BGA 间距缩小后,焊盘之间放不下扇出孔,过孔只能打进焊盘里,这就是盘中孔(via-in-pad)。孔开在焊盘上,焊接时锡膏会流进孔里,所以孔必须先被填实、磨平、再镀一层铜盖住,焊盘才恢复成一块完整、可焊的铜面。IPC-4761 把这种结构归为 Type VII(填充并盖帽)。
SKPCB 的塞孔能力见 树脂塞孔 PCB,验收字段和空洞判据见 树脂塞孔验收评审。本文只讲工序顺序、每步的设计输入和 SMT 端的暴露点。
六道工序与对应输入
| 工序 | 作用 | 设计方需给出 | 做不好时 SMT 端的表现 |
|---|---|---|---|
| 1 钻孔 | 形成通孔、埋孔或激光孔 | 孔径、孔位、哪些孔进焊盘 | 孔位偏出焊盘,焊盘残缺 |
| 2 孔金属化 | 孔壁镀铜,建立电气连接 | 孔铜要求、板厚 | 孔铜薄处在回流中开裂 |
| 3 树脂塞孔 | 用树脂填满孔 | 需塞孔的孔清单、塞孔方式 | 孔内空洞,回流时排气形成焊点空洞 |
| 4 固化与研磨 | 固化树脂并磨平孔口 | 板面平整度要求 | 凹陷或凸起,锡膏量和共面性异常 |
| 5 盖帽电镀 | 在树脂上镀铜,封住孔口 | 是否要求盖帽、表面处理 | 盖帽与孔壁分离,焊盘起翘 |
| 6 外层图形与阻焊 | 制作焊盘与阻焊 | 焊盘尺寸、阻焊开窗 | 焊盘尺寸偏差,桥连或少锡 |
塞孔方式:丝印与真空
SKPCB 提供传统丝印塞孔和真空树脂塞孔两种方式。丝印塞孔通过网版把树脂压进孔内,适合孔径和板厚比较常规的孔。孔小、板厚或孔深时,孔内空气不易排出,容易残留气泡;真空塞孔在负压下填充,SKPCB 真空设备的绝对真空值低于 50 Pa。
选哪一种由孔径、板厚、孔数量和可靠性要求共同决定,设计方不需要指定设备,但应在资料里说明哪些孔是盘中孔、哪些只是普通塞孔。
研磨决定焊盘平不平
树脂固化后会高出或低于孔口,必须磨平。SKPCB 用陶瓷磨板整平。研磨既要去掉多余树脂,又不能把孔口和面铜磨薄。
这一步直接决定 BGA 焊盘的平整度。孔口凹陷会让锡膏在孔上方变薄,凸起会抬高焊球,二者都会表现为共面性问题或焊点空洞。
盖帽电镀与 HDI 积层的顺序
盖帽电镀在研磨之后、外层图形之前完成。在 HDI 叠构中,塞孔和盖帽出现在两类位置:
- 埋孔或芯板孔:在下一次压合前塞孔并整平,否则积层介质会陷进孔里;
- 外层盘中孔:在最后一次积层后完成,盖帽铜成为 BGA 焊盘的一部分。
SKPCB 的 HDI 结构覆盖 1+N+1 至 5+N+5、4–20 层,激光孔 0.075 mm、层间对准 ±25 µm,见 HDI 板。积层次数越多,塞孔与整平的轮次也越多,具体约束见 HDI 顺序压合与积层阶数。
设计资料应怎样标注
- 在钻孔表或单独图层中列出需要塞孔的孔,并区分「盘中孔需盖帽」和「普通塞孔不盖帽」;
- 在制造说明中写明结构类型(如 IPC-4761 Type VII);
- 标出 BGA 区域及其焊盘尺寸,便于工程核对孔位与焊盘关系;
- 说明表面处理与是否有阻抗要求,二者影响盖帽后的铜厚与线宽补偿;
- 写明检验要求,SKPCB 可组合外观、电测与切片制定检验方案。
小结
盘中孔要经过钻孔、孔铜、塞孔、研磨、盖帽、外层六道工序才能焊接。塞孔方式决定孔内是否有空洞,研磨决定焊盘平整度,盖帽决定焊盘是否完整。在 HDI 板上,这些工序会随积层轮次重复,设计资料里应明确每个孔的处理方式。
FAQ
Q:盘中孔为什么必须塞孔?
A:孔开在焊盘上,不塞孔时锡膏会流进孔内,造成少锡和焊点空洞。塞孔并盖帽后,焊盘恢复为完整的铜面。
Q:丝印塞孔和真空塞孔怎么选?
A:由孔径、板厚和可靠性要求决定。孔小、板厚时孔内空气难排出,更适合真空塞孔;SKPCB 真空设备绝对真空值低于 50 Pa。
Q:盖帽电镀在哪一步做?
A:在树脂固化、研磨整平之后,外层图形之前。
Q:HDI 板上的埋孔也要塞孔吗?
A:通常需要。埋孔在下一次压合前塞孔并整平,否则积层介质会陷入孔内。具体按叠构确认。
Q:盘中孔失败在 SMT 端怎么表现?
A:常见为焊点空洞、焊盘凹陷导致的少锡、凸起导致的共面性异常,以及盖帽分离造成的焊盘起翘。
Q:设计资料里最容易漏什么?
A:没有区分哪些孔需要盖帽、哪些只塞孔,以及没有写明结构类型和检验要求。

