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在電子制造領(lǐng)域，表面貼裝技術(shù)（SMT）和通孔插裝技術(shù)（THT）長期并存。傳統(tǒng)工藝中，先進行 SMT 回流焊，再進行 THT 波峰焊，流程繁瑣且成本較高。而通孔回流焊（Through-Hole Reflow, THR） 作為一種創(chuàng)新工藝，成功實現(xiàn)了通孔元件（THC）和表面貼裝元件（SMC）在同一回流焊工序中的焊接，極大地提升了生產(chǎn)效率和可靠性。本文將深入探討 THR 工藝的原理、制程要點及行業(yè)應(yīng)用，為電子制造企業(yè)提供實用參考。
通孔回流焊（THR）又稱穿孔回流焊，是一種通過特殊工藝和設(shè)備，在 PCB 同一側(cè)一次性完成通孔元件和表面貼裝元件焊接的先進技術(shù)。該技術(shù)最早由西門子等公司推動，初衷是為了簡化生產(chǎn)流程，減少設(shè)備投入，并提高焊點一致性。
? 簡化流程：省去波峰焊環(huán)節(jié)，減少工藝流程與設(shè)備投資；
? 提高焊接質(zhì)量：回流焊熱控制更精確，避免虛焊、橋連等缺陷；
? 兼容混裝設(shè)計：特別適合高密度、多類型元件的 PCB 組裝；
? 環(huán)保與成本優(yōu)化：減少助焊劑使用，降低清洗成本和環(huán)境污染。
通孔回流焊對錫膏印刷要求極高。需采用厚度大于等于 0.18mm 的鋼網(wǎng)，并對通孔焊盤開口做特殊設(shè)計：
? 開口尺寸通常比焊盤大 10%–20%；
? 可選擇階梯鋼網(wǎng)或局部增厚設(shè)計，確保足夠錫量；
? 錫膏類型推薦選用 4 號或 5 號粉，粘度在 800–1200 kcps 之間。
通孔元件插裝需注意：
? 元件引腳長度建議超出 PCB 板面 0.5–1.0mm，過長易導(dǎo)致錫珠，過短則影響焊點強度；
? 推薦使用帶視覺定位的自動插裝設(shè)備，提高位置精度。
THR 工藝的回流焊溫度曲線需兼顧通孔和貼裝元件，具體參數(shù)設(shè)置如下：
溫度區(qū)間 | 關(guān)鍵參數(shù)要求 | 目的 |
預(yù)熱區(qū) | 升溫速率 1–2℃/s | 使錫膏溶劑適當(dāng)揮發(fā) |
浸潤區(qū) | 溫度維持 140–160℃，時間 60–90s | 保證通孔內(nèi)助焊劑活化 |
回流區(qū) | 峰值溫度 235–245℃，高于液相線時間 50–70s | 確保通孔內(nèi)填錫充分 |
冷卻區(qū) | 降溫速率 3–4℃/s | 減少熱應(yīng)力 |
通孔焊接所需錫量遠超 SMT 焊點，為滿足錫量需求，鋼網(wǎng)開口常采用以下設(shè)計之一：
? 圓形或方形陣列開口：通過增加開口數(shù)量，提升錫膏釋放量；
? 釋放槽設(shè)計：在焊盤周圍增設(shè)輔助釋放孔，優(yōu)化錫膏流動；
? 多臺階鋼網(wǎng)：使通孔區(qū)域鋼網(wǎng)厚度大于其他區(qū)域，直接增加該區(qū)域錫膏量。
通孔內(nèi)填錫對熱風(fēng)穿透力要求較高，需重點關(guān)注以下參數(shù)：
? 設(shè)備選擇：推薦使用強制對流回流爐，風(fēng)速可調(diào)范圍需覆蓋 15–25 m3/min；
? 溫度均勻性：爐內(nèi)溫度均勻性需控制在≤±2℃，確保通孔區(qū)域熱量充分滲透，避免局部溫度不足影響焊接。
? 標(biāo)準(zhǔn)要求：通孔元件焊點應(yīng)滿足 IPC-A-610 Class 2/3 標(biāo)準(zhǔn)；
? 填錫率指標(biāo)：填錫率須大于 75%，理想狀態(tài)下達到 100%；
? 檢測手段：推薦通過切片分析、X-Ray 檢測等方式，直觀評估孔內(nèi)焊接質(zhì)量，及時發(fā)現(xiàn)潛在缺陷。
? 成因：錫膏涂抹過量，導(dǎo)致多余錫膏在回流過程中形成錫珠；或回流升溫速度過快，錫膏內(nèi)溶劑快速揮發(fā)沖擊錫膏，引發(fā)錫珠問題；
? 對策：優(yōu)化鋼網(wǎng)開口尺寸與形狀，減少多余錫膏；調(diào)整預(yù)熱階段溫度參數(shù)，降低升溫速率，讓溶劑平穩(wěn)揮發(fā)。
? 成因：鋼網(wǎng)設(shè)計不合理導(dǎo)致錫膏量不足；或回流爐熱容量不夠，通孔區(qū)域溫度未達到理想焊接溫度，影響錫膏流動填孔；
? 對策：增加通孔區(qū)域鋼網(wǎng)厚度，或優(yōu)化開口設(shè)計提升錫膏量；適當(dāng)提高回流爐峰值溫度，或延長回流區(qū)保溫時間，確保錫膏充分熔化流動。
? 成因：元件插裝過程中深度控制不一致，部分元件插裝過淺；或元件引腳成型尺寸不統(tǒng)一，導(dǎo)致插裝后引腳露出高度超標(biāo)；
? 對策：規(guī)范元件成型工藝，統(tǒng)一引腳長度標(biāo)準(zhǔn)；采用帶深度定位功能的自動化插裝設(shè)備，確保插裝深度一致。
盡管 THR 與選擇性焊接同屬先進焊接工藝，可應(yīng)對 PCB 混裝需求，但二者在適用場景、焊接方式上存在顯著區(qū)別，具體對比如下：
對比維度 | 通孔回流焊（THR） | 選擇性焊接 |
適用 PCB 類型 | 同一面同時存在通孔元件（THC）和表面貼裝元件（SMC）的 PCB | 雙面混裝且通孔元件（THC）僅分布在一側(cè)的 PCB |
焊接方式 | 一次性回流焊接，完成所有元件焊接 | 采用焊波局部焊接，針對性處理通孔元件 |
效率特點 | 流程集中，適合批量生產(chǎn)，效率較高 | 局部焊接，靈活性強，但批量生產(chǎn)效率低于 THR |
通孔回流焊技術(shù)憑借高效性與可靠性，已在多個領(lǐng)域廣泛應(yīng)用：
? 汽車電子：如發(fā)動機控制單元（ECU）、LED 車燈驅(qū)動板等，對焊接穩(wěn)定性要求極高的產(chǎn)品；
? 工業(yè)控制：PLC（可編程邏輯控制器）模塊、電力驅(qū)動板等，需兼容多類型元件的設(shè)備；
? 通信設(shè)備：高端路由器主板、基站信號處理板等，高密度 PCB 組裝場景。
隨著電子制造技術(shù)的不斷升級，THR 工藝將向以下方向發(fā)展：
? 與自動化技術(shù)深度融合：結(jié)合高精度自動插裝設(shè)備，進一步提升元件定位精度與生產(chǎn)效率；
? 適配先進封裝技術(shù)：針對三維堆疊封裝（3D Stacking）等新型封裝形式，優(yōu)化工藝參數(shù)，滿足更復(fù)雜的焊接需求；
? 綠色化與智能化：研發(fā)低助焊劑、無鉛環(huán)保錫膏，降低環(huán)境影響；同時引入 AI 視覺檢測、大數(shù)據(jù)分析等技術(shù)，實現(xiàn)焊點質(zhì)量的實時監(jiān)控與工藝參數(shù)的智能優(yōu)化。
通孔回流焊（THR）作為表面貼裝技術(shù)（SMT）與通孔插裝技術(shù)（THT）融合的關(guān)鍵工藝，不僅大幅簡化了 PCB 混裝生產(chǎn)流程，還顯著提升了焊接一致性與產(chǎn)品可靠性。對于電子制造企業(yè)而言，成功實施 THR 工藝需從鋼網(wǎng)設(shè)計、錫膏選擇、回流爐參數(shù)調(diào)控等多方面系統(tǒng)規(guī)劃，同時結(jié)合 X-Ray 檢測、切片分析等質(zhì)量管控手段，確保焊接質(zhì)量達標(biāo)。在汽車電子、工業(yè)控制等對可靠性要求嚴(yán)苛的領(lǐng)域，THR 工藝已成為實現(xiàn)高效、高質(zhì)量 PCB 混裝生產(chǎn)的優(yōu)選技術(shù)路徑，未來有望在電子制造行業(yè)發(fā)揮更重要的作用。了解更多歡迎聯(lián)系（IPCB）愛彼電路技術(shù)團隊