把SMD零件改成通孔錫膏(Paste-In-Hole)製程有何差別及影響?

把SMD零件改成通孔錫膏(PIH)製程有何差別及影響?老闆今天丟了一個問題:「假設同一片板子,把同一個零件從原本的純SMD零件,改成傳統插件零件製程或SMD焊腳+通孔定位柱並採用「通孔錫膏(PIH, Paste-In-Hole)」,這樣對產線及設計會造成什麼差別及影響?」

當時頭上馬上冒出了三條線,但不管自己喜不喜歡都得開始想這個問題。後來才知道,原來是為了避免連接器被粗魯的客戶插壞掉下來的方法。

PIH(Paste-in-Hole)有時候又稱為PIP(Pin-In-Paste)。

首先想到的是PIH製程的傳統插件零件因為要走SMT的高溫reflow製程,所以零件設計必須要符合以下規範,否則可能得不償失:

至於變更純SMD零件成PIH或SMD+PIH零件對製程及產品有何影響,下面我試著歸納出幾個重點:

其實話說回來,把SMD零件改成插件PIH製程,其焊錫強度會比較純SMD強,可以承受更大或更多次的外力插拔,依據以往的經驗承受力大概可以變成1.5倍,當然要看PIN數及PIN腳的粗細而定。

有機會的話,大家也幫我想想如何回答這個問題吧!


延伸閱讀:
迴流焊的溫度曲線 Reflow Profile
增加焊錫量的另一選擇 ─ Solder preforms (預成型錫片)
如何將錫膏印刷於電路板(solder paste printing)

訪客留言內容(Comments)

电路板的空间使用率不仅仅是背面出脚的影响,还有插件的引脚密度必然不会有SMD的密度大,会使PCB的面积加大,这也带来了PCB本身的成本上升。
至于你提到的插件的返修,根据我在工厂的经验,是不需要清理孔里面的锡的。返修的过程是在小锡炉上先把旧的器件拔下来,然后板子不动,趁着孔里面的锡还是熔化的,再立即插一个新的器件上去。当然,即使这样也比SMD返修的成本高。
不过个人觉得通孔回流也不是一无是处。比如一些热熔很大的插件,采用传统波峰焊,上锡量很难保证75%,而如果器件能解决耐高温的问题而采用预印锡+通孔回流,则解决了爬锡高度的问题

Mr_Reflow;
感謝您的經驗之談,只是一般修理中心沒有小錫爐,DIP件只能用吸錫槍慢慢吸,很累人的。
“预印锡+通孔回流”有個很大的問題是通孔填不飽,比波焊還差,所以經常需要額外加錫量。

第一個想到的居然是做切片看到的不良(孔洞、填滿率)又要增加了…|||

題外一問: “PIH零件焊腳與電路板交界的地方要保留0.2mm以上的空隙,用以防止虹吸現象發生,造成溢錫,產生錫珠的問題。” 這個空隙,業界有共用的稱呼方式嗎? (我們公司要求零件廠商設計0.3mm以上,稱做standoff…)

另,重工和修理那邊有錯字: 現金→現今

wuhua;
Standoff似乎沒有標準的中文名稱,隨著應用有可能叫架高、墊高、空隙、高度差…等都有機會。
0.2mm或0.3mm應該要看錫膏印刷的厚度而定,以我們公司目前來看絕大部分的錫膏厚度都在0.12mm,用到0.15mm就很少了,0.18mm的厚度有機會碰到0.2mm的standoff,但機會非常少,產生錫珠的機會更少,所以0.2mm的Standoff對我們來說是合理的,不同公司可能有不同應用,就會有不同的要求。

PIH因為pin 腳要精準打入孔中, 工時應該會比傳統的SMT 的零件慢, 另外 pin 腳凸出那面的ring 第一面上錫時也可印上錫膏,當然錫膏用量會增加,灌孔75%我的認知是針對波峰焊製程,單純SMT製程應該不容易達到,請參考

肥喵;
基本上這裡的架設是原本SMD零件直接改成DIP或是SMD腳+DIP定位pin,這類零件通常是一些對外連結的IO聯接器,原本SMD打件的速度就已經比較慢了,所以這裡才會歸納沒有太大的差異。
另外,75%通孔的填孔率最主要在保證銲錫的牢靠度以及零件承受振動或外力的條件,外力的條件振所以不論是否波焊,我們一律以這個標準來判斷通孔的零件,當然也有例外,比如說焊腳比板厚短的零件。

根據小弟根據久遠的某廠客規的記憶,填孔率75%是針對孔內沒有inner-layer,若有inner-layer的話,規範是50%。但因表面處理的不同,偶爾會有不吃錫的狀況。

滷蛋;
吃錫只有50%是真的有點少,如果又是比較高的零件,震動或落下都會是一大考驗!當然還是得看實際的使用狀況而定。

版大,就我記憶所知W廠、I廠及Q廠的server板客規都差不多是這樣,聽說是因為有連接到inner-layer會吸熱導致孔的爬錫效果不好。網通板的規範我忘記了。OSP板容易遇到不吃錫的問題,以前常被客訴>”<,無鉛噴錫及化金板幾乎沒有。倒是從來沒有遇到DIMM孔上件後在震盪及掉落測試中發生掉件。
以上各位大大參考

I廠的標準就是75%/50%!! 因為檢驗規範是我做的-.-”
PIP在置件的時候一般會降速及下壓,所以花掉的秒數絕對比SMT type慢上
1~2秒鐘,10000顆零件後秒數差異就很大了!!
重工的話一般都是用小錫爐,若沒有小錫爐還真的會修的很痛苦!!

ewew;
通孔的吃錫率可以依照各廠的標準訂定,只要符合功能需求就可以了,但IPC只有規定75。
PIP的置件的確會比較慢一點,但這裡的PIP零件是比較大顆的外接連接器,所以不論是SMD零件或PIP零件都使用慢速機,時間差異並沒有您說的這麼大。

剛剛翻了一下IPC-610E(最新是F版,還沒拿到手,不知道有沒有差異)
若是以level 3為標準,確實只能75%
Level 1~2為標準,是有例外情況可接受50%的,
但不是所有pin都能適用這個條件
就如”滷蛋”所說的
參考章節7.3.5/7.3.5.1

ewew;
謝謝您的說明,按照規定50%的填孔率為例外說明,只允許Class 2,應該大部分的電子產品都可以使用這個條件。
而50%的填孔率還有如下的要求,最後一點可能有問題:
1. 錫要連接到散熱層。(這個沒有問題)
2. 元件的引腳必須可以辨識。(這個沒有問題)
3. 填充潤溼必須達到360˚涵蓋孔內壁汲引腳的周圍。(這個沒有問題)
4. 焊接的起始面的焊墊區域必須被潤濕75%。(這個可能有點爭議)

針對PIH部位的鋼板可選用STEP 加厚方式;
印刷時可調整印刷行程中的速度,PIH部位可放慢一些,多擠點錫進HOLE裡面,如三段式印刷 慢-快–慢;
貼片機和爐膛對PIH零件的高度有限制,需考慮到;
爐前得安排一員工全檢;
工藝邊放置要考量PIH零件對裁板的影響.

熊大您好,,
我們近一年被客戶要求導入Display Port以及USB TypeC connector
這兩種connector都有其協會規範, 在PIH的開孔直徑僅0.4mm, 針腳直徑0.12mm.
我公司SMT工程師反應,此開孔太小,無法自動上件,而手擺上件不良率高達50%.

SMT工程師要求供應商修改規格,而供應商亦不敢違反協會規範
雙方都有其道理,

想請問對於0.4mm開孔的PIH件,是否上件真如此困難?
或是有什麼小技巧可改善此製程?
謝謝

hohooh;
SMT上件取決於置件機的精度,通常越老的機器,其精度就越差,要看你們公司機器的精度了。
其次是焊腳的長度,焊腳越長,越不容易對到位。
再來是零件表面的平整區是否一致,這會影響吸嘴吸取零件後,能否對到其底下零件腳。
最後是PIN腳的數量,數量越多越難對。
另外,PIN腳的前端如果作成間錐形或許會叫容易對位。


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