在PCB设计中,为了追求更高的布线密度或更优的电气性能,工程师们常使用 “盘中孔”(Via on Pad) 技术——直接将过孔打在元器件的焊盘上。
这虽然节省了布线空间,但也引入了一个巨大的制造风险:焊料流失(Solder Drain)。
今天,我们针对这条关于 “盘中孔处理” 的DFM条款进行深度解析,帮您守住焊接质量的底线。
一、 规则速览:盘中孔的“生存法则”
针对“Via hole on Pad”的情况,规范给出了明确的操作指引:
首选方案(必须做): 盘中孔 必须 进行 树脂塞孔(Via Plugging/Filling)。
次选方案(设计补救): 如果因特殊原因(如成本、工艺限制)无法塞孔,则必须:
使用绿油挡坝(Solder Mask Dam): 用阻焊层把过孔和焊盘隔开。
移开(Relocation): 将无法塞孔的过孔移到焊盘的角落或边缘,远离主焊区域。
核心目的只有一个: 防止液态焊料通过过孔流到板子背面,导致正面焊盘缺锡(Empty Solder)或虚焊。
二、 灾难现场:焊料去哪儿了?
要理解为什么要这么做,我们需要还原SMT回流焊(Reflow)的真实场景。
1. 物理机制:虹吸效应(Wicking Effect)
当PCB进入回流焊炉,锡膏熔化变成液态。此时,焊盘上的过孔就像一个“排水口”。
未塞孔的过孔: 内部是中空的,且孔壁有铜。液态焊料具有流动性,会顺着孔壁向下流淌,直到填满过孔或流到板子背面。
后果: 正面的焊盘因为“失血过多”,锡量严重不足,无法形成可靠的机械连接和电气连接。
2. 图文演示
场景 A:违规设计(未塞孔且无遮挡)
(图示:焊料通过过孔流失到背面,导致正面焊盘空焊,甚至背面短路)
场景 B:正确设计(树脂塞孔)
(图示:过孔被树脂填平,表面再覆盖绿油,焊料无法流失,焊点饱满)
三、 三种处理方案的优劣对比
针对盘中孔,业界有三种主流的处理方式。请根据实际情况选择:
| 方案 | 处理方式 | 优点 | 缺点 | 适用场景 |
|---|---|---|---|---|
| 方案一 (推荐) | 树脂塞孔 + 电镀盖平 | 彻底阻断焊料流失,焊盘平整,可靠性最高。 | 制程复杂,成本较高,交期稍长。 | BGA焊盘、精细Pitch元件、高可靠性要求产品。 |
| 方案二 (妥协) | 绿油挡坝 (Solder Mask Dam) | 利用阻焊层物理隔离,成本低。 | 挡坝可能因印刷偏差而失效;过孔仍可能藏锡珠。 | 对成本极度敏感,且引脚间距较大的插件。 |
| 方案三 (设计优化) | 移至角落/边沿 | 不改变生产工艺,无额外成本。 | 牺牲了盘中孔带来的电气性能优势;仍需防流锡。 | 无法承担塞孔费用,且Layout空间尚可的项目。 |
四、 为什么特别强调“绿漆覆盖”?
很多工程师认为:“我已经在过孔上盖了绿油(Solder Mask),为什么还要塞孔?”
这是一个典型的误区:
液态光致阻焊剂(LPISM)是有厚度的: 绿油像一层薄膜,覆盖在过孔上。在高温回流焊下,这层膜可能因为热冲击而破裂,或者因为太薄而无法阻挡流动的液态锡。
毛细作用: 即使绿油盖住了孔口,液态锡仍可能沿着孔壁和绿油的缝隙爬进去。
结论:“盖油”不等于“塞孔”。 只有物理上把孔填实,才是最安全的。
五、 设计执行清单(Checklist)
为了确保您的设计不会因为这个细节导致批量报废,请执行以下检查:
全盘扫描: 在PCB设计软件中,使用DRC功能检查所有 Via on Pad 的情况。
属性确认: 检查这些Via的属性(Properties):
是否勾选了 “Plugged” 或 “Covered”?
如果没有,请立即修改。
无法塞孔怎么办?
如果工厂反馈无法做树脂塞孔(通常是因为孔径太大),请务必在焊盘和过孔之间增加 Solder Mask Dam(阻焊桥),宽度建议至少 4-5 mil。
或者,将过孔挪到焊盘的边缘,使其只有一部分重叠,减少接触面积。
六、 总结
盘中孔是一把双刃剑。 它能帮你解决布线难题,也可能成为批量焊接不良的罪魁祸首。
记住这句口诀:
盘中孔,必塞孔;
不塞孔,必挡坝;
既无塞,也无挡;
必空焊,难返工。
希望这篇文章能帮助大家在设计中规避这一隐形陷阱。如果您对盘中孔工艺还有其他疑问,欢迎在评论区留言讨论!
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