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PCB塞孔和不塞孔到底有什麼區別,設計時如何選擇塞孔還是不塞孔?

來自專治PCB疑難雜症總群和主群的疑難雜症(新增楊醫生微訊號:johnnyyang206可入群討論):很多PCBdesigner搞不清板子到底要不要塞孔?塞孔有什麼好處,不塞孔會不會有短路的風險;盤中孔為什麼要用到樹脂塞孔?什麼又是樹脂塞孔?結論是:既然不知道就都交給板廠吧,板廠怎麼處理就怎麼做。於是乎板廠導向型的設計就出現了。

 

楊醫生先提幾個相關的問題?看看下面的疑難雜症是否能知道。

1,半塞孔和全塞孔有啥區別?如何理解半塞孔和全塞孔?

2, PCB綠油塞孔和綠油開窗有什麼區別?

3,塞孔與不塞孔的優劣勢?如何選擇到底塞不塞?

4,BGA區域塞孔的理由是什麼?可不可以不塞?

5,電鍍塞孔和樹脂塞孔有什麼區別?

 

首先先來點基礎知識分析,後面的疑難雜症解析就容易了。

第一個問題針對半塞孔和全塞孔楊醫生分析:

全塞孔就是整個過孔都被綠油塞住,一般是TOP和BOT雙面往孔內塞綠油,飽滿度80%以上;半塞孔是指從一面塞,不透光,半塞孔的,飽滿度不好控制,一般工廠只能做到30-50%左右,以工廠自身能力為準,主要應用於,一面開窗,一面不開窗的區域,如遮蔽罩、散熱盤。常規的VIA的塞孔方式都是全塞孔處理。

 

為什麼很少有做半塞孔的?

因為半塞孔工藝孔壁內部空間有很多死角,容易藏化學藥水,無法清洗乾淨,容易造成後續使用的可靠性問題,後續焊接時,也容易進錫珠,引起安全問題。工廠塞孔的材料一般只有絕緣材料,材質和pcb板的材質類似,工廠的材料一般沒有用金屬材料塞孔的。另外加厚阻焊層至18微米,能有效的防止金屬機構件與VIA短路。另外,加厚阻焊至18um,一般就是工廠的極限。工廠很少做厚度大於18um的阻焊,另外厚度大於18um的阻焊需要增加較多成本,而且工序較複雜(預設阻焊的厚度一般是10um)。

 

第二個問題針對綠油塞孔和綠油開窗楊醫生分析:

綠油塞孔是將過孔中塞綠油,一般以塞滿三分之二部分,不透光較好。一般如果過孔較大,根據板廠的製造能力不一樣,油墨塞孔的大小也不一樣,一般的16mil以下的可以塞孔,再大的孔要考慮板廠是否能塞。


綠油開窗,主要用於表貼焊盤及器件的外掛孔,安裝孔,測試點等,這個時候綠油是不能覆蓋焊盤及孔內的,因為綠油是非導電物質,如果入孔或入盤,會造成焊接不良,可探測性不良等。

 

第三個問題針對塞孔與不塞孔楊醫生分析:

從塞孔角度來講,有如下優勢,當然有補充的可於楊醫生探討;

1,塞孔可防止PCB過波峰焊時錫從導通孔貫穿元件面造成短路;這也就是說在波峰焊設計區域的範圍內(一般焊接面在5mm或以上)沒有過孔或者是過孔做塞孔處理的原因。

 

2,塞孔可防止密間距器件(比如BGA)造成的可能性的短路。這就是設計過程中BGA下的過孔要塞孔的原因。因為沒有塞孔,這個出現過短路的案例。

 

3,避免助焊劑殘留在導通孔內;

 

4,電子廠表面貼裝以及元件裝配完成後PCB在測試機上要吸真空形成負壓才完成:

 

5,防止表面錫膏流入孔內造成虛焊,影響貼裝;這一點在散熱焊盤加過孔上體現得最明顯。

 

6,防止過波峰焊時錫珠彈出,造成短路。

 

7,塞孔對SMT 製程會有一定的幫助。

 

從不塞孔的角度來講,有如下優勢,當然有補充的可於楊醫生探討;

1,有些VIA孔(通孔)是綠油開窗,因為這些孔是測試孔,PROBE要接觸的.

 

2,綠油塞孔不能100% 的填平, 所以在PCB 的製程上會有化學液滯留在孔內從而腐蝕的可能。而不塞則可以。

 

3,如果是採用兩面塞孔,中間容易有氣泡,在SMT 製程上會膨脹,爆裂。

 

比如塞孔板常見的圖形中描述問題,起泡問題,錫珠問題,彈油問題,暴孔問題,透光裂痕問題等在塞孔中都有可能出現。(不要被這些嚇到了,就不敢塞孔了,其實這個還和塞孔工藝有關,大部分出現的問題還是可以管控的)

那既然都有優缺點,如何選擇塞孔還是不塞孔,楊醫生給個結論吧。做了那麼多分析,就是為了給一個指導建設性的結論,結論當然在文末。

 

第四個問題關於BGA區域塞孔楊醫生分析:

離焊盤很近的過孔或者密集的走線過孔(尺寸小於0.4mm,一般為0.3/0.25mm較多見),為防止短路,是需要塞孔處理的。所以BGA器件下面建議塞孔處理。不塞孔有風險!
如果是BGA底部的過孔:如果不是測試點,可都做塞孔處理,防止短路及藏錫珠。如果要做為測試點,可以bot面開窗。

 

第五個和六個問題楊醫生需要具體闡述和分析,希望能給群友的疑難雜症寫明白。其實電鍍塞孔很好理解,就是通過鍍銅將過孔填滿,孔內孔表面全是金屬。沒有空隙,對焊接有好處,抗氧化也好,但對工藝能力要求很高,一般廠家做不了。

 

整體理解下塞孔的不同,我們先來幾張圖片以便更好的理解:

兩面蓋油

不塞孔,即過孔開窗

單面油墨塞孔

兩面塞孔,也叫全塞孔

盤中孔設計

導電金屬塞孔

關於塞孔流程和塞孔方法就簡單介紹下,畢竟這主要與板廠工藝有關:

大部分的塞孔流程方式有:

1,先塞孔後印板面油墨

2,連塞帶印

3,在綠油加工前塞孔

4,噴錫後塞孔

 

比較下不同塞孔方法。

 

Q1:那VIP (via in pad) 盤中孔設計又是怎麼一回事?

楊醫生回覆:目前線路板越來越往高密度、互聯化發展,已經沒有更多的空間放置這些連線通孔的導線和焊盤,於是在這種背景下,將過孔打在盤上的工藝應運而生。簡單點說就是把已孔電鍍過的導通孔再經過絲網漏印填料(絕緣樹脂或導電漿等)來堵塞導通孔,然後經過烘乾固化、拋磨,再經過電鍍,這樣一來整個在制板的表面都被鍍銅所覆蓋,再也看不到導通孔了。

 

盤中孔設計作用也是非常明顯的:比如提高了電子產品的電氣效能和可靠性,使訊號傳輸導線縮短,減小傳輸線路的感抗和容抗以及內外部電磁干擾等。

 

接著我們來了解下盤中孔的基本流程。

 

Q2,我們經常遮蔽罩上的過孔或者散熱焊盤的過孔都是兩面開窗處理,但是又要求整板塞孔,經常會遇到板廠反饋回來的工程確認,這是怎麼回事?

楊醫生回覆:確實有這個問題存在,因為我們在設計的加工檔案裡並沒有描述清楚,一方面又要求整板塞孔處理,一方面又在焊盤和遮蔽罩區域開窗處理。這種問題一般會帶來工板廠的工程確認。比如:雙面開窗的過孔,如一面為鋼網,則從另一面單面塞孔製作,,接受塞孔的孔邊有油圈;或者雙面開窗的過孔按原稿不塞孔,接受油墨入孔堵孔、漏錫風險;

 

如果是散熱焊盤,空間足夠的話,雙面都做亮銅處理,不塞孔處理,更好的散熱。至於漏錫的風險,我們在設計鋼網的時候需要避開過孔,這樣就解決了漏錫的風險。

 

如果是遮蔽罩上的過孔,直接可以接收雙面開窗處理。

 

Q3,塞孔工藝有什麼可以參考的標準

楊醫生回覆:可以學習下IPC標準的IPC 4761。這個是純英文的,英語不好的學習起來有難度。僅供參考。

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

 

Q4,那板子塞不塞孔楊醫生最終的結論是什麼?

楊醫生回覆:這個只能是建議,並不是結論,也並不是什麼標準,僅供參考。

第一點:客戶有要求,在滿足設計和工藝要求的情況下聽客戶的。

第二點:如果沒有特殊要求,可以整板塞孔處理。

第三點:如果要過孔開窗處理,注意波峰焊區域區域性塞孔或者沒有過孔以及密間距比如BGA區域需要區域性塞孔處理。

第四點:如果你希望拿到的扳子,所有過孔的焊盤表面、孔內,和其他器件焊盤一樣都噴漆(或其他表面工藝),過孔阻焊就做開窗處理,過孔的導通性比較好。

 

編撰:楊醫生    審校:陳醫生   

 

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楊醫生簡介

楊醫生,80後,曾多次美國矽谷深造,高階PCB設計工程師,技術專家,曾獲得四項PCB設計專利;設計過的產品專案數量總和500+,設計的最大單板專案50000pin+,設計過32層的硬板PCB專案以及16+4的軟硬結合板專案,設計過1階,2階,3階以及任意階的HDI專案,擅長領域包括但不限於:PCB板級訊號完整性分析,PCB板級電源完整性分析,PCB封裝計,PCB layout設計,PCB工藝分析,板級EMC電磁相容分析;楊醫生醫道:治於無形而出於前。