這(zhè)要求在設計階段計劃這(zhè)個(gè)工藝，和(hé)允許足夠的(de)包裝間的(de)間隔。如果沒有做(zuò)到這(zhè)一點，就不可(kě)能套印，因爲其它元件焊盤擋道了(le)。但是甚至有足夠的(de)包裝之間的(de)空隔，還(hái)可(kě)能造成印刷足夠的(de)錫膏困難，如果有多(duō)排引腳，諸如密間距通(tōng)孔連接器。對(duì)于那些在一面印刷足夠的(de)錫膏困難的(de)情況，錫膏也(yě)可(kě)以在另一面印刷。另一個(gè)方法是使用(yòng)台階式模闆，可(kě)以向上或向下(xià)台階，以接納同一塊闆上通(tōng)孔和(hé)密間距元件的(de)不同需要。

 

　　向上的(de)台階模闆在通(tōng)孔零件的(de)一小部分(fēn)内比模闆其它部分(fēn)更厚。向下(xià)的(de)台階模闆一般用(yòng)于大(dà)多(duō)數具有0.050"間距表面貼裝元件和(hé)一些密間距元件的(de)電路闆。

 

　　不管使用(yòng)哪一種方法，關鍵是要有足夠的(de)錫膏量。