过孔回流焊接工艺点滴见解

二、项目技术可行性分析
1、项目总体技术方案及拟解决的关键技术问题
（1）项目总体技术方案
电子产品Main Board 上有一些过孔焊接的元器件需要进行波峰焊接，而过孔回流焊接项目废弃波峰焊接工序，直接采用SMT 回流焊接。

1.新旧工艺Process 对比
工艺区分
使用辅料
Process 回流
焊接
波峰
焊接
过孔波峰焊接SnAg
Cu
Solder
Paste
SnCu
P
Solder
wire
SMD→
Wave
Solderin
g
过孔回流焊接SnAg
Cu
Solder
Paste
无SMD
2.过孔回流焊接工艺要点
SMT工艺流程
（2）拟解决的关键技术问题
PCB印刷贴装炉前手插件安装回流焊接
过孔元器件插装过孔元器件焊接过孔元器件
Solder
Paste印刷
目前存在的主要技术问题是：元器件PIN之间连焊，由于过孔回流工艺中部分PCB厚度为1.6T，以及有的元器件Lead为空心设计，造成回流焊接后，PBA非元件面表现为锡量不足，其实内部已经焊接，由于此不良表现，工程采用局部加厚Metal Mask（0.15mm），实际对于过孔回流焊接工艺来说，焊点的焊接状态取决于孔内焊锡量REFLOW后形成的合金体积，由于锡膏焊接后体积缩减为锡量的50%左右，对于厚的PCB通孔由于焊锡膏的附着载体减少，更易出现焊后焊锡不足的表现，在过孔回流中，采用局部加厚M/MASK效果不明显，在印刷过程中在加厚部分刮刀压力加大，造成网孔内焊锡量减少，由于台阶效应造成进入孔内的锡量对比平层网版减少，另外由于M/MASK加厚，脱模难度增加，造成脱模后孔内易形成焊锡空心状态，表现为PCB印刷面锡量特别饱满，原件插入时下部焊锡再次被LEAD带出，REFLOW 后表现：
1.由于上部锡量偏多，出现印刷面连焊可能（手工插入一致性无法确保，以及不能垂直插入，概率更大）
M/MASK
2.Hole内锡量不足，形成漏孔，表现锡量不足
需要解决的技术问题：
1.使用平层网版，改变刮刀角度，调整印刷速度，增加孔内进锡量，印后在非元件面形成水滴状锡膏效果（要试验最佳状态）
2.对焊接状态进行分析，合理确定过孔回流后的焊点饱满度判读标准，减少二次非元件面补焊
3.对元件手插工程进行规范，做到一次插入成功，对一次插入不成功的元件进行清洁处理确认后再使用
以上事项望专门技术及要素技术给予全力协助，尽快杜绝此问题的发生
2、项目技术创新性及项目完成时主要技术指标
（1）项目技术创新性
在传统的电子组装工艺中，对于安装有过孔插装元件的PCB的焊接一般采用波峰焊接技术。

但波峰焊接有许多不足之处：不适合高密度、细间距元件焊接；桥接、漏焊较多；需喷涂助焊剂；印制板受到较大热冲击翘曲变形。

因此波峰焊接在许多方面不能适应电子组装技术的发展。

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。

该技术原理是使用刮刀将Metal Mask上的锡膏直接漏印到PCB的Hole位置上，然后在PCB完成贴装后安装插装元件，最后插装元件与贴片元件同时通过回流焊完成焊接。

由于电子产品越来越重视小型化、多功能，使电路板上元件密度越来越高，许多单面和双面板都以表面贴装元件(SMC/SMD) 为主。

但是，由于固有强度、可靠性和适用性等因素，某些通孔元件仍然无法贴装，特别是周边Connector。

在以表面贴装型元件为主的PCB上使用通孔元件的传统工艺
其缺点是单个焊点费用很高，因为其中牵涉到额外的处理步骤，包括波峰焊和手工焊，而且波峰焊接有许多不足之处。

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。

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。

（2）项目完成时主要技术指标
根据SMT工艺流程中与过孔回流焊工艺相关要点进行解析主要技术指标
1 PCB Hole 设计
TOP BOT
需进行焊接的Hole要全部敷铜
2 Hole位置采用Solder Paste 印刷，Metal Mask 开孔，为了增加锡量开孔应尽量放大，要完全覆盖Hole
例如下面图示：
PCB gerber图中单个Hole 的实际Metal Mask开孔为3.04-5.87mm2 面积为1.41mm2 为Hole面积的2.15-4.16倍
Metal Mask：
Solder Paste 印刷效果Metal Mask 实际开孔
3 Screen Printer 调整
刮刀速度采取较慢的速度，例如下图中速度设定为25mm/sec，采取较慢的速度是为了使Solder Paste更好的敷满Hole内部，确保焊接效果
从BOT面看Solder Paste已从Hole中透出，确保了焊锡量的饱满
4 元器件插装
需要进行过孔回流焊接的元器件，可在SMD 贴装后进行，插装的方法为机插或手插。

机插的稳定性更好，速度快，质量好；但设备价格较为昂贵，设备开发沿着周期长，市场上无通用化现成设备，需自行研制，较适合大型公司。

人工手插稳定性差，速度和质量因人而异（熟练工会好一些），但相对低廉，员工培训周期较短，适用于无罚金刑设备自主研发的中小型公司
元器件元器件工作台
元器件插装元器件插装
插装后元器件Pin与Solder Paste的效果图
5 焊接
焊接主要使用回流焊接机进行，过孔回流焊接的Profile与一般焊接采用的温度不同，主要通过以下2点的变更以达到最佳的焊接效果
A）延长预热区间时间10-20SEC，提高预热温度20℃。

通过次调整保证Solder Paste中的Flux充分活化，更重要的是保证PCB上的全部元件在进入焊接段之前达到相同的温度。

PCB上的元件吸热能力通常有很大差别,延长预热区间时间,有利于减少形成峰值回流温度之前元件之间的温度差
B）延长Reflow区间（220℃以上）时间10-20SEC。

焊接是在助焊剂帮助下进行的,温度越高助焊剂效率越高,Solder Paste的粘度及表面张力则随温度的升高而下降,这促使焊锡更快地湿润，过低的温度会使助焊剂效率低下,可能使Solder Paste粉末处于非焊接状态而增加生焊、虚焊发生的机率,
4、项目涉及的环保污染治理措施
减少波峰焊接机的使用，减少对环境的污染，减少了有害烟尘，废弃锡渣，废弃Flux，JIG清洗剂等污染源
过孔回流焊工艺很少或不存在环境污染隐患
三、项目产品市场分析
1、项目产品市场分析，并明确说明本项目产品市场定位
（1）项目产品市场分析。