通孔回流焊接组件设计和材料的选择

[导读]（1）应用于通孔回流焊接工艺的元件的本体材料由于通孔和异形组件将要经过整个回流温度曲线，所以它们必须承受高的温度。元件应该采用那些在 183℃（最好是220℃达60s）以上、峰值温度240℃、60～90 s内不发生劣化的

（1）应用于通孔回流焊接工艺的元件的本体材料

由于通孔和异形组件将要经过整个回流温度曲线，所以它们必须承受高的温度。元件应该采用那些在 183℃（最好是220℃达60s）以上、峰值温度240℃、60～90 s内不发生劣化的树脂制造。UL 94 V－O可燃性和其他塑料界树脂标准有助于制造商生产出可靠的组件。元件件制造商还需要有关弯曲、尺寸稳定性、收缩和介电特性等方面的标准。图1和图2是元件本体材料因为承受不住高温而降解的实例。

图1 元件本体材料因为承受不住高温而降解图2 连接器元件材料高温因焊接而损坏

组件尺寸发生变化的温度范围至今仍不能很好的定义，而组件在回流焊炉中的取向问题也得考虑，尤其是对于存储器模块等长和薄型组件。以下是一系列能够承受回流焊温度的树脂。

·液晶聚合物（LCP）——相对昂贵，在薄壁铸模中能保持紧密公差，并具有很好的薄壁硬度（对于存储器模块等应用十分重要）；

·聚亚苯基硫化物（PPS）——具有很好的流动性；

·聚二甲基环化己烯对苯二酸酯（PCT）；

·Polyphthalamide（PPA）。

很多元件制造商提供使用适于回流焊树脂制造的通孔元件，这种高温适应性是明显关注外观和可靠性工艺的一项基本条件。

（2）通孔回流焊元件的离板高度

要求元件距离PCB表面具有足够和正确定位的离板间隙。离板间隙可使熔化的焊膏从其印刷位置自由地流向PTH。离板间隙不应干涉或阻碍锡膏印刷敷层，也不应干涉或阻碍组件的其他部分。不正确的组件本体设计会产生锡珠和或桥连的缺陷。因此，在元件本体上，一般都设计有“立高销”，高度在12～ 15 mil，以保证合适的离板间隙。在设计网板开孔时必须考虑组件设计。这项要求相当重要，是成功工艺的另一个基本要求。如图3所示。

一些组件如微型DIN连接器（插PC鼠标用）是屏蔽型的，金属屏蔽罩属于可焊表面。如果锡膏敷层触及该材料，就有可能造成焊料湿润组件壳体而非PTH和引脚。但必须注意的是，过印锡膏敷层在回流焊时，在被拉回至PTH时会变短变高，高度的增加会导致锡膏敷层与可焊的屏蔽部分接触。因此，必须注意，在确定锡膏敷层位置时必须考虑组件的设计。

图3（a）元件本体上的“立高销”

图3（b）设计印刷钢网开孔时需要避开“立高销”

在双面回流焊以及组件引脚涂敷焊膏的情况下，组件必须具有在处理过程中牢固定位的保持能力。但是如果使用自动插件机，就不一定需要把保持孔钻成大孔。

（3）通孔回流焊元件的引脚长度

在质量标准允许的情况下，超出PCB底部的组件引脚长度应该尽量短，该长度不应超过0.04～0.05 in ，如图4所示。如果引脚暴露的长度过大，引脚端的焊膏会掉落，或在回流焊时，会在引脚端形成焊球。最理想的伸出长度是接近于零。在这种情况下，电镀通孔中的焊膏不会损失，而体积计算也近乎完美。有一点必须注意的是，随着温度升高，锡膏的黏性会下降得非常快。如果引脚端有锡珠，它有可能会落在预热区域，而体积便会损失。如果不能控制引脚暴露的长度，那么，解决方法之一是在体积模型中创建安全因数。

图4 元件引脚暴露在通孔外的长度小于1.27 mm

（4）PCB通孔的设计

PCB通孔根据元件引脚的形状和直径来设计。元件引脚的形状有多种，如平角、圆角和尖角等，我们取其有效直径来设计PCB上的通孔。通孔的设计不仅和元件引脚相关，还必须考虑机器的贴装精度。较小的孔径则其和元件引脚之间的间隙就小，元件装配会困难，而且不利于焊接过程中的排气，会增加焊点内的空洞。当然，需要的锡膏量会少；较大的通孔需要多的锡量，元件装配容易，有利于焊接过程中的排气以减少焊点空洞。如图5和图6所示。

图5 元件引脚形状示意图图6 通孔示意图