通孔回流焊技术及运用研究

通孔回流焊技术及运用研究

王变红

深圳市比亚迪锂电池有限公司坑梓分公司       518000

摘要：现阶段，随着推动社会的发展和进步，科学技术在不断的发展，而这也为焊接基础的创新奠定了坚实的基础。在电子组装的过程中，焊接技术在其中发挥着重要的作用和价值，但是由于当前部分连接器为有孔插装元件（THD），对焊接技术提出了更高的要求，相关技术人员提出了通孔回流焊技术，解决了传统焊接基础存在的弊端和缺陷，保证焊接质量。部分连接器的焊接直接由通孔回流焊取代了选择性波峰焊，本文以此为基础，对通孔回流焊技术及运用进行研究。

关键词：通孔回流焊技术；原理；特点；运用

引言：通孔回流焊技术主要被应用于有孔插装元件（THD）焊接安装之中，可以有效避免出现漏焊的情况，同时也可以避免出现翘曲变形的情况。通孔回流焊技术在实际应用的过程中，对传统焊接技术进行了相应的优化，减少了相应的工序，因此实现了节约时间的目的，进而提升整体生产效率，同时其也有助于保证企业的经济效益，推动整体的发展和进步。

一、通孔回流焊技术工艺原理

通孔回流焊技术主要被应用于电子元件的焊接之中，其对于焊接技术的要求比较高，不仅要求精准性，同时对于焊接效率和质量也提出了更高的要求，而通孔回流焊技术可以满足电子元件安装的需求。通孔回流焊技术在实际应用的过程中，是和其它电子元器件同时通过贴片机Twinhead贴装的，将元器件插入印刷电路板的孔中，然后使用通孔回流焊工艺将元器件焊接在电路板上。这种工艺可以实现高精度的焊接，保证元器件与电路板的稳定连接。通孔回流焊工艺的操作简单、成本低等特点，使它成为了印刷电路板制造中的重要技术之一。通孔回流技术在实际应用的过程中，主要应用一种特殊模板，模版上设置一定数量的开孔，在压力以及速度的作用下，使用刮刀将模版上的焊膏进行挂动，使其通过开孔，滴落在线路板上对应的位置上，完成通孔回流焊的全过程中。其具体流程为：送入线路板→线路板机械定位→印刷焊膏→送出线路板，在实际进行操作的过程中，需要保证开孔位置与线路板位置的对应，避免出现失误，影响整体技术应用。

二、通孔回流焊技术工艺特点与应用优势

（一）通孔回流焊技术工艺特点

通孔回流焊技术也被称之为分类元件回流焊接，其在实际应用的过程中，对焊接流程和工序进行相应的优化，减少了波峰焊环节，将其与PCB混装技术融合在一起，成为其中一个环节，这样做可以从根本上节约时间，同时也节约了一定的建设成本，减少了人力资源的投资，也减少了工作人员的工作量以及工作难度，最终实现了提升生产效率的目的。与此同时，在应用通孔回流焊技术进行焊接的过程中，有效降低了发生桥接的概率，进而保证了产品质量，提升产品合格率，无需进行返工或者是更改。

（二）通孔回流焊技术应用优势

通孔回流焊技术是一种先进的焊接技术，推动了焊接行业的发展和进步，具有先进性、现代化的特点，同时其在实际应用的过程中，具有一定的经济性，这也是其被大范围推广和应用的主要原因之一。在实际应用此项技术针对电子元件进行焊接的过程中，可以最大程度上发挥表面贴装制造工艺的优势和作用，同时也可以保证焊接强度，表面出现元件脱落的情况发生。

通孔回流焊技术应用优势主要体现在：（1）焊接工序较少，可极大程度确保焊接的质量与效率。研究发现，通孔回流焊技术的一大创新点就是减少了传统焊接工序，在实施操作过程中省去了波峰焊程度，这样的技术处理思路不仅可优化焊接作业流程，同时也可以降低焊接的作业难度，保障焊接成品质量。（2）方便把控焊接成本。整体施工中，焊接所需设备、材料以及人员的投入均比较少，可科学控制焊接施工成本。（3）焊接时间较短。可有效缩短焊接操作的时间，进而确保制造整体进度。（4）保障回流焊高直通率。波峰焊的质量难以把控，影响因素较多，而采用新型的通孔回流焊技术，可合理减少波峰焊产生的高缺陷率，在此基础上达到回流焊高直通率的理想制造状态。（5）改善PCB可焊性。研究发现，采用通孔回流焊技术，可优化传统的焊接工艺流程，在省去热处理步骤的同时，可从源头改善PCB可焊性，进而有效提升电子元件的可靠性，为后续技术应用提供保障，提高电子元件的应用性能。

虽然通孔回流焊技术的应用具有较强的价值，但是其也存在一定的弊端，其在实际应用的过程中，需要应用大量的锡膏，导致出现残留的情况，对回流炉设备的应用造成了一定的影响，针对此情况通常选用免清洗锡膏。

三、通孔回流焊技术应用流程

在针对电子元件应用通孔回流焊技术进行焊接的过程中，整体流程与SMT流程之间的相似性比较强，首先，需要印刷焊膏，其次插入元件，最后回流焊接。

（一）科学选择焊膏

在实际应用通孔回流焊技术进行焊接的过程中，助焊剂即焊膏的选择尤为重要，其直接影响焊接的质量，因此在实际开展焊接之前，需要合理选择焊膏，保证焊膏应用的有效性，避免对后续的焊接工作的开展造成不良影响。通常情况下来讲，需要选择粘稠性较低且流动性比较好的焊膏，这样才能保证焊膏顺利流入通孔之中，据研究调查显示，当前通孔回流焊技术主要以锡膏为主，其可以在短时间内流进通孔之中，无需人工进行干预。在通孔回流的过程中，锡膏的应用可以发挥重要的作用和价值，避免元件出现二次熔化的情况，有效避免元件脱落，提升整体工作质量和工作效率

[1]。

（二）合理计算通孔锡膏应用量

在实际进行焊接的过程中，将锡膏作为焊膏，为了保证整体焊接的强度以及可靠性，需要保证插装孔内锡膏量达到IPC-610三级标准75%，而汽车行业通常要求达到100%，同时也保证锡膏回流的全面性，其也是保证电气安装的关键。因此在实际开展工作的过程中，需要保证锡膏用量的合理性，在实际计算的过程中，工作人员需要进行综合性考量，需要重点考虑钢网开窗大小、阶梯钢网厚度，其是影响锡膏用量的关键，因此一定要重点考虑上述两项内容，进而保证锡膏采购的精准性，避免出现采购过量的情况。

（三）焊膏印刷

1.刮刀：在应用通孔回流焊技术进行焊接的过程中，需要应用刮刀，其是整体焊接过程中的必备材料。对于刮刀的选择来说，需要选择钢质材料，无其他特殊要求。在实际进行操作的过程中，需要调整刮刀与模板之间的角度，需要保证二者之间的协调性以及科学性，同时需要保证刮刀与模板之间的距离在0.1-0.3mm的范围以内，在操作时保证锡膏完全漏印在焊盘上，为后续工作的开展奠定了坚实的基础。

2.模板：对于模板的选择来说，需要选择钢性材料，并选择合适的厚度，其需要注意的一点是，模板上需要设置一定数量的开孔，为焊膏的流通提供路径，模板的开孔依据插件的pin脚和PCB的孔径来定，一般要求PCB板孔径要比插件pin脚大0.3mm±0.25mm为锡膏的通流提供支持。

3.开孔：也是上文提及的模板开孔的孔洞，主要是为锡膏的通路提供路径，最终流向元件相对应的位置之中。在设置的过程中，需要保证其与元件脚的数量保持一致，且位置对应，进而保证可以正好流到元件上，而对于开孔的直径来说，需要根据PCB的孔径进行选择，保证开孔孔径的科学性[2]。

4.印刷速度：对于速度来说，可以根据焊接的实际情况，进行相应的调整，其直接影响锡膏量滴落的情况，因此相关工作人员一定要对其进行科学有效的控制。

（四）工艺窗口

在实际开展工作的过程中，完成上述设置之后，其中只有印刷速度可以利用电子进行调节。为了保证满足工作要求，需要对以下几项内容进行检查：（1）开孔直径，保证整体适用性；（2）模板，保证整体平整性，不存在变形等情况；（3）参数设置，其主要包括开孔与PCB之间的距离、刮刀与模板之间的距离和角度。

（五）回流焊接

在实际进行焊接的过程中，主要是通过喷嘴对模板喷射热风气流，以此实现元件孔位焊接的目的，随后经过冷却之后，形成焊点，最后将通孔元件焊接在线路板上，完成通孔回流焊接的全过程。通过喷嘴可以将热风吹到线路板焊膏的位置，进而实现焊接的目的，将印刷在PCB上的元件孔位出的焊膏融化，随后经过冷却，形成焊点，最终将通孔元件焊接在线路板上。

四、通孔回流焊技术应用要点

（一）通孔回流焊焊点形态

在通孔回流焊技术正式应用中，焊点形态是关键要素，想要控制好通孔回流焊焊点形态，需要符合以下技术应用要求。首先，明确实际的PIHR焊点质量标准，现实作业期间可有效参照业界普遍认同的标准。

（二）焊点锡膏体积计算

在通孔回流焊接技术的应用中，焊点锡膏体积计算的难度较大，需要综合考虑多种因素。研究发现，通孔回流工艺应用具有较强的效果和作用，实际上多数情况下与精准计算印刷锡膏量有关。因此，现实技术应用中，需重视锡膏体积计算步骤的实施效果，依照相关的技术标准，确保通孔回流焊接技术应用水平。首先，在发挥焊接技术优势之前，应使用固态金属焊点，为后续工作的开展提供保障。并在实际操作中，综合考虑冶金方法、引脚条件等诸多因素的影响，较为科学的预测出焊接圆角的形状。当焊接圆角形态无法预测时，则可使用圆弧描述焊脚，同时将焊脚区域旋转，进一步推断出固态焊点的体积，夯实后续技术应用的基础。固态焊料体积在计算时需要先明确焊点体积（顶面和底面的），这是首要的技术应用前提。实践证明，锡膏内的焊料在正常情况下不会超过整体材料填充体积的50%，这是最为重要的一点。而另外的焊接填充材料则多数由助焊剂、增稠剂等构成，其形态会变成气体最终消失在空气中。技术应用期间，如果采用点锡膏工艺，为保证效果，焊料的体积比会相对更低，此时要随之增加锡膏的体积，确保技术应用的可靠性。

（三）回流温度曲线的设定

除了以上技术要点外，工作人员也需要重视回流温度曲线的设定。研究发现，通孔回流焊的焊膏以及匹配的元件性质较为特殊，基本相同于SMT回流。换句话说，温度曲线基本相同，不会存在太大的差异性，除了预热区之外，通常还将包括回流区和冷却区。为此，在回流温度曲线的设定的设定与优化中，要满足不同区域的温度设定要求。只有如此，才能取得最佳的工艺应用效果。（1）预热区的温度曲线设定。一般操作是将线路板由常温加热，直到温度可以逼近120~160℃，才能满足后续的应用需求。此环节温度升高的目的是对锡膏预热，同时有效避免锡膏受到热冲击，影响使用效果（在回流区）。（2）回流区(主加热区)的温度曲线设定。一般情况下，183℃以上的温度，时间需维持30~ 40s，才能达到效果。（3）冷却区的回流温度曲线设定。在此环节中要借助冷却风扇，科学控制和降低焊锡温度，在形成理想焊点形态的同时，确保PCB冷却至常温。

结语：综上所述，对于电子元件的生产来说，需要应用焊接技术，但是传统焊接技术无法满足整体质量要求，针对此情况，在进行焊接的过程中可以应用通孔回流焊技术，其可以满足电子元件焊接的需求，同时也可以保证整体焊接质量，并减少了焊接流程，节约了相应的时间资源以及人力资源。

参考文献：

[1]陈帅,赵文忠,金星.印制板组件回流焊表面温度场的建模仿真技术[J].电子工艺技术,2023,44(2):23-2632

[2]李逵,吴婷,赵帅,郭雁蓉,杨宇军,代岩伟,秦飞.2.5D封装结构回流焊过程热应力分析[J].半导体技术,2022,47(2):152-158