在电子制造领域，表面贴装技术（SMT）和通孔插装技术（THT）长期并存。传统工艺中，先进行 SMT 回流焊，再进行 THT 波峰焊，流程繁琐且成本较高。而通孔回流焊（Through-Hole Reflow, THR） 作为一种创新工艺，成功实现了通孔元件（THC）和表面贴装元件（SMC）在同一回流焊工序中的焊接，极大地提升了生产效率和可靠性。本文将深入探讨 THR 工艺的原理、制程要点及行业应用，为电子制造企业提供实用参考。

一、通孔回流焊工艺概述

1.1 工艺定义与发展背景

通孔回流焊（THR）又称穿孔回流焊，是一种通过特殊工艺和设备，在 PCB 同一侧一次性完成通孔元件和表面贴装元件焊接的先进技术。该技术最早由西门子等公司推动，初衷是为了简化生产流程，减少设备投入，并提高焊点一致性。

1.2 工艺优势

• 简化流程：省去波峰焊环节，减少工艺流程与设备投资；

• 提高焊接质量：回流焊热控制更精确，避免虚焊、桥连等缺陷；

• 兼容混装设计：特别适合高密度、多类型元件的 PCB 组装；

• 环保与成本优化：减少助焊剂使用，降低清洗成本和环境污染。

二、THR 工艺核心流程

2.1 焊膏印刷

通孔回流焊对锡膏印刷要求极高。需采用厚度大于等于 0.18mm 的钢网，并对通孔焊盘开口做特殊设计：

• 开口尺寸通常比焊盘大 10%–20%；

• 可选择阶梯钢网或局部增厚设计，确保足够锡量；

• 锡膏类型推荐选用 4 号或 5 号粉，粘度在 800–1200 kcps 之间。

2.2 元件插装

通孔元件插装需注意：

• 元件引脚长度建议超出 PCB 板面 0.5–1.0mm，过长易导致锡珠，过短则影响焊点强度；

• 推荐使用带视觉定位的自动插装设备，提高位置精度。

2.3 回流焊接曲线设置

THR 工艺的回流焊温度曲线需兼顾通孔和贴装元件，具体参数设置如下：

三、THR 工艺关键技术要点

3.1 钢网设计与锡膏量控制

通孔焊接所需锡量远超 SMT 焊点，为满足锡量需求，钢网开口常采用以下设计之一：

• 圆形或方形阵列开口：通过增加开口数量，提升锡膏释放量；

• 释放槽设计：在焊盘周围增设辅助释放孔，优化锡膏流动；

• 多台阶钢网：使通孔区域钢网厚度大于其他区域，直接增加该区域锡膏量。

3.2 回流炉热风与风速调控

通孔内填锡对热风穿透力要求较高，需重点关注以下参数：

• 设备选择：推荐使用强制对流回流炉，风速可调范围需覆盖 15–25 m³/min；

• 温度均匀性：炉内温度均匀性需控制在≤±2℃，确保通孔区域热量充分渗透，避免局部温度不足影响焊接。

3.3 焊点可靠性设计

• 标准要求：通孔元件焊点应满足 IPC-A-610 Class 2/3 标准；

• 填锡率指标：填锡率须大于 75%，理想状态下达到 100%；

• 检测手段：推荐通过切片分析、X-Ray 检测等方式，直观评估孔内焊接质量，及时发现潜在缺陷。

四、常见缺陷与解决对策

4.1 锡珠 (Solder Beading)

• 成因：锡膏涂抹过量，导致多余锡膏在回流过程中形成锡珠；或回流升温速度过快，锡膏内溶剂快速挥发冲击锡膏，引发锡珠问题；

• 对策：优化钢网开口尺寸与形状，减少多余锡膏；调整预热阶段温度参数，降低升温速率，让溶剂平稳挥发。

4.2 填锡不充分 (Insufficient Fill)

• 成因：钢网设计不合理导致锡膏量不足；或回流炉热容量不够，通孔区域温度未达到理想焊接温度，影响锡膏流动填孔；

• 对策：增加通孔区域钢网厚度，或优化开口设计提升锡膏量；适当提高回流炉峰值温度，或延长回流区保温时间，确保锡膏充分熔化流动。

4.3 引脚露出过高 (Pin Protrusion)

• 成因：元件插装过程中深度控制不一致，部分元件插装过浅；或元件引脚成型尺寸不统一，导致插装后引脚露出高度超标；

• 对策：规范元件成型工艺，统一引脚长度标准；采用带深度定位功能的自动化插装设备，确保插装深度一致。

五、THR 与选择性焊接的对比

尽管 THR 与选择性焊接同属先进焊接工艺，可应对 PCB 混装需求，但二者在适用场景、焊接方式上存在显著区别，具体对比如下：

六、应用领域与未来展望

6.1 主要应用领域

通孔回流焊技术凭借高效性与可靠性，已在多个领域广泛应用：

• 汽车电子：如发动机控制单元（ECU）、LED 车灯驱动板等，对焊接稳定性要求极高的产品；

• 工业控制：PLC（可编程逻辑控制器）模块、电力驱动板等，需兼容多类型元件的设备；

• 通信设备：高端路由器主板、基站信号处理板等，高密度 PCB 组装场景。

6.2 未来发展方向

随着电子制造技术的不断升级，THR 工艺将向以下方向发展：

• 与自动化技术深度融合：结合高精度自动插装设备，进一步提升元件定位精度与生产效率；

• 适配先进封装技术：针对三维堆叠封装（3D Stacking）等新型封装形式，优化工艺参数，满足更复杂的焊接需求；

• 绿色化与智能化：研发低助焊剂、无铅环保锡膏，降低环境影响；同时引入 AI 视觉检测、大数据分析等技术，实现焊点质量的实时监控与工艺参数的智能优化。

七、结语

通孔回流焊（THR）作为表面贴装技术（SMT）与通孔插装技术（THT）融合的关键工艺，不仅大幅简化了 PCB 混装生产流程，还显著提升了焊接一致性与产品可靠性。对于电子制造企业而言，成功实施 THR 工艺需从钢网设计、锡膏选择、回流炉参数调控等多方面系统规划，同时结合 X-Ray 检测、切片分析等质量管控手段，确保焊接质量达标。在汽车电子、工业控制等对可靠性要求严苛的领域，THR 工艺已成为实现高效、高质量 PCB 混装生产的优选技术路径，未来有望在电子制造行业发挥更重要的作用。了解更多欢迎联系（IPCB）爱彼电路技术团队