通孔回流工艺_THR_中的自动贴装方案
通孔回流焊接的工艺技术
通孔回流焊接的工艺技术如图2，可实现在单一步骤中同时对通孔元件和表面贴装元件（SMC/SMD）进行回流焊。
相对传统工艺，在经济性、先进性上都有很大的优势。
所以，通孔回流工艺是电子组装中的一项革新，必然会得到广泛的应用。
二通孔回流焊接工艺与传统工艺相比具有以下优势：1、首先是减少了工序，省去了波峰焊这道工序，多种操作被简化成一种综合的工艺过程；2、需要的设备、材料和人员较少；3、可降低生产成本和缩短生产周期；4、可降低因波峰焊而造成的高缺陷率，达到回流焊的高直通率。
；5、可省去了一个或一个以上的热处理步骤，从而改善PCB可焊性和电子元件的可靠性，等等。
尽管用通孔回焊可得到良好的工艺效果，但还是存在一些工艺问题。
1、在通孔回焊过程中锡膏的用量比较大，由于助焊剂挥发物质的沉积会增加对机器的污染，因而回流炉具有有效的助焊剂管理系统是很重要的；2、对THT元件质量要求高，要求THT元件能经受再流焊炉的热冲击，例如线圈、连接器、屏蔽等。
有铅焊接时要求元件体耐温235℃，无铅要求260℃以上。
许多THT元件尤其是连接器无法承受回流焊温度；电位器、铝电解电容、国产的连接器、国产塑封器件等不适合回流焊工艺。
3、由于要同时兼顾到THT元件和SND元件，使工艺难度增加。
本文重点是确定对通孔回流工艺质量有明显影响的各种因素，然后将这些因素划分为材料、设计或与工艺相关的因素，揭示在实施通孔回流工艺之前必须清楚了解的关键问题。
1. 通孔回流焊焊点形态要求2. 获得理想焊点的锡膏体积计算3. 锡膏沉积方法4. 设计和材料问题5. 贴装问题6. 回流温度曲线的设定下面将逐项予以详细描述。
1、通孔回流焊焊点形态要求：首先，应该确定PIHR焊点的质量标准，建议参照业界普遍认同的焊点质量标准IPC-A-610D，根据分类(1、2或3类)定出目视检查的最低可接受条件。
企业可在此标准基础上，进行修改以适应其工艺水平。
通孔回流理想焊点模型是一个完全填充的电镀通孔(Plated Through Hole，PTH)，在PCB的顶面和底面带有焊接圆角（如图3）。
通孔回流介绍
通孔回流焊接技术介绍V1.0目次1 通孔回流焊接 (1)1.1 物料要求 (1)1.1.1 物料耐温要求 (1)1.1.2 物料管脚形状要求 (1)1.1.3 物料架高要求 (1)1.1.4 物料吸取要求 (2)1.2 设计要求 (3)1.2.1 设计尺寸要求 (3)1.2.2 设计布局要求 (3)1.3 网板要求 (3)1.3.1 钢网开孔要求 (4)1.4 焊接要求 (4)I1 通孔回流焊接 1.1 物料要求 1.1.1 物料耐温要求元器件因需过回流焊所以需耐高温，以无铅工艺为例，元件按热容量大小需耐245-260度（240℃ 60S ）。
回流焊接后外观不变色、起泡、碎裂、无变脆等现象。
1.1.2 物料管脚形状要求横截面最好是圆形或者正方形。
不建议横截面为矩形，椭圆形或者其它形状，不利于焊接。
对于引脚末端的设计，应避免焊锡膏被引脚带出通孔以外。
推荐板厚+0.5mm （0.5-0.75mm ）。
管脚端部倒角处理，生产时便于插入板子。
引线误差：±0.05mm 引线累积误差 ±0.1mm引脚间距荐引脚间距2.45Pitch 以上，最小引脚间距不小于2.0mm。
1.1.3 物料架高要求在通孔回流焊工艺中，元件需具有standoff （架高）设计；风险：通孔回流器件如果没有架高设计，焊锡膏熔融时会随元器件和PCB 的空隙流失，造成爆锡珠现象，并影响通孔的焊锡填充率；A 类型的架高设计不是理想类型，会影响焊锡填充率45º pin taper works wellPitchLandPin架高设计最小的架高高度 = 0.003”+ (钢网厚度 x 1.8)理想高度: 0.035”可接受高度: 0.020”最低高度: 0.015”架高注意：架高设计必须避免贴装后碰到PCB上润湿的锡膏不合格架高示例如下1.1.4 物料吸取要求机器自动贴装，考虑到最佳效率，表面最好有吸附平面，并保证吸取位置10*10盖帽。
PCB设计指导书
PCB 设计指导书1.术语：1PCB(Print circuit Board) 印制电路板2原理图电路原理图，使用原理图设计工具设计的表达硬件电路中器件关系的图。
3SMT:外表组装技术〔外表贴装技术〕〔Surface Mount Technology 的缩写〕，是目前电子组装行业里最流行的一种技术和工艺。
4AI：AI 是(Auto-Insert)的简写,意思是自动插件技术,自动将元器件安装在PCB 上面。
5EMC: 电磁兼容性EMC(Electro Magnetic Compatibility),是指设备或系统在其电磁环境中符合要求运行并不对其环境中的任何设备产生无法忍受的电磁干扰的力量。
6波峰焊接：波峰焊是让插件板的焊接面直接与高温液态锡接触到达焊接目的，其高温液态锡保持一个斜面，并由特别装置使液态锡形成一道道类似波浪的现象，所以叫“波峰焊“，其主要材料是焊锡条。
又称 FS。
7回流焊接：回流焊机也叫再流焊机或“回流炉”(Reflow Oven),它是通过供给一种加热环境,使焊锡膏受热溶化从而让外表贴装元器件和 PCB 焊盘通过焊锡膏合金牢靠地结合在一起。
简称 RF。
8通孔回流焊接：通孔回流焊接技术(THR，Through-hole Reflow)，又称为穿孔回流焊 PIHR(Pin-in-Hole Reflow)。
该技术原理是在印制板完成贴片后，使用一种安装有很多针管的特别模板，调整模板位置使针管与插装元件的过孔焊盘对齐，使用刮刀将模板上的锡膏漏印到焊盘上，然后安装插装元件，最终插装元件与贴片元件同时通过回流焊完成焊接。
9微带线：微带线是由支在介质基片上的单一导体带构成的微波传输线。
适合制作微波集成电路的平面构造传输线。
与金属波导相比，其体积小、重量轻、使用频带宽、牢靠性高和制造本钱低等；但损耗稍大，功率容量小。
10带状线：带状线是介于两个接地层之间的印制导线，它是一条置于两层导电平面之间的电介质中间的铜带线。
THR通孔回流焊技术要求
T H R通孔回流焊技术要求-标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII通孔回流焊技术要求近年来,表面贴装技术（SMT）迅速发展起来,在电子行业具有举足轻重的位置。
除了全自动化生产规模效应外,SMT还有以下的技术优势：元件可在PCB 的两面进行贴装,以实现高密度组装;即使是最小尺寸的元件也能实现精密贴装,因此可以生产出高质量的PCB组件。
然而,在一些情况下,这些优势随着在PCB上元件贴着力的减少而削弱。
让我们观察图1的例子。
SMT元件的特点是设计紧凑,并易于贴装,与通孔的连接器在尺寸和组装形式上有明显的区别。
图1 PCB上组装有SMT元件（左）和一个大理通孔安装的连接器（右）用于工业领域现场接线的连接器通常是大功率元件。
可满足传输高电压、大电流的需要。
因此设计时必须考虑到足够的电气间隙与爬电距离,这些因素最终影响到元件的尺寸。
此外,操作便利性、连接器的机械强度也是很重要的因素。
连接器通常是PCB主板与“外界部件”通信的“接口”,故有时可能会遇到相当大的外力。
通孔技术组装的元件在可靠性方面要比相应的SMT元件高很多。
无论是强烈的拉拽、挤压或热冲击,它都能承受,而不易脱离PCB。
从成本考虑,大部分PCB上SMT元件约占80%,生产成本仅占60%;通孔元件约占20%,生产成本却占40%,如图2所示。
可见,通孔元件生产成本相对较高。
而对许多制造公司来说,今后面临的挑战之一便是开发采用纯SMT工艺的印刷线路板。
图2 带有通孔无件和SMT元件的PCB根据生产成本以及对PCB的影响,SMT+波峰焊和SMT+压接技术（press in）等现有的工艺还不完全令人满意,因为在现有的SMT工序需要进行二次加工,不能一次性完成组装。
这就对采用通孔技术的元件提出了下列要求：通孔元件与贴片元件应该使用同样的时间、设备和方法来完成组装。
THR如何与SMT进行整合根据上述要求发展起来的技术,称之为通孔回流焊技术（Through-hole Reflow,THR）,又叫“引脚浸锡膏（pin in paste,PIP）”工序,如图3所示。
通孔元件再流焊工艺及部分问题解决方案实例
可用于再流焊的连接器
插装孔焊料填充要求 ＞75%
（2）：通过模局具将垫圈形焊料预制片预先套在引脚上 根据垫圈形焊料预制片的外径和内径加工一个与 连接器引脚（针）相匹配的模具→将预制片撒在模具上 振动，筛入模具的每个钻孔中→将连接器压入模具→收 回连接器时预制片就套在引脚上了。
4.2 通孔元Leabharlann 的焊膏施加量案例1 “爆米花”现象解决措施
•
受潮器件再流焊时， 在器件内部的气体膨胀使邦定点的根部“破裂”
平焊点
“爆米花”现象
PBGA器件的塑料基板起泡
“爆米花”现象机理:
水蒸气压力随温度上升而增加 温度 (°C) 190 200 210 220 230 240 250 260 水的蒸气压力(毫米) 9413.36 11659.16 14305.48 17395.64 20978.28 25100.52 29817.84 35188.0
4.6 焊点检测
• 通孔回流焊点要求与IPC-A-610波峰焊点的标准相同。 • 理想的填充率达到100%或至少75%以上。焊盘环的浸润 角接近360°或270°以上。
IPC-A-610D标准： Acceptable - Class 2 • Minimum 180° wetting present on lead and barrel, Figure 7-113. Acceptable - Class 3 • Minimum 270° wetting present on lead and barrel, Figure 7-114.
2. 通孔元件采用再流焊工艺的适用范围
• a 大部分SMC/SMD，少量(10~5%以下)THC的产 品。 • b 要求THC能经受再流焊炉的热冲击，例如线圈、连 接器、屏蔽等。有铅焊接时要求元件体耐温240℃，无 铅要求260℃以上。 • c 电位器、铝电解电容、国产的连接器、塑封器件等不 适合再流焊工艺。（除非采用专用回流炉） • c 个别不能经受再流焊炉热冲击的元器件，可以采用后 附手工焊接的方法解决。
PTH工艺导入资料
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目录
一，通孔回流（PIH）工艺介绍 二，通孔回流优缺点 三，行业通孔回流印刷方式 四，通孔回流锡膏量的简易计算 五，凯杰通孔回流工艺引进实例
WK15 HR
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一，通孔回流工艺介绍
PTH(Paste- thru- hole):把PIN脚插入填满焊膏的插装孔中，并用回流法焊接。可以替 代波峰焊、选择性波峰焊、自动焊接机器人、手工焊等。
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WK15 HR
Hyflex SPMagTPPeaa1gg2ee 1122
正常回流工艺
印刷
贴片
回流
通孔回流工艺
WK15 HR
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二，通孔回流工艺优缺点
a 可靠性高，焊接质量好，不良比率DPPM可低于20 。
b 虚焊、桥接等焊接缺陷少，修板的工作量减少。
优
c 无锡渣的问题，PCB板面干净，外观明显比波峰焊好。机器为全封闭式， 干净，生产车间里无异味。
焊膏
焊膏 印刷模板 已焊接SMD
漏嘴
WK15 HR
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3.钢网印刷
三，通孔回流工艺的印刷方式
WK15 HR
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4.焊料预制片
三，通孔回流工艺的印刷方式
矩形焊料预制片卷带 贴放在通孔附近的焊膏上
WK15 HR
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四，通孔锡膏量的简易计算
• 通孔中的焊膏量=（Vpth-Vpin）×2 • 式中： • 2—为补偿焊膏在回流焊收缩因子； • Vpth—是通孔圆柱体的体积=πR²h • Vpin—是管脚圆柱体的体积=πr²h
通孔回流焊锡膏量的算法研究
通孔回流焊锡膏量的算法研究摘要：本论文针对通孔回流焊器件提供了一种锡量计算方法，用于调整钢网厚度与开孔设计，将通孔器件需要的锡量转移至印制板上，实现通孔器件回流焊焊接。
解决了特殊场景下波峰焊焊接困难，减少插装与波峰焊等工序。
并在某个使用了较多的通孔接线端子的插件上，应用此锡量计算方法进行验证，证明了模型的有效性。
关键词：通孔回流焊；锡膏；1 背景随着表面贴装技术（Surface Mounting Technology， SMT）的发展，得益于SMT全自动化生产带来的规模效应、成本优势、高精度与密度的组装布局优势，表贴器件（Surface Mounted Devices， SMD）通常占据超过80%以上的PCBA （Printed Circuit Board Assembly， PBCA）组成。
PCBA过程中，对于通孔器件（Through Hole Devices， THD）通常采用波峰焊焊接技术。
但波峰焊技术存在许多不足之处，如通孔器件周边需要一定的禁布区，禁止放置贴片元器件；焊接过程中需要额外喷涂助焊剂；印制板（Printed Circuit Board， PCB）会收到较大的热冲击，可能产生翘曲变形；通孔焊点受PCB走线、覆铜以及器件本身影响，容易产生桥接、润湿不良的缺陷。
随着PCBA的技术的发展，新型的通孔回流焊（Though Hole Reflow， THR）技术应运而生，越来越多的THD通过采用这种技术，在回流炉内完成焊接，实现波峰焊无法完成的焊接或降低生产工序和周期时间。
2通孔回流焊工艺的基本要求与一般的SMT工艺相比，THR工艺为了满足器件引脚在金属化孔的填充以及板面上的爬锡要求，使用的锡膏量要比一般的SMD多一些，视引脚伸出的长度与PCB焊盘开孔，通常要大上30倍左右。
目前SMT主要采用丝印印刷与自动点锡膏的方式进行锡膏涂覆，本文主要研究的是通过钢网丝印印刷锡膏来进行锡膏涂覆。
2.1PCB设计要求THR工艺在实施时，器件的引脚与过孔间隙需要满足一定的要求，间隙小虽然有利于减少整体的焊锡需求量，以及防止器件倾斜，但过小的间隙容易导致贴片机安装不到位，或影响孔内锡膏流动速率，造成空洞、少锡、翘起等缺陷。
一种通孔插件回流焊接实战技术
一种通孔插件回流焊接实战技术童立洪【摘要】文中通过对传统组装焊接工艺的分析,论述了通孔回流焊接工艺是对传统组装焊接不足之处的填补,适合于高密度、细间距元件焊接,克服了插装元件在波峰焊接或手工焊接中成本较高、效率较低、可靠性不高等问题.通孔回流焊接是部分无法进行常规焊接产品的一种新工艺、新技术.【期刊名称】《通信电源技术》【年(卷),期】2017(034)006【总页数】2页(P118-119)【关键词】印制板;SMT;THT;THR;钢网;印刷;工艺流程【作者】童立洪【作者单位】赛尔富电子有限公司,浙江宁波315103【正文语种】中文通孔回流焊接技术相比传统工艺，在经济性、先进性、技术革新上有很大的优势。
通孔回流工艺是电子组装中的一项革新，必然会得到广泛的应用。
为了适应表面组装技术的发展，解决以上焊接难点的措施是采用通孔回流焊接技术(THR，Through-hole Reflow) ，其不仅有利于提高生产效率和产品质量，同时带来工艺技术水平的提高和进步。
1 工艺介绍1.1 定义通孔回流焊接技术(THR)又称为“引脚浸锡膏通孔制程”PIP(Pin-In-Paste) ：即通过印刷将钢网上的锡膏漏印到通孔内部及周围，把元件插入装满锡膏的通孔中，最后插装元件与贴片元件同时通过回流焊完成焊接。
1.2 流程分析比较通孔回流工艺与传统工艺流程对比：(1)通孔回流工艺流程作业物料(PCB)—锡膏印刷—转接台—贴装—插件(异形插件机)—回流焊接—检验—组装。
(2)传统组装工艺流程物料(PCB)—锡膏印刷—转接台—贴装—回流焊接—检验—手工插件—波峰焊接—检验—补焊(修剪)—组装。
(3)流程优势通孔回流焊接的工艺技术，可实现在单一步骤中同时对通孔元件和表面贴装元件(SMC/SMD) 进行回流焊。
相对传统工艺，在经济性、先进性、技术革新上都有很大的优势，通孔回流焊接工艺与传统工艺相比具有以下优点：a.减少了工序，省去了波峰焊这道工序，多种操作被简化成一种综合的工艺过程。
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图 18、插件 TOP 面焊接效果
结论
图 19、插件 BOTTOM 面焊接效果
通过 SMT 工艺团队的不断反复试验验证。本文给出了插件(TCH)实现自动贴装的方案,提高 THR 工艺自 动化程序及生产效率,目前在我司此工艺已成功运用在一些 OEM 客户机型上并取得良好效果（直通率保持在 99%以上）。
图 12、设备吸嘴取料
图 13、物料影像识别 -2-
图 14、设备贴装插件 OK 1、5 插件实现机器贴装步骤如下：
2、回流曲线设定
图 15、插件实现机器贴装步骤
针对 THR 回流曲线设定，个人建议使用 RSS 曲线进行曲线设定，恒温区与回流区建议取锡膏规格上 限时间及温度，如图 16，当然具体情况需做具体分析。
前言
Hytera（海能达通信股份）公司 SMT 工艺团队在通孔回流工艺（THR）方面进行了多次尝试和验证并 取得了一定的成果，包括“三维印刷”技术和夹具、工艺流程优化等使两面都有插件的产品实现了回流焊 接。
在这个过程中，设计、制作并运用合适的夹具对于 THR 工艺的成功实施，起到了非常重要的作用。夹 具的作用主要是固定或者支撑插件，在插件的引脚插入板子对应的通孔后，使插件保持与板子表面的垂直 度，同时，使插件本体与板子表面紧密贴合。一般情况下，我们需要作业员在回流焊前手工操作完成夹具、 插件和板子的“组合”，而在回流焊后使夹具与后两者“拆分”（备注：实际上此时的插件与板子已经构 成一个整体，称为 PCB’A）。
图 3、物料“取料位置”
图 4、插件物料无“取料位置”
1、3 夹具设计
¾ 夹具设计要点，须保证插件与 PCB 表面紧贴并成垂直状态，如意思示图 5、。
-1-
¾ 夹具需与 PCB 拼板对应连拼设计。制作夹具时，PCB 与夹具通孔中心间距应保持一致,如：a=b, 插件夹具中间需进行铣空便于散热,PCB 拼板及夹具实物如图 6、7。(注意：夹具插件孔直径一般 ≥插件直径 0.05mm 左右，便于夹具拆分)
通孔回流工艺（THR）中的自动贴装方案
陈军
海能达通信股份有限公司/SMT 工艺团队
chenjun360501@、jun.chen-smt@ 摘 要：本文介绍了一种在通孔回流工艺（THR）中实现插件（THC）自动贴装的方案，提高
THR 工艺的自动化程度和生产效率。希望给业界同行提供一些参考作用。
¾ 夹具正面需保留“取料位置”，利于设备正常吸取物料。夹具正中央加白色中心点注释，便于设 备取料位示教，如图 8。
¾ 图 9、为插件与夹具组合形成的一种“特殊物料”反面实物图。
图 5、插件焊接要求
a
b
图 6、PCB 拼板设计
图 7、夹具对应 PCB 拼板设计
图 8、夹具正面“取料位置”及示教点
图 9、夹具反面图（插件插入夹具）
致谢
感谢 SMT 工艺团队同事在验证过程中的协助及帮助，分别为: 魏征、王典剑、刘翔、乐梅（排名不分 前后）。特别感谢我的上司车固勇先生在创新方面给予的指导意见及对本人的无私帮助。
参考ห้องสมุดไป่ตู้献
【1】 车固勇，魏征《一种应用于双面 THR 工艺的三维印刷新技术》，《现代表面贴装资讯》，2010， 第五期：Page51-61
【2】 陈军,《一种实现双面通孔回流的焊接技术》，《现代表面贴装资讯》，2011，第五期：Page45-48
作者简介：陈军，1988 年出生，毕业于西安电子科技大学，现任职海能达通信股份有限公司 SMT 工艺工 程师，现主要负责 OEM 客户产品的 SMT 试产、量产方面的工作。
-4-
要求如下：
3、焊接效果
图 16、回流曲线设定
¾ 根据 IPC-610E 版焊接标准要求，支撑孔内需满足 75%填充量。
-3-
图 17、支撑孔焊接垂直填充示意图 ¾ 图 18、19 分别为插件 TOP/BOTTOM 面焊接效果（完全满足 IPC-610E 版支撑孔焊接垂直填充要求，
达到 100%填充）
关键词：SMT（Surface Mount Technology）表面贴装技术 THC (Through Hole Component) 通孔回流元件，或简称插件 THR（Through Hole Reflow）通孔回流焊工艺 PCB（Printed Circuit Board）印制电路板 PCB’A（Printed Circuit Board Assembly）成品线路板
1、4 机器贴装
¾ 插件与夹具组合成“特殊物料”后，需制作物料托盘进行放置，如图 10、11。
¾ 图 12、13 为设备吸嘴取料及识别影像图。注（贴装设备需具有此识别功能相机及对应吸嘴，如
SIEMENS D1 型号可满足此要求）
¾ 图 14、设备贴装插件 OK 图。
图 10、物料托盘
图 11、物料放入托盘
本文介绍的插件自动贴装的方案，可以减少手工操作的动作，提高效率。同时，又能降低手工操作的 质量风险。
1、插件自动贴装实现过程
1、1 常用的插件物料 插件物料在目前 SMT PCB’A 组件中运用相对比较广泛。下图 1，目前光模块行业中比较常用的一种插 件物料，图 2、为插件物料用于 PCB’A 组件焊接。
图 1、常见插件物料
图 2、THR 工艺 PCB’A
1、2 机器贴装“取料位置”
如何实现插件贴装？实现机器贴装就须有物料平面吸取面，也就是我们俗称的“取料位置”如下图 3
所示，红色部分为吸嘴取料位置。但目前使用插件物料无平面“取料位置”进行吸附，如图 4。要实现机
器贴装，就需设计一个“取料位置”，使用夹具代替插针吸取面。