PCBA大讲堂：把SMD零件改成通孔锡膏(Paste-In-Hole)制程有何差别及影响?

老板今天丢了一个问题：「假设同一片板子，把同一个零件从原本的纯SMD零件，改成传统插件零件制程或SMD焊脚+通孔定位柱并采用「通孔锡膏(PIH, Paste-In-Hole)」，这样对产线及设计会造成什么差别及影响？」

当时头上马上冒出了三条线，但不管自己喜不喜欢都得开始想这个问题。后来才知道，原来是为了避免连接器被粗鲁的客户插坏掉下来的方法。

PIH(Paste-in-Hole)有时候又称为PIP(Pin-In-Paste)。
 

首先想到的是PIH制程的传统插件零件因为要走SMT的高温reflow制程，所以零件设计必须要符合以下规范，否则可能得不偿失：

1、PIH零件最好要有卷带包装(tape & Reel)，这样才能使用SMT机器贴片/打件，至少也要使用硬tray盘。

2、PIH零件的材质必须要能够承受SMT reflow的高温，一般要求PIH零件放在第二面过炉，如果只是过一次炉，以目前无铅制程最好要求至少可以承受260 C持续10seconds以上。

3、PIH零件的焊脚不可以有弯脚(kink)及紧配(tight fit)的设计，否则零件将很难用机器放到板子上，如果勉强使用人工作业来放这类零件，可能会因为需要过压电路板才能插入零件，造成电路板振动，最后造成电路板上已经打好的零件偏位或掉落。 

4、PIH零件必须要在零件最上方设计有个平面让SMT的吸嘴可以吸取，也可以在上面贴一片防漏气的高温胶带。

5、PIH零件焊脚与电路板交界的地方要保留0.2mm以上的空隙/架高(standoff)，用以防止虹吸现象发生，造成溢锡，产生不确定锡珠影响产品功能的问题。

6、PIH零件焊脚的高度建议超出电路板厚度0.3～1.0mm即可，太长不利取放件作业，太短容易造成吃锡不足容易脱落的风险，因为会采用PIH制程的零件大多是对外的连接器。 

至于变更纯SMD零件成PIH或SMD+PIH零件对制程及产品有何影响，下面我试着归纳出几个重点：

1、工时：这两种零件的打件时间应该没有太大差异。

2、成本：PIH零件的成本可能会比纯SMD增加，因为多了一些穿孔的PIN脚。

SMT打件零件间的间隙：根据经验打PIH零件的间隙要求最好有1.5mm以上，而纯SMD零件则只要在1.0mm就可以了，有些甚至可以在缩小到0.5mm。这是因为PIH的焊脚比较容易变形，所以通孔也会设计的大一点，一般建议焊脚直径/通孔直径的比率为0.5～0.8，其打件的偏差度也会比较大，所以需要比较大的间隙。

3、重工及修理：一般来说PIH零件会比纯SMD零件难重工与维修，因为更换零件的时候需要把通孔中的銲锡移除，这点以现今的技术来说是比较困难的工艺，当然也可以考虑把整个零件破坏掉，但相对之下HIP零件重工的困难度还是比较高。

4、电路板空间使用率：PIH零件的背面因为有PIN脚伸出，所以电路板上的使用空间就相对的变少了。

5、吃锡填满问题：IPC-610规定通孔零件焊脚的通孔吃锡率必须超过75%，但有时候先天上的限制，很难使用正规的锡膏印刷达到这样的锡量，所以有时候必须额外增加銲锡量。

其实话说回来，把SMD零件改成插件PIH制程，其焊锡强度会比较纯SMD强，可以承受更大或更多次的外力插拔，依据以往的经验承受力大概可以变成1.5倍，当然要看PIN数及PIN脚的粗细而定。