這種盤(pán)中孔的設(shè)計(jì)方式你是否做過(guò)
發(fā)布時(shí)間：2022-06-13 17:04
作者：一博科技高速先生成員 王輝東
大家總認(rèn)為世界完美無(wú)暇，個(gè)個(gè)都是王子和灰姑娘的童話，PCB的設(shè)計(jì)也不例外。
當(dāng)早晨的太陽(yáng)照耀在焊接廠的金屬門(mén)框上，反射出一道道耀眼的光芒，門(mén)前的大地立刻展現(xiàn)出了一片斑斕的色彩，焊接廠內(nèi)一片繁忙。
PMC的美女饒蕭蕭，一手拿著PCB板，一手拿著手機(jī)給客戶阿毛打著電話。
阿毛接到美女的電話，心內(nèi)一陣悸動(dòng)。
女神是一道光，一打電話讓你心發(fā)慌。
這大清早的打電話，要么是好事，要么是……
果然不是好事情，蕭蕭讓他有空來(lái)趟焊接廠，在線的板子有點(diǎn)問(wèn)題。
阿毛到了車(chē)間，看到自己在線的PCB，盤(pán)中孔上面冒綠漆（油）。
阿毛說(shuō)了一聲：“這……”
他說(shuō)當(dāng)初在外面工廠生產(chǎn)時(shí)，工程師說(shuō)過(guò)，孔打SMD盤(pán)上，做POFV工藝，生產(chǎn)流程會(huì)變長(zhǎng)，最少多三天，主要是會(huì)增加成本，這點(diǎn)老板也關(guān)心。于是阿毛就問(wèn)工程師有沒(méi)有又快又不增加成本的方案。工廠說(shuō)：“有，看我的”。
于是當(dāng)他收到工廠的EQ，就是毫不猶豫的回復(fù)了個(gè)2。
我們先來(lái)聊聊盤(pán)中孔。
什么是盤(pán)中孔
盤(pán)中孔，顧名思義，也就是過(guò)孔打在焊盤(pán)上，此處是指SMD盤(pán)，通常是指0603及以上的SMD及BGA焊盤(pán)，通常簡(jiǎn)稱VIP（via in pad）。
有部分客戶從交期和成本方面去考慮，通常不采用POFV的工藝，而選擇綠油塞孔，結(jié)果對(duì)后面焊接造成了很大的壓力，不良率攀升，可靠性降低。阿毛的做法就是一個(gè)很好的案例。
看了上面的圖片，白花花的焊盤(pán)中間一點(diǎn)綠，是不是要心疼PCBA工廠的同事們一百次。
盤(pán)中孔（POFV）的主流程
為了滿足焊接的需求和過(guò)孔內(nèi)部的導(dǎo)通，我們通常采用POFV (plate over filled via)工藝,也就是樹(shù)脂塞孔電鍍填平工藝，也有工廠叫VIPPO，很多工廠把POFV工藝叫做樹(shù)脂塞孔，這一點(diǎn)是不嚴(yán)謹(jǐn)?shù)摹?/span>
鉆盤(pán)中孔→鍍孔銅→塞樹(shù)脂→固化→打磨→減銅→去溢膠→鉆其它非盤(pán)中孔（通常指元件孔和工具孔）→鍍孔銅和VIP面銅→正常流程……
從上圖中我們可以看出來(lái)，盤(pán)中孔流程中，PCB的成品面銅被電鍍兩次，一次是盤(pán)中孔的孔銅電鍍，一次是非盤(pán)中孔的孔銅電鍍。按照IPC-A-6012里面的二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，孔銅的厚度為：
那PCB的成品銅厚在基銅的基礎(chǔ)上增加了最小40um的厚度。雖然中間有減銅的工藝流程，但是不能把PCB面銅減的太薄，否則會(huì)有分層起泡的風(fēng)險(xiǎn)。
下圖為減薄銅引起的PCBA回流焊后起泡的不良。
盤(pán)中孔的凹陷度
因?yàn)楸P(pán)中孔里面是先用樹(shù)脂塞孔后固化，再加上打磨，因此對(duì)設(shè)備的要求比較苛刻，通常是采用真空塞孔機(jī)加樹(shù)脂研磨機(jī)。目前還有一些工廠采用網(wǎng)印的方法去塞樹(shù)脂，導(dǎo)致成品PCB，有凸起和凹陷。如下圖所示。
大部分工程師是見(jiàn)過(guò)凹陷的，但很少有人見(jiàn)過(guò)凸起。為了避免這兩種情況超標(biāo)，對(duì)后期PCBA焊接造成影響，出現(xiàn)不良，IPC-A-6012里面對(duì)這一方面做了規(guī)定，如下圖所示：
從上面的數(shù)據(jù)來(lái)看，大家是不是覺(jué)得IPC給我們的規(guī)范很寬松。
通常為了更好的滿足焊接需求，目前有好多客戶在做POFV時(shí)，和工廠采用AABUS(用戶和供應(yīng)商協(xié)商確定)來(lái)制定凹陷和鍍起的尺寸。目前主流設(shè)備用真空塞孔機(jī)（二機(jī)做業(yè)），凹陷度可以做到1mil左右。
盤(pán)中孔對(duì)設(shè)計(jì)的要求
前面有講過(guò)POFV的流程，電鍍兩次后PCB的面銅（基銅+電鍍銅厚）比較厚，通常面銅總厚度達(dá)到60um左右(如果不減薄銅，成品銅厚將達(dá)到2oz左右)，所以原稿PCB外層線寬間距小于3.5/3.5mil(量產(chǎn)建議做4/4mil)，如果采用樹(shù)脂塞孔，生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)很難管控成品的線寬線距，因?yàn)殂~厚越厚，蝕刻時(shí)間越久，對(duì)線路的側(cè)蝕越大，導(dǎo)致線幼甚至開(kāi)路。
下圖為IPC-A-600的側(cè)蝕的圖示：
如下圖所示，0.5mm pitch的BGA內(nèi)，夾線3mil，到焊盤(pán)的間距3.3mil,加工的不良率特別高，甚至部分廠家無(wú)法做POFV工藝。
盤(pán)中孔PCB加工能力，因?yàn)槊恳患覐S家的工藝能力不一樣，大家可以參考設(shè)計(jì)
1. 成孔尺寸0.15-0.5mm
2. 成品板厚0.5-4.0mm,厚徑比18：1
3. PCB原稿設(shè)計(jì)線寬3.5/3.5mil(min)（因?yàn)橛袃纱坞婂儯?/span>
