部分过孔双面开窗且孔径0.2mm导致的油墨入孔/堵孔现象
(1)问题概述:部分过孔双面开窗且孔径0.2mm导致的油墨入孔/堵孔现象
在PCB制造中,过孔(Via)的双面开窗(即过孔焊盘不覆盖阻焊油墨,暴露铜层)设计常用于散热、测试或焊接需求。然而,当过孔孔径较小(如0.2mm)时,阻焊油墨可能因工艺误差或油墨流动性问题进入孔内,甚至完全堵塞孔口,导致以下问题:
- 电气性能下降:油墨堵塞可能影响过孔的导电性或阻抗控制。
- 焊接不良:油墨残留可能阻碍焊锡填充,导致虚焊或冷焊。
- 可靠性风险:油墨堵塞可能引发长期热应力下的开裂或分层。
(2)原因分析:油墨入孔/堵孔的根源
- 孔径与油墨流动性的矛盾
- 0.2mm孔径属于微小孔,油墨在丝网印刷或喷涂过程中易因表面张力进入孔内。
- 油墨黏度、流动性或固化温度不当会加剧这一问题。
- 双面开窗设计的工艺挑战
- 双面开窗意味着过孔两侧均无阻焊油墨覆盖,油墨更易从两侧渗入。
- 印刷或喷涂时,油墨可能因压力或重力作用进入孔内。
- 阻焊工艺的局限性
- 传统丝网印刷的精度有限,难以完全避免油墨渗入微小孔。
- 喷涂工艺的均匀性控制难度高,易导致局部油墨堆积。
(3)解决方案:优化工艺与设计以避免油墨入孔
方案1:调整阻焊工艺参数
- 降低油墨黏度:通过稀释或选择低黏度油墨,减少油墨渗入孔内的风险。
- 优化印刷/喷涂参数:
- 减少印刷压力或喷涂厚度。
- 控制固化温度和时间,避免油墨过度流动。
- 采用选择性阻焊工艺:
- 使用激光或曝光工艺,仅在需要覆盖的区域涂覆油墨,避免油墨接触过孔。
方案2:设计优化
- 增加过孔孔径:
- 若允许,将孔径从0.2mm增大至0.3mm或以上,降低油墨堵塞风险。
- 改用树脂塞孔(Via-in-Pad):
- 对双面开窗的过孔,先用树脂填充孔内,再表面磨平并镀铜,最后覆盖阻焊油墨。
- 优点:完全避免油墨入孔,同时提升焊接可靠性。
- 缺点:成本较高,工艺复杂。
- 设计阻焊油墨挡墙:
- 在过孔周围设计环形阻焊油墨挡墙,限制油墨流动范围。
方案3:替代工艺
- 电镀填孔(Plated Fill Via):
- 通过电镀工艺将孔内完全填满铜,再覆盖阻焊油墨。
- 优点:无油墨入孔风险,导电性优异。
- 缺点:成本高,仅适用于高端PCB。
- 干膜覆盖法:
- 在阻焊层覆盖前,用干膜保护过孔,避免油墨接触。
(4)推荐方案对比
方案 | 优点 | 缺点 | 适用场景 |
---|---|---|---|
调整阻焊工艺参数 | 成本低,实施简单 | 需反复试验,可能影响其他区域阻焊效果 | 普通双面板,对成本敏感的项目 |
树脂塞孔(Via-in-Pad) | 完全避免油墨入孔,焊接可靠性高 | 成本高,工艺复杂 | 高密度HDI板,BGA封装区域 |
电镀填孔 | 导电性优异,无油墨入孔风险 | 成本极高,仅适用于高端需求 | 高速信号传输,高频PCB |
设计阻焊挡墙 | 简单有效,成本低 | 需精确设计,可能影响布局 | 普通多层板,过孔密集区域 |
(5)总结与建议
-
优先选择树脂塞孔或电镀填孔:
若项目对可靠性要求高(如高频、高密度PCB),建议采用树脂塞孔或电镀填孔工艺,彻底避免油墨入孔问题。 -
成本敏感项目可选调整工艺参数:
对普通双面板或多层板,可通过优化阻焊工艺参数(如降低油墨黏度、控制印刷压力)或设计阻焊挡墙来减少油墨入孔风险。 -
避免过度缩小孔径:
在设计阶段,应权衡孔径与工艺可行性,0.2mm孔径已接近传统阻焊工艺的极限,建议谨慎使用。 -
与PCB厂商充分沟通:
在制造前,需与PCB厂商确认工艺能力,确保设计符合其制造限制。
通过以上措施,可有效解决0.2mm过孔双面开窗导致的油墨入孔/堵孔问题,提升PCB的可靠性与制造良率。