徐朝晨（四會富士電子科技有限公司，廣東　肇慶　526236）

印制板導(dǎo)通孔阻焊處理方法研究

徐朝晨（四會富士電子科技有限公司，廣東肇慶526236）

通過對印制電路板導(dǎo)通孔的阻焊處理方法的對比研究；找出不同處理方法的優(yōu)點和不足。結(jié)合生產(chǎn)過程實踐和客戶要求，過孔阻焊處理方式的選用順序如：半開窗、全開窗、開窗+阻焊塞孔；建議不采用蓋孔處理方法。

導(dǎo)通孔；阻焊；印制電路板

1　前言

導(dǎo)通孔（過孔）是指非插件的金屬化孔，僅起層間導(dǎo)通作用，孔徑通常小于φ0.60 mm；過孔阻焊處理是指過孔及其對應(yīng)的焊盤被阻焊油墨覆蓋形式。

過孔阻焊處理導(dǎo)致的質(zhì)量不良無法在線路板廠內(nèi)檢出，通常是實裝后或使用過程中才會表現(xiàn)出來。過孔阻焊問題一旦表現(xiàn)出來，則是批量性的召回。

本文結(jié)合多年來的過孔阻焊處理生產(chǎn)實踐，對不同的處理方法進(jìn)行對比和研究。

2　過孔阻焊處理方法

過孔阻焊處理一般有四種方法：蓋孔、塞孔、開窗、開窗+阻焊塞孔 。

2.1過孔蓋孔

蓋孔的模型如圖1，孔兩端被阻焊油墨覆蓋。過孔蓋孔的阻焊處理流程如圖2。

圖1　過孔蓋孔示意圖

圖2　過孔蓋孔阻焊處理流程

過孔蓋孔的問題有兩種情形：（1）一端通，一端閉，呈壺狀；（2）兩端皆通，孔內(nèi)油墨散亂分布。

（1）一端通，一端閉，呈壺狀：孔的一端被阻焊油墨蓋死，另一端則有開口，成壺狀形，液體易進(jìn)難出。

形成一端通，一端閉的原因如圖3：

形成一端通，一端閉的壺狀，將會導(dǎo)致孔銅與被藏在孔內(nèi)的藥液等咬蝕直至斷路，如圖4。

（2） 兩端皆通，孔內(nèi)油墨散亂分布：孔的兩端都未被阻焊蓋死，油墨從孔口隨機(jī)滲流進(jìn)去或滴入孔內(nèi)附著在孔壁后自然擴(kuò)散、垂流，形成了很薄的阻焊層。薄層阻焊阻止了表面處理時鎳金或錫層等的形成，薄層阻焊在后續(xù)的使用會脫落，致使該部分的孔壁銅裸露出來，見圖5。

兩端皆通的過孔蓋孔形式，表面處理為化金時，化金的孔壁呈現(xiàn)金黃色，未化金的部分接近銅的顏色；其原因是孔壁被覆蓋上了很薄的阻焊油墨層。薄層阻焊油墨在后續(xù)使用中遇濕氣或藥液浸泡即呈現(xiàn)隨機(jī)性脫落，孔銅裸露出來，遭受侵蝕，最終出現(xiàn)孔銅斷開。

當(dāng)表面處理為熱風(fēng)整平工藝時，狀況跟化金相似，存在薄層阻焊油墨的地方，上不了錫，這些地方在后續(xù)的使用中也將會出現(xiàn)薄層阻焊油墨隨機(jī)脫落，孔銅被腐蝕。

當(dāng)過孔孔徑較大時（φ≥0.45 mm），蓋在孔口兩端的濕膜在重力作用下斷開掉入或流入孔內(nèi)，形成兩端皆通的過孔蓋孔形式。值得注意的是在阻焊油墨印刷時，A面和B面印刷是有先后順序的，不是同時印刷，所以重力是起作用的。兩端皆通，孔內(nèi)油墨散亂分布的情形，也是會有孔銅被咬蝕的風(fēng)險。

圖3　一端通一端閉產(chǎn)生原因原理圖

圖4　孔銅被腐蝕后的截面圖

圖5　兩端皆通過孔

不管是一端通一端閉還是兩端皆通，蓋孔一定會產(chǎn)生孔銅被腐蝕的現(xiàn)象，禁止采用蓋孔工藝，否則將會產(chǎn)生極大的產(chǎn)品質(zhì)量事故。

2.2過孔塞孔

塞孔有兩種形式：阻焊塞孔和樹脂塞孔，如圖6所示。

圖6　過孔塞孔示意圖

過孔作塞孔處理，阻焊層數(shù)據(jù)處理與蓋孔工藝一樣，在過孔對應(yīng)的位置，曝光底片無任何圖形。但需增加一層塞孔層，用于制作塞孔用的網(wǎng)版或鋁版。塞孔網(wǎng)版或鋁版的下油點與過孔大小的關(guān)系，需根據(jù)工廠的工藝確定。

2.2.1阻焊塞孔

阻焊塞孔其加工流程如圖7。

阻焊塞孔的理想效果如圖8，油墨塞孔飽滿，無裂縫。但在實際的生產(chǎn)中，難以保證所有的過孔都能達(dá)到這種效果。也就是說，無法保證100%的孔都是這樣的水平。

阻焊塞孔工藝大多存在部分孔存在裂縫、空洞等現(xiàn)象，如圖9。

圖7　阻焊塞孔工藝流程圖

圖8　阻焊塞孔理想效果截面

阻焊塞孔存在裂縫或空洞等類似現(xiàn)象時，線路板在后續(xù)的貼裝或使用中遭受冷熱循環(huán)，會把孔銅拉斷。而這種孔銅拉裂會呈現(xiàn)出時斷時續(xù)的跡象，排除故障是非常困難的。

阻焊塞孔的危害：在遭受冷熱沖擊時，會拉裂孔銅，高要求的PCB禁止采用此工藝。

圖9　阻焊塞孔出現(xiàn)孔內(nèi)空洞及裂紋情況

2.2.2樹脂塞孔

樹脂塞孔其優(yōu)點是能夠均勻飽滿，與孔銅結(jié)合良好，如圖10。

圖10　樹脂塞孔截面圖

樹脂塞孔工藝是在完成塞孔后固化、研磨平整，研磨后的電鍍視客戶的具體要求而確定。

樹脂塞孔整體效果不錯，但加工困難：需要使用專用的油墨，為確保效果需要真空塞孔 ；塞孔后，需要用陶瓷輥進(jìn)行研磨，把高出銅面的樹脂磨平；流程長，成本高， 以6層板批量訂單為例，樹脂塞孔將導(dǎo)致成本增加20%以上。

樹脂塞孔可有效解決蓋孔和阻焊塞孔的致命缺陷，但成本高，采用要慎重。

2.3過孔開窗

過孔開窗有兩種形式：（1）全開窗；（2）半開窗。如圖11所示。

2.3.1過孔阻焊全開窗

對于全開窗，工程處理時，曝光照相底片用的擋點要比焊盤大。

分單邊開窗比焊盤≥75 μm和＜75 μm兩種情形進(jìn)行討論。如工廠加工精度較好，也可設(shè)為50 μm。

開窗單邊≥75 μm，狀況良好，推薦使用！

開窗單邊＜75 μm時，存在一定的風(fēng)險！ 部分焊盤在表面處理時未能正常噴上錫。由于加工精度的問題，焊盤與阻焊間非常接近，在焊盤和阻焊之間的細(xì)小縫隙中殘留了藥液，一點一點的往外滲出，污染銅面。慎重選用！

2.3.2過孔阻焊半開窗

過孔阻焊半開窗的理想狀況是表面處理和阻焊油墨在焊環(huán)上交接，如圖12。

圖11　過孔阻焊全開窗和半開窗示意圖

圖12　過孔阻焊半開窗的理想情況

半開窗的工藝流程與全開窗的工藝流程一樣，但半開窗的數(shù)據(jù)處理要求阻焊層數(shù)據(jù)開窗比過孔大，但比焊盤小。半開窗的推薦數(shù)值：比過孔大75 μm，比焊盤小50 μm。這樣可避免阻焊進(jìn)孔，又可避免阻焊油墨與焊盤非常接近。

過孔半開窗的優(yōu)點如下：

（1）避免了前面提到的各種信賴性的風(fēng)險。

①阻焊油墨搭到了焊盤上，避免在阻焊油墨和焊盤間形成一道藏污納垢的小溝，有效保護(hù)焊盤的側(cè)壁，同時也防止了小溝內(nèi)藏的臟東西側(cè)蝕焊盤甚至滲到焊盤上污染焊盤。

②阻焊油墨與孔保持了一定的距離，有效防止油墨進(jìn)孔甚至堵孔，因油墨進(jìn)孔或堵孔造成的孔銅被腐蝕的信賴性不良也隨之消失了。

（2）成本較低，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于塞孔等工藝的成本。

（3）可有效提高產(chǎn)品良品率。

①阻焊油墨直接蓋到焊盤上，可增加導(dǎo)電孔周圍的阻焊橋?qū)挾群驮黾訉?dǎo)電孔周圍的線路蓋油寬度，提高線路板的信賴性，同時降低線路板的加工難度，提高良品率。

②半開窗工藝流程短，操作簡單，減少了發(fā)生不良的機(jī)會，從而提高了產(chǎn)品的良品率。

半開窗，很好，強(qiáng)烈推薦！

2.4開窗+阻焊塞孔

開窗+阻焊塞孔其成本較樹脂塞孔低，安全性比直接阻焊塞孔高，是處于兩者之間的一個折中方案，如圖13。

開窗+阻焊塞孔的工藝流程如圖14。

開窗+阻焊塞孔的優(yōu)點：（1）在表面處理后進(jìn)

圖13　開窗+阻焊塞孔示意圖

圖14　開窗+阻焊塞孔的工藝流程

行塞孔，油墨與孔壁相對獨立，不會對孔壁造成拉扯；（2）從元件面往孔里塞并塞飽滿，則元件面不會有藥液殘留；（3）安裝時元件面朝上，則未塞孔的一端不會藏污納垢；（4）孔壁銅被表面處理層所保護(hù)。注意：表面處理后塞孔，要防止塞孔和固化過程污染焊盤造成上錫不良。

開窗+阻焊塞孔適用例子：帶BGA的基板，在表面處理后，可從BGA實裝一側(cè)塞孔。

3　結(jié)論

印制板過孔阻焊處理，不論是一端通一端閉還是兩端通情況，均存在著容易造成孔內(nèi)銅薄或孔內(nèi)無銅的風(fēng)險；而半開窗可避免阻焊進(jìn)孔及阻焊油墨與焊盤非常接近，是理想的蓋孔阻焊方法。

過孔阻焊處理方式的選用順序如下：（1）半開窗；（2）全開窗；（3）開窗+阻焊塞孔；（4）樹脂塞孔（高成本）；（5）阻焊塞孔（高可靠性基板禁用）；（6）蓋孔（禁用）。

［1］劉豐，蘇新虹，胡新星. PCB信號完整性測試技術(shù)研究［J］. 印制電路信息， 2014（1）:30-34.

［2］呂永，王春艷，邸桂娟. PCB吸潮爆板問題研究［J］.印制電路信息， 2013（11）:34-37.

［3］彭春生，劉東，朱拓. 改善阻焊溢油方法研究［J］. 印制電路信息， 2014（3）:54-58.

［4］羅小明，陳寶. 阻焊塞孔工藝改善［J］. 印制電路信息， 2010（2）:45-48.

［5］樓倩. PCBA失效分析案例解析［J］. 電子產(chǎn)品可靠性與環(huán)境試驗， 2012（S1）:171-174.

［6］崔榮，高來華.整平前處理對過孔進(jìn)錫的影響及其改善［J］. 印制電路信息， 2013（增刊）:179-184.

徐朝晨，副總經(jīng)理，從事PCB工藝技術(shù)研發(fā)及企業(yè)管理多年。

Study on the resist on PCB via hole

XU Zhao-chen

Resist clearance on via hole is important for quality of PCB. This paper studied on all kinds of resist clearance and found that the advantage and insuffciency is different. Based on productive process and requirement of customer， the used order is: half opening， all opening， opening with plug hole. Resist coverage on via hole is not recommend.

Via Hole； Solder Resist； PCB

TN41

A

1009-0096（2015）09-0018-05