影響所需體積（THR體積模型）的錫膏相關(guān)因素

簡(jiǎn)單地說(shuō)，錫膏是由助焊劑和其內(nèi)的金屬小球構(gòu)成。添加增黏劑、流變?cè)鰪?qiáng)劑及改變助焊劑的化學(xué)性 質(zhì)等都可以改變錫膏的特性。錫膏的一項(xiàng)主要規(guī)格就是金屬重量百分比。就網(wǎng)板印刷來(lái)說(shuō)，基于對(duì)黏性 的考慮，通常指定使用合金重量為90％的錫膏。對(duì)于助焊劑密度為1 g/cc、金屬重量在90％的一般共晶 型63Sn/37Pb合金，需要較計(jì)算出的固態(tài)體積多沉積1.92倍（體積轉(zhuǎn)換系數(shù)）的焊膏。焊膏內(nèi)金屬的體 積部分為52％，在回流焊接時(shí)，近一半的焊膏體積會(huì)變?yōu)橹竸┱舭l(fā)和殘余物而丟失。

理想焊點(diǎn)中焊料的體積可以用下列公式計(jì)算出來(lái)（如圖1所示）：

①焊點(diǎn)頂部圓角的半徑r＝焊盤半徑-a；

②焊點(diǎn)頭部重心位置＝0.2234r；

③焊點(diǎn)頭部中心位置=0.2234r＋a；

④焊點(diǎn)頭部體積Vf=o.215r2×2×3.14×（02234r＋a）；

⑤通孔內(nèi)焊料體積Vpth＝3.14×h×（R²－a²）；

⑥焊點(diǎn)總的體積Vt=Vpth+2Vf。

其中，R=通孔半徑；h=PCB厚；；L＝元件腳截面長(zhǎng)；W＝元件腳截面寬。

圖1 理想焊點(diǎn)中焊料體積計(jì)算示意圖

那么，焊點(diǎn)所需要的錫膏量可以通過(guò)如下的公式計(jì)算得到（如圖2所示）：

①需要印刷的錫膏量Vs=bVt；

②通孔內(nèi)的錫膏量Vh＝（3.14×R²h）K；

③印刷在板表面的錫膏量Vsurf＝Vs-Vh。

其中，b＝錫膏經(jīng)回流熔化并固化后的體積轉(zhuǎn)換系數(shù)；飪錫膏在通孔內(nèi)的填充系數(shù)。

圖2 焊點(diǎn)所需錫膏量計(jì)算示意圖

體積轉(zhuǎn)換系數(shù)與參數(shù)錫膏中金屬含量、助焊劑密度、合金成份、印刷參數(shù)、通孔及焊盤尺寸、鋼網(wǎng)厚度和引腳特征相關(guān)，可以通過(guò)下面計(jì)算公式獲得：

b＝（Wm/Pm＋（100—Wm）/Pf）/（Wm/Pm）

式中，Wm為金屬含量（重量百分比）；Pm為合金密度；Pf為助焊劑密度。

印刷在PCB通孔內(nèi)和焊盤上的錫膏體積會(huì)在回流焊接后減少，如果將這種降低因素與具有相同成分和助焊劑類型的常見(jiàn)點(diǎn)膠級(jí)錫膏（金屬重量占85％）相比，要使用比計(jì)算出的固態(tài)焊料多2.46倍的焊膏。與網(wǎng)板印刷的焊膏相比，這個(gè)體積的增加是必須進(jìn)行折中平衡，旨為減少金屬成分，以增加焊膏的潤(rùn)滑能力。自動(dòng)點(diǎn)膠機(jī)雖然擁有靈活性，但也帶來(lái)了由于焊膏體積增加而導(dǎo)致成本增加和相應(yīng)殘留物增加的問(wèn)題。

THR體積模型與合金類型、助焊劑密度以及焊膏中的金屬重量百分比相關(guān)。金屬體積百分比、密度，以及焊膏減少因素可以利用計(jì)算機(jī)自動(dòng)計(jì)算。該模型還可以包含一個(gè)部分專門用于網(wǎng)板印刷工藝，向用戶提供網(wǎng)板厚度、印刷壓力、印刷速度和刮刀角度等信息。使用這些參數(shù)，配合特定的孔尺寸和焊膏特性，來(lái)預(yù)測(cè)使用多少焊膏來(lái)充填PTH，（庀，錫膏在通孔內(nèi)的填充系數(shù)）。稍后將介紹焊膏通孔充填的重要性。

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