PCB 组装之 THT 与混合组装工艺适配大功率与复杂元件的解决方案
来源：捷配
时间: 2025/09/28 09:25:53
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PCB 组装THT
在 PCB 组装中，THT（通孔插装技术）虽不及 SMT 的元件密度高，但凭借 “机械强度高、散热性好” 的优势，仍是大功率元件（如功率 MOS 管、继电器）、异形元件（如连接器）的核心组装方式。而混合组装（SMT+THT）则结合两者优势，适配工业控制、汽车电子等 “高密度芯片 + 大功率元件” 的复杂场景，但需解决 “工艺协调、温度兼容” 等问题。今天，我们解析 THT 组装的核心流程（插件、波峰焊）、混合组装的工艺策略，以及常见问题与优化方法，帮你掌握非纯 SMT 场景的组装技术。?
一、THT 组装工艺：大功率与高可靠性的 “专属方案”?
THT 组装通过将元件引脚插入 PCB 通孔，再经波峰焊焊接，形成机械强度高（抗振动）、散热性好（引脚直接导热至 PCB 内部）的连接，核心流程包括 “元件插件、波峰焊、剪脚”，每个环节需适配 THT 元件的特性。?
1. 核心工序 1：元件插件 —— 确保引脚与通孔适配?
元件插件是 THT 的第一步，需确保元件引脚顺利插入通孔，避免引脚变形或通孔堵塞，核心关注 “插件方式、引脚处理、插件精度”。?
- 插件方式选择：?
- 人工插件：适用于小批量（日产能＜1000 片）、异形元件（如非标准连接器）、大功率元件（如体积大的功率电阻），优势是灵活度高，可处理特殊元件；?
- 自动插件机：适用于大批量（日产能≥1000 片）、标准元件（如轴向电阻、径向电容、二极管），如 JUKI KE-2070 自动插件机，插件速度≥2000 点 / 小时，精度 ±0.1mm，优势是效率高、一致性好。?
- 元件引脚处理：?
- 引脚成型：根据 PCB 通孔间距，将引脚弯成对应角度（如 90° 直角、180° 直插），弯曲半径≥引脚直径的 1.5 倍（避免引脚断裂）；?
- 引脚剪短：插入前将过长引脚剪至合适长度（插入后露出 PCB 底面 2~3mm），避免焊接后剪脚困难；?
- 氧化处理：若引脚氧化（如存放超 6 个月的镀锡引脚），用 10% 硫酸溶液酸洗 1~2 分钟，去除氧化层（氧化层会导致焊接虚焊），酸洗后用纯水冲洗并烘干。?
- 插件精度控制：?
- 通孔适配：元件引脚直径与 PCB 通孔直径需匹配，间隙控制在 0.1~0.2mm（如引脚直径 0.5mm，通孔直径 0.6~0.7mm），间隙过小会导致插件困难，过大易导致焊接时焊锡过多；?
- 插件深度：引脚插入通孔后，元件本体需紧贴 PCB 表面（间隙≤0.2mm），避免悬空导致焊接时焊锡无法充分浸润；?
- 引脚垂直度：引脚插入后与 PCB 表面垂直度偏差≤5°，避免引脚倾斜导致焊接后元件偏移。?
- 常见问题与解决：?
- 插件困难：原因是引脚直径过大或通孔堵塞，解决方法是更换适配引脚的元件，或用通孔清理针（直径比通孔小 0.1mm）清理堵塞的通孔；?
- 引脚断裂：原因是弯曲半径过小或引脚材质过脆，解决方法是增大弯曲半径（≥1.5 倍引脚直径），选择韧性好的元件（如镀锡铜线引脚）；?
- 元件悬空：原因是引脚过短或元件本体变形，解决方法是调整引脚长度（露出底面 2~3mm），更换无变形的元件。?
2. 核心工序 2：波峰焊 —— 形成通孔填充焊点?
波峰焊是 THT 焊接的核心，通过将熔融焊锡形成 “波峰”，使 PCB 底面的通孔与引脚充分浸润，完成焊接，核心关注 “助焊剂处理、预热、波峰参数”，确保通孔填充率≥90%。?
- 助焊剂喷涂：?
- 作用：去除引脚与通孔内壁的氧化层，降低焊锡表面张力，提升润湿性；?
- 方式：喷雾式（适配大批量）或发泡式（适配小批量），喷涂厚度 10~30μm（干膜厚度）；?
- 选型：松香基助焊剂（适用于工业控制，焊后需清洗）或免清洗助焊剂（适用于消费电子，减少工序），确保助焊剂活化温度与预热温度匹配（活化温度 100~120℃）。?
- 预热工艺：?
- 温度曲线：预热区温度 80~120℃，升温速率 1~2℃/s，预热时间 60~90s；?
- 作用：挥发助焊剂中的溶剂（避免焊接时溶剂沸腾导致气泡），活化助焊剂，预热 PCB 与引脚（避免高温焊锡冲击导致 PCB 变形）；?
- 注意事项：若 PCB 含 SMT 元件（混合组装），预热温度需≤120℃，避免 SMT 元件焊锡提前熔融。?
- 波峰焊接参数：?
- 焊锡类型：无铅焊锡 SAC305（熔点 217℃），锡温控制在 250~255℃（高于熔点 33~38℃，确保焊锡流动性）；?
- 波峰类型：?
- 第一波（紊乱波）：流速 1.0~1.5m/s，湍流状态，快速填充通孔，去除孔内空气；?
- 第二波（平滑波）：流速 0.5~1.0m/s，层流状态，抚平焊点表面，减少桥连与锡珠；?
- 传输速度：1.0~1.5m/min，确保 PCB 通过波峰的时间（浸润时间）3~5 秒（时间过短填充不足，过长导致焊锡氧化）；?
- 波峰高度：PCB 厚度的 1/2~2/3（如 1.6mm 厚 PCB，波峰高度 0.8~1.1mm），避免焊锡溢出至 PCB 正面。?
- 常见问题与解决：?
- 通孔填充不足（填充率＜80%）：原因是波峰高度不足或传输速度过快，解决方法是升高波峰高度（0.1~0.2mm）或降低传输速度（0.2~0.3m/min）；?
- 桥连（相邻引脚焊锡连接）：原因是波峰流速过快或助焊剂过多，解决方法是降低第二波流速（0.2~0.3m/s）或减少助焊剂喷涂量（5~10μm）；?
- 焊点氧化（表面灰暗）：原因是锡温过高或波峰表面氧化层厚，解决方法是降低锡温（5~10℃）或添加焊锡抗氧化剂（添加量 0.5%~1%）。?
3. 核心工序 3：剪脚与清洗（可选）?
- 剪脚：焊接后用剪脚机将 PCB 底面露出的引脚剪至 0.5~1mm（避免过长导致短路），剪脚精度 ±0.1mm，避免剪伤 PCB 焊盘；?
- 清洗：若使用松香基助焊剂，需用清洗剂（如异丙醇）清洗 PCB 表面残留（避免残留腐蚀 PCB 或导致漏电），清洗后干燥（温度 60~80℃，时间 10~20 分钟）。?
二、混合组装工艺（SMT+THT）：复杂场景的 “协同方案”?
混合组装是同时包含 SMT 与 THT 元件的组装方式，适用于 “高密度芯片（SMT）+ 大功率元件（THT）” 的场景（如工业 PLC、汽车 ECU），核心挑战是 “工艺顺序协调、温度兼容、元件保护”，需制定合理的流程策略。?
1. 工艺顺序选择：先 SMT 后 THT 或先 THT 后 SMT？?
- 主流顺序：先 SMT 回流焊，后 THT 波峰焊：?
- 优势：SMT 元件先焊接，避免 THT 波峰焊的高温（250~255℃）损坏 SMT 元件（如 BGA、QFP 的耐温通常≤260℃，短期耐受可接受）；?
- 适用场景：SMT 元件为耐高温类型（如陶瓷电容、FR4 基材 PCB），THT 元件为标准插件类型；?
- 关键控制：SMT 回流焊后，需确保 SMT 元件焊锡的熔点高于 THT 波峰焊温度（如 SMT 用无铅焊膏 SAC305，熔点 217℃，THT 波峰焊温度 250~255℃，需避免 SMT 焊锡二次熔融导致元件偏移，解决方案是控制波峰焊预热温度≤120℃，缩短 PCB 在高温区的停留时间）。?
- 特殊顺序：先 THT 插件，后 SMT 贴装与回流焊：?
- 适用场景：THT 元件为热敏类型（如电解电容耐温≤230℃，无法承受波峰焊高温），或 SMT 元件为底部焊盘类型（如 BGA，需先固定 THT 元件避免回流焊时 PCB 变形）；?
- 关键控制：THT 插件后需先手工焊接或选择性波峰焊（仅焊接 THT 引脚，避免 SMT 区域受热），再进行 SMT 贴装与回流焊；?
- 局限性：效率低，仅适用于小批量、特殊元件场景。?
2. 混合组装的核心协调策略?
- 温度兼容控制：?
- SMT 元件耐温核查：确保 SMT 元件的短期耐温≥波峰焊峰值温度（如 255℃），若元件耐温不足（如 LED 耐温 220℃），需在 SMT 元件区域贴装耐高温胶带（如 Kapton 胶带），避免波峰焊时直接受热；?
- 预热温度分段：混合组装的 PCB 预热需分两段，SMT 区域预热温度 80~100℃，THT 区域 100~120℃，确保 THT 区域助焊剂充分活化，同时保护 SMT 元件。?
- 元件保护措施：?
- 高元件保护：SMT 区域若有高元件（如高度＞5mm 的连接器），需在波峰焊时使用 “挡锡条”，避免高元件阻挡波峰导致 THT 引脚焊接不良；?
- 通孔堵塞预防：SMT 贴装时，需确保焊膏不堵塞 THT 通孔（通孔开口处预留 0.2mm 以上间隙），若通孔堵塞，需用通孔清理针疏通。?
- 检测与返修优化：?
- 分段检测：SMT 回流焊后先进行 AOI 检测（确保 SMT 元件无偏移、虚焊），THT 波峰焊后再进行 ICT 检测（确保 THT 引脚无开路、短路）；?
- 返修顺序：先返修 SMT 缺陷（如 BGA 虚焊，用返修台加热），再返修 THT 缺陷（如引脚桥连，用热风枪清理焊锡），避免返修 THT 时损坏 SMT 元件。?
三、THT 与混合组装的常见问题与通用解决方法?
- 问题 1：THT 引脚虚焊（导通电阻＞100mΩ）：?
- 原因：引脚氧化、助焊剂活化不足、波峰浸润时间短；?
- 解决：酸洗氧化引脚、提高预热温度（5~10℃）、延长传输时间（1~2 秒）。?
- 问题 2：混合组装中 SMT 元件偏移：?
- 原因：波峰焊预热温度过高导致 SMT 焊锡熔融；?
- 解决：降低预热温度（5~10℃）、缩短预热时间（10~20 秒）、使用高熔点 SMT 焊膏。?
- 问题 3：THT 元件焊接后 PCB 变形（翘曲度＞1%）：?
- 原因：波峰焊温度过高、PCB 厚度不均；?
- 解决：降低锡温（5℃）、选用厚度偏差≤±3% 的 PCB、波峰焊后增加压平工序。?
THT 组装是大功率、高可靠性场景的 “刚需工艺”，混合组装是复杂场景的 “最优解”，需根据元件特性与场景需求选择工艺顺序，通过参数优化与保护措施，确保组装质量与效率。
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