詳解盤中孔工藝與空洞的關(guān)系

在PCB設(shè)計(jì)中，過孔（via）是一種常見的連接方式，它可以將不同層的線路相連，或者提供元器件的焊接位置。過孔有多種類型，其中一種是盤中孔（via in pad），即將過孔打在SMD或BGA焊盤上，然后用樹脂塞住孔并在表面電鍍一層銅，使得焊盤上看不到孔。

圖1.BGA焊盤盤中孔

盤中孔的優(yōu)缺點(diǎn)

盤中孔（Vid in Pad）是HDI（高密度互聯(lián)）板的基本架構(gòu)，其優(yōu)勢明顯：降低板間距離及信號(hào)傳輸距離，對(duì)降低信號(hào)干擾及損耗有益；電鍍填銅實(shí)心孔可以有效降低孔內(nèi)寄生信號(hào)及寄生電感，利于高頻信號(hào)的傳輸；有效減低成品板厚、提高單位面積內(nèi)的布線密度等。

但是盤中孔也有一些缺點(diǎn)，比如成本高，制作周期長，容易產(chǎn)生氣泡等。其中最嚴(yán)重的問題是空洞（void），即在焊點(diǎn)內(nèi)部形成的氣泡或空隙。空洞會(huì)影響焊點(diǎn)的機(jī)械強(qiáng)度和熱傳導(dǎo)性能，導(dǎo)致焊接不良或失效。因此，在設(shè)計(jì)和制造盤中孔時(shí)，需要注意避免或減少空洞的產(chǎn)生。

空洞的產(chǎn)生原因：

1.樹脂塞孔不充分或不均勻。樹脂塞孔是盤中孔的關(guān)鍵工藝之一，它需要將過孔完全填充并固化，以防止錫膏流入過孔。如果樹脂塞孔不充分或不均勻，會(huì)導(dǎo)致過孔內(nèi)部有殘留的空氣或樹脂收縮造成的縫隙，這些空間會(huì)在焊接時(shí)被錫膏填充，并形成空洞。

2.電鍍蓋帽不平整或不牢固。電鍍蓋帽是在樹脂塞孔后，在焊盤表面鍍上一層銅，以增加焊接面積和潤濕性。如果電鍍蓋帽不平整或不牢固，會(huì)導(dǎo)致錫膏與銅層之間有間隙或分離現(xiàn)象，這些間隙或分離處也會(huì)形成空洞。

3.錫膏本身含有氧氣或其他雜質(zhì)。錫膏是用來連接元器件和PCB的金屬材料，它通常含有一定比例的助焊劑和其他添加劑。這些助焊劑和添加劑在高溫下會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)或揮發(fā)，產(chǎn)生氧氣或其他氣體。

4.焊接溫度不合適。焊接溫度是影響錫膏流動(dòng)性和潤濕性的重要因素。如果溫度過高或加熱時(shí)間過長，會(huì)導(dǎo)致錫膏過度氧化或揮發(fā)，產(chǎn)生大量氣體；如果溫度過低或加熱時(shí)間過短，會(huì)導(dǎo)致錫膏流動(dòng)性差或凝固過快，阻礙氣體排出。

如何避免盤中孔的空洞問題

1.優(yōu)化樹脂塞孔工藝。樹脂塞孔工藝需要控制好樹脂的類型、粘度、溫度、壓力、時(shí)間等參數(shù)，以保證樹脂能夠充分且均勻地填充過孔，并在固化后不產(chǎn)生收縮或開裂。

2.優(yōu)化電鍍蓋帽工藝。電鍍蓋帽工藝需要控制好電鍍液的成分、溫度、濃度、電流、時(shí)間等參數(shù)，以保證電鍍層能夠平整且牢固地覆蓋在焊盤上，并與樹脂和基板有良好的附著力。同時(shí)，需要選擇合適的減銅方法，以去除多余的銅和保持表面平整。

3.選擇和使用合適的錫膏。錫膏的選擇和使用需要考慮其與元器件和PCB的匹配性、潤濕性、氧化性、揮發(fā)性等特性，以減少氣體的產(chǎn)生和殘留。

4.優(yōu)化焊接溫度和時(shí)間。焊選擇合適的回流溫度和時(shí)間，以保證錫膏充分潤濕和流動(dòng)。

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