Guida al processo di assemblaggio PCB (conferma con Pin in Paste)

Ultimo aggiornamento: maggio 2026 · Guida al processo e alla progettazione per la saldatura a rifusione con pasta saldante per circuiti stampati a tecnologia mista

Pin in Paste (PiP) - chiamato anche pasta nel foro (PIH), rifusione attraverso il foro, o rifusione intrusiva — è un metodo per saldare componenti a foro passante nello stesso forno a rifusione utilizzato per saldare i componenti a montaggio superficiale. Invece di eseguire una saldatura a onda o manuale separata per i pochi connettori e pin presenti sulla scheda, l'assemblatore applica la pasta saldante direttamente nei fori metallizzati, inserisce i terminali dei componenti nella pasta e rifonde il tutto. Se eseguita correttamente, questa tecnica elimina un'intera fase del processo di saldatura su una scheda a tecnologia mista, ma funziona solo se i fori, lo stencil e i componenti sono progettati appositamente. Questa guida illustra i meccanismi, i calcoli relativi al volume di pasta, le regole di progettazione e i punti di forza e di debolezza della saldatura PiP rispetto alla saldatura a onda e selettiva.

Che cos'è l'assemblaggio di PCB con tecnica Pin in Paste (PiP)?

Oggigiorno la maggior parte dei circuiti stampati è dominata da componenti a montaggio superficiale, ma ospitano ancora alcuni componenti a foro passante (THT) – connettori di alimentazione, connettori scheda-scheda, grandi condensatori elettrolitici, relè, jack RJ45, connettori cilindrici per alimentazione CC – che necessitano della resistenza meccanica di un piedino che attraversi la scheda. Tradizionalmente, questi componenti con piedini vengono saldati separatamente: tramite saldatura a onda, con una macchina per saldatura selettiva o manualmente. Ciascuno di questi metodi rappresenta un secondo processo con le proprie specifiche di configurazione, costi ed esposizione termica.

Pin in Paste ripiega il secondo processo nel primo. I fori metallizzati vengono riempiti di pasta saldante durante la stessa fase di serigrafia che applica la pasta ai pad SMT, il componente con i terminali viene posizionato in modo che i suoi pin si trovino all'interno dei cilindri riempiti di pasta e, quando la scheda passa attraverso il forno di rifusione, la pasta nei fori si fonde insieme alla pasta sotto i componenti del chip, diffondendosi attraverso il cilindro per formare un raccordo corretto su entrambi i lati. Una stampa, un posizionamento, una rifusione.

Perché utilizzare la saldatura a pasta con puntali invece della saldatura a onda?

La motivazione è quasi sempre quella di eliminare una fase. Su una scheda composta al 95% da componenti SMT con tre o quattro connettori a foro passante, la saldatura a onda costringe l'intero pannello a passare attraverso un'onda di stagno fuso solo per realizzare una dozzina di giunzioni: una macchina in più, un pallet per mascherare il lato SMT, più flussante e pulizia, e un secondo ciclo termico per componenti già rifusi una volta.

Scegliere PiP offre invece diversi vantaggi concreti:

• Un processo termico. La scheda utilizza un singolo profilo di rifusione anziché rifusione più onda, riducendo lo stress termico sui componenti SMT sensibili al calore e semplificando il processo senza piombo.
• Minori costi di manodopera e ingombro ridotto. Nessuna macchina separata per la saldatura a onda o selettiva nella linea, nessuna postazione di saldatura manuale, meno operatori che toccano la scheda.
• Giunti regolari e misurabili. Il volume di saldatura è determinato dall'apertura dello stencil, in modo che ogni giunto riceva una quantità di pasta ripetibile anziché un risultato dipendente dalla mano, senza ponti di saldatura ondulati o stalattiti sul fondo.

Il compromesso è che PiP non perdona in termini di volume di pasta saldante e tolleranza al calore dei componenti. Se questi due aspetti non vengono gestiti correttamente, le giunzioni si deteriorano o il connettore si fonde, ed è proprio di questo che parleremo nel resto di questa guida.

Il processo di incollaggio con lo spillo, passo dopo passo

Una tipica linea Pin in Paste è quasi identica a una normale linea SMT, con il posizionamento del foro passante aggiunto prima della rifusione anziché dopo. L'unico passaggio veramente nuovo è l'inserimento; l'unico passaggio che richiede una progettazione speciale è la stampa.

1. Stampa stencil — La pasta viene stampata sui pad SMT e forzata nei fori metallizzati attraverso aperture allargate (sovrastampate) o a gradini. Controllo chiave: Progettazione dell'apertura e spessore dello stencil: ecco dove si guadagna o si perde volume di pasta.
2. Posizionamento SMT — la macchina pick-and-place posiziona tutti i componenti a montaggio superficiale come di consueto.
3. inserimento THT — I componenti con terminali vengono inseriti in modo che i loro perni si incastrino nei fori riempiti di pasta, manualmente, con una macchina di posizionamento o con un dispositivo di inserimento. Controllo chiave: Gli spilli devono raggiungere la pasta senza spalmarla sulle pareti del cilindro.
4. reflow — l'intero assemblaggio passa attraverso il forno; le giunzioni SMT e a foro passante si formano nello stesso profilo. Controllo chiave: Il profilo deve riscaldare completamente le parti passanti ad alta massa termica senza surriscaldare le parti SMT.
5. Ispezione — Il controllo AOI verifica le giunzioni SMT; i raccordi passanti vengono controllati visivamente o, laddove la forma del foro sia rilevante, mediante raggi X per verificare la formazione del raccordo superiore/inferiore e il riempimento del foro.

Il problema del volume della pasta saldante in PiP (e relative soluzioni)

Ecco la difficoltà principale. Un foro passante è un volume relativamente grande che deve essere riempito, lasciando un raccordo su entrambi i lati della scheda, ma una normale maschera stampa solo uno strato sottile e piatto (in genere 0.10-0.15 mm di spessore). Si pratica un'apertura delle dimensioni del pad e la maggior parte della pasta cade direttamente nel foro; una volta che il flussante brucia durante la rifusione, non rimane abbastanza metallo per riempire il foro e la giunzione risulta incompleta, senza raccordo inferiore.

Gli assemblatori colmano questo divario con tre tecniche principali, spesso in combinazione:

sovrastampa

L'apertura dello stencil è realizzata più grande del cuscinetto anulare In questo modo, la pasta in eccesso viene stampata ad anello attorno al foro; durante la rifusione, tale pasta fluisce nel cilindro. Le aperture di sovrastampa possono essere rotonde, quadrate o a goccia, in modo da convogliare la pasta verso il foro. Questo è il metodo più comune ed economico perché modifica solo la grafica dello stencil.

stencil a gradini

Lo stencil viene reso localmente più spesso intorno ai fori PiP — ad esempio, uno stencil da 0.12 mm viene portato a 0.20 mm solo in quei punti — in modo che ogni stampa depositi più pasta mantenendo sottili le aree SMT a passo fine. Questo comporta costi maggiori e richiede un posizionamento preciso dei passaggi affinché la racla sigilli comunque, ma consente di ottenere grandi volumi senza un ingombro eccessivo.

Preforme di saldatura

Per i fori di volume più elevato (connettori di potenza pesanti, cilindri di grandi dimensioni), un pezzo di saldatura solida preformato — un preforma — viene aggiunto sopra la pasta stampata prima della rifusione. Si scioglie e integra la pasta, riempiendo i cilindri che nessuna mascherina ragionevole potrebbe riempire da sola.

Qualunque sia il metodo utilizzato, la pasta deve anche raggiungere fisicamente il barile, motivo per cui stencil tagliati al laser Per la tecnica PiP, è fondamentale avere pareti dell'apertura lisce e ben rastremate: le pareti pulite rilasciano il deposito più denso, evitando che metà di esso rimanga attaccato allo stencil.

Come calcolare il volume della pasta saldante per i pin in pasta

PiP è uno dei pochi processi di assemblaggio in cui è effettivamente necessario eseguire un calcolo del volume anziché affidarsi a un valore predefinito. La logica è semplice.

Innanzitutto, calcola il volume finale di saldatura l'articolazione necessita di:

Quantità di saldatura necessaria = volume della canna + raccordo superiore + raccordo inferiore − volume del piombo all'interno della canna

Il volume della canna è il foro placcato trattato come un cilindro; sottrai la parte di piombo che si trova al suo interno e aggiungi una piccola tolleranza per i raccordi che dovrebbero formarsi su ciascun lato. Ciò dà il volume di saldatura solida che desideri alla fine.

In secondo luogo, convertilo in volume della pasta umidaLa pasta saldante è una sospensione di polvere metallica in un flusso, e solo circa la metà del suo volume è metallo: il resto è flusso che si volatilizza durante la rifusione. Come regola generale, quindi, è necessario circa due volte volume finale di saldatura in pasta stampata umida:

Volume di pasta umida ≈ 2 volte la quantità di stagno necessaria (il fattore esatto dipende dal contenuto di metallo della pasta — consultare la scheda tecnica)

In terzo luogo, progettare il apertura e spessore dello stencil Quindi una singola stampa deposita quel volume di pasta umida. Il volume dell'apertura è l'area aperta moltiplicata per lo spessore dello stencil, quindi si trova un compromesso tra la dimensione della sovrastampa e lo spessore dello stencil; se un'apertura piatta non riesce a raggiungere il bersaglio senza diventare eccessivamente grande, questo è il segnale per aumentare le dimensioni dello stencil o aggiungere un preformato. Il consiglio pratico: non lasciate mai che un'azienda di stencil tagli le aperture PiP alla "dimensione del tampone" - dimensionatele in base al calcolo del volume, tenendo conto del rapporto metallo-flusso della pasta.

Regole di progettazione per Pin in Paste: fori, spazi e aree da escludere

Una buona stampa PiP inizia in fase di layout, non sulla linea di stampa. Alcune regole mantengono il processo stampabile e le giunzioni solide:

• Distanza tra il foro e il terminale: Il diametro del foro placcato deve essere approssimativamente uguale al diametro del conduttore + 0.20–0.25 mm per i conduttori rotondi (un po' di più per quelli quadrati/rettangolari). Se il conduttore è troppo stretto, raschia la pasta dalla parete; se è troppo allentato, la pasta cola e la saldatura non riesce a saldare correttamente.
• Anello/cuscinetto anulare: Utilizzare un cuscinetto superiore di dimensioni generose in modo che la sovrastampa abbia un punto d'appoggio, supportando un deposito di pasta più grande e un raccordo più robusto.
• Esclusione SMT: Mantenere i pad SMT a passo fine lontani dall'anello di sovrastampa in modo che la pasta sovrastampata non possa trasferirsi su un pad adiacente.
• Distanziamento dei componenti: Lasciare un piccolo spazio sotto il corpo (oppure specificare un pezzo con distanziatori) in modo che la pasta possa sfogare il flussante e formare un raccordo superiore; un pezzo appoggiato in piano lo intrappola.
• Spazio libero sul lato inferiore: Non posizionare oggetti fragili o alti direttamente sotto un foro PiP sul lato opposto: il raccordo inferiore necessita di spazio e l'area è soggetta al calore di rifusione completo.
• Bilancio termico: alleggerire le grandi superfici di rame collegate al cilindro con raggi termici, altrimenti il ​​cilindro funge da dissipatore di calore e potrebbe non raggiungere la temperatura di rifusione.

Questi sono esattamente i tipi di problemi che un Revisione DFM e revisione dell'assemblaggio (DFA) Intercettare prima che l'utensile venga tagliato, quando la sostituzione è gratuita anziché richiedere una nuova tornitura.

Quali componenti possono essere saldati con la pasta saldante a pin?

Il fattore limitante più importante è il calore. Il componente e le sue materie plastiche devono resistere al picco di rifusione completo, in genere intorno ai 245-260 °C per le leghe SAC senza piombo. Molti connettori passanti ordinari sono non è un classificati per quello; i loro alloggiamenti si ammorbidiranno, si deformeranno o si fonderanno. I produttori vendono versioni "compatibili con la saldatura a rifusione" o "ad alta temperatura" dei connettori comuni specificamente per PiP, ed è di queste che bisogna specificare.

Buoni candidati Sono componenti adatti alla saldatura a rifusione con massa termica modesta e pin ben distanziati: connettori a pin, connettori box header e connettori scheda-scheda venduti in versioni compatibili con la saldatura a rifusione, jack RJ45 e USB a foro passante adatti alla saldatura a rifusione e connettori di alimentazione e morsettiere più piccoli adatti al forno.

Candidati inadeguati — più adatti alla saldatura a onda, selettiva o manuale — includono connettori e plastiche non adatti alle temperature di rifusione, componenti molto grandi ad alta massa termica (grandi trasformatori, barre collettrici pesanti) che non raggiungono la temperatura in un profilo normale, componenti che si trovano in piano senza un percorso di ventilazione per il flussante, cilindri molto grandi che persino i preformati faticano a riempire in modo ripetibile e qualsiasi elemento aggiunto dopo la rifusione per motivi meccanici o di test.

Quando una scheda combina un paio di connettori compatibili con PiP con una parte che non può accettare la saldatura a rifusione, una risposta comune è quella di applicare PiP a ciò che è possibile e saldatura selettiva l'eccezione, piuttosto che forzare tutto attraverso un unico metodo.

Saldatura a pasta vs saldatura a onda vs saldatura selettiva

La saldatura PiP non è sempre lo strumento giusto. È in competizione con la saldatura a onda e la saldatura selettiva, e la scelta migliore dipende dal numero di componenti a foro passante presenti e dalla loro capacità di sopportare il calore di rifusione.

Una regola decisionale utile: se i componenti a foro passante sono adatti alla saldatura a rifusione e sono pochi, la saldatura PiP è solitamente la più economica e pulita. Se i componenti a foro passante sono molti, la saldatura a onda rimane la soluzione migliore. Se un piccolo numero di componenti non può resistere alla saldatura a rifusione, la saldatura selettiva gestisce queste eccezioni senza esporre il resto del circuito stampato.

Aggiungi ai preferiti i servizi di assemblaggio di Highleap

Elettronica Highleap è un produttore cinese di PCB e PCBA con sede a Guangzhou che gestisce Pin in Paste come parte di una tecnologia mista montaggio chiavi in ​​manoIl vantaggio di lavorare con un produttore che utilizza regolarmente la tecnologia PiP (Picture-in-Picture) è che i calcoli dei volumi e la progettazione dello stencil vengono gestiti prima della costruzione del circuito stampato, anziché essere scoperti dopo una serie di giunzioni difettose.

• Ingegneria degli stencil: Sovrastampa e stencil tagliati al laser con dimensioni calcolate in base al volume della pasta, oltre a preforme di saldatura per cilindri ad alto volume.
• Feedback DFM/DFA: Rapporti foro-terminale, zone di esclusione, scarico termico e valori di rifusione dei componenti esaminati in relazione alle vostre dimensioni.
• Profilazione di riflusso: Profili ottimizzati in modo che i componenti a foro passante ad alta massa termica raggiungano la temperatura senza surriscaldare i componenti SMT a passo fine.
• Ispezione: Controllo ottico automatico (AOI) delle giunzioni SMT e radiografia dove è necessario verificare il riempimento del cilindro.
• Selezione del processo: Consigli onesti su quando la saldatura PiP, a onda o selettiva è il metodo più adatto per la tua specifica scheda.

Domande frequenti su Pin in Paste (PiP)

La saldatura a punti in pasta è la stessa cosa della saldatura a rifusione?

Utilizza la saldatura a rifusione, ma il termine si riferisce specificamente alla saldatura foro passante I componenti vengono saldati nel forno a rifusione stampando la pasta nei fori. La normale saldatura a rifusione salda i componenti a montaggio superficiale; PiP estende lo stesso passaggio in forno ai componenti con terminali, eliminando così la necessità di una saldatura a onda separata o di una saldatura manuale.

Perché i miei tagli di pollo PiP risultano incompleti o senza filetto inferiore?

Quasi sempre la quantità di pasta non è sufficiente. Un'apertura piatta, delle dimensioni di un tampone, non può riempire completamente il cilindro. Per risolvere il problema, si può ricorrere alla sovrastampa (un anello di apertura più grande attorno al foro), a un'innalzamento locale dello stencil o all'aggiunta di una preforma di saldatura; inoltre, è importante dimensionare l'apertura in base a un calcolo del volume che tenga conto del fatto che la pasta è composta per circa metà da metallo in volume.

È possibile saldare con PiP qualsiasi connettore a foro passante?

No. Il componente deve resistere al picco di temperatura di rifusione, in genere circa 245-260 °C per i connettori senza piombo. Molti connettori standard non sono adatti a queste temperature e si deformeranno. Utilizzare la versione del connettore "compatibile con la rifusione" o "per alte temperature", prodotta specificamente per il PiP.

Quando dovrei usare la saldatura a onda invece del PiP?

Quando la scheda presenta molti componenti a foro passante o componenti che non sopportano il calore della saldatura a rifusione, la saldatura PiP si rivela particolarmente efficace su schede prevalentemente SMT con pochi componenti con terminali tolleranti alla saldatura a rifusione. Con l'aumentare del numero di componenti a foro passante, la saldatura a onda diventa più efficiente; per alcune eccezioni sensibili al calore, la saldatura selettiva è solitamente la soluzione migliore.