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讓通孔元件/傳統插件也走回焊爐製程(paste-in-hole)
Past-In-Hole (通孔印錫膏PIH)就是把錫膏 (Solder paste) 直接印刷於 PCB (Print Circuit Board,電路板) 的電鍍通孔(PTH, Plating Through Hole)上面，然後再把傳統插件/通孔元件(DIP insert parts)直接插入已經印有錫膏的電鍍通孔裡，這時電鍍通孔上的錫膏大部分會沾粘在插件零件的焊腳上，這些錫膏經過迴焊爐的高溫時會重新熔融，進而焊接零件於電路板上。
這種工法還有其他的名稱叫「引腳浸錫膏(pin-in-paste)」、「侵入式回流焊接 (intrusive reflow soldering)」 和「通孔回流焊(ROT, reflow of through-hole)」等。
這種工法的好處是可以免去手動焊接(hand soldering)或波焊(Wave Soldering) 的製程並進而節省作業工時(Labor)，同時也可以提昇焊接的品質，減少焊接短路(Solder short)的機會。
但這種工法卻有下列的先天限制：
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傳統零件的耐熱能力必須符合迴流焊的溫度要求。一般的插件零件通常使用比回流焊零件耐溫較低的材料。因為PIH工法要求傳統零件與一般的SMT零件一起過回流焊(reflow)，所以必須要符合reflow的耐溫需求。 無鉛的零件現在要求需可以耐到260°C維持10sec。
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零件最好有卷帶包裝(tape-on-reel)而且有足夠的平面可以經由SMT的自動貼焊機(pick and place machine)來放到電路板(PCB)上，如果不行的話，就要考慮加派一名作業員，人工手動擺放零件，這時就要衡量所需的工時與品質不穩，因為人工插件有可能會因作業不小心而碰觸到其他已經擺放定位的零件。
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零件body與PCB的焊墊要有standoff(架高)設計。一般PIH製程都會將錫膏印刷得比焊墊的外框還要大，這是為了增加錫膏焊錫量以達到75%的通孔填滿要求，如果零件與焊墊之間沒有standoff，過Reflow時熔融的錫膏會沿著零件與PCB之間的空隙游走，造成多餘的錫紮渣與錫珠，影響日後的電氣品質。
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傳統零件最好在第二面打件(如果有兩面SMT的時候)。零件如果已經先在第一面打件了，第二面繼續打SMD的時候，錫膏有可能會倒流進入傳統零件，造成零件內部短路的可能，尤其是連接器(connector)的零件更要特別小心。
另外，焊錫量是這種工法的最大挑戰。IPC-610對通孔焊接點的可接受標準焊錫量必須大於載板厚度的75％以上，某些要求50%就可以了。(請參考下圖，詳細規格請查詢 IPC-610 section 7.5.5.1) 
至於錫膏量的計算，可以用通孔的最大直徑減去引腳的最小直徑，然後乘上電路板的厚度取得，要記得再x2，因為錫膏內的助焊劑佔了50%，也就是說經過reflow以後，也就是說錫膏的體積只會剩下到原來印刷錫膏的一半。
所需錫膏量體積 ≧ [(通孔的最大直徑 /2)2－ 引腳的最小直徑/2)2]× π × 電路板的厚度 × 2
那要如何增加通孔的焊錫量呢？下面幾個方法提供給您參考：
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在電路板的通孔(PTH)附近預留足夠的空間作 over print。
跟 Layout Engineer (佈線工程師)討論，在需要 paste-in-hole 的通孔附近空出更多的空間印刷錫膏，也就是說附近盡量不要擺放其他的 pad(焊墊)或是其他不需要的焊接通孔，以避免 over print 時發生短路。
要注意的：錫膏印刷的平面空間無法無限度的往外延伸，必須要考慮到錫膏的內聚力能力，要不然錫膏會無法全部收回焊墊而形成錫珠。
另外也要考慮錫膏印刷的方向需配合焊墊延伸的方向。(有機會我們再討論這一點) -
縮小電路板上通孔的直徑。
就如同上面的[所需錫膏量計算]，通孔直徑越大，所需要的錫膏量也就越多，但同時要考慮的，通孔直徑縮得太小，零件就越南插入通孔。 -
採用 step-up(局部加厚) 或 step-down(局部打薄) stencil(鋼板)。
這種鋼板可以強迫局部增加錫膏的厚度，也就可以增加錫膏量，進而達到焊錫充滿通孔的目的，但這種鋼板平均比一般的鋼板要貴上約 10%左右。可以參考這篇文章： step-up & step-down stencil 鋼板局部加厚/打薄 -
調整適當的錫膏、印刷機的速度及壓力、刮刀的類型與角度等。
錫膏印刷機的這些參數或多或少都會影響到錫膏印刷量，另外 Viscosity(黏度)較低的錫膏其錫膏量會比較多一點。 -
加點錫膏。
可以考慮用點膠機(dispenser)加點錫膏於Paste-in-Hole的焊墊上來增加錫膏量，由於現今的SMT產線幾乎都已經沒有自動點膠機了，所以也可以考慮手動點膠，可是必須增加一名作業員的工時。 - 使用預成型錫片(solder preforms)
可以參考這篇文章：增加焊錫量的另一選擇 ─ Solder preforms (預成型錫片)
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)
導通孔在墊(Vias-in-pad)的處理原則
訪客留言內容（Comments）
板主你好，如果想讓通孔元件有100%的吃錫量
看起來只能再元件面刷錫膏，然後再過波峰爐才有可能
如果純粹dip元件過波峰爐是否無法到達100%吃錫量
另外如果DIP元件面還有SMT元件，通常不是先走SMT再走DIP
這樣的話DIP元件面就無法再刷錫膏過波峰爐了
很好奇市面上的過孔元件100%填充到底是怎做到的?
了解，重看了一下發現我誤解了意思
版大想問一下一般波峰焊孔洞要如何設計才能讓垂直填充量到100%
小弟我是做佈線的，最近製造反應垂直填充連75%都不到
有試過加大孔徑與減少過爐速度，填充量才能到75~90%
但怎樣都無法到100%
是可以從哪些方向下手嘗試看看?
了解，目前我的Annual ring的設計上是兩面都有
基本上大小大約是孔徑的兩倍大，如孔徑1mm，Annual ring就是2mm
Annual ring的設計上有分零件面與過爐面嗎?
我個人是認知焊墊的設計上是越大對於吃錫上越好
我是建議確認一下鋼板的開法,是否有補償開法??
板子越厚就越不可能在錫膏印刷的時候將PTH用錫膏塞滿
除非是擠壓式印刷(早期有用過Fuji錫膏印刷機就會知道)
所以需要補償開法來補不足的錫,
另外也要確認零件的pin腳的長度與寬度,
越長及越寬很容易將已經印刷在PTH孔內錫膏擠出來
再過爐的時候因為重力沒被拉回來而掉到reflow內
補償開法是為了彌補這樣的錫膏損失
IPC規範只要75%以上即可,而且還區分Ground & signal pin(75%/50%)
可以先了解一下貴公司產品適不適用這個規範!!!
所需錫膏量應該是所需錫膏量 ≧ (通孔的最大直徑 － 引角的最小直徑) × 電路板的厚度*2，需要乘2才對，因為體積比1：1，過濾后助焊劑等成份揮發，另外這也是理論值，可以作為參考，實際印刷過程中會有錫膏將孔內填充一部份
想請教一下,所需錫膏量體積 ≧ (通孔的最大直徑 － 引腳的最小直徑) × 電路板的厚度 × 2
為什麼是用”通孔直徑-引腳直徑”,而不是用”通孔面積-引腳面積”呢?
面積乘以厚度不是才是體積嗎?
謝謝您
謝謝工作熊的回覆
看了您的文章學了很多東西!
想再請教您,我們已可從您的文章得知所需錫膏量的理論值,
那有沒有辦法在實際的情況下,去估算真正會使用到的錫膏量呢?
比如說我先猜想 實際錫膏量 = 用pad(焊墊)面積*鋼板厚度
可惜我假設了一些參數, 但都小於所需錫膏量的理論值好幾倍
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學習了！呵呵～