Průvodce procesem montáže plošných spojů s pin-in-pastou

Poslední aktualizace: květen 2026 · Průvodce procesem a návrhem pro vkládání do otvoru reflow pro desky se smíšenou technologií

Připnout a vložit (PiP) - také zvaný pasta do otvoru (PIH), přetavení skrz otvornebo intruzivní přetavení — je způsob pájení součástek procházejících otvory ve stejné reflow peci, která pájí součástky pro povrchovou montáž. Namísto samostatného pájení vlnou nebo ručního pájení pro několik málo vývodových konektorů a hlavic na desce, assembler nanese pájecí pastu přímo do pokovených průchozích otvorů, vloží vývody součástek do této pasty a vše dohromady reflowuje. Pokud se to provede správně, odstraní se tak celý procesní krok u desky se smíšenou technologií, ale funguje to pouze tehdy, když jsou otvory, šablona a součástky pro to navrženy. Tato příručka vysvětluje mechaniku, matematiku pasty a objemu, pravidla návrhu a kde PiP poráží – a kde prohrává – vlnové a selektivní pájení.

Co je to sestava plošných spojů typu Pin in Paste (PiP)?

Většina dnešních desek základních desek je tvořena součástkami pro povrchovou montáž, ale stále obsahují hrstku součástek procházejících otvory (THT) – napájecí konektory, patice mezi deskami, velké elektrolytické kondenzátory, relé, konektory RJ45, válcové konektory DC – které vyžadují mechanickou pevnost provlečené deskou. Tradičně se tyto vývodové součástky pájejí samostatně: vlnovým pájením, selektivním pájecím strojem nebo ručně. Každý z nich je druhým procesem s vlastním nastavením, náklady a tepelnou expozicí.

Pin in Paste (pin v pastě) přehne druhý proces zpět do prvního. Pokovené průchozí otvory se vyplní pájecí pastou během stejného kroku tisku šablony, kterým se lepí SMT kontaktní plošky. Vývodová součástka se umístí tak, aby její piny seděly uvnitř tělísek naplněných pastou, a když deska prochází reflow pecí, pasta v otvorech se roztaví spolu s pastou pod čipovými díly, prosakuje přes tělísko a vytváří správné zaoblení na obou stranách. Jeden tisk, jedno místo, jedno reflow.

Proč používat pájení v pastě místo vlnového pájení?

Motivací je téměř vždy eliminace kroku. Na desce desek, která je z 95 % vyrobena povrchově upravená (SMT) se třemi nebo čtyřmi konektory s průchozími otvory, vlnové pájení protlačí celý panel vlnou roztavené pájky jen proto, aby se vytvořil tucet spojů – další stroj, paleta pro maskování SMT strany, další tavidlo a čištění a druhý tepelný cyklus pro již jednou přetavené součástky.

Volba PiP místo toho přináší několik konkrétních výhod:

• Jeden tepelný proces. Deska má namísto profilu reflow plus wave jeden profil reflow, což snižuje tepelné namáhání tepelně citlivých SMT součástek a zjednodušuje bezolovnaté zpracování.
• Nižší pracnost a podlahová plocha. Žádný samostatný vlnový nebo selektivní přístroj v lince, žádná ruční pájecí stanice, méně obsluhy se dotýká desky.
• Konzistentní, měřitelné spoje. Objem pájky se nastavuje otvorem šablony, takže každý spoj dostane opakovatelné množství pasty, nikoli výsledek závislý na ruce, bez přemostění vln nebo rampouchů na spodní straně.

Nevýhodou je, že PiP je neúprosný k objemu pasty a tepelné toleranci součástek. Pokud tyto dvě věci nejsou navrženy správně, spoje hladoví nebo se konektor roztaví – o čemž je zbytek této příručky.

Proces vkládání Pin in Paste, krok za krokem

Typická linka Pin in Paste vypadá téměř identicky s běžnou linkou SMT, s tím rozdílem, že umístění průchozího otvoru je přidáno před přetavením, nikoli po něm. Jediným skutečně novým krokem je vložení; jediným krokem, který vyžaduje speciální inženýrství, je tisk.

1. Tisk šablony — pasta se natiskne na SMT plošky a vtlačí se do pokovených průchozích otvorů zvětšenými (přetištěnými) nebo stupňovitými otvory. Ovládání klíčem: design otvoru a tloušťka šablony, kde se získává nebo ztrácí objem pasty.
2. Umístění SMT — osazovací stroj osazuje všechny povrchově montované součásti jako obvykle.
3. Vložení THT — vývodové součástky se vkládají tak, aby jejich piny zapadly do otvorů vyplněných pastou, a to ručně, pomocí osazovacího stroje nebo pomocí vkládacího přípravku. Ovládání klíčem: Špendlíky musí dosáhnout na pastu, aniž by ji rozmazávaly ze stěn válce.
4. Přeformátovat — celá sestava prochází pecí; spoje SMT a průchozí otvory tvoří stejný profil. Ovládání klíčem: Profil musí plně ohřát průchozí otvory s vysokou tepelnou hmotností, aniž by došlo k vaření SMT dílů.
5. Inspekce — AOI kontroluje SMT spoje; zaoblení průchozích otvorů se kontroluje vizuálně nebo, pokud je důležitá konstrukce válců, rentgenem, zda se jedná o vytvoření horního/spodního zaoblení a vyplnění válce.

Problém s objemem pájecí pasty v PiP (a jeho opravy)

Zde je hlavní problém. Válec s průchozím otvorem je relativně velký objem, který musí být vyplněn, s ponechaným zaoblením na obou stranách desky, ale běžná šablona tiskne pouze tenkou plochou vrstvu (obvykle o tloušťce 0.10–0.15 mm). Vyřízněte otvor o velikosti podložky a většina této pasty padá přímo dolů po válci; jakmile tavidlo při přetavování shoří, nezbývá ani zdaleka dostatek kovu k vyplnění otvoru a spoj vychází hladový bez spodního zaoblení.

Montéři tuto mezeru uzavírají třemi hlavními technikami, často v kombinaci:

Přetisk

Otvor šablony je vytvořen větší než prstencová podložka Takže se přebytečná pasta natiskne v kruhu kolem otvoru; během přetavení tato pasta stéká do válce. Otvory pro přetisk mohou být kulaté, čtvercové nebo kapkovité, které pastu vychylují směrem k otvoru. Toto je nejběžnější a nejlevnější metoda, protože mění pouze kresbu šablony.

Zvýšená (stupňovitá) šablona

Šablona je lokálně zesílena kolem otvorů PiP – např. šablona o tloušťce 0.12 mm zvětšená až na 0.20 mm pouze v tomto místě – takže každý tisk nanáší více pasty a zároveň udržuje jemné rozteče SMT ploch tenké. Je to dražší a vyžaduje pečlivé umístění odstupňovaných vrstev, aby stěrka stále těsnila, ale zároveň dosáhla velkých objemů bez nadměrné zastavěné plochy.

Pájecí polotovary

Pro otvory s největším objemem (těžké napájecí konektory, velké válce) se používá předtvarovaný kus pevné pájky – předlisek — se přidává na vytištěnou pastu před přetavením. Taví se a doplňuje pastu, čímž vyplňuje barely, které by žádná rozumná šablona sama o sobě nenaplnila.

Ať už se použije jakákoli metoda, pasta se musí fyzicky dostat do hlavně, a proto laserově řezané šablony Hladké, dobře zúžené stěny otvoru jsou pro PiP důležité: čisté stěny uvolňují silnější nános, místo aby jeho polovina zůstala přilepená k šabloně.

Jak vypočítat objem pájecí pasty pro pin v pastě

PiP je jeden z mála montážních procesů, kde je skutečně nutné provést výpočet objemu, a nespoléhat se na výchozí hodnotu. Logika je přímočará.

Nejprve si vypracujte konečný objem pájky potřeby kloubu:

Potřebné množství pájky = objem hlavně + horní zaoblení + spodní zaoblení − objem olova uvnitř hlavně

Objem hlavně je pokovený otvor chápaný jako válec; odečtěte část tuhy, která je uvnitř, a přidejte malý přídavek na zaoblení, které by se mělo vytvořit na každé straně. To dává objem pevná pájka chcete na konci.

Za druhé, převeďte to na objem mokré pastyPájecí pasta je suspenze kovového prášku v tavidle, přičemž pouze asi polovina jejího objemu je kov – zbytek je tavidlo, které se během přetavování odpařuje. Obecně tedy potřebujete zhruba dvakrát konečný objem pájky v mokré tištěné pastě:

Objem mokré pasty ≈ 2 × potřebné množství pájky (přesný faktor závisí na obsahu kovu v pastě – zkontrolujte datový list)

Za třetí, navrhněte tloušťka otvoru a šablony Takže jeden tisk nanese požadovaný objem mokré pasty. Objem clony je otevřená plocha vynásobená tloušťkou šablony, takže se vyvažuje velikost přetisku s tloušťkou šablony; pokud plochá clona nemůže dosáhnout cíle, aniž by se absurdně zvětšila, je to signál k rozšíření šablony nebo přidání předlisku. Praktické ponaučení: nikdy nenechte šablonářku vyřezat clony PiP na „velikost podložky“ – nastavte jejich velikost podle výpočtu objemu s integrovaným poměrem kovu k tavidlu v pastě.

Pravidla pro vložení pinů: Díry, vývody a vyloučení

Dobrý PiP začíná v rozvržení, ne na lince. Několik pravidel zajistí, aby byl proces tisknutelný a spoje zdravé:

• Vzdálenost mezi otvorem a vývodem: Průměr pokoveného otvoru ≈ průměr tuhy + 0.20–0.25 mm pro kulaté tuhy (o něco více pro čtvercové/obdélníkové). Příliš utažené tuha seškrábe pastu ze stěny; příliš volné pasta propadne a spoj se vyčerpá.
• Prstencový kroužek / podložka: Použijte velkorysý podložní prostředek na horní straně, aby měl přetisk kam dosednout a podpořil větší nános pasty a silnější zaoblení.
• Zákaz SMT: Udržujte jemně roztečné SMT kontaktní plošky v dostatečné vzdálenosti od přetiskového kroužku, aby se přetištěná pasta nemohla přenést na sousední kontaktní plošku.
• Odstup komponent: Nechte pod tělem malou mezeru (nebo určete díl s distančními odstupy), aby pasta mohla odvádět tavidlo a vytvořit horní zaoblení; díl ležící naplocho jej zachytí.
• Světlá výška na spodní straně: Přímo pod otvorem PiP na opačné straně neumisťujte nic křehkého ani vysokého – spodní zaoblení potřebuje prostor a oblast je plně ohřáta reflowem.
• Tepelná bilance: odlehčit velké měděné plochy připojené k válci pomocí tepelných paprsků, jinak válec funguje jako chladič a nemusí dosáhnout teploty přetavování.

To jsou přesně ty druhy problémů, Recenze DFM a přezkum shromáždění (DFA) zachycení před řezáním nástrojů, při jejich výměně je to volné, nikoli opakované otáčení.

Které součástky lze pájet pomocí pinů v pastě?

Největším faktorem ovlivňujícím průtok je teplo. Součást a její plasty musí přežít plný vrchol přetavení – obvykle kolem 245–260 °C pro bezolovnaté slitiny SAC. Mnoho běžných konektorů s průchozím otvorem je ne jsou na to dimenzovány; jejich pouzdra změknou, prohnou se nebo roztaví. Výrobci prodávají verze běžných konektorů „kompatibilní s reflow“ nebo „vysokoteplotní“ speciálně pro PiP a ty je třeba specifikovat.

Dobří kandidáti jsou součásti s reflow certifikací s mírnou tepelnou hmotností a dobře rozmístěnými piny: kolíkové konektory, krabicové konektory a konektory mezi deskami prodávané ve verzích kompatibilních s reflow, průchozí konektory RJ45 a USB určené pro reflow a menší napájecí konektory a svorkovnice určené pro troubu.

Špatní kandidáti — lépe se s nimi pracuje vlnovým, selektivním nebo ručním pájením — zahrnují konektory a plasty, které nejsou dimenzovány pro teploty přetavování, velmi velké díly s vysokou tepelnou hmotností (velké transformátory, těžké sběrnice), které nedosáhnou teploty v normálním profilu, díly, které leží naplocho bez odvětrávací cesty pro tavidlo, velmi velké válce, které se i předlisky obtížně opakovaně plní, a cokoli, co je přidáno po přetavování z mechanických nebo testovacích důvodů.

Když deska kombinuje několik konektorů kompatibilních s PiP s jedním dílem, který nezvládá reflow, běžnou odpovědí je PiP cokoli a selektivně pájet výjimku, spíše než vynucovat vše jednou metodou.

Pájení pomocí pasty vs. vlnové vs. selektivní pájení

PiP není vždy ten správný nástroj. Konkuruje vlnovému pájení a selektivnímu pájení a nejlepší volba závisí na počtu součástek s průchozími otvory a na tom, zda snesou teplo přetavení.

Užitečné rozhodovací pravidlo: pokud jsou součástky s průchozími otvory schopny reflow a je jich málo, je PiP obvykle nejlevnější a nejčistší. Pokud je součástí s průchozími otvory mnoho, stále vítězí vlnová pájka. Pokud malý počet součástek reflow nepřežije, selektivní pájení tyto výjimky zvládne, aniž by odhalilo zbytek desky.

Pin in Služby montáže pasty ve společnosti Highleap

Highleap Electronics je čínský výrobce desek plošných spojů a desek plošných spojů v Kantonu, který provozuje Pin in Paste jako součást smíšené technologie montáž na klíčVýhoda spolupráce s výrobcem, který pravidelně provádí PiP, spočívá v tom, že objemové výpočty a návrh šablony se řeší ještě před sestavením desky, a ne až po várce nedostatečně vymezených spojů.

• Šablonové inženýrství: šablony pro přetisk a zvětšování laserem řezané šablony s dimenzováním dle výpočtu objemu pasty a pájecí předlisky pro velkoobjemové válce.
• Zpětná vazba od DFM/DFA: poměry otvorů k vývodům, izolační prvky, tepelná úleva a hodnocení přetavování součástek porovnány s vašimi rozměry.
• Profilování přetavením: profily vyladěné tak, aby součásti s vysokou tepelnou hmotností procházející otvorem dosáhly teploty bez přehřívání jemně roztečně vyrobené povrchově obráběné oceli (SMT).
• Inspekce: Zkouška dopadu (AOI) na SMT spojích a rentgenový snímek, kde je třeba ověřit naplnění hlavně.
• Výběr procesu: upřímné rady, kdy je pro vaši konkrétní desku ta správná metoda PiP, vlnové pájení nebo selektivní pájení.

Nejčastější dotazy k funkci Pin in Paste (PiP)

Je pájení Pin in Paste totéž co pájení reflow?

Používá pájení reflow, ale tento termín se konkrétně vztahuje na pájení. skrz díru díly v reflow peci natištěním pasty do otvorů. Běžné reflow pájí povrchově montované díly; PiP rozšiřuje stejný průchod pecí na vývodové součástky, takže není nutný samostatný krok pájení vlnou nebo ruční pájení.

Proč jsou mé PiP spoje vyříznuté hladově nebo bez spodního zaoblení?

Téměř vždycky není dostatek pasty. Plochý otvor o velikosti podložky nemůže zaplnit válec. Opravte to přetiskem (větší kroužek otvoru kolem otvoru), lokálním zvětšením šablony nebo přidáním předlisku pájky – a velikost otvoru určete výpočtem objemu, který zohledňuje, že pasta je zhruba z poloviny objemově kovová.

Lze pomocí PiP připájet jakýkoli konektor s průchozím otvorem?

Ne. Součást musí přežít plnou špičku přetavení, obvykle kolem 245–260 °C pro bezolovnaté materiály. Mnoho standardních konektorů pro tuto funkci není dimenzováno a deformují se. Použijte verzi konektoru „kompatibilní s přetavením“ nebo „vysokoteplotní“, kterou výrobci vyrábějí speciálně pro PiP.

Kdy bych měl místo PiP použít vlnové pájení?

Pokud má deska mnoho součástek s průchozími otvory nebo součástek, které nemohou snášet teplo z přetavování, PiP vyniká na deskách převážně SMT s několika součástkami s vývody odolnými vůči přetavování. S rostoucím počtem průchozích otvorů se pájení vlnou stává efektivnějším; pro několik výjimek citlivých na teplo je obvykle řešením selektivní pájení.