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焊接细间距THT元器件的可行性

发布时间:2015-06-10 16:15:00 点击:

电路板组装行业的一个主要趋势是元器件和间距微型化,其中重点是SMD(表面贴装器件)和THT(通孔技术),它们被设计得越来越小,结果电路板空间越小,但功能反而增加了。IPC和iNemi的电路图提及,在不久的将来,最小间距将达到40 mils (1.00 mm)。无铅合金、助焊剂和焊料阻焊膜的物理特性给工程师带来了如何为这些更微小的元器件建立一致的、稳定的焊接制程的挑战。

焊接THT元器件的方法取决于组件上的元器件数量和在机器上焊接的时间。对于小批量生产,连续的点到点焊接看来是最有效的方式。其他方法,除了手工焊接,还有机器人,激光或者采用迷你波峰喷嘴的选择性焊接。对于大批量生产,同时焊接方法是首选,因为它可以缩短周期时间。THT元器件主要有三种方式焊接。第一种是放在回流炉里(使用通孔锡膏技术)。第二种是在传统的波峰焊机器上,用托盘盖住小的SMD。最后一种解决方案是应用选择性焊接,将整个组件浸入在一个特定的喷嘴板上。

通孔锡膏回流焊接

当考虑使用通孔锡膏回流工艺焊接细间距THT元器件时,必须考虑到整条SMD生产线的兼容性,包括回流焊炉之前的锡膏、模板印刷和元器件布局等。

锡膏要求:

1.  锡膏颗粒尺寸应当符合细间距SMD/THT的标准,多数情况下选用型号4或者更小。

2.  助焊剂应当有很好的热衰退性能(避免出现桥连和锡球)

3.  助焊剂应当拥有良好的粘性,避免锡膏在加热过程中滴落在炉子内

最关键的是元器件的间隙被足够多的锡膏填满整个焊接孔,两次以上的锡膏印刷是不可避免的。在许多应用中使用细间距SMD元件,特制的印刷模板或可以提供足够多的锡膏。这个需要多余空间并且增加THT元器件空间。两次印刷(前后各一次)会给焊接孔带来更多锡膏。粗略计算表明,4 mil (0.1 mm)印刷模板,孔径3.00 mmx 0.85 mm是必须的。

小结:电路板具有足够两次印刷锡膏的空间则不需要额外的工艺步骤。间距小的THT可采用型号4或者更小的锡膏类型。

带托盘的波峰焊接

波峰焊是焊接THT元器件最传统的方式。现在越来越多SMD元器件被贴装在混装的焊接面上,当电路板通过液态波峰时,这些小的元器件需要被遮挡住,以避免表面连接的锡膏重新熔化。在元器件和需要焊接的引脚焊盘之间必须有一个小挡板(=空间),有专门的SMD托盘设计规则。

这样的焊接工艺大家都都熟悉,但是更细小间距的器件需要更小孔洞的托盘。助焊剂和锡膏必须渗透到这些更小的孔洞中。托盘的阴影效应也同样会导致制程缺陷。PCB底部和托盘之间必须没有间隙,否则助焊剂会在间隙中流动,从而导致缺陷产生。同时在PCB和托盘间隙中流入的助焊剂会引起电迁移风险。

细间距THT器件不应当有长引脚,目前工艺工程师试图限制引脚长不超过0.5 mm,引脚长如超过0.5 mm将导致桥连。托盘焊接需要紊流波峰以推动液态焊锡进入孔洞,获得较好的孔填充。如果波峰的力量太大,会促使焊锡流入PCB和托盘之间,相反如果泵的速度太低,波峰的力量太小会导致空焊点。带托盘的波峰工艺可焊接间距为1.27 mm的器件。IPC-A-610E规定连接点焊接侧的引脚要求可辨认。避免引脚太短是至关重要的,行业可能为这些小间距THT器件重新审定规范。

小结:托盘需要遮挡住SMD器件。在托盘设计上要有足够空间让焊料到达小引脚处。细间距器件采用带选择性托盘的波峰焊接是可行的。

选择性焊接

在选择性焊接中,采用一个专用喷嘴对焊点进行焊接。焊接侧的SMD不会接触到液态焊锡,因而不需要上述托盘。焊盘的尾端需要1 mm的多余空间。所有已经过回流焊制程的SMD器件在选择性焊接过程中,温度大概只有130~150 ℃,所以焊点不会有重新熔化的风险。

助焊剂应当使用在与焊锡接触的区域上,助焊剂不应当蔓延(与波峰焊不同)


转自环球SMT与封装

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