PCB线路板要把过孔堵上的原因详解
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PCB线路板过孔堵上的主要目的是防止波峰焊或回流焊时锡液贯穿孔洞引发短路,同时避免助焊剂残留、锡珠弹出等问题,确保贴装精度和信号完整性。
防止短路
波峰焊或回流焊过程中,未封堵的过孔可能导致液态焊锡渗透到元器件引脚或BGA焊盘下方,造成短路。尤其在BGA封装区域,若过孔未堵,锡液可能贯穿至顶面引发严重故障。
避免残留物滞留
助焊剂或焊后残渣若滞留孔内,可能产生白色腐蚀物或焊球,影响电气性能和可靠性。残留物在潮湿环境中会加速铜道腐蚀,引发电路断路或漏电。
提升贴装精度
BGA、SMD等高密度贴装工艺要求过孔必须先封堵才能进行后续阻焊及镀金处理,否则会导致焊点不良、元件偏位等问题。
保障信号完整性
高频高速信号电路中,空心过孔会引起阻抗突变,导致信号反射和串扰。通过导电材料填充过孔,可显著降低信号回波损耗,保障稳定传输。
增强机械性能
树脂或金属填充的过孔能提升散热和电流承载能力,例如大功率LED驱动板、电源模块等场景中,填充材料可防止局部过热。
导电孔(Via hole)又名导通孔,为了满足客户的需求,线路板的过孔必须进行塞孔处理。经过大量的实践,改变传统的铝片塞孔工艺,采用白网完成线路板板面阻焊与塞孔,这一创新的方法在生产中表现出了稳定性和可靠性。
导通孔的重要性
导通孔起着连接线路的重要作用,随着电子行业的发展,尤其是SMT(表面贴装技术)和BGA(球栅阵列)等高密度、高难度的PCB的出现,客户对导通孔进行塞孔要求愈加重要。这主要基于以下五个作用:
防止短路: 在PCB的波峰焊过程中,导通孔若未进行塞孔处理,锡可能从导通孔贯穿元件面,导致短路。特别是将导通孔放置在BGA焊盘上时,必须先进行塞孔处理,然后再进行金属镀层处理,以便BGA的焊接。
避免助焊剂残留: 塞孔可以防止助焊剂残留在导通孔内,确保电路板的清洁。
测试需求: PCB在表面贴装和元件装配完成后,通常需要在测试机上产生负压以完成测试。
防止虚焊: 塞孔可以防止表面锡膏流入孔内,导致虚焊,从而影响贴装。
防止短路: 在波峰焊时,塞孔可以防止锡珠弹出,导致短路。
在PCBA加工过程中,“过孔封堵”(又称过孔塞孔、via plugging)是一个经常被提及却不一定被所有客户了解的工艺。简单来说,就是在PCB通孔(via)内部填充或遮盖阻焊油墨、树脂或金属材料,以避免一些潜在的质量问题。下面以最常见的几大动机,带大家轻松了解为什么要做这一步。
1. 防止波峰/回流焊时锡短路
波峰焊或回流焊过程中,液态焊锡容易从未封堵的过孔“渗”到元器件引脚或BGA焊盘下,造成焊盘短路。
- 什么场景最怕? 当设计里把过孔放在BGA焊盘附近时,锡液会借助通孔贯穿到顶面,引发严重短路。为此,必须先把过孔塞满,再进行镀金处理,才能保证BGA贴装质量。
2. 避免助焊剂或残留物滞留孔内
过孔内部若未封堵,助焊剂或焊后残渣容易滞留,可能产生白色腐蚀物或焊球,影响电气性能和可靠性。
- 为什么重要? 残留的助焊剂在潮湿环境下会加速铜道腐蚀,甚至引发电路断路或漏电。
3. 提升高频高速信号完整性
在高频或高速数字电路中,空心过孔会带来阻抗突变,引发信号反射和串扰。
- 效果如何? 对信号有严格要求的高速板(如USB3.0/PCIe接口板),通过导电过孔填充,能显著降低信号回波损耗,保障稳定传输。
4. 加强散热与电流承载能力
对功率元件或大电流走线,填充金属材料的导电过孔能像“微型散热管”一样,将热量或电流高效传导到另一面,改善散热和电流承载。
- 典型应用: 大功率LED驱动板、电源模块等场景,通过导电树脂或铜填充,能有效防止局部过热。
5. 提高机械强度与平整度
过孔内部如果留空,热风整平(HAL)或热风回流时,油墨固化易产生气孔或裂纹;而实心封堵后,板面更加平整,也减少了焊锡桥接和锡珠问题。
- 怎么做? 常用树脂(非导电)封孔能保证阻焊层可靠覆盖,预固化后再打磨整平,杜绝“爆孔”及空洞产生。
6. 符合BGA/SMD贴装工艺需求
在高密度SMT组装中,尤其是BGA、CSP等细间距封装上,过孔必须先封堵才能进行后续阻焊及镀金,否则会导致焊点不良、元件偏位。
导电孔塞孔工艺的实现
1. 热风整平后塞孔工艺
这一工艺流程包括板面阻焊、HAL(热空气锡膏浸涂)、塞孔和固化。这种方法使用铝片网版或挡墨网来完成所有需要塞孔的导通孔。
塞孔油墨可以使用感光油墨或热固性油墨,最好与板面上的油墨一致。
尽管这种方法可以确保热风整平后导通孔不会掉油,但它可能导致塞孔油墨污染板面,使其不平整,从而容易导致虚焊(尤其是在BGA内)。因此,许多客户不接受这种方法。
2. 热风整平前塞孔工艺
这种方法包括使用数控钻床钻出需要塞孔的铝片,制成网版,然后进行塞孔处理。这可以确保导通孔的塞孔平整,但要求一次性加厚铜,使孔壁的铜厚满足客户的标准。
这对整板的镀铜要求很高,因此在一些PCB厂可能没有广泛采用。
3. 铝片塞孔、显影、预固化、磨板后进行板面阻焊
这个工艺流程涉及制作网版,然后在丝印机上进行塞孔,塞孔后进行磨板处理。这种方法能够确保导通孔的塞孔平整,但需要特殊的流程和参数才能确保质量,因此在PCB厂使用较少。
4. 板面阻焊与塞孔同时完成
这个方法使用36T(43T)的丝网,将导通孔塞住,然后在板面阻焊过程中完成。
虽然这种方法可以保证导通孔不掉油,但它也有一些挑战,例如固化后导通孔边缘可能会起泡,采用此方法需要特殊的流程和参数以确保质量。
导电孔塞孔工艺对PCB线路板的质量至关重要。选择合适的工艺方法取决于客户的要求以及PCB厂的设备和工艺能力。