淺談SMTTHR工藝

劉妍偵

摘 ?要：SMT有著諸多的優(yōu)勢(shì)，因此很多產(chǎn)品都通過(guò)此工藝來(lái)完成。而THR作為一種先進(jìn)的焊接工藝，與SMT結(jié)合已經(jīng)成為了必然的趨勢(shì)。在該文中主要就SMT THR工藝進(jìn)行介紹。分別從電子元件封裝方式、材質(zhì)的耐高溫、元件PIN腳底部的凸臺(tái)設(shè)計(jì)、特殊零件（散熱片）的規(guī)格以及PCB Layout等方面介紹了如何實(shí)現(xiàn)THR工藝，除了技術(shù)面的介紹，也從成本方面進(jìn)行了說(shuō)明。

關(guān)鍵詞：SMT ?THR ?表面貼裝

中圖分類號(hào)：TN41 ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1672-3791（2019）06（c）-0071-02

1 ?THR誕生的背景

近年來(lái)，在電子行業(yè)里，SMT（表面貼裝技術(shù)）迅速發(fā)展，越來(lái)越多的產(chǎn)品通過(guò)此工藝來(lái)完成，小到兒童玩具手表的芯片，大到宇宙飛船的控制主板，都是用此技術(shù)來(lái)完成的。這主要是因?yàn)镾MT有著以下優(yōu)勢(shì)：可實(shí)現(xiàn)在PCB兩面貼裝電子元件，并且元件的密度可以非常高，可貼裝的零件尺寸小到0201（英寸）;然而在傳統(tǒng)工藝?yán)?，還有一些元件由于零件本身的體積和引腳的形狀而無(wú)法導(dǎo)入機(jī)器貼裝，仍然采用人工插件的方式來(lái)進(jìn)行組裝。讓我們來(lái)看圖1的例子。高密度的SMT元件與人工手插的一個(gè)異性元件（通常也稱為手插元件或者DIP元件）在尺寸和組裝形式上有明顯的區(qū)別。

人工手插的元件常是大功率元件，用于電子設(shè)備的對(duì)外連接。必須要滿足傳輸高電壓、大電流的需要。在設(shè)計(jì)時(shí)必須要考慮到安規(guī)，正式因?yàn)槿绱耍祟愒某叽缭跐M足安規(guī)的條件下可能會(huì)變大。

從成本考慮， PCBA上80%為SMT元件，但是其生產(chǎn)成本僅占60%;人工手插元件約占20%，但是生產(chǎn)成本卻占40%，如圖2所示?？梢?jiàn)，通孔元件生產(chǎn)成本相對(duì)較高。面對(duì)如此的成本壓力，該公司高層決定推行THR工藝，將成本高的通孔元件改為可以貼裝的元件，實(shí)現(xiàn)成本及人力的cost down。

根據(jù)圖3所示，傳統(tǒng)工藝是SMT+波峰焊，需要兩個(gè)制程來(lái)完成如圖2的PCBA半成品，而THR工藝（為T(mén)hrough hole reflow的縮寫(xiě)，即通孔回流焊，是一種焊接工藝）則可以實(shí)現(xiàn)將傳統(tǒng)的手插件轉(zhuǎn)移到SMT生產(chǎn)線來(lái)進(jìn)行貼裝，從而減少M(fèi)I手插件的制程（見(jiàn)圖3）。

2 ?THR與SMT的合并

滿足上述要求的技術(shù)，稱之為通孔回流焊技術(shù)（Through-hole Reflow，THR），要使THR工藝獲得成功，保證產(chǎn)品的品質(zhì)，需滿足如下幾個(gè)條件，接下來(lái)將逐一介紹。

（1）DIP元件必須能滿足機(jī)插，封裝方式必須滿足自動(dòng)化生產(chǎn)，通常推薦編帶或者Tray盤(pán)的封裝方式且表面一定要有足夠的吸附面用于SMT吸附。

（2）DIP元件須耐高溫，260°C，10S，因此料件的材質(zhì)必須要能耐高溫，尤其是料件上的塑膠部分。

（3）元件底部凸臺(tái)設(shè)計(jì)（凸臺(tái)高度0.5mm以上），使空氣可以流動(dòng)，便于更好地吃錫和焊接，焊盤(pán)環(huán)寬度只要0.2mm就可以了。

（4）散熱片設(shè)計(jì)須為貼附式、卡扣式。

（5）LAYOUT 空間要求：插件通孔外圍7.38≈7.4mm范圍內(nèi)不能有貼片元件。

①依照通孔回流焊網(wǎng)板開(kāi)口標(biāo)準(zhǔn)，為滿足通孔吃錫要求，網(wǎng)板開(kāi)口沿Layout;焊環(huán)最大外擴(kuò)4mm;

②印刷左右偏移量0.5mm;

③根據(jù)IPC-7525（Stencil Design Guidelines）網(wǎng)板開(kāi)口標(biāo)準(zhǔn)，K=階梯差（0.2-0.12）mm×36=2.88mm

（6）DIP 料元件較高，上板AOI會(huì)形成陰影效果，元件周邊在陰影部份無(wú)法檢測(cè)，故在陰影范圍不能有元件。

（7）DIP 料重心必須穩(wěn)，如臥式VGA存在頭重腳輕，造成翹件不良。

（8）對(duì)網(wǎng)板的要求。

標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)板厚度為150～120μm，推薦的網(wǎng)板開(kāi)口尺寸如下：

ds=di+2R-0.1

其中，di為孔徑，R為焊盤(pán)環(huán)寬。

此公式能保證焊盤(pán)環(huán)與網(wǎng)板之間的適當(dāng)接觸，錫膏上的壓力是足夠的，不需要增加網(wǎng)板的清潔次數(shù)。

錫膏的特性要求有以下幾點(diǎn)：印刷過(guò)程中應(yīng)具有良好的流動(dòng)性、良好的濕潤(rùn)性，在孔內(nèi)及安裝插針時(shí)應(yīng)有良好的黏接力（見(jiàn)圖4）。

（9）依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)IPC-A-610C檢查焊接狀況。

對(duì)THR元件的焊接品質(zhì)可以根據(jù)IPC-A-610C標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)。只要引腳在PCB上有突出部分，即可對(duì)焊接面的焊點(diǎn)進(jìn)行檢驗(yàn)。

上述9個(gè)部分是THR與SMT相結(jié)合的基礎(chǔ)條件，當(dāng)然，在實(shí)際的生產(chǎn)過(guò)程中可能會(huì)出現(xiàn)其他問(wèn)題，實(shí)際問(wèn)題還應(yīng)當(dāng)根據(jù)實(shí)際情況來(lái)解決。

3 ?THR工藝小結(jié)

THR工藝是一個(gè)新的工藝，也是未來(lái)的一個(gè)趨勢(shì)，但是導(dǎo)入時(shí)需綜合評(píng)估。是否導(dǎo)入THR工藝取決于一個(gè)公司實(shí)際生產(chǎn)的產(chǎn)品上面的SMT元件和手插元件的比重，如果能從整體cost上面找到一個(gè)平衡點(diǎn)，則可以導(dǎo)入該工藝。導(dǎo)入THR工藝的手插元件需要修改材質(zhì)和封裝，這對(duì)于元件供應(yīng)商是一個(gè)不利因素。另外一個(gè)考量就是公司訂單量的狀況，如果訂單量大而且穩(wěn)定，導(dǎo)入后total cost非常可觀，那就可以評(píng)估導(dǎo)入。最后，感謝在SMT新工藝道路上不斷開(kāi)拓創(chuàng)新的業(yè)界精英們。

參考文獻(xiàn)

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