Handleiding voor het assembleren van printplaten met pinnen en pasta

Laatst bijgewerkt: mei 2026 · Een proces- en ontwerphandleiding voor reflow-solderen met pasta in gaten voor printplaten met gemengde technologieën

Pin in Paste (PiP) - ook wel genoemd paste-in-hole (PIH), doorvoergat reflowof indringende herstroming PiP is een manier om doorsteekcomponenten te solderen in dezelfde reflow-oven als de SMD-componenten. In plaats van een aparte golfsoldeer- of handsoldeerbewerking uit te voeren voor de paar connectoren en headers met draadjes op een printplaat, print de assembleur soldeerpasta rechtstreeks in de geplateerde doorsteekgaten, plaatst de draadjes van de componenten in die pasta en smelt alles samen. Correct uitgevoerd, elimineert het een complete processtap op een printplaat met gemengde technologieën, maar het werkt alleen als de gaten, het stencil en de componenten ervoor ontworpen zijn. Deze handleiding legt de mechanica, de berekeningen voor het pastavolume, de ontwerpvoorschriften en de voordelen van PiP ten opzichte van golfsolderen en selectief solderen uit.

Wat is Pin in Paste (PiP) PCB-assemblage?

De meeste printplaten worden tegenwoordig gedomineerd door SMD-componenten, maar ze bevatten nog steeds een handvol doorsteekcomponenten (THT) — voedingsconnectoren, board-to-board headers, grote elektrolytische condensatoren, relais, RJ45-aansluitingen, DC-barrel-aansluitingen — die de mechanische sterkte van een pootje door de printplaat nodig hebben. Traditioneel worden deze componenten met pootjes apart gesoldeerd: door middel van golfsolderen, met een selectieve soldeermachine of met de hand. Elk van deze methoden is een tweede proces met een eigen instelling, kosten en thermische belasting.

Pin in Paste integreert dat tweede proces weer in het eerste. De geplateerde doorvoergaten worden gevuld met soldeerpasta tijdens dezelfde stencilprintstap als waarbij de SMT-pads van pasta worden voorzien. Het component met draadjes wordt zo geplaatst dat de pinnen in de met pasta gevulde holtes passen. Wanneer de printplaat door de reflow-oven gaat, smelt de pasta in de gaten samen met de pasta onder de chiponderdelen. De pasta trekt door de holte heen en vormt zo een goede soldeerverbinding aan beide zijden. Eén print, één plaatsing, één reflow.

Waarom pinnen in pasta gebruiken in plaats van golfsolderen?

De motivatie is vrijwel altijd om een ​​stap te elimineren. Bij een printplaat die voor 95% uit SMT-componenten bestaat met drie of vier doorsteekconnectoren, dwingt golfsolderen het hele paneel door een golf van gesmolten soldeer om slechts een dozijn verbindingen te maken — een extra machine, een pallet om de SMT-zijde af te dekken, extra flux en reiniging, en een tweede thermische cyclus voor onderdelen die al eenmaal zijn gesoldeerd.

Door in plaats daarvan voor PiP te kiezen, profiteer je van een aantal concrete voordelen:

• Eén thermisch proces. De printplaat ondergaat één enkel reflow-profiel in plaats van reflow plus wave, waardoor de thermische belasting op warmtegevoelige SMT-componenten wordt verminderd en de loodvrije verwerking wordt vereenvoudigd.
• Lagere arbeidskosten en minder vloeroppervlak. Geen aparte golf- of selectieve soldeermachine in de lijn, geen handsoldeerstation, minder operators die de printplaat aanraken.
• Consistente, meetbare gewrichten. De hoeveelheid soldeer wordt bepaald door de opening van het stencil, waardoor elke verbinding een herhaalbare hoeveelheid pasta krijgt in plaats van een resultaat dat afhankelijk is van de hand, zonder golfbruggen of ijspegels aan de onderkant.

Het nadeel is dat PiP onvergeeflijk is wat betreft de hoeveelheid pasta en de hittebestendigheid van de componenten. Als daar niet aan is voldaan, raken de verbindingen uitgelekt of smelt de connector – en daar gaat de rest van deze handleiding over.

Het in-en-plakproces, stap voor stap

Een typische Pin in Paste-lijn ziet er bijna identiek uit aan een normale SMT-lijn, met als enige verschil dat de doorvoergaten vóór het reflow-proces worden aangebracht in plaats van erna. De enige echt nieuwe stap is het inbrengen; de enige stap die speciale engineering vereist, is het printproces.

1. Sjabloonafdruk — De pasta wordt op SMT-pads geprint en door middel van vergrote (overgedrukte) of getrapte openingen in de geplateerde doorvoergaten geperst. Sleutelcontrole: Het ontwerp van de opening en de dikte van het sjabloon, waar het volume van de pasta toe- of afneemt.
2. SMT-plaatsing — De pick-and-place machine plaatst alle SMD-componenten zoals gebruikelijk.
3. THT-insertie — De componenten met lood worden zo geplaatst dat hun pinnen in de met pasta gevulde gaten passen, met de hand, met een plaatsingsmachine of met behulp van een plaatsingsmal. Sleutelcontrole: De pinnen moeten de pasta kunnen bereiken zonder deze van de wanden van de cilinder te smeren.
4. reflow — De gehele assemblage doorloopt de oven; SMT- en doorsteekverbindingen vormen zich in hetzelfde profiel. Sleutelcontrole: Het profiel moet de doorvoergaten met een hoge thermische massa volledig verwarmen zonder de SMT-onderdelen te verhitten.
5. Inspectie — AOI controleert SMT-verbindingen; de afrondingen van doorvoergaten worden visueel gecontroleerd of, waar de boringen van belang zijn, door middel van röntgenonderzoek op de vorming van de boven- en onderafronding en de vulling van de boring.

Het probleem met het soldeerpastavolume in PiP (en oplossingen)

Hier ligt de kern van het probleem. Een doorvoergat is een relatief groot volume dat gevuld moet worden, met een soldeerverbinding aan beide zijden van de printplaat. Een normale stencil print echter slechts een dunne, vlakke laag (doorgaans 0.10–0.15 mm dik). Als je een opening ter grootte van het soldeerpad maakt, valt het grootste deel van de soldeerpasta recht naar beneden in het gat. Zodra de flux tijdens het reflow-proces is weggebrand, is er lang niet genoeg metaal over om het gat te vullen, waardoor de verbinding onvoldoende gevuld is en er geen soldeerverbinding aan de onderkant overblijft.

Assemblers dichten die kloof met drie belangrijke technieken, vaak in combinatie:

Overdrukken

De opening voor het sjabloon wordt gemaakt groter dan het ringvormige kussentje Er wordt dus extra pasta in een ring rond het gat aangebracht; tijdens het reflow-proces vloeit die pasta in de cilinder. Overprint-openingen kunnen rond, vierkant of druppelvormig zijn, waardoor de pasta naar het gat wordt geleid. Dit is de meest gangbare en voordeligste methode, omdat alleen het sjabloonontwerp wordt aangepast.

Opstapsjabloon

Het sjabloon wordt plaatselijk dikker gemaakt rond de PiP-gaten — bijvoorbeeld een sjabloon van 0.12 mm dat alleen daar oploopt tot 0.20 mm — zodat elke print meer pasta aanbrengt, terwijl de fijne SMT-gebieden dun blijven. Dit is duurder en vereist een zorgvuldige plaatsing van de stappen, zodat de rakel nog steeds goed afsluit, maar het levert grote volumes op zonder een te groot oppervlak.

Soldeervoorvormen

Voor de gaten met het grootste volume (zware stroomconnectoren, grote cilinders) wordt een voorgevormd stuk massief soldeer gebruikt — een voorvorm — wordt bovenop de geprinte pasta aangebracht vóór het reflow-proces. Het smelt en vult de pasta aan, waardoor openingen worden opgevuld die met een redelijk sjabloon alleen niet zouden kunnen worden gevuld.

Welke methode ook wordt gebruikt, de pasta moet fysiek de cilinder bereiken, daarom lasergesneden sjablonen Gladde, goed taps toelopende openingwanden zijn belangrijk voor PiP: schone wanden laten de dikkere laag los in plaats van dat de helft ervan aan het sjabloon blijft kleven.

Hoe bereken je het volume soldeerpasta voor een pin in de pasta?

PiP is een van de weinige assemblageprocessen waarbij je daadwerkelijk een volumeberekening moet uitvoeren in plaats van op een standaardwaarde te vertrouwen. De logica is eenvoudig.

Bepaal eerst de eindsoldeervolume de gezamenlijke behoeften:

Benodigde soldeerhoeveelheid = loopvolume + bovenste soldeerlaag + onderste soldeerlaag − loodvolume in de loop

Het volume van de loop is het geplateerde gat, beschouwd als een cilinder; trek het deel van het lood dat erin zit eraf en tel er een kleine marge bij voor de afgeronde randen die aan weerszijden moeten ontstaan. Dat geeft het volume van... vast soldeer wat je uiteindelijk wilt.

Ten tweede, zet dat om naar volume natte pastaSoldeerpasta is een suspensie van metaalpoeder in vloeimiddel, en slechts ongeveer de helft van het volume bestaat uit metaal — de rest is vloeimiddel dat tijdens het reflow-proces verdampt. Als vuistregel heb je daarom ongeveer nodig: twee keer het uiteindelijke soldeervolume in natte printpasta:

Volume natte pasta ≈ 2 × benodigde soldeerhoeveelheid (De exacte factor is afhankelijk van de metaalconcentratie in de pasta – raadpleeg het gegevensblad.)

Ten derde, ontwerp de opening en sjabloondikte Eén afdruk brengt dus dat volume natte pasta aan. Het apertuurvolume is het open oppervlak vermenigvuldigd met de dikte van het sjabloon, dus je weegt de overdrukgrootte af tegen de sjabloondikte; als een vlakke opening het doel niet kan bereiken zonder absurd groot te worden, is dat het signaal om een ​​groter sjabloon te gebruiken of een voorvorm toe te voegen. De praktische les: laat een sjabloonmaker nooit PiP-openingen op "padformaat" snijden — bepaal de grootte op basis van de volumeberekening, waarbij de metaal-fluxverhouding van de pasta wordt meegenomen.

Ontwerpregels voor pin-in-pasta: gaten, aansluitingen en uitsluitingspunten

Een goede PiP-print begint bij de lay-out, niet tijdens het printproces. Een paar regels zorgen ervoor dat het proces printbaar blijft en de verbindingen solide zijn:

• Afstand tussen gat en lood: De diameter van het geplateerde gat moet ongeveer gelijk zijn aan de diameter van de stift + 0.20–0.25 mm voor ronde stiften (iets meer voor vierkante/rechthoekige stiften). Als het gat te strak zit, schraapt de stift de lijm van de wand; als het gat te los zit, valt de lijm erdoorheen en raakt de verbinding niet meer goed gevuld.
• Ringvormige ring / kussentje: Gebruik een ruime bovenzijde zodat de overdruk een plek heeft om op te rusten, wat een grotere pastalaag en een sterkere afronding ondersteunt.
• SMT-verboden toegang: Zorg ervoor dat SMT-pads met een fijne pitch uit de buurt van de overprintring blijven, zodat de overbedrukte soldeerpasta niet naar een aangrenzende pad kan doordringen.
• Componentafstand: Laat een kleine opening onder het onderdeel vrij (of gebruik een onderdeel met afstandhouders) zodat de pasta kan ontsnappen en een afgeronde bovenrand kan vormen; een platliggend onderdeel houdt de pasta vast.
• Speling aan de onderzijde: Plaats niets breekbaars of hoogs direct onder een PiP-gat aan de tegenoverliggende kant; de onderste lasnaad heeft ruimte nodig en het gebied wordt blootgesteld aan de volledige reflow-hitte.
• Thermische balans: Ontlast de grote koperen vlakken die met de loop verbonden zijn door middel van thermische spaken, anders fungeert de loop als een warmteafvoer en bereikt deze mogelijk niet de reflow-temperatuur.

Dit zijn precies de soorten problemen die een DFM-beoordeling en een beoordeling van de assemblage (DFA) Vang het gereedschap op voordat het wordt gesneden, zodat het vervangen ervan gratis is in plaats van opnieuw te moeten worden gestempeld.

Welke componenten kunnen met pin-in-pasta worden gesoldeerd?

De belangrijkste beperkende factor is hitte. Het component en de kunststoffen moeten de volledige reflow-piek doorstaan ​​– doorgaans rond de 245–260 °C voor loodvrije SAC-legeringen. Veel gewone doorsteekconnectoren zijn niet Ze zijn daarvoor niet geschikt; hun behuizingen zullen zacht worden, doorbuigen of smelten. Fabrikanten verkopen "reflow-compatibele" of "hittebestendige" versies van gangbare connectoren specifiek voor PiP, en dat zijn de connectoren die u moet specificeren.

Goede kandidaten Het betreft onderdelen die geschikt zijn voor reflow-solderen, met een bescheiden thermische massa en goed gespreide pinnen: pinheaders, boxheaders en board-to-board-connectoren die verkrijgbaar zijn in reflow-compatibele versies, doorsteek-RJ45- en USB-aansluitingen die geschikt zijn voor reflow-solderen, en kleinere voedingsconnectoren en klemmenblokken die geschikt zijn voor de oven.

Slechte kandidaten — onderdelen die beter geschikt zijn voor golfsolderen, selectief solderen of handmatig solderen — zijn onder andere connectoren en kunststoffen die niet geschikt zijn voor reflow-temperaturen, zeer grote onderdelen met een hoge thermische massa (grote transformatoren, zware stroomrails) die de temperatuur niet bereiken in een normale positie, onderdelen die plat liggen zonder ontluchtingspad voor flux, zeer grote cilinders die zelfs met voorgevormde mallen moeilijk consistent te vullen zijn, en alles wat na het reflow-proces wordt toegevoegd om mechanische of testredenen.

Wanneer een printplaat een paar PiP-vriendelijke connectoren combineert met een onderdeel dat niet geschikt is voor reflow-solderen, is een veelvoorkomende oplossing om zoveel mogelijk met PiP te solderen. selectief solderen de uitzondering, in plaats van alles via één methode te laten verlopen.

Pin-in-pasta versus golf- versus selectief solderen

PiP is niet altijd de juiste oplossing. Het concurreert met golfsolderen en selectief solderen, en de beste keuze hangt af van het aantal doorsteekcomponenten en of deze bestand zijn tegen de hitte van het reflowproces.

Een handige vuistregel: als de doorsteekcomponenten geschikt zijn voor reflow-solderen en het er maar weinig zijn, is PiP (Picture-in-Picture) meestal de goedkoopste en schoonste optie. Bij veel doorsteekcomponenten blijft golfsolderen de beste keuze. Als een klein aantal componenten het reflow-solderen niet doorstaat, kan selectief solderen deze uitzonderingen verhelpen zonder de rest van de printplaat bloot te stellen.

Pin-in-Papier montageservice bij Highleap

Highleap-elektronica is een in China gevestigde fabrikant van printplaten (PCB's) en printplaatassemblages (PCBA's) in Guangzhou, die Pin in Paste gebruikt als onderdeel van een gemengde technologie. kant-en-klare montageHet voordeel van samenwerken met een fabrikant die regelmatig PiP (Picture-in-Picture) uitvoert, is dat de volumeberekeningen en het stencilontwerp worden afgehandeld voordat de printplaat wordt geproduceerd, in plaats van dat dit pas na een reeks slechte soldeerverbindingen aan het licht komt.

• Stenciltechniek: Lasergesneden overdruk- en stapsgewijze stencils op basis van een pasta-volumeberekening, plus soldeerpreforms voor cilinders met een hoog volume.
• DFM/DFA-feedback: De verhouding tussen gaten en aansluitingen, uitsluitingszones, thermische ontlasting en de reflow-classificaties van componenten worden beoordeeld aan de hand van uw footprints.
• Reflow-profilering: De profielen zijn zo afgesteld dat doorsteekcomponenten met een hoge thermische massa de gewenste temperatuur bereiken zonder dat de fijne SMT-componenten oververhit raken.
• Rioolbuis Inspectie: AOI op SMT-verbindingen en röntgenonderzoek waar de vulling van de loop moet worden gecontroleerd.
• Processelectie: Eerlijk advies over wanneer PiP-, golf- of selectief solderen de juiste methode is voor uw specifieke printplaat.

Veelgestelde vragen over vastpinnen in plakken (PiP)

Is Pin in Paste hetzelfde als reflow solderen?

Het maakt gebruik van reflow-solderen, maar de term verwijst specifiek naar solderen. doorgaand gat Bij reflow solderen worden onderdelen in de oven gesoldeerd door soldeerpasta in de gaten te printen. Bij gewoon reflow solderen worden SMD-componenten gesoldeerd; PiP breidt diezelfde ovendoorgang uit naar componenten met draadjes, waardoor een aparte golf- of handsoldeerstap niet nodig is.

Waarom zijn mijn PiP-joints zo uitgehongerd of hebben ze geen onderfilet?

Er is vrijwel altijd te weinig soldeerpasta. Een vlakke opening ter grootte van een pad kan een cilinder niet volledig vullen. Los dit op door overprinten (een grotere ring rond de opening), het stencil plaatselijk te verhogen of een soldeervoorvorm toe te voegen – en bepaal de grootte van de opening op basis van een volumeberekening waarbij rekening wordt gehouden met het feit dat soldeerpasta ongeveer voor de helft uit metaal bestaat.

Kan elke doorsteekconnector met PiP worden gesoldeerd?

Nee. Het onderdeel moet de volledige reflow-piek kunnen doorstaan, doorgaans zo'n 245-260 °C voor loodvrije materialen. Veel standaardconnectoren zijn daar niet geschikt voor en zullen vervormen. Gebruik de "reflow-compatibele" of "hoge-temperatuur"-versie van de connector, die fabrikanten speciaal voor PiP produceren.

Wanneer moet ik golfsolderen gebruiken in plaats van PiP?

Wanneer de printplaat veel doorsteekcomponenten bevat, of componenten die niet bestand zijn tegen de hitte van het reflow-proces, is PiP (Picture-in-Picture) uitermate geschikt voor printplaten met voornamelijk SMT-componenten en een paar reflow-tolerante componenten met draadjes. Naarmate het aantal doorsteekcomponenten toeneemt, wordt golfsolderen efficiënter; voor een paar hittegevoelige uitzonderingen is selectief solderen meestal de beste oplossing.