2023/05/24 • 没有评论

六种IPC-4761定义的印刷电路板导通孔(塞孔)结构保护设计

这份IPC-4761印刷电路板导通孔结构建保护指引(Design Guide for Protection of Printed Board Via Structures)文件其实已经是2006年的老版本了，距今没有更新。它定义了几种导通孔保护(via protection)的方法，也定义了6种导通孔保护的型态(type)。

说白话一点，导通孔保护其实就是我们一般认知的【塞孔】，只是文件中用了几种名词（Tented via, Covered via, Capped via, Plugged via, Filled via）等来定义不同的塞孔方法。

文件中也花了很多篇幅来说明导通孔保护的诸多优点，以及导通孔保护施作时可能会遇到的一些问题，不过这不在本文的讨论中，有形去的朋友可以自己去找这份文件地看看。

IPC-4761文件中提及的几种导通孔保护方法

请注意：以下的几种导通孔保护方法的中文为188金宝搏苹果下载自己的翻译，目前看来并无统一的中文翻译。

Tented via (封孔)：封孔主要以干膜(dry film mask)架桥覆盖于导通孔的上方，导通孔内没有填充其他材料。其主要目的在保护导通孔内壁的导通金属以确保孔内的导通功能可以正常运作。封孔可以在PCB同一个导通孔的单面或双面位置上执行。可以参考下面表格中Type I-a/b的图示。
Covered via (覆孔)：覆孔与封孔很相似，它是在导通孔被「Tented via (封孔)」或「Plugged via (塞孔)」之后再于其上面多覆盖一层防焊或金属材料。所以「Covered via (覆孔)」通常与「Tented via (封孔)」或「Plugged via (塞孔)」互相搭配。覆孔的目的也是在保护导通孔内的电镀涂层，它同时也可以改善单独使用「Tented via (封孔)」的强度。一般不建议在「Tented via (封孔)」的上方涂佈金属焊垫，因为容易发生塌陷(dimple)甚至破裂造成焊锡不良或导通的长期信赖性问题。可以参考下面表格中Type II-a/b的图示。
Plugged via (塞孔)：塞孔作业通常使用「液态显影(LPI, Liquid Photo Imageable)」材料或树脂(resin)以丝网印刷或刮刀或加压涂抹方式来进行导通孔的塞孔作业，填充物可以是导体或非导体。依照IPC-4761文件的说明，塞孔作业并没有要求一定要将导通孔完全填满，而只要求导通孔位于PCB表面的位置必须塞住。可以参考下面表格中Type III-a/b的图示。
Filled via (填孔)：填孔的作业方式与塞孔类似，但是要求导通孔内必须完全填满。填孔作业一般使用LPI或树脂来填孔，作业上可能会出现不完全填孔或voids的情形影响品质。可以参考下面表格中Type V的图示。
Capped via (盖孔)：在IPC-4761文件中「Capped via」似乎需要配合「Filled via」一起作业，而「Capped via」则是在「Filled via」的上方覆盖一层金属镀层以之与「Covered via」作区别。适合用在有高密度连接(HDI)需求的PCB，特别是Via-In-Pad或Ball-on-Via焊垫可以节省空间。当填孔作业发生瑕疵不完全填孔或voids时，可能会发生焊垫表面凹陷(dimple)造成焊锡不良，造成导通的长期信赖性问题。另外，经验显示当Ball-on-Via使用树脂填孔容易发voids，一旦填孔上方的金属焊垫又不厚时，就容易在回焊的过程中让voids中的空气进入到锡球中并吹胀球体与邻近锡球短路。可以参考下面表格中Type VII的图示。

建议延伸阅读：

IPC-4761定义的几种导通孔保护的型态(type)

Via Protections Definitions	Type	描述	Figure-IPC-4761	Material	注意事项
Tented Via 封闭导通孔	Type I-a	Tented – Single-Sided 防焊单面覆盖封闭导通孔		使用干膜单面悬空覆盖于导通孔上方，不允许额外材料入孔。(不建议使用液态材料)	(不建议使用) 孔内容易有化学残留。不建议使用于导通孔内裸铜的PCB。
Tented Via 封闭导通孔	Type I-b	Tented –Double-Sided 防焊双面覆盖封闭导通孔		使用干膜双面悬空覆盖于导通孔上方，不允许额外材料入孔。(不建议使用液态材料)	(不建议使用) 孔内容易有化学残留。导通孔内气体在急速高温中容易突破封孔，不建议使用于导通孔内裸铜的PCB。
Tented And Covered Via 封孔并覆盖导通孔	Type II-a	Tented and Covered – Single Sided		在单面封孔的干膜上方再覆盖一层范围更大的防焊或金属焊垫。	(不建议在封孔上覆盖金属层，长期信赖性不佳) 可强化封孔的强度。孔内容易有化学残留，不建议使用于导通孔内裸铜的PCB。
Tented And Covered Via 封孔并覆盖导通孔	Type II-b	Tented and Covered – Double-Sided		在双面封孔的干膜上方再覆盖一层范围更大的防焊或金属焊垫。	(不建议在封孔上覆盖金属层，长期信赖性不佳) 孔内容易有化学残留，导通孔内气体在急速高温中容易突破封孔，不建议使用于导通孔内裸铜的PCB。
Plugged Via 塞孔	Type III-a	Plugged Via – Single Sided		一般使用LPI或树脂来单面填充导通孔。也可使用导体材质填充。	(不建议使用)
Plugged Via 塞孔	Type III-b	Plugged Via – Double Sided		一般使用LPI或树脂来双面填充导通孔。也可使用导体材质填充。	一般只要塞孔就会额外再加一层防焊或金属镀层，没见过有人单独这样使用的。
Plugged and Covered Via 塞孔并覆盖导通孔	Type IV-a	Plugged and Covered Via – Single Sided		一般使用LPI或树脂在单面塞孔的上方再覆盖一层防焊。	(不建议使用) 为塞孔的一面容易残留化学药剂，SMT锡膏印刷后也容易卡锡珠。
Plugged and Covered Via 塞孔并覆盖导通孔	Type IV-b	Plugged and Covered Via – Double Sided		一般使用LPI或树脂在双面塞孔的上方再覆盖一层防焊。	可以使用，但是要留意导通孔中尉填满的位置是否在经过高温时会有爆孔的机会。
Filled Via 填孔	Type V	Filled Via		一般使用LPI或树脂将导通孔完全填满。	一般只要填孔就会额外再加一层防焊或金属镀层，没见过有人单独这样使用的。
Filled and Covered Via	Type VI-a	Filled and Covered Via – Single Sided		一般使用LPI或树脂填孔后在单面覆盖一层防焊。	可强化Type V
Filled and Covered Via	Type VI-b	Filled and Covered Via – Double Sided		一般使用LPI或树脂填孔后在双面各覆盖一层防焊。	可强化Type V
Filled and Capped Via	Type VII	Filled and Capped Via – Single Sided		一般使用LPI或树脂填孔后在双面各覆盖一层金属焊垫。	可以在高密度板使用，特别是Via-In-Pad或Ball-on-Via焊垫可以节省空间