詳解盤(pán)中孔工藝與空洞的關(guān)系

在PCB設計中，過(guò)孔（via）是一種常見(jiàn)的連接方式，它可以將不同層的線(xiàn)路相連，或者提供元器件的焊接位置。過(guò)孔有多種類(lèi)型，其中一種是盤(pán)中孔（via in pad），即將過(guò)孔打在SMD或BGA焊盤(pán)上，然后用樹(shù)脂塞住孔并在表面電鍍一層銅，使得焊盤(pán)上看不到孔。

圖1.BGA焊盤(pán)盤(pán)中孔

盤(pán)中孔的優(yōu)缺點(diǎn)

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

但是盤(pán)中孔也有一些缺點(diǎn)，比如成本高，制作周期長(cháng)，容易產(chǎn)生氣泡等。其中最嚴重的問(wèn)題是空洞（void），即在焊點(diǎn)內部形成的氣泡或空隙?？斩磿?huì )影響焊點(diǎn)的機械強度和熱傳導性能，導致焊接不良或失效。因此，在設計和制造盤(pán)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(shù)脂塞孔不充分或不均勻。樹(shù)脂塞孔是盤(pán)中孔的關(guān)鍵工藝之一，它需要將過(guò)孔完全填充并固化，以防止錫膏流入過(guò)孔。如果樹(shù)脂塞孔不充分或不均勻，會(huì )導致過(guò)孔內部有殘留的空氣或樹(shù)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(shù)脂塞孔后，在焊盤(pán)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 )導致錫膏與銅層之間有間隙或分離現象，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(lái)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(guò)高或加熱時(shí)間過(guò)長(cháng)，會(huì )導致錫膏過(guò)度氧化或揮發(fā)，產(chǎn)生大量氣體；如果溫度過(guò)低或加熱時(shí)間過(guò)短，會(huì )導致錫膏流動(dòng)性差或凝固過(guò)快，阻礙氣體排出。

如何避免盤(pán)中孔的空洞問(wèn)題

1.優(yōu)化樹(shù)脂塞孔工藝。樹(shù)脂塞孔工藝需要控制好樹(shù)脂的類(lèi)型、粘度、溫度、壓力、時(shí)間等參數，以保證樹(shù)脂能夠充分且均勻地填充過(guò)孔，并在固化后不產(chǎn)生收縮或開(kāi)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，以保證電鍍層能夠平整且牢固地覆蓋在焊盤(pán)上，并與樹(shù)脂和基板有良好的附著(zhù)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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