可制造性的冲突：通孔插件与回流焊温度不匹配

通孔回流焊（THR）工艺正在替代传统波峰焊。这种工艺能让通孔插件元件（如连接器、端子）和贴片元件一起完成焊接。这简化了生产流程。

但工程师在实际操作中面临一个核心矛盾：通孔元件必须承受回流焊的高温环境，而许多传统插件元件的材料却无法适应这种温度冲击。这种冲突是当前可制造性设计（DFM）需要解决的关键问题。

元件耐热性：

通孔元件在回流焊中要经历整个温度曲线。无铅工艺的峰值温度通常达到240–260℃，时间持续60–90秒。但许多传统插件元件（如铝电解电容、塑封连接器）的耐温上限仅为220℃。一旦超过这个温度，元件本体容易发生熔损、变形或分层。
例如，某企业在升级电源模块时发现，普通排针的塑料基座在高温下软化，导致引脚倾斜形成桥连。后来他们只能更换为聚亚苯基硫化物（PPS）或液晶聚合物（LCP） 材质的耐高温插件。

元件设计也需配合高温环境。元件底部需设置0.3–0.5mm的“立高销”，避免本体直接接触熔融锡膏。引脚长度也要控制在≤1.27mm，否则多余焊料会形成锡珠。

锡膏与钢网如何平衡？

通孔回流焊的锡膏用量是贴片元件的2–3倍。因为锡膏不仅要填充通孔，还需形成双面焊点。但过量锡膏会带来新问题：

• 助焊剂挥发物沉积在炉膛内，污染设备；

• 元件压塌锡膏后形成溅射锡珠。

我们常采用阶梯钢网来解决这一矛盾。例如，在IC或连接器位置将钢网局部加厚0.05–0.1mm，增加锡膏量。但钢网开孔需避开元件本体，否则贴装时锡膏会被挤压飞溅。某通信模块案例中，通过将钢网开孔从矩形改为哑铃形，锡珠率从15%降至2%以下。

温度控制

回流温度曲线是THR工艺的成败关键。工程师需要同时满足三个条件：

1. 预热区升温速率≤3℃/秒，防止元件热应力开裂；

2. 回流区峰值温度240–245℃，维持60–90秒，确保通孔透锡率＞75%；

3. 冷却速率≤4℃/秒，避免焊点晶粒粗化而强度下降。

实际操作中，对于混合了BGA和通孔元件的板卡，需在炉膛内设置多温区独立调控。高密度区域需降低风速，而大尺寸插件区则需提升热风流量。

DFM优化：从设计端预防冲突

要真正解决这一冲突，需在设计阶段就介入：

• 元件布局：将热敏感元件（如电解电容）远离高温回流区，高元件（＞25mm）避免靠近板边以防撞炉；

• 焊盘设计：通孔直径比引脚大0.3–0.5mm，给锡膏流动留出空间；

• 仿真先行：用三维电磁热仿真软件预测温度分布，识别潜在过热点。

某继电器生产商在导入THR工艺时发现，通过X光检测通孔填充率可提前发现空洞缺陷。调整预热时间后，透锡合格率从70%提升到98%。

通孔回流焊的推广本质上是对电子制造效率的革新。但它的实现需要DFM理念的全流程协同——从元件的耐热选型、钢网的精准开孔，到炉温的分区调控。只有将这些环节串联成闭环，才能让通孔插件真正“融入”回流焊体系，在提升效率的同时保障可靠性。