PCB塞孔加工工艺全解

2025-08-06 11:25:48

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随着电子设备向轻薄化、微型化演进，PCB设计持续向高密度、高难度方向突破，客户对品质的要求亦日趋严苛。在盘中孔（Via-in-Pad）等先进设计场景中，树脂塞孔已成为关键制程需求。为确保后续SMT贴装可靠性，塞孔工艺必须满足以下核心标准：

阻焊油墨零渗入 - 杜绝孔内残留油墨导致的锡珠（Solder Ball）藏匿风险

无爆油（Resin Voids）缺陷 - 避免固化过程中树脂收缩产生的气孔或裂缝

表面绝对平整化 - 塞孔区域与焊盘保持共面性（Coplanarity），满足精密元件贴装要求

PCB过孔塞孔目的

防止 PCB 过波峰焊时锡从导通孔贯穿元件面造成短路

避免助焊剂残留在导通孔内

防止过波峰焊时锡珠弹出，造成短路

防止表面锡膏流入孔内造成虚焊，影响贴装

维持表面平整度

符合客户特性阻抗的要求

PCB塞孔要求

导通孔内有铜即可，阻焊可塞可不塞；

导通孔内必须有锡铅，有一定的厚度要求（4um），不得有阻焊油墨入孔，造成孔内藏锡珠；

导通孔必须有阻焊油墨塞孔，不透光，不得有锡圈，锡珠以及平整等要求。

PCB导通孔塞孔工艺等级标准（基于IPC-4761分类）

等级	工艺要求	关键指标	失效控制重点
Class 1	孔壁铜层完整即可（阻焊塞孔非强制要求）	• 铜厚≥18μm (IPC-6012E)	满足基础电气连通性
Class 2	孔内必须填充锡铅合金（非阻焊油墨塞孔）	• 镀层厚度≥4μm • 阻焊油墨零渗透	消除锡珠藏匿风险（Solder Ball）
Class 3	阻焊油墨全填充塞孔	• 100%透光率阻断 • 表面平整度≤15μm • 零锡圈/锡珠	确保SMT共面性（Coplanarity≤0.05mm）

过孔盖油与过孔塞孔（油）的区别

过孔盖油的要求是导通孔的ring环上面必须用油墨覆盖，强调的是孔边缘的油墨覆盖程度。如孔边假性露铜，发红等。

过孔塞孔就是导通孔的孔里面用油墨进行塞孔制作，强调的是塞孔的质量。如塞孔后透光

塞油过孔不透光，盖油孔内透光。塞油板子放水里一下子没事。

盖油是普通工艺，过孔处看起来会发黄（可能是因为附近的绿油渗进孔里，盖不住，薄了露出铜的颜色）。

塞油，过孔位置平一些，发黄问题大大改善，但这并不是过孔填平工艺。用了这工艺，还是不能实现盘中孔（盘中孔就是焊盘中有过孔，因为会渗锡过对面，不能在上面贴元件。如果做了填平工艺，如电镀填平，就可以在上面贴元件）

盖油：是简单的印表面绿油而已，在做表面绿油时做的。

塞孔：是要单独塞孔，塞完孔后再盖油的。

塞孔的品质比简单盖油好，看不同板，不同要求，当然塞孔成本会高点。

绿油塞孔和绿油开窗

绿油塞孔 是将过孔中塞绿油，一般以塞满三分之二部分，不透光较好。一般如果过孔较大，根据板厂的制造能力不一样，油墨塞孔的大小也不一样，一般的16mil以下的可以塞孔，再大的孔要考虑板厂是否能塞。

绿油开窗 主要用于表贴焊盘及器件的插件孔，安装孔，测试点等，这个时候绿油是不能覆盖焊盘及孔内的，因为绿油是非导电物质，如果入孔或入盘，会造成焊接不良，可探测性不良等。

半塞孔和全塞孔

全塞孔 就是整个过孔都被绿油塞住，一般是TOP和BOT双面往孔内塞绿油，饱满度80%以上，常规的VIA的塞孔方式都是全塞孔处理。

半塞孔 是指从一面塞，不透光，半塞孔的，饱满度不好控制，一般工厂只能做到30-50%左右，以工厂自身能力为准，主要应用于，一面开窗，一面不开窗的区域，如屏蔽罩、散热盘。

为什么很少有做半塞孔的？

因为半塞孔工艺孔壁内部空间有很多死角，容易藏化学药水，无法清洗干净，容易造成后续使用的可靠性问题，后续焊接时，也容易进锡珠，引起安全问题。工厂塞孔的材料一般只有绝缘材料，材质和pcb板的材质类似，工厂的材料一般没有用金属材料塞孔的。另外加厚阻焊层至18微米，能有效的防止金属机构件与VIA短路。另外，加厚阻焊至18um,一般就是工厂的极限。工厂很少做厚度大于18um的阻焊，另外厚度大于18um的阻焊需要增加较多成本，而且工序较复杂(默认阻焊的厚度一般是10um)。

PCB工艺之绿油塞孔的问题处理解答

PCB工业的一个头痛问题，客户往往设计VIA孔处绿油双面没有开窗或部分绿油开窗，或单面开窗，针对这种设计我们该如何处理呢? 我们首先考虑的该PCB采用什么表面处理，如果是喷锡(HALS)，则我们一定要避免采用单面塞孔工艺，因为单面塞孔的深度较低，容易在喷锡时造成塞锡珠，塞锡珠对外观影响很大。如果是其他表面处理，如沉金，OSP，沉银等，则可以接受单面塞孔。考虑以上因素后，再来看客户的绿油窗设计，如果是部分开窗的，应尽量避免采用绿油盖孔边，允许绿油入孔这种方式，因为这种方式也容易造成塞锡珠。综合以上两种情况，最好的处理就是，双面塞孔，或绿油盖孔边，允许有1-2MIL锡圈的处理方法最受PCB制造商欢迎。当然，这里塞油情况是针对普通的感光油不是热固化油。

PCB常用的塞孔方法

油墨塞孔 用挡墨网来完成客户要求的过孔塞孔。

铜浆塞孔 通过镀铜将过孔填满，孔内孔表面全是金属。常用于大功率大电流电路板中，增强通流。

树脂塞孔 通过将过孔孔壁镀铜后再灌满环氧树脂，最后在树脂表面再镀铜。此方法主要用于

a、多层板BGA上的过孔塞孔，采用树脂塞孔能缩小孔与孔间距，解决导线与布线的问题。

b、内层HDI的埋孔，能平衡压合的介质层厚度控制和内层HDI埋孔填胶设计之间的矛盾。

c、板子厚度较大的通孔，能提高产品的可靠性。

工艺技术参数对比

指标	油墨塞孔	铜浆塞孔	树脂塞孔
导热系数	0.2W/mK	398W/mK	1.2W/mK
载流能力	N/A	150A/mm²	N/A
热膨胀系数	55ppm/℃	17ppm/℃	35ppm/℃
深径比极限	8：1	6：1	10：1
成本系数	1.0x	3.8x	2.2x
IPC标准	IPC-4761 Type II	IPC-6012E 3.6.3	IPC-6018 3.4.2

油墨塞孔 vs 树脂塞孔核心技术对比

维度	油墨塞孔（绿油塞孔）	树脂塞孔
制程原理	铝片钻孔→刮刀压入油墨	电镀铜孔→真空灌树脂→二次镀铜
精度控制	±25μm（依赖刮刀压力）	±8μm（电镀菲林定位）
平整度	凸起≥15μm（需研磨）	研磨后±5μm（白光干涉仪检测）
漏塞率	8-12%（背光检测）	≤0.5%（X-Ray检查）
BGA适应性	焊盘凸起导致虚焊风险↑40%	共面性≤0.03mm（满足01005元件）
线宽极限	无额外限制	最小线宽≥3.5mil（两次蚀刻损耗）
深径比	最大8：1	最大12：1（0.2mm孔/2.4mm板厚）
成本增幅	基准	+180%（以1m² FR4计算）

PCB油墨塞孔工艺流程

四大工艺技术矩阵

工艺路线	核心优势	致命缺陷	关键控制点	适用等级
1. 喷锡后塞孔	避免孔铜损伤	• BGA虚焊率＞30% • 板面污染	油墨粘度控制（120±10dPa·s）	Class 1禁用
2.1 铝片塞孔+磨板	孔平整度≤10μm	• 铜厚一致性难控 • 树脂残留	等离子清洗（O₂ 300sccm）	Class 3
2.2 丝网塞孔	孔油墨覆盖率100%	• 焊盘油墨污染 • 孔边起泡	丝印后≤30min内曝光	Class 2
2.4 阻焊同步塞孔	效率↑40%	• 气孔率＞15%	真空压控（3-5kPa）	Class 1

丝网同步塞孔气孔消除术

气孔成因	解决方案	验证标准
空气驻留	真空丝印腔（≤5kPa）	X-Ray灰度均匀度＞90%
固化排气	阶梯固化（80→120→150℃）	切片无气泡（IPC-A-600）
油墨流变性	添加纳米SiO₂（5wt%）	粘度维持80-100dPa·s

工艺缺陷根因与对策

失效模式	物理机制	拦截方案
BGA虚焊	油墨凸起＞15μm	等离子整平（Ar/N₂=4：1）
孔藏锡珠	微孔藏药水→喷锡爆发	超纯水清洗（电阻＞18MΩ·cm）
孔边爆油	CTE失配＞40ppm/℃	改性环氧油墨（CTE 55ppm/℃）
焊盘污染	油墨流延	阻焊开窗扩大50μm

工艺参数黄金区间

参数	铝片塞孔	丝网塞孔	同步塞孔
油墨粘度	130-150dPa·s	100-120dPa·s	80-100dPa·s
预烘条件	75℃/25min	70℃/20min	65℃/15min
曝光能量	350mJ/cm²	300mJ/cm²	280mJ/cm²
研磨压力	0.25MPa	N/A	N/A

PCB树脂塞孔技术演进图谱

技术诞生核心驱动力

1. 芯片封装革命

时代	封装技术	焊点密度	PCB应对挑战
1980s	DIP	2.54mm间距	通孔插件
1990s	QFP	0.65mm间距	绿油塞孔
2000s	BGA/CSP	0.5mm间距	树脂塞孔强制应用

现代树脂塞孔核心价值

对比维度	绿油塞孔	树脂塞孔	提升效益
孔内空腔率	＞25%	＜0.1%	气爆风险↓99%
表面平整度	≤30μm	≤5μm	01005贴装良率↑45%
热应力寿命	500次循环	2000次循环	可靠性↑300%
阻抗稳定性	ΔZ₀±15%	ΔZ₀±8%	高速信号损耗↓40%

工程应用演进趋势

技术挑战与突破

材料学障碍及解决方案

挑战	传统方案	创新技术	效果
CTE失配（60ppm/℃）	添加无机填料	核壳结构弹性体	CTE降至35ppm/℃
介电常数波动（Dk±0.4）	苯环改性树脂	氟化聚芳醚酮	Dk=2.8±0.05
孔壁结合力不足	化学粗化	等离子体接枝聚合	剥离强度↑至1.2N/mm

树脂塞孔三大应用场景技术解析

1. POFV（盘中孔）技术体系

核心价值：

布线密度 ↑ 45%（孔间距压缩至0.15mm）

阻抗偏差 ↓ 至±8%（@10GHz）

热失配风险 ↓ 70%（CTE树脂=35ppm/℃ vs CTE铜=17ppm/℃）

切片标准（IPC-A-600J Class 3）

参数	允收标准	检测设备
树脂填充率	≥99.5%	X-RAY灰度分析
孔口凹陷	≤3μm	白光干涉仪
镀铜包覆完整性	无裂缝/分层	SEM+切片

2. 内层HDI埋孔塞孔

技术矛盾破解方案

树脂塞孔突破：

树脂填孔

单张1080 PP

介质层厚80±8μm

避免爆板

工艺控制要点：

填胶率：＞98%（避免热冲击分层）

压合参数：180℃/45min + 350psi → 流胶量控制18-22%

盲孔处理：孔深＞0.5mm时采用 二次填孔工艺

薄介质设计效益

板型	传统方案	树脂塞孔方案
8层HDI板总厚	0.8mm	0.6mm
层间介质厚度	65μm	45μm
阻抗控制精度	±15%	±8%

3. 厚板通孔塞孔

可靠性提升机制

实证数据（3.2mm FR4板）：

测试项目	绿油塞孔	树脂塞孔
热循环(-55~125℃)	500次失效	2000次通过
离子迁移CAF	300V/85%RH失效	1000V无失效
机械冲击(500G)	孔铜断裂	无损伤

工程应用决策矩阵

场景	关键参数	材料选择	成本系数
POFV盘中孔	共面性≤5μm	低收缩环氧树脂	2.5x
HDI埋孔	填胶率>98%	快速流平改性树脂	2.0x
厚板通孔	抗热应力>1500次循环	高Tg增韧树脂(Tg≥170℃)	3.0x

工程应用决策矩阵

风险类型	早期现象	拦截方案
树脂脱层	孔环微裂纹（＜10μm）	等离子体接枝处理
热爆板	T288分层时间＜3min	添加陶瓷微球（20wt%）
阻抗偏移	ΔZ₀＞10%	介电常数实时监控±0.05

树脂塞孔工艺分类与流程精要

2. 内层HDI埋孔（薄介质层）

免研磨革命性流程：

优势：线路开路风险↓90% | 层间介质厚度控制±5μm

工艺参数黄金矩阵

制程段	关键参数	POFV盘中孔	内层HDI埋孔	厚板通孔
树脂填充	真空度	≤3kPa	≤5kPa	≤8kPa
	树脂粘度	80-100cP	120-150cP	150-180cP
固化	阶梯程序	80℃/30min→150℃/60min	压合同步固化	100℃/40min→170℃/90min
表面处理	平整度要求	≤3μm	≤8μm	≤15μm
检测标准	X-Ray填充率	≥99.9%	≥98%	≥95%

设备选型与技术突破

真空塞孔机核心参数

指标	非真空设备	真空设备(推荐)
最小孔径	0.20mm	0.10mm
深径比极限	6：1	10：1
气孔率	＞8%	≤0.5%
产能	120面/小时	80面/小时
适用场景	Class 1	Class 3