這種盤中孔的設計方式你是否做過
發布時間：2022-06-13 17:04
作者：一博科技高速先生成員 王輝東
大家總認為世界完美無暇，個個都是王子和灰姑娘的童話，PCB的設計也不例外。
當早晨的太陽照耀在焊接廠的金屬門框上，反射出一道道耀眼的光芒，門前的大地立刻展現出了一片斑斕的色彩，焊接廠內一片繁忙。
PMC的美女饒蕭蕭，一手拿著PCB板，一手拿著手機給客戶阿毛打著電話。
阿毛接到美女的電話，心內一陣悸動。
女神是一道光，一打電話讓你心發慌。
這大清早的打電話，要么是好事，要么是……
果然不是好事情，蕭蕭讓他有空來趟焊接廠，在線的板子有點問題。
阿毛到了車間，看到自己在線的PCB，盤中孔上面冒綠漆（油）。
阿毛說了一聲：“這……”
他說當初在外面工廠生產時，工程師說過，孔打SMD盤上，做POFV工藝，生產流程會變長，最少多三天，主要是會增加成本，這點老板也關心。于是阿毛就問工程師有沒有又快又不增加成本的方案。工廠說：“有，看我的”。
于是當他收到工廠的EQ，就是毫不猶豫的回復了個2。
我們先來聊聊盤中孔。
什么是盤中孔
盤中孔，顧名思義，也就是過孔打在焊盤上，此處是指SMD盤，通常是指0603及以上的SMD及BGA焊盤，通常簡稱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，結果對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很好的案例。
看了上面的圖片，白花花的焊盤中間一點綠，是不是要心疼PCBA工廠的同事們一百次。
盤中孔（POFV）的主流程
為了滿足焊接的需求和過孔內部的導通，我們通常采用POFV (plate over filled via)工藝,也就是樹脂塞孔電鍍填平工藝，也有工廠叫VIPPO，很多工廠把POFV工藝叫做樹脂塞孔，這一點是不嚴謹的。
鉆盤中孔→鍍孔銅→塞樹脂→固化→打磨→減銅→去溢膠→鉆其它非盤中孔（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，盤中孔流程中，PCB的成品面銅被電鍍兩次，一次是盤中孔的孔銅電鍍，一次是非盤中孔的孔銅電鍍。按照IPC-A-6012里面的二級標準，孔銅的厚度為：
那PCB的成品銅厚在基銅的基礎上增加了最小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，否則會有分層起泡的風險。
下圖為減薄銅引起的PCBA回流焊后起泡的不良。
盤中孔的凹陷度
因為盤中孔里面是先用樹脂塞孔后固化，再加上打磨，因此對設備的要求比較苛刻，通常是采用真空塞孔機加樹脂研磨機。目前還有一些工廠采用網印的方法去塞樹脂，導致成品PCB，有凸起和凹陷。如下圖所示。
大部分工程師是見過凹陷的，但很少有人見過凸起。為了避免這兩種情況超標，對后期PCBA焊接造成影響，出現不良，IPC-A-6012里面對這一方面做了規定，如下圖所示：
從上面的數據來看，大家是不是覺得IPC給我們的規范很寬松。
通常為了更好的滿足焊接需求，目前有好多客戶在做POFV時，和工廠采用AABUS(用戶和供應商協商確定)來制定凹陷和鍍起的尺寸。目前主流設備用真空塞孔機（二機做業），凹陷度可以做到1mil左右。
盤中孔對設計的要求
前面有講過POFV的流程，電鍍兩次后PCB的面銅（基銅+電鍍銅厚）比較厚，通常面銅總厚度達到60um左右(如果不減薄銅，成品銅厚將達到2oz左右)，所以原稿PCB外層線寬間距小于3.5/3.5mil(量產建議做4/4mil)，如果采用樹脂塞孔，生產過程中會很難管控成品的線寬線距，因為銅厚越厚，蝕刻時間越久，對線路的側蝕越大，導致線幼甚至開路。
下圖為IPC-A-600的側蝕的圖示：
如下圖所示，0.5mm pitch的BGA內，夾線3mil，到焊盤的間距3.3mil,加工的不良率特別高，甚至部分廠家無法做POFV工藝。
盤中孔PCB加工能力，因為每一家廠家的工藝能力不一樣，大家可以參考設計
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原稿設計線寬3.5/3.5mil(min)（因為有兩次電鍍）
