影響所需體積（THR體積模型）的錫膏相關(guān)因素

　　簡單地說，錫膏是由助焊劑和其內(nèi)的金屬小球構(gòu)成。添加增黏劑、流變增強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。錫膏的一項主要規(guī)格就是金屬重量百分比。就網(wǎng)板印刷來說，基于對黏性 的考慮，通常指定使用合金重量為90％的錫膏。對于助焊劑密度為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，近一半的焊膏體積會變?yōu)橹竸┱舭l(fā)和殘余物而丟失。

　　理想焊點中焊料的體積可以用下列公式計算出來（如圖1所示）：

　?、俸更c頂部圓角的半徑r＝焊盤半徑-a；

　?、诤更c頭部重心位置＝0.2234r；

　?、酆更c頭部中心位置=0.2234r＋a；

　?、芎更c頭部體積Vf=o.215r2×2×3.14×（02234r＋a）；

　?、萃變?nèi)焊料體積Vpth＝3.14×h×（R2－a2）；

　?、藓更c總的體積Vt=Vpth+2Vf。

　　其中，R=通孔半徑；h=PCB厚；

；L＝元件腳截面長；W＝元件腳截面寬。

　　圖1 理想焊點中焊料體積計算示意圖

　　那么，焊點所需要的錫膏量可以通過如下的公式計算得到（如圖2所示）：

　?、傩枰∷⒌腻a膏量Vs=bVt；

　?、谕變?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 焊點所需錫膏量計算示意圖

　　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)，可以通過下面計算公式獲得：

　　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點膠級錫膏（金屬重量占85％）相比，要使用比計算出的固態(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，以增加焊膏的潤滑能力。自動點膠機(jī)雖然擁有靈活性，但也帶來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算機(jī)自動計算。該模型還可以包含一個部分專門用于網(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，來預(yù)測使用多少焊膏來充填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。