芯耀
与非AI
87
在SMT车间里，大家往往关注0201、01005这些微小元件，却常常忽略了通孔元件（Through-Hole）的工艺革新。传统的波峰焊（Dipping）正在被穿孔回焊技术（Pin-in-Paste, 简称PIP）所取代。
PIP制程不仅能省去波峰焊环节，实现SMT混装，还能大幅提升生产效率。但前提是：你的焊盘设计必须过关！ 今天就与大家一起来深度探讨PIP元件的PCB设计考量。
一、PIP制程的核心逻辑
PIP技术的核心在于：将锡膏印刷进通孔，再随SMT回流焊一次完成焊接。为了达成这一目标，需要从PCB Layout做一些改变，有如下几点Layout考量：
单面原则：所有贯穿孔零件必须设计在同一面，以避免干涉锡膏印刷。
孔径比率（PH）：这是决定吃锡量的关键参数。
形状匹配：零件脚形状必须与贯穿孔形状严格匹配。
二、零件脚与孔径的精密计算
由于零件脚 与孔径尺寸太大会导致锡膏从孔内掉落，孔径太小印刷锡膏填不满孔，锡膏量又会不足，因此零件脚 与孔径需要进行精密计算，计算方法具体如下：
1. PH值（Pin-to-Hole Ratio）
PH值是衡量零件脚与孔径匹配度的黄金指标。公式为：
根据PH值的不同，焊接质量分为三个等级：
| PH值范围 | 评价等级 | 说明 |
|---|---|---|
| 0.6 ~ 0.8 | 较佳 | 焊接强度高，透锡率理想，首选设计。 |
| 0.4 ~ 0.5 | 尚可 | 勉强可用，需重点关注锡膏印刷量。 |
| < 0.4 | 较差 | 极易出现空焊、虚焊，不推荐使用。 |
2. 零件脚形状与孔型匹配
不同的零件脚形状决定了贯穿孔的形状，设计时必须严格遵守以下比例：
| 零件脚形状 | 贯穿孔类型 | 设计公式与限制 |
|---|---|---|
| 圆形 / 正方形 | 圆形孔 | 面积比需满足：A(P)÷A(H)≦0.5 (即零件脚截面积不超过孔径面积的50%) |
| 长方形 | 椭圆形孔 | 长宽比需满足：L2:W2≥1.5:1 尺寸换算：L2≒L1+0.4mm; W2≒W1+0.4mm |
解析：对于长方形引脚，椭圆孔的长宽比必须大于1.5，以确保引脚插入后仍有足够的间隙让锡膏填充。
三、Layout布局的硬性规定
在PCB Layout时，除了尺寸匹配，空间隔离同样重要：
锡膏印刷限制区：零件的文字框范围即为锡膏印刷的限制区，不可在此区域放置其他元件，以免阻挡钢网。
防焊隔离：如果有任何PTH孔的环状焊盘（Ring Pad）与相邻的连接器焊盘（Connector Pad）相连，必须加上至少 20 mil 宽度 的防焊漆（Solder Mask）进行隔离，防止连锡。
安全距离：为了适应PIP制程的锡膏量，贯穿孔与焊盘之间需保留 2.5mm 的安全距离。
四、特殊机构件设计：Board Lock & Guide Pin
对于起固定作用的Board Lock（板锁）和Guide Pin（导销），其设计重点在于机械强度与插拔力控制，既要做到防止连接器固定在PCB上松动，同时又要考量机器贴装时能够顺利贴装到位，因此需要重点考虑如下几点：
1. Board Lock / Kink 设计
这类零件通常用于将连接器固定在PCB上，防止松动。
| 项目 | 设计要求 |
|---|---|
| 孔型选择 | 以椭圆形为主，配合Kink（倒钩）结构。 |
| 尺寸比例 | 椭圆孔的长宽比必须满足：L:W>1.5:1。 |
| 插拔力 | 零件插入PCB所需力量 不大于 2.5 kg。 |
| 稳固性 | 插件后不可有倾斜、倾倒或易于松脱的状况。 |
| 焊盘设计 | Ring Pad width (环状焊盘宽度) = 14 mil。 |
2. Boss / Guide Pin 设计
用于大型连接器的定位。
| 项目 | 设计要求 |
|---|---|
| 孔径配合 | 需保证插入力 不大于 2.5 kg。 |
| 焊盘设计 | Ring pad diameter (环状焊盘直径) = ΦA + 10 mil。 |
五、总结
PIP制程虽然高效，但对DFM（可制造性设计）的要求极高。记住这几个关键点：
PH值抓准：尽量控制在0.6~0.8之间。
形状匹配：方脚配椭圆，圆脚配圆孔，别搞混。
留足空间：2.5mm的安全距离和20mil的防焊隔离是底线。
通孔设计做得精，PIP制程没烦恼！ 希望这份规范能帮你搞定那些难缠的连接器设计。
