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  • PCB塞孔
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    2021-02-19 09:06:40

    PCB板厂常用的塞孔方法有:
    1、油墨塞孔,用挡墨网来完成客户要求的过孔塞孔。
    2、铝片塞孔,钻出须塞孔的铝片,制成网版来进行塞孔。
    3、树脂塞孔,利用树脂将孔塞住。
    树脂塞孔的好处:1、多层板BGA上的过孔塞孔,采用树脂塞孔能缩小孔与孔间距,解决导线与布线的问题;2、内层HDI的埋孔,能平衡压合的介质层厚度控制和内层HDI埋孔填胶设计之间的矛盾;3、板子厚度较大的通孔,能提高产品的可靠性;4、PCB使用树脂塞孔这制程常是因为BGA零件,因为传统BGA可能会在PAD与PAD间做VIA到背面去走线,但是若BGA过密导致VIA走不出去时,就可以直接从PAD钻孔做via到别层去走线,再将孔用树脂填平镀铜变成PAD,也就是俗称的VIP制程(via in pad),若只是在PAD上做via而没有用树脂塞孔,就容易造成漏锡导致背面短路以及正面的空焊。
    PCB树脂塞孔的制程包括钻孔、电镀、塞孔、烘烤、研磨,钻孔后将孔镀通,接着再塞树脂烘烤,最后就是研磨将之磨平,磨平后的树脂因为不含铜,所以还要再度一层铜上去将它变成PAD,这些制程都是在原本PCB钻孔制程前做的,也就是先将要塞孔的孔处理好,然后再钻其他孔,照原本正常的制程走。
    塞孔若没有塞好,孔内有气泡时,因为气泡容易吸湿,板子再过锡炉时就可能会爆板,不过塞孔的过程中若孔内有气泡,烘烤时气泡就会将树脂挤出,造成一边凹陷一边突出的情况,此时可以将不良品检出,而有气泡的板子也不见得会爆板,因为爆板的主因是湿气,所以若是刚出厂的板子或板子在上件时有经过烘烤,一般而言也不会造成爆板。
    综上,过孔塞孔的作用汇总如下:
    1、避免助焊剂残留在导通孔内;
    2、防止表面锡膏流入孔内造成虚焊,影响贴装;
    3、防止过波峰焊时锡珠弹出,造成短路。尤其是BGA及IC处的贴装对过孔塞孔要求更加严格,要求必须平整,不得发红上锡,孔内不允许有锡珠等。

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    来自专治PCB疑难杂症总群和主群的疑难杂症(添加杨医生微信号:johnnyyang206可入群讨论):很多PCBdesigner搞不清板子到底要不要塞孔?塞孔有什么好处,不塞孔会不会有短路的风险;盘中孔为什么要用到树脂塞孔?什么又是树脂塞孔?结论是:既然不知道就都交给板厂吧,板厂怎么处理就怎么做。于是乎板厂导向型的设计就出现了。

     

    杨医生先提几个相关的问题?看看下面的疑难杂症是否能知道。

    1,半塞孔和全塞孔有啥区别?如何理解半塞孔和全塞孔?

    2, PCB绿油塞孔和绿油开窗有什么区别?

    3,塞孔与不塞孔的优劣势?如何选择到底塞不塞?

    4,BGA区域塞孔的理由是什么?可不可以不塞?

    5,电镀塞孔和树脂塞孔有什么区别?

     

    首先先来点基础知识分析,后面的疑难杂症解析就容易了。

    第一个问题针对半塞孔和全塞孔杨医生分析:

    全塞孔就是整个过孔都被绿油塞住,一般是TOP和BOT双面往孔内塞绿油,饱满度80%以上;半塞孔是指从一面塞,不透光,半塞孔的,饱满度不好控制,一般工厂只能做到30-50%左右,以工厂自身能力为准,主要应用于,一面开窗,一面不开窗的区域,如屏蔽罩、散热盘。常规的VIA的塞孔方式都是全塞孔处理。

     

    为什么很少有做半塞孔的?

    因为半塞孔工艺孔壁内部空间有很多死角,容易藏化学药水,无法清洗干净,容易造成后续使用的可靠性问题,后续焊接时,也容易进锡珠,引起安全问题。工厂塞孔的材料一般只有绝缘材料,材质和pcb板的材质类似,工厂的材料一般没有用金属材料塞孔的。另外加厚阻焊层至18微米,能有效的防止金属机构件与VIA短路。另外,加厚阻焊至18um,一般就是工厂的极限。工厂很少做厚度大于18um的阻焊,另外厚度大于18um的阻焊需要增加较多成本,而且工序较复杂(默认阻焊的厚度一般是10um)。

     

    第二个问题针对绿油塞孔和绿油开窗杨医生分析:

    绿油塞孔是将过孔中塞绿油,一般以塞满三分之二部分,不透光较好。一般如果过孔较大,根据板厂的制造能力不一样,油墨塞孔的大小也不一样,一般的16mil以下的可以塞孔,再大的孔要考虑板厂是否能塞。


    绿油开窗,主要用于表贴焊盘及器件的插件孔,安装孔,测试点等,这个时候绿油是不能覆盖焊盘及孔内的,因为绿油是非导电物质,如果入孔或入盘,会造成焊接不良,可探测性不良等。

     

    第三个问题针对塞孔与不塞孔杨医生分析:

    从塞孔角度来讲,有如下优势,当然有补充的可于杨医生探讨;

    1,塞孔可防止PCB过波峰焊时锡从导通孔贯穿元件面造成短路;这也就是说在波峰焊设计区域的范围内(一般焊接面在5mm或以上)没有过孔或者是过孔做塞孔处理的原因。

     

    2,塞孔可防止密间距器件(比如BGA)造成的可能性的短路。这就是设计过程中BGA下的过孔要塞孔的原因。因为没有塞孔,这个出现过短路的案例。

     

    3,避免助焊剂残留在导通孔内;

     

    4,电子厂表面贴装以及元件装配完成后PCB在测试机上要吸真空形成负压才完成:

     

    5,防止表面锡膏流入孔内造成虚焊,影响贴装;这一点在散热焊盘加过孔上体现得最明显。

     

    6,防止过波峰焊时锡珠弹出,造成短路。

     

    7,塞孔对SMT 制程会有一定的帮助。

     

    从不塞孔的角度来讲,有如下优势,当然有补充的可于杨医生探讨;

    1,有些VIA孔(通孔)是绿油开窗,因为这些孔是测试孔,PROBE要接触的.

     

    2,绿油塞孔不能100% 的填平, 所以在PCB 的制程上会有化学液滞留在孔内从而腐蚀的可能。而不塞则可以。

     

    3,如果是采用两面塞孔,中间容易有气泡,在SMT 制程上会膨胀,爆裂。

     

    比如塞孔板常见的图形中描述问题,起泡问题,锡珠问题,弹油问题,暴孔问题,透光裂痕问题等在塞孔中都有可能出现。(不要被这些吓到了,就不敢塞孔了,其实这个还和塞孔工艺有关,大部分出现的问题还是可以管控的)

    那既然都有优缺点,如何选择塞孔还是不塞孔,杨医生给个结论吧。做了那么多分析,就是为了给一个指导建设性的结论,结论当然在文末。

     

    第四个问题关于BGA区域塞孔杨医生分析:

    离焊盘很近的过孔或者密集的走线过孔(尺寸小于0.4mm,一般为0.3/0.25mm较多见),为防止短路,是需要塞孔处理的。所以BGA器件下面建议塞孔处理。不塞孔有风险!
    如果是BGA底部的过孔:如果不是测试点,可都做塞孔处理,防止短路及藏锡珠。如果要做为测试点,可以bot面开窗。

     

    第五个和六个问题杨医生需要具体阐述和分析,希望能给群友的疑难杂症写明白。其实电镀塞孔很好理解,就是通过镀铜将过孔填满,孔内孔表面全是金属。没有空隙,对焊接有好处,抗氧化也好,但对工艺能力要求很高,一般厂家做不了。

     

    整体理解下塞孔的不同,我们先来几张图片以便更好的理解:

    两面盖油

    不塞孔,即过孔开窗

    单面油墨塞孔

    两面塞孔,也叫全塞孔

    盘中孔设计

    导电金属塞孔

    关于塞孔流程和塞孔方法就简单介绍下,毕竟这主要与板厂工艺有关:

    大部分的塞孔流程方式有:

    1,先塞孔后印板面油墨

    2,连塞带印

    3,在绿油加工前塞孔

    4,喷锡后塞孔

     

    比较下不同塞孔方法。

     

    Q1:那VIP (via in pad) 盘中孔设计又是怎么一回事?

    杨医生回复:目前线路板越来越往高密度、互联化发展,已经没有更多的空间放置这些连接通孔的导线和焊盘,于是在这种背景下,将过孔打在盘上的工艺应运而生。简单点说就是把已孔电镀过的导通孔再经过丝网漏印填料(绝缘树脂或导电浆等)来堵塞导通孔,然后经过烘干固化、抛磨,再经过电镀,这样一来整个在制板的表面都被镀铜所覆盖,再也看不到导通孔了。

     

    盘中孔设计作用也是非常明显的:比如提高了电子产品的电气性能和可靠性,使信号传输导线缩短,减小传输线路的感抗和容抗以及内外部电磁干扰等。

     

    接着我们来了解下盘中孔的基本流程。

     

    Q2,我们经常屏蔽罩上的过孔或者散热焊盘的过孔都是两面开窗处理,但是又要求整板塞孔,经常会遇到板厂反馈回来的工程确认,这是怎么回事?

    杨医生回复:确实有这个问题存在,因为我们在设计的加工文件里并没有描述清楚,一方面又要求整板塞孔处理,一方面又在焊盘和屏蔽罩区域开窗处理。这种问题一般会带来工板厂的工程确认。比如:双面开窗的过孔,如一面为钢网,则从另一面单面塞孔制作,,接受塞孔的孔边有油圈;或者双面开窗的过孔按原稿不塞孔,接受油墨入孔堵孔、漏锡风险;

     

    如果是散热焊盘,空间足够的话,双面都做亮铜处理,不塞孔处理,更好的散热。至于漏锡的风险,我们在设计钢网的时候需要避开过孔,这样就解决了漏锡的风险。

     

    如果是屏蔽罩上的过孔,直接可以接收双面开窗处理。

     

    Q3,塞孔工艺有什么可以参考的标准

    杨医生回复:可以学习下IPC标准的IPC 4761。这个是纯英文的,英语不好的学习起来有难度。仅供参考。

    详细:IPC 4761-Design Guide for Protection of PrintedBoard Via Structures。

     

    Q4,那板子塞不塞孔杨医生最终的结论是什么?

    杨医生回复:这个只能是建议,并不是结论,也并不是什么标准,仅供参考。

    第一点:客户有要求,在满足设计和工艺要求的情况下听客户的。

    第二点:如果没有特殊要求,可以整板塞孔处理。

    第三点:如果要过孔开窗处理,注意波峰焊区域局部塞孔或者没有过孔以及密间距比如BGA区域需要局部塞孔处理。

    第四点:如果你希望拿到的扳子,所有过孔的焊盘表面、孔内,和其他器件焊盘一样都喷漆(或其他表面工艺),过孔阻焊就做开窗处理,过孔的导通性比较好。

     

    编撰:杨医生    审校:陈医生   

     

    关注杨医生微信公众号:专治pcb疑难杂症 (PCBDoctor) 解决遇到的各种PCB疑难杂症。


    杨医生简介

    杨医生,80后,曾多次美国硅谷深造,高级PCB设计工程师,技术专家,曾获得四项PCB设计专利;设计过的产品项目数量总和500+,设计的最大单板项目50000pin+,设计过32层的硬板PCB项目以及16+4的软硬结合板项目,设计过1阶,2阶,3阶以及任意阶的HDI项目,擅长领域包括但不限于:PCB板级信号完整性分析,PCB板级电源完整性分析,PCB封装计,PCB layout设计,PCB工艺分析,板级EMC电磁兼容分析;杨医生医道:治于无形而出于前。
     

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    导电孔

    Via

    hole

    又名导通孔,为了达到客户要求,线路板导通孔必须塞孔,

    经过大量的实践,改变传统的铝片塞孔工艺,用白网完成线路板板面阻焊与塞孔。生产稳

    定,质量可靠。

    Via hole

    导通孔起线路互相连结导通的作用,电子行业的发展,同时也促进

    PCB

    的发展,

    也对印制板制作工艺和表面贴装技术提出更高要求。

    Via

    hole

    塞孔工艺应运而生,同时应

    满足下列要求:

    (一)导通孔内有铜即可,阻焊可塞可不塞;

    (二)导通孔内必须有锡铅,有一定的厚度要求(

    4

    微米)

    ,不得有阻焊油墨入孔,造成孔

    内藏锡珠;

    (三)导通孔必须有阻焊油墨塞孔,不透光,不得有锡圈,锡珠以及平整等要求。随着电

    子产品向“轻、薄、短、小”方向发展,

    PCB

    也向高密度、高难度发展,因此出现大量

    SMT

    BGA

    PCB

    ,而客户在贴装元器件时要求塞孔,主要有五个作用:

    (一)

    防止

    PCB

    过波峰焊时锡从导通孔贯穿元件面造成短路;

    特别是我们把过孔放在

    BGA

    焊盘上时,就必须先做塞孔,再镀金处理,便于

    BGA

    的焊接。

    (二)避免助焊剂残留在导通孔内;

    (三)电子厂表面贴装以及元件装配完成后

    PCB

    在测试机上要吸真空形成负压才完成:

    (四)防止表面锡膏流入孔内造成虚焊,影响贴装;

    (五)防止过波峰焊时锡珠弹出,造成短路。

    导电孔塞孔工艺的实现

    对于表面贴装板,尤其是

    BGA

    IC

    的贴装对导通孔塞孔要求必须平整,凸凹正负

    1mil

    不得有导通孔边缘发红上锡;导通孔藏锡珠,为了达到客户的要求,导通孔塞孔工艺可谓

    五花八门,工艺流程特别长,过程控制难,时常有在热风整平及绿油耐焊锡实验时掉油;

    固化后爆油等问题发生。现根据生产的实际条件,对

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    导通孔起线路互相连结导通的作用。电子行业的发展,同时也促进PCB的发展,也对印制板制作工艺和表面贴装技术提出更高要求,塞孔工艺应运而生。

    详解PCB线路板塞孔工艺:

    一 、热风整平后塞孔工艺


    采用非塞孔流程进行生产,热风整平后用铝片网版或者挡墨网来完成所有要塞的导通孔塞孔。工艺流程为:板面阻焊→热风整平→塞孔→固化。
    此工艺能保证热风整平后导通孔不掉油,但是易造成塞孔油墨污染板面、不平整。

    二 、热风整平前塞孔工艺


    1、用铝片塞孔、固化、磨板后进行图形转移
    此工艺流程用数控钻床,钻出须塞孔的铝片,制成网版,进行塞孔。工艺流程为:前处理→ 塞孔→磨板→图形转移→蚀刻→板面阻焊。
    此方法可以保证导通孔塞孔平整,热风整平不会有爆油、孔边掉油等质量问题,但该工艺要求一次性加厚铜,对整板镀铜要求很高。  
    2、用铝片塞孔后直接丝印板面阻焊
    此工艺流程用数控钻床,钻出须塞孔的铝片,制成网版,安装在丝印机上进行塞孔,停放不超过30分钟,用36T丝网直接丝印板面阻焊。工艺流程为:前处理—塞孔—丝印—预烘—曝光一显影—固化
    该工艺能保证导通孔盖油好,塞孔平整,热风整平后导通孔不上锡,孔内不藏锡珠,但容易造成固化后孔内油墨上焊盘,可焊性不良等。
    3、 铝片塞孔、显影、预固化、磨板后进行板面阻焊
    用数控钻床,钻出要求塞孔的铝片,制成网版,安装在移位丝印机上进行塞孔,塞孔必须饱满,再经过固化,磨板进行板面处理。此工艺流程为:前处理—塞孔一预烘—显影—预固化—板面阻焊
    该工艺能保证热风整平后过孔不掉油、爆油,但过孔藏锡珠和导通孔上锡难以完全解决。
    4、 板面阻焊与塞孔同时完成
    此方法采用36T(43T)的丝网,安装在丝印机上,采用垫板或者钉床,在完成板面的同时,将所有的导通孔塞住。工艺流程为:前处理--丝印--预烘--曝光--显影--固化。
    该工艺时间短,设备的利用率高,能保证热风整平后过孔不掉油、导通孔不上锡,但是由于采用丝印进行塞孔,过孔内存着大量空气,造成空洞,不平整,有少量导通孔藏锡。

    以上便是详解的PCB线路板塞孔工艺,希望对朋友们有所帮助。
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