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一圖說明SMT通孔回流焊(PIH)製程的印刷焊錫量如何計算
最近看到有網友頻頻詢問關於通孔回流焊(ROT, Reflow Of Through hole)或通孔錫膏(PIH, Paste in Hole)的通孔填滿錫膏量需求計算公式。當然本文說明的是假設理想狀況下的焊錫與錫膏需求量，而且是假設焊腳長度超過板厚在一定範圍內，焊腳尖端沾附的錫膏在高溫下熔融後可以回流到焊腳與PCB之間。
如果你的案例是零件焊腳長度根本就沒有超過板厚，那你必須要先決定你的焊錫是只要在孔內蓋過焊腳尖端就可以，還是必須填滿通孔？工作熊以力學的角度來看，這種案例只要焊錫蓋過焊腳尖端就可以了，焊錫增加無助焊錫強度。
參考文章最上方的圖例，最左圖為通孔焊接的理想情況，所以焊錫不只完全填充通孔，而且還可以在板子的上下兩面都形成有效的圓弧(fillet)。
所以，理想的焊錫體積 Vt = Vpth(通孔內的焊錫量)+ 2Vfillet(PCB上、下兩面的爬錫圓弧體積）
請注意：錫膏的成份中，如果以體積來計算其比率，則錫粉與助焊劑的比率大約50%:50%。所以，Vs(錫膏體積實際需求量) = 2Vt(兩倍的焊錫體積)。另外，錫膏量的印刷除了與開孔面積及鋼板厚度有關外，它還與鋼板開孔的形狀，鋼板開孔垂直面的表面粗糙度，刮刀的速度壓力、速度、材質與角度有關，通常無法達到百分百的下錫率。
那通孔回流焊零件的焊錫體積是如何計算得來的呢？
Vt(總焊錫體積需求量) = Vpth(通孔內的焊錫量)+ 2Vfillet(PCB上、下兩面的爬錫圓弧體積）
1) Vpth(通孔內的焊錫量) = 通孔體積 – 焊腳體積 = π x hboard x (R² – a²)
R = 通孔半徑，a = 焊腳半徑，hboard =PCB板厚
2) Vfillet(焊點頭部圓弧區域的體積) = x =Afillet(焊點頂部圓弧區域面積) x 2πX(重心位置圓周長) = 0.215r2 x 2π(0.2234r+a)
r = 焊點頂部圓弧半徑，
X =焊點頂部圓弧區域重心與焊腳中心距 = 0.2234r + a
焊點頭部重心位置 = 0.2234r
焊點頭部中心位置 = 0.2234r + a
工作熊發現很多朋友對這個公式比較有問題的地方是如何計算Vfillet(焊點頭部圓弧區域的體積) ，它的計算觀念基本上是先計算出「爬錫圓弧的截面積」，然後再乘以「爬錫圓弧重心的圓周長」，這樣就可以計算出圓弧的體積了。
「爬錫圓弧截面積=0.215r2 」的驗證：
「爬錫圓弧重心位置=0.2234r」查詢工程表格：
爬錫圓弧重心位置的論證工作熊還沒有想到，所以用查表的方式來獲得，有知道如何計算的朋友可以分享一下如何算出0.2234r。
延伸閱讀：
四種方法教你如何局部增加SMT製程中的錫膏或焊錫量
介紹並認識【錫膏(solder paste)】的基本知識(含助焊劑)
把SMD零件改成通孔回流焊(Paste-In-Hole)製程會有何差別及影響?
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前輩好
最近新接手鋼板設計
也開始學習計算錫量
由於最近頻繁發生鐵框空焊問題
規格書寫底部最大距離0.1mm
供應商說我司0.08鋼板太薄
但我不可能為了鐵框導致小BGA短路(球徑0.22)
鋼板太厚下不了錫，公司不願意使用Type5錫膏
由於Layout過於密集，鐵框PAD能擴的已經擴到極限
因此想請教前輩以下幾點問題
1.0.08mm鋼板熔錫後的高度大約是多少
2.因為熔錫後不是平面，弧形最高處是否通常會超過原有鋼板厚度
3.是否有用過更薄的鋼板厚度(0.06)