印制板導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）

印制板導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通孔的阻焊處理方法的對比研究；找出不同處理方法的優點和不足。結合生產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。

導通孔；阻焊；印制電路板

1　前言

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

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

本文結合多年來的過孔阻焊處理生產實踐，對不同的處理方法進行對比和研究。

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，將會導致孔銅與被藏在孔內的藥液等咬蝕直至斷路，如圖4。

（2） 兩端皆通，孔內油墨散亂分布：孔的兩端都未被阻焊蓋死，油墨從孔口隨機滲流進去或滴入孔內附著在孔壁后自然擴散、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使用中遇濕氣或藥液浸泡即呈現隨機性脫落，孔銅裸露出來，遭受侵蝕，最終出現孔銅斷開。

當表面處理為熱風整平工藝時，狀況跟化金相似，存在薄層阻焊油墨的地方，上不了錫，這些地方在后續的使用中也將會出現薄層阻焊油墨隨機脫落，孔銅被腐蝕。

當過孔孔徑較大時（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，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，孔內油墨散亂分布的情形，也是會有孔銅被咬蝕的風險。

圖3　一端通一端閉產生原因原理圖

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，蓋孔一定會產生孔銅被腐蝕的現象，禁止采用蓋孔工藝，否則將會產生極大的產品質量事故。

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，阻焊層數據處理與蓋孔工藝一樣，在過孔對應的位置，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版或鋁版。塞孔網版或鋁版的下油點與過孔大小的關系，需根據工廠的工藝確定。

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。但在實際的生產中，難以保證所有的過孔都能達到這種效果。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象時，線路板在后續的貼裝或使用中遭受冷熱循環，會把孔銅拉斷。而這種孔銅拉裂會呈現出時斷時續的跡象，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　阻焊塞孔出現孔內空洞及裂紋情況

2.2.2樹脂塞孔

樹脂塞孔其優點是能夠均勻飽滿，與孔銅結合良好，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兩種情形進行討論。如工廠加工精度較好，也可設為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，但半開窗的數據處理要求阻焊層數據開窗比過孔大，但比焊盤小。半開窗的推薦數值：比過孔大75 μm，比焊盤小50 μm。這樣可避免阻焊進孔，又可避免阻焊油墨與焊盤非常接近。

過孔半開窗的優點如下：

（1）避免了前面提到的各種信賴性的風險。

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，有效保護焊盤的側壁，同時也防止了小溝內藏的臟東西側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，有效防止油墨進孔甚至堵孔，因油墨進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，遠遠低于塞孔等工藝的成本。

（3）可有效提高產品良品率。

①阻焊油墨直接蓋到焊盤上，可增加導電孔周圍的阻焊橋寬度和增加導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，減少了發生不良的機會，從而提高了產品的良品率。

半開窗，很好，強烈推薦！

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+阻焊塞孔的優點：（1）在表面處理后進

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。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實裝一側塞孔。

3　結論

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銅薄或孔內無銅的風險；而半開窗可避免阻焊進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］. 電子產品可靠性與環境試驗， 2012（S1）:171-174.

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

徐朝晨，副總經理，從事PCB工藝技術研發及企業管理多年。

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