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华秋干货铺丨高密度 PCB 线路板设计中的过孔知识

时间2022/04/01
人物华秋电路
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钻孔是 PCB 制作过程中非常重要的一环,钻孔的好坏极大地影响了 PCB 板的功能性、可靠性。然而,对于高密度 HDI 板中的通孔、盲孔、埋孔,这三种孔的含义以及特点,不少客户依然不清楚,那让我们一起来了解一下,走进华秋干货铺。


01
走进过孔


首先,电路板是由一层层的铜箔电路叠加而成的,而不同电路层之间的连通靠的就是过孔(via)。


过孔是多层 PCB 线路板的重要组成部分之一,特别是对高密度高速多层 PCB (HDI)设计来说,过孔的设计需要引起工程师的重视。接下来大家和我们一起走进 PCB 设计中的过孔的海洋中,领略知识的魅力。



02
过孔的类型


从作用上看,过孔可以分成两类:一是用作各层间的电气连接;二是用作器件的固定或定位。从工艺制程上来说,这些孔一般分为三类,即盲孔、埋孔和通孔。

埋孔:指位于印刷线路板内层的连接孔,它不会延伸到线路板的表面。
通孔:这种孔穿过整个线路板,可用于实现内部互连或作为元件的安装定位孔。
盲孔:位于印刷线路板的顶层和底层表面,具有一定深度,用于表层线路和下面的内层线路的连接。

随着移动电话、笔记本电脑等信息产品的日益高速化和小型化,半导体集成电路集成度的不断提高,速度不断加快,对印制板的技术要求就更高。印制板上的导线是越来越细、间距越来越窄,布线密度也就越来越高,印制板上的孔也就越来越小。

采用激光盲孔作为主要的微导通孔,是 HDI 关键技术之一。激光盲孔孔径小而孔数多的特点是实现 HDI 板高布线密度的有效途径。由于在 HDI 板中激光盲孔作为接触点较多,激光盲孔的可靠性直接决定到产品的可靠性。


03
判断盲孔可靠性的方法


那到底什么样的盲孔才算得上好呢?我们可以从以下两大方面进行判断。

一、孔型

孔型一般分为:平面孔型、截面孔型。

(1)平面孔型,主要通过真圆度指标判断。

真圆度=短直径 a/长直径 b*100%


一般情况下,真圆度会要求≥90%,但是根据实际情况,会有所调整。

(2)截面孔型,则必须进行破坏性试验,截取切片,进行观察测量,其主要指标有锥度、孔壁粗糙度、基材铜受损程度等。

①锥度=下孔径 b/上孔径 a*100%

一般情况下,锥度会要求≥85%,但是根据实际情况,会有所调整。

②孔壁粗糙度 c
一般情况下,盲孔会要求≤15μm,但根据材料等不同,实际可能会有所差别。

③基材铜受损程度 d
一般情况下,要求≤1/3 基材铜厚度,但根据实际情况,会有所调整。

注:因磨切片可能会导致孔型变化,因此,确认这些项目,通常是在镀铜之后,再取切片确认的。


二、镀铜状况

衡量镀铜状况的关键指标有:拐角铜厚、孔壁铜厚、填孔高度(底铜厚度)、dimple 值等。

拐角铜厚 a,主要表征最薄镀铜点,由于量取的点位、方法,在业内都是不统一的,因此,暂无明确通行标准。

孔壁铜厚 b,类似于通孔的孔铜,如果非填孔,则一般比照通孔标准,如果为填孔,则影响因素众多,业内暂无统一标准。

填孔高度(底铜厚度)d,类似于通孔的面铜厚度,一定程度可比照通孔的面铜标准。

dimple 值 c,指的是填孔后的凹陷值,只有填孔电镀才存在 dimple 值的要求,工艺难度较大,业内一般要求≤15μm。



以上是讲述了怎样判断盲孔的可靠性,HDI 板制作工艺流程较多,工艺复杂,在制作时,首先应选择工艺流程,明确制作的关键技术,控制孔径和孔型;合理配比电镀液成分;注意填充率和凹陷度,确保填孔效果。


目前华秋 PCB 已配备三菱 CO₂ 激光钻孔机、沉铜线、龙门式填孔电镀线,配套进口的填孔药水,dimple 值可控制在 15μm 以内。设备合理搭配,工艺相对成熟,华秋可按照业内通用标准制作相应的盲孔,保证了平整度。欢迎广大客户来华秋打样,亲自感受高可靠性、短交期的打板体验。



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