導通孔起線路互相連結導通的作用,電子行業的發展,同時也促進PCB的發展,也對印制板制作工藝和表面貼裝技術提出更高要求。Via hole塞孔工藝應運而生,同時應滿足下列要求:
(一)導通孔內有銅即可,阻焊可塞可不塞; (二)導通孔內必須有錫鉛,有一定的厚度要求(4微米),不得有阻焊油墨入孔,造成孔內藏錫珠; (三)導通孔必須有阻焊油墨塞孔,不透光,不得有錫圈,錫珠以及平整等要求。
隨著電子產品向“輕、薄、短、小”方向發展,PCB也向高密度、高難度發展,因此出現大量SMT、BGA的PCB,而客戶在貼裝元器件時要求塞孔,主要有五個作用:
(一)防止PCB過波峰焊時錫從導通孔貫穿元件面造成短路;特別是我們把過孔放在BGA焊盤上時,就必須先做塞孔,再鍍金處理,便于BGA的焊接。
(二)避免助焊劑殘留在導通孔內;
(三)電子廠表面貼裝以及元件裝配完成后PCB在測試機上要吸真空形成負壓才完成: (四)防止表面錫膏流入孔內造成虛焊,影響貼裝; (五)防止過波峰焊時錫珠彈出,造成短路。
塞孔分為樹脂塞孔和電鍍塞孔。
樹脂塞孔:使用不含溶劑(Solvent)性質油墨塞孔,除可補足一般油墨較不易塞滿問題,更可降低油墨受熱而產生“裂縫”。一般為縱橫比較大的孔徑時使用。
樹脂塞孔的好處:
1、多層板BGA上的過孔塞孔,采用樹脂塞孔能縮小孔與孔間距,解決導線與布線的問題;
2、內層HDI的埋孔,能平衡壓合的介質層厚度控制和內層HDI埋孔填膠設計之間的矛盾;
3、板子厚度較大的通孔,能提高產品的可靠性;
4、PCB使用樹脂塞孔這制程常是因為BGA零件,因為傳統BGA可能會在PAD與PAD間做VIA到背面去走線,但是若BGA過密導致VIA走不出去時,就可以直接從PAD鉆孔做via到別層去走線,再將孔用樹脂填平鍍銅變成PAD,也就是俗稱的VIP制程(via in pad),若只是在PAD上做via而沒有用樹脂塞孔,就容易造成漏錫導致背面短路以及正面的空焊。
PCB樹脂塞孔的制程包括鉆孔、電鍍、塞孔、烘烤、研磨,鉆孔后將孔鍍通,接著再塞樹脂烘烤,最后就是研磨將之磨平,磨平后的樹脂因為不含銅,所以還要再鍍一層銅上去將它變成PAD,這些制程都是在原本PCB鉆孔制程前做的,也就是先將要塞孔的孔處理好,然后再鉆其他孔,照原本正常的制程走。
塞孔若沒有塞好,孔內有氣泡時,因為氣泡容易吸濕,板子再過錫爐時就可能會爆板,不過塞孔的過程中若孔內有氣泡,烘烤時氣泡就會將樹脂擠出,造成一邊凹陷一邊突出的情況,此時可以將不良品檢出,而有氣泡的板子也不見得會爆板,因為爆板的主因是濕氣,所以若是剛出廠的板子或板子在上件時有經過烘烤,一般而言也不會造成爆板。
電鍍填孔:目前是以利用添加劑的特性,控制各部分銅的生長速率,以進行填孔動作。主要運用于連續多層疊孔制作(盲孔制程)或高電流設計。
電鍍填孔的優點:
1、有利于設計疊孔和盤上孔;
2、改善電氣性能,有助于高頻設計;
3、有助于散熱;
4、塞孔和電氣互連一步完成;
5、盲孔內用電鍍銅填滿,可靠性更高,導電性能比導電膠更好。
那么,PCB線路板導通孔塞孔工藝是如何實現的?
一、熱風整平后塞孔工藝
此工藝流程為:板面阻焊→HAL→塞孔→固化。采用非塞孔流程進行生產,熱風整平后用鋁片網版或者擋墨網來完成所有要塞的導通孔塞孔。塞孔油墨可用感光油墨或者熱固性油墨。此工藝流程能保證熱風整平后導通孔不掉油,但是易造成塞孔油墨污染板面、不平整,在貼裝時易造成虛焊。
二、熱風整平前塞孔工藝
1、用鋁片塞孔、固化、磨板后進行圖形轉移
此工藝用數控鉆床,鉆出須塞孔的鋁片,制成網版,進行塞孔;塞孔油墨也可用熱固性油墨,硬度大,與孔壁結合力好。工藝流程為:前處理→塞孔→磨板→圖形轉移→蝕刻→板面阻焊
此方法可以保證導通孔塞孔平整,熱風整平,不會有爆油、孔邊掉油等質量問題,但此工藝要求一次性加厚銅,因此對整板鍍銅要求很高。
2、用鋁片塞孔后直接絲印板面阻焊
此工藝用數控鉆床,鉆出須塞孔的鋁片,制成網版,安裝在絲印機上進行塞孔,完成塞孔后停放不超過30分鐘,用36T絲網直接絲印板面阻焊;工藝流程為:前處理——塞孔——絲印——預烘——曝光——顯影——固化。
此工藝能保證導通孔蓋油好,塞孔平整,熱風整平后能保證導通孔不上錫,孔內不藏錫珠,但容易造成固化后孔內油墨上焊盤,造成可焊性不良。
3、鋁片塞孔、顯影、預固化、磨板后進行板面阻焊
用數控鉆床,鉆出要求塞孔的鋁片,制成網版,安裝在移位絲印機上進行塞孔;塞孔必須飽滿,兩邊突出,再經過固化,磨板進行板面處理。其工藝流程為:前處理——塞孔——預烘——顯影——預固化——板面阻焊。
此工藝采用塞孔固化,能保證HAL后過孔不掉油、爆油;但HAL后,過孔藏錫珠和導通孔上錫難以完全解決。
4、板面阻焊與塞孔同時完成
此方法采用36T(43T)的絲網,安裝在絲印機上,采用墊板或釘床,在完成板面的同時,將所有的導通孔塞住;其工藝流程為:前處理--絲印--預烘--曝光--顯影--固化。
此工藝流程時間短,設備的利用率高,能保證熱風整平后過孔不掉油、導通孔不上錫,但是由于采用絲印進行塞孔,在過孔內存著大量空氣,在固化時,空氣膨脹,沖破阻焊膜,造成空洞,不平整。
審核編輯:劉清
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原文標題:什么是PCB“塞孔”?為什么要塞孔?如何實現的?
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