【干货】过孔填充详细介绍，12种类型+过孔填充工艺，通俗易懂

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   今天给大家分享的是：过孔填充的优点、类型、制造工艺。

一、为什么要进行过孔填充？

   过孔是一种镀铜孔，可在 PCB 的不同层之间建立电气连接。通常，可以填充各种类型的通孔，例如通孔、微孔、盲孔和埋孔。首先，对孔壁进行电镀以使其导电。随后，将桶内填充导电(铜)或非导电 (树脂)材料。

   关于 PCB 过孔的更多内容，欢迎阅读以下文章：

   PCB过孔怎么处理？一文总结PCB过孔设计，快速搞定PCB过孔设计

过孔

   填充过孔的优点：

• 可以避免杂质进入，因此，污染或腐蚀的可能性较低
• 提高过孔和焊盘的机械强度
• 将 SMT 元件放置在过孔上 (仅当它是树脂填充时)
• 加强焊盘附着力
• 降低焊料芯吸风险
• 防止丝印切边
• 增强通孔的导热性和 电流容量(如果是导电填充的)

二、过孔填充类型

   常常分为以下三种：

1、帐篷过孔 （简单覆盖）

2、过孔堵塞（部分填充）

3、过孔填充（完全填充）

下面用 IPC 4761 标准作为例子，分别来介绍一下这3种工艺。

1、帐篷式过孔

   单面：Ia 型，使用阻焊层将通孔固定在单侧，另一侧的孔壁没有任何保护，可能存在长期可靠性问题。

单面：Ia 型

   双面：Ib 型，孔的两侧均使用阻焊层覆盖，这种类型的通孔覆盖物的表面可能有凹痕。

双面：Ib型

   单面：II-a 型 通孔的单侧覆盖有第二个掩模层。

单面：II-a 型

   双面：II-b 型，通孔呈帐篷状，两侧均有掩模层。

双面：II-b 型

  帐篷式过孔应用

• 保护焊料浮到元件侧
• 实现生产中的真空适应
• 覆盖关键通孔，例如 BGA 下方

2、过孔堵塞

   单面：III-a 型，通孔被液体光成像（LPI）阻焊层或树脂材料部分堵塞。

单面：III-a 型

      双面：III-b 型，LPI 阻焊层或树脂堵塞通孔的两端。这可能会导致空气或溶剂被困在中间，从而在固化过程中被吹出。掩模还会覆盖环形圈并影响连接性。

双面：III-b 型

       单面：IV-a 型，通孔被堵塞在一侧用树脂/阻焊层覆盖，附加掩膜层增强了堵塞的强度。

单面：IV-a 型

      双面：IV-b 型，通孔被堵塞住，并在两侧用阻焊层覆盖。

   双面：IV-b 型

   这里建议单面堵塞（III-a 型/IV-a 型），因为双面焊接时封装气体可能会出现裂纹堵塞的过孔。

应用

• 保护焊料浮到元件侧
• 实现生产中的真空适应

3、过孔填充

   V 型：通孔完全填充有导电/非导电材料，这样可以避免铜壁的污染，如果你选择这种类型的填充，需要对表面进行平坦处理。

V 型

   单面：VI-a 型：通孔的一侧完全填充并覆盖有LPI阻焊层，降低了填充表面出现空隙的风险。

单面：VI-a 型

   双面：VI-b 型：通孔被完全填充，阻焊层覆盖电镀空的两侧。

双面：VI-b 型

   VII 型：填充过孔的两侧均覆盖有二次金属化涂层。这主要用于 HDI 板中的焊盘内通孔和微通孔堆查。但不容易在金属涂层、填充物和铜焊盘之间建立牢固的粘附力。

   如果通孔未填充或金属涂层很薄，可能会导致表面出现凹痕。凹坑中滞留的空气可能会在 PCB 组装过程中引起问题。

 VII 型

   填充过孔

填充过孔

   填充和封口通孔

填充和封口通孔

   应用

• 节省空间
• 保护焊料浮到元件侧
• 有助于堆叠和交错微孔用于顺序构建多层 (SBU)
• 促进焊盘内通孔技术，例如 BGA

三、PCB 过孔填充工艺

1、钻孔

   首先对需要填充的过孔进行钻孔。钻孔时，钻头穿透并暴露底层或目标焊盘也很重要。可以通过机械或激光钻孔来钻孔。

   关于PCB钻孔的更多内容。欢迎阅读以下文章：

   9种PCB钻孔技巧总结，图文+案例，带你轻松搞定PCB钻孔

钻孔

设备的选择基于成本、产量、精度、孔深和直径。还要考虑机械钻头存在钻头漂移的风险。此外，确保正确的孔尺寸和纵横比也很重要。

2、清洁

   钻孔过程中产生的热量导致树脂涂抹在孔的铜特征上。此外，它还会在过孔边缘留下毛刺和其他残留物。因此，使用刷子和溶剂清洁钻孔。

清洁

3、电镀准备

   对于电镀，通孔内必须有导电铜层，因为通孔也含有玻璃纤维，可以使用传统的化学镀工艺。

电镀准备

4、电镀

   光致抗蚀剂用于创建需要填充的通孔图像。显影后去除通孔上的光致抗蚀剂，以便仅曝光所需的光致抗蚀剂。现在，使用电镀工艺，在通孔壁上镀铜。接下来，去除整个光刻胶层并烘烤以去除水分。

电镀

5、填充树脂

   电镀后，通孔就可以填充树脂，填充过程在压力和真空下进行，以避免孔筒中出现任何空隙，从 PCB 上去除多余的树脂并烘烤使其硬化。

填充树脂

6、平面化

   固化后，填充的树脂可能会出现凸块。因此，带有机械刷的机器可以去除多余的树脂并形成均匀的表面，这称为平面化。这有利于平滑的过电镀过程，这对于焊接组件至关重要。

四、焊盘内过孔的填充

   填充和封盖过孔也用作焊盘中过孔解决方案，如下图所示。

   与传统的狗骨结构相比，这将使信号路径短得多。值得注意的是，如果过孔没有放置在焊盘上，则不需要填充。需要额外的电镀步骤来盖住填充的通孔。因此，这会进一步增加 PCB 的成本和周转时间。

过孔填充

五、HOI 板上微孔的填充

   微孔的填充和电镀是在特殊的电镀槽中完成的。它从下到上电镀激光钻孔，直到孔完全填充，始终对堆叠通孔和焊盘内通孔进行电镀，以提高可靠性。对于交错通孔，需要封闭孔，因为树脂可能在层压过程中渗入孔中。

微孔填充