為什么PCB要把過孔堵上?

2017-04-17 by:CAE仿真在線來源:互聯(lián)網(wǎng)

PCB設(shè)計(jì)之導(dǎo)電孔塞孔工藝

導(dǎo)電孔Via hole又名導(dǎo)通孔,為了達(dá)到客戶要求,導(dǎo)通孔必須塞孔,經(jīng)過大量的實(shí)踐,改變傳統(tǒng)的鋁片塞孔工藝,用白網(wǎng)完成板面阻焊與塞孔。生產(chǎn)穩(wěn)定,質(zhì)量可靠。

Via hole導(dǎo)通孔起線路互相連結(jié)導(dǎo)通的作用,電子行業(yè)的發(fā)展,同時(shí)也促進(jìn)PCB的發(fā)展,也對(duì)印制板制作工藝和表面貼裝技術(shù)提出更高要求。Via hole塞孔工藝應(yīng)運(yùn)而生,同時(shí)應(yīng)滿足下列要求:
(一)導(dǎo)通孔內(nèi)有銅即可,阻焊可塞可不塞;
(二)導(dǎo)通孔內(nèi)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(nèi)藏錫珠;
(三)導(dǎo)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(chǎn)品向“輕、薄、短、小”方向發(fā)展,PCB也向高密度、高難度發(fā)展,因此出現(xiàn)大量SMT、BGA的PCB,而客戶在貼裝元器件時(shí)要求塞孔,主要有五個(gè)作用:

(一)防止PCB過波峰焊時(shí)錫從導(dǎo)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(shí),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(dǎo)通孔內(nèi);

(三)電子廠表面貼裝以及元件裝配完成后PCB在測試機(jī)上要吸真空形成負(fù)壓才完成:
(四)防止表面錫膏流入孔內(nèi)造成虛焊,影響貼裝;
(五)防止過波峰焊時(shí)錫珠彈出,造成短路。

導(dǎo)電孔塞孔工藝的實(shí)現(xiàn)

對(duì)于表面貼裝板,尤其是BGA及IC的貼裝對(duì)導(dǎo)通孔塞孔要求必須平整,凸凹正負(fù)1mil,不得有導(dǎo)通孔邊緣發(fā)紅上錫;導(dǎo)通孔藏錫珠,為了達(dá)到客戶的要求,導(dǎo)通孔塞孔工藝可謂五花八門,工藝流程特別長,過程控制難,時(shí)常有在熱風(fēng)整平及綠油耐焊錫實(shí)驗(yàn)時(shí)掉油;固化后爆油等問題發(fā)生?，F(xiàn)根據(jù)生產(chǎn)的實(shí)際條件,對(duì)PCB各種塞孔工藝進(jìn)行歸納,在流程及優(yōu)缺點(diǎn)作一些比較和闡述:

注:熱風(fēng)整平的工作原理是利用熱風(fēng)將印制電路板表面及孔內(nèi)多余焊料去掉,剩余焊料均勻覆在焊盤及無阻焊料線條及表面封裝點(diǎn)上,是印制電路板表面處理的方式之一。

一、熱風(fēng)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(jìn)行生產(chǎn),熱風(fēng)整平后用鋁片網(wǎng)版或者擋墨網(wǎng)來完成客戶要求所有要塞的導(dǎo)通孔塞孔。塞孔油墨可用感光油墨或者熱固性油墨,在保證濕膜顏色一致的情況下,塞孔油墨最好采用與板面相同油墨。此工藝流程能保證熱風(fēng)整平后導(dǎo)通孔不掉油,但是易造成塞孔油墨污染板面、不平整?？蛻粼谫N裝時(shí)易造成虛焊(尤其BGA內(nèi))。所以許多客戶不接受此方法。
二、熱風(fēng)整平前塞孔工藝
2.1用鋁片塞孔、固化、磨板后進(jìn)行圖形轉(zhuǎn)移此工藝流程用數(shù)控鉆床,鉆出須塞孔的鋁片,制成網(wǎng)版,進(jìn)行塞孔,保證導(dǎo)通孔塞孔飽滿,塞孔油墨塞孔油墨,也可用熱固性油墨,其特點(diǎn)必須硬度大,樹脂收縮變化小,與孔壁結(jié)合力好。工藝流程為:前處理→ 塞孔→磨板→圖形轉(zhuǎn)移→蝕刻→板面阻焊
用此方法可以保證導(dǎo)通孔塞孔平整,熱風(fēng)整平不會(huì)有爆油、孔邊掉油等質(zhì)量問題,但此工藝要求一次性加厚銅,使此孔壁銅厚達(dá)到客戶的標(biāo)準(zhǔn),因此對(duì)整板鍍銅要求很高,且對(duì)磨板機(jī)的性能也有很高的要求,確保銅面上的樹脂等徹底去掉,銅面干凈,不被污染。許多PCB廠沒有一次性加厚銅工藝,以及設(shè)備的性能達(dá)不到要求,造成此工藝在PCB廠使用不多。
2.2用鋁片塞孔后直接絲印板面阻焊
此工藝流程用數(shù)控鉆床,鉆出須塞孔的鋁片,制成網(wǎng)版,安裝在絲印機(jī)上進(jìn)行塞孔,完成塞孔后停放不得超過30分鐘,用36T絲網(wǎng)直接絲印板面阻焊,工藝流程為:前處理——塞孔——絲印——預(yù)烘——曝光一顯影——固化
用此工藝能保證導(dǎo)通孔蓋油好,塞孔平整,濕膜顏色一致,熱風(fēng)整平后能保證導(dǎo)通孔不上錫,孔內(nèi)不藏錫珠,但容易造成固化后孔內(nèi)油墨上焊盤,造成可焊性不良;熱風(fēng)整平后導(dǎo)通孔邊緣起泡掉油,采用此工藝方法生產(chǎn)控制比較困難,須工藝工程人員采用特殊的流程及參數(shù)才能確保塞孔質(zhì)量。

2.3鋁片塞孔、顯影、預(yù)固化、磨板后進(jìn)行板面阻焊。
用數(shù)控鉆床,鉆出要求塞孔的鋁片,制成網(wǎng)版,安裝在移位絲印機(jī)上進(jìn)行塞孔,塞孔必須飽滿,兩邊突出為佳,再經(jīng)過固化,磨板進(jìn)行板面處理,其工藝流程為:前處理——塞孔一預(yù)烘——顯影——預(yù)固化——板面阻焊
由于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(dǎo)通孔上錫難以完全解決,所以許多客戶不接收。

2.4板面阻焊與塞孔同時(shí)完成。
此方法采用36T(43T)的絲網(wǎng),安裝在絲印機(jī)上,采用墊板或者釘床,在完成板面的同時(shí),將所有的導(dǎo)通孔塞住,其工藝流程為:前處理--絲印--預(yù)烘--曝光--顯影--固化
此工藝流程時(shí)間短,設(shè)備的利用率高,能保證熱風(fēng)整平后過孔不掉油、導(dǎo)通孔不上錫,但是由于采用絲印進(jìn)行塞孔,在過孔內(nèi)存著大量空氣,在固化時(shí),空氣膨脹,沖破阻焊膜,造成空洞,不平整,熱風(fēng)整平會(huì)有少量導(dǎo)通孔藏錫。目前,我公司經(jīng)過大量的實(shí)驗(yàn),選擇不同型號(hào)的油墨及粘度,調(diào)整絲印的壓力等,基本上解決了過孔空洞和不平整,已采用此工藝批量生產(chǎn)。

塞孔制程對(duì)PCB的要求

項(xiàng)目	參數(shù)	備注
板厚要求	>1.0mm
塞油孔孔徑	<0.6mm	主要由油墨性能決定。當(dāng)塞油孔孔徑為0.6-0.8mm時(shí)應(yīng)允許少量裂孔。
塞油孔開窗	對(duì)于塞油孔要求雙面均tenting	對(duì)于單面開窗的塞油孔無法保證100%塞滿(不裂孔)。