Past-In-Hole (通孔印錫膏PIH)就是把錫膏 (Solder paste) 直接印刷于 PCB (Print Circuit Board,電路板) 的電鍍通孔(PTH, Plating Through Hole)上面，然后再把傳統(tǒng)插件/通孔元件(DIP insert parts)直接插入已經(jīng)印有錫膏的電鍍通孔里，這時(shí)電鍍通孔上的錫膏大部分會(huì)沾粘在插件零件的焊腳上，這些錫膏經(jīng)過(guò)回流焊爐的高溫時(shí)會(huì)重新熔融，進(jìn)而焊接零件于電路板上。

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(dòng)焊接(hand soldering)或波焊(Wave Soldering) 的制程并進(jìn)而節(jié)省作業(yè)工時(shí)(Labor)，同時(shí)也可以提升焊接的品質(zhì)，減少焊接短路(Solder short)的機(jī)會(huì)。

 

但這種工法卻有下列的先天限制：

1、傳統(tǒng)零件的耐熱能力必須符合回流焊的溫度要求。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?yàn)镻IH工法要求傳統(tǒng)零件與一般的SMT零件一起過(guò)回流焊(reflow)，所以必須要符合reflow的耐溫需求。 無(wú)鉛的零件現(xiàn)在要求需可以耐到260°C維持10sec。

2、零件最好有卷帶包裝(tape-on-reel)而且有足夠的平面可以經(jīng)由SMT的自動(dòng)貼焊機(jī)(pick and place machine)來(lái)放到電路板(PCB)上，如果不行的話，就要考慮加派一名作業(yè)員，人工手動(dòng)擺放零件，這時(shí)就要衡量所需的工時(shí)與品質(zhì)不穩(wěn)，因?yàn)槿斯げ寮锌赡軙?huì)因作業(yè)不小心而碰觸到其他已經(jīng)擺放定位的零件。

3、零件body與PCB的焊墊要有standoff(架高)設(shè)計(jì)。一般PIH制程都會(huì)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(dá)到75%的通孔填滿要求，如果零件與焊墊之間沒(méi)有standoff，過(guò)Reflow時(shí)熔融的錫膏會(huì)沿著零件與PCB之間的空隙游走，造成多余的錫扎渣與錫珠，影響日后的電氣品質(zhì)。 

4、傳統(tǒng)零件最好在第二面打件(如果有兩面SMT的時(shí)候)。零件如果已經(jīng)先在第一面打件了，第二面繼續(xù)打SMD的時(shí)候，錫膏有可能會(huì)倒流進(jìn)入傳統(tǒng)零件，造成零件內(nèi)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(zhàn)。IPC-610對(duì)通孔焊接點(diǎn)的可接受標(biāo)淮焊錫量必須大于載板厚度的75％以上，某些要求50%就可以了。(請(qǐng)參考下圖，詳細(xì)規(guī)格請(qǐng)查詢 IPC-610 section 7.5.5.1) 

  

至于錫膏量的計(jì)算，可以用通孔的最大直徑減去引腳的最小直徑，然后乘上電路板的厚度取得，要記得再x2，因?yàn)殄a膏內(nèi)的助焊劑占了50%，也就是說(shuō)經(jīng)過(guò)reflow以后，也就是說(shuō)錫膏的體積只會(huì)剩下到原來(lái)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(gè)方法提供給您參考：

1、在電路板的通孔(PTH)附近預(yù)留足夠的空間作 over print。 

跟 Layout Engineer (PCB布線工程師)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(shuō)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(shí)發(fā)生短路。 

要注意的：錫膏印刷的平面空間無(wú)法無(wú)限度的往外延伸，必須要考慮到錫膏的內(nèi)聚力能力，要不然錫膏會(huì)無(wú)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(jī)會(huì)我們?cè)儆懻撨@一點(diǎn))

2、縮小電路板上通孔的直徑。 

就如同上面的[所需錫膏量計(jì)算]，通孔直徑越大，所需要的錫膏量也就越多，但同時(shí)要考慮的，通孔直徑縮得太小，零件就越南插入通孔。

3、采用 step-up(局部加厚) 或 step-down(局部打薄) stencil(鋼板)。 

這種鋼板可以強(qiáng)迫局部增加錫膏的厚度，也就可以增加錫膏量，進(jìn)而達(dá)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。

4、調(diào)整適當(dāng)?shù)腻a膏、印刷機(jī)的速度及壓力、刮刀的類型與角度等。 

錫膏印刷機(jī)的這些參數(shù)或多或少都會(huì)影響到錫膏印刷量，另外 Viscosity(黏度)較低的錫膏其錫膏量會(huì)比較多一點(diǎn)。

5、加點(diǎn)錫膏。 

可以考慮用點(diǎn)膠機(jī)(dispenser)加點(diǎn)錫膏于Paste-in-Hole的焊墊上來(lái)增加錫膏量，由于現(xiàn)今的SMT產(chǎn)線幾乎都已經(jīng)沒(méi)有自動(dòng)點(diǎn)膠機(jī)了，所以也可以考慮手動(dòng)點(diǎn)膠，可是必須增加一名作業(yè)員的工時(shí)。

6、使用預(yù)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(yù)成型錫片)