THR（孔内回流）元器件在无铅焊接工艺中的应用

多年来，电器和电气设备废料（WEEE）以及减少有害物质（RoHS）这两个概念象达摩克利特剑一样凌驾于电子工业之上。最迟到2006年7月1日，含铅焊接的时代即告结束，因而一种精心研究的和可以控制的生产工艺也随之宣告结束。
改为“无铅焊接”首先意味着要增加费用，如焊接、能源和设备的费用较高。而且，一般来说，就目前经济和电子生产行业的境况还不至于把这些额外的费用转嫁到市场。因为这方面的国际竞争太激烈，而经济景气的未来形势可以想见并不乐观。冲出这一两难境地的惟一出路只能是在生产过程的其他方面降低成本。这里存在着挑战，同时也有着减少电气设备废料（WEEE）以及有害物质（RoHS）问题的机遇。
机遇存在于生产过程，即需要彻底改革的主要方面，如印刷电路板的版图设计、质量保证及生产硬件当中。改革的规模非常之大，可以说是一次技术革命。如果迫不得已增加成本的技术革命可以和自愿降低费用的生产过程结合起来进行，那么降低成本就是可以实现的。

采用THR孔内回流技术，可以提供降低成本的可能性，同时也可以对布线的组件如SMT（表面镶嵌技术）部件进行加工。为此所用的元器件需要与工艺过程相适应。同时转换到THR技术和无铅生产的两个主要因素，可以对转换过程的额外费用做出补偿。
● 其一，在SMT过程中转换到无铅焊接工艺，可以被评价为具有降低高额成本的趋势，而且也更加便于操作。
● 这是走向纯粹采用SMT（表面镶嵌）技术制作印刷线路板的一个步骤，这个步骤是与全自动化的因而也是成本低廉的生产相联系的。
由于表面张力较大，无铅焊接在焊接波纹上爬行较慢。因此，用于无铅生产的印刷线路板的设计必须根据焊接波加以调整。而且，为了更可靠地装配元器件，同时为了根据毛细作用达到良好的回流效果，THR元器件也需要有一定的钻孔直径。假如有一部分印刷线路板是采用SMT技术制造的，那么采用THR技术就实在是太值得了。因为每替代一个组件，就意味着降低一份成本。

无铅焊的焊接部位在外观上与铅焊的焊点有区别。这在实践中意味着必须更换质量标准，也必须更新故障识别库以及培训人员。同样，THR的焊接部位在外观上与波形焊接的焊点也有区别（图2）。焊点看上去一般较瘦小。根据IPC 610Ｃ３级进行的检测表明，可以满足对允许的焊接连接提出的标准。同时，这里也适用这样的看法：转换到无铅生产时产生的费用，在转换到THR技术时同样也会产生。

对于现有的SMT设备来说，转换到无铅工艺的费用远远低于波形焊接设备。采用SMT技术生产时，首先是升高温度具有重要意义。不过，大部分现有的设备目前都具有必要的功率储备，额外的费用主要来自于能源的投入较高，焊接费用较贵。更换波形焊接设备时，情况就不一样了。比较新的设备一般是1999年后出厂的，可以进行无铅焊接；而1992年后出厂的较老的设备则可以进行改装。改装的费用大约为设备价值的20%～30%。但是由此而产生的问题如熔渣较多，焊带有杂质，因而也需要经常做分析，清洗的间隔也需更短。
因此由波形焊接进入回流炉中的每一个元件，都将改变费用的构成，并增加节约的潜力。即使在并非所有组件都能够转换的情况下也是如此。
THR技术原则上对不能放弃布线组件并且打算提高SMT份额的每一个人都有吸引力。PhoenixContact公司为此提供可回流的以及可自动配线的组件。在与模板印刷、SMT自动布线设备、回流炉的制造以及焊膏等方面著名的技术伙伴和专家共同合作下，这些组件全部经过优化，并对其工艺过程的可靠性进行了测试。迄今为止，对印刷线路板版图设计所做的必要调整，对焊点所做的评价以及生产过程的改变其结果往往是，只有在研制新产品时才考虑采用THR技术。现在，环境保护的新规定要求对组件制造中的上述工艺步骤普遍地加以考虑。