老板今天丟了一個問題:「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(tǒng)插件零件制程或SMD焊腳+通孔定位柱并采用「通孔錫膏(PIH, Paste-In-Hole)」,這樣對產(chǎn)線及設計會造成什么差別及影響?」
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。后來才知道,原來是為了避免連接器被粗魯?shù)目蛻舨鍓牡粝聛淼姆椒ā?/div>
PIH(Paste-in-Hole)有時候又稱為PIP(Pin-In-Paste)。
首先想到的是PIH制程的傳統(tǒng)插件零件因為要走
SMT的高溫reflow制程,所以零件設計必須要符合以下規(guī)范,否則可能得不償失:
1、PIH零件最好要有卷帶包裝(tape & Reel),這樣才能使用SMT機器貼片/打件,至少也要使用硬tray盤。
2、PIH零件的材質(zhì)必須要能夠承受SMT reflow的高溫,一般要求PIH零件放在第二面過爐,如果只是過一次爐,以目前無鉛制程最好要求至少可以承受260?C持續(xù)10seconds以上。
3、PIH零件的焊腳不可以有彎腳(kink)及緊配(tight fit)的設計,否則零件將很難用機器放到板子上,如果勉強使用人工作業(yè)來放這類零件,可能會因為需要過壓電路板才能插入零件,造成電路板振動,最后造成電路板上已經(jīng)打好的零件偏位或掉落。
4、PIH零件必須要在零件最上方設計有個平面讓SMT的吸嘴可以吸取,也可以在上面貼一片防漏氣的高溫膠帶。
5、PIH零件焊腳與電路板交界的地方要保留0.2mm以上的空隙/架高(standoff),用以防止虹吸現(xiàn)象發(fā)生,造成溢錫,產(chǎn)生不確定錫珠影響產(chǎn)品功能的問題。
6、PIH零件焊腳的高度建議超出電路板厚度0.3~1.0mm即可,太長不利取放件作業(yè),太短容易造成吃錫不足容易脫落的風險,因為會采用PIH制程的零件大多是對外的連接器。
至于變更純SMD零件成PIH或SMD+PIH零件對制程及產(chǎn)品有何影響,下面我試著歸納出幾個重點:
1、工時:這兩種零件的打件時間應該沒有太大差異。
2、成本:PIH零件的成本可能會比純SMD增加,因為多了一些穿孔的PIN腳。
SMT打件零件間的間隙:根據(jù)經(jīng)驗打PIH零件的間隙要求最好有1.5mm以上,而純SMD零件則只要在1.0mm就可以了,有些甚至可以在縮小到0.5mm。這是因為PIH的焊腳比較容易變形,所以通孔也會設計的大一點,一般建議焊腳直徑/通孔直徑的比率為0.5~0.8,其打件的偏差度也會比較大,所以需要比較大的間隙。
3、重工及修理:一般來說PIH零件會比純SMD零件難重工與維修,因為更換零件的時候需要把通孔中的銲錫移除,這點以現(xiàn)今的技術(shù)來說是比較困難的工藝,當然也可以考慮把整個零件破壞掉,但相對之下HIP零件重工的困難度還是比較高。
4、電路板空間使用率:PIH零件的背面因為有PIN腳伸出,所以電路板上的使用空間就相對的變少了。
5、吃錫填滿問題:IPC-610規(guī)定通孔零件焊腳的通孔吃錫率必須超過75%,但有時候先天上的限制,很難使用正規(guī)的錫膏印刷達到這樣的錫量,所以有時候必須額外增加銲錫量。
其實話說回來,把SMD零件改成插件PIH制程,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(jù)以往的經(jīng)驗承受力大概可以變成1.5倍,當然要看PIN數(shù)及PIN腳的粗細而定。
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