PCB 焊盘内过孔制造工艺：从钻孔到电镀的全流程控制
来源：捷配
时间: 2025/10/11 10:24:06
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PCB 焊盘内过孔的制造是 “高精度、多工序” 的过程，需经过 “钻孔 - 沉铜 - 电镀 - 阻焊处理 - 表面处理” 五大核心工序，每个工序的参数偏差（如钻孔精度 ±0.01mm）都会直接影响过孔的导通性与焊接可靠性。与普通过孔制造相比，焊盘内过孔因 “过孔与焊盘集成”，对工艺精度要求更高（如钻孔位置偏差需≤0.03mm，普通过孔可放宽至 0.05mm）。今天，我们解析焊盘内过孔的制造全流程，聚焦关键工序的工艺要点、参数控制与常见问题，帮你掌握制造核心技术。?
一、核心工序 1：钻孔 —— 确保位置与尺寸精度?
钻孔是焊盘内过孔制造的第一步，需精准控制 “孔径尺寸、位置偏差、孔壁质量”，避免过孔偏移超出焊盘或孔径超标。?
1. 钻孔设备与刀具选择?
- 设备：选用高精度数控钻床（定位精度 ±0.005mm），配备 CCD 视觉定位系统，确保钻孔位置与焊盘中心对齐；?
- 刀具：采用钨钢钻头（硬度 HRC 65-70），钻头直径比目标孔径小 0.01-0.02mm（因钻孔后孔壁有毛刺，需预留打磨余量）；?
- 示例：目标孔径 0.15mm，选择 0.13-0.14mm 钻头，钻孔后经去毛刺处理，孔径达到 0.15mm。?
2. 关键工艺参数?
- 孔径控制：?
- 钻孔转速：根据板材类型调整，FR4 板材转速 15-20 万 rpm（转速过低易导致孔壁粗糙，过高易烧损钻头）；?
- 进给速度：0.5-1.0m/min（进给过快易导致孔径偏大，过慢易导致孔壁过热）；?
- 孔径偏差：控制在 ±0.01mm（如目标 0.15mm，实际 0.14-0.16mm），超差会导致过孔与焊盘尺寸不匹配（孔径过大易超出焊盘，过小影响导通）；?
- 位置精度：?
- 定位方式：采用 “PCB 板边定位 + 焊盘视觉定位” 双重定位，确保钻孔位置与焊盘中心偏移≤0.03mm；?
- 偏差检测：每钻 100 个孔，抽样 10 个用光学显微镜（200 倍）测量位置偏差，超差时停机校准设备；?
- 孔壁质量：?
- 孔壁粗糙度 Ra≤0.8μm（粗糙度过高易导致沉铜层附着不良）；?
- 无毛刺（毛刺高度≤0.01mm），否则会划伤沉铜设备或导致镀层不均。?
3. 常见问题与解决?
- 孔径偏大：原因是进给速度过快或钻头磨损，解决方法是降低进给速度至 0.8m/min，每钻 500 个孔更换钻头；?
- 位置偏移：原因是视觉定位系统校准不当，解决方法是重新校准 CCD 相机（精度 ±0.002mm），调整定位参数。?
二、核心工序 2：沉铜 —— 构建过孔导通基础?
沉铜是在孔壁形成薄铜层（15-25μm），实现 PCB 各层的初步导通，是焊盘内过孔电气性能的关键。?
1. 沉铜前预处理?
- 去毛刺：用化学去毛刺溶液（如硫酸 + 双氧水）浸泡 PCB（温度 25-30℃，时间 5-10 分钟），去除孔壁毛刺；?
- 清洁除油：用碱性清洗剂（浓度 5%-10%）清洗 PCB 表面与孔壁（温度 40-50℃，时间 10-15 分钟），去除油污与杂质，避免沉铜层脱落；?
- 微蚀：用过硫酸钠溶液（浓度 60-80g/L）微蚀孔壁（时间 1-2 分钟），形成粗糙表面（Ra 0.3-0.5μm），增强沉铜层附着力。?
2. 沉铜工艺参数?
- 沉铜液配方：硫酸铜（5-10g/L）+ 甲醛（10-20mL/L）+ 氢氧化钠（15-25g/L），pH 值 12-13，温度 25-30℃；?
- 沉铜厚度：15-25μm（用涡流测厚仪测量），厚度过薄（＜15μm）会导致导通电阻增大（＞50mΩ），过厚（＞25μm）会导致孔径缩小（如目标 0.15mm，沉铜 25μm 后孔径 0.1mm，影响焊锡填充）；?
- 沉铜时间：根据厚度需求调整，15μm 约需 15 分钟，25μm 约需 25 分钟，确保孔壁均匀覆盖，无漏铜区域（漏铜会导致导通中断）。?
3. 质量检测?
- 导通测试：用万用表测量过孔两端电阻，≤50mΩ 为合格；?
- 附着力测试：用胶带（3M 610）粘贴沉铜层，剥离后无铜层脱落（脱落面积≤5%）。?
三、核心工序 3：电镀 —— 增强过孔机械与电气性能?
电镀是在沉铜层表面沉积厚铜层（20-30μm），提升过孔的载流能力与机械强度，确保长期可靠性。?
1. 电镀工艺参数?
- 电镀液配方：硫酸铜（200-250g/L）+ 硫酸（50-100g/L）+ 添加剂（光亮剂 5-10mL/L，整平剂 3-5mL/L），pH 值 1.8-2.2，温度 20-25℃；?
- 电流密度：1-1.5A/dm²，电流过小会导致镀层厚度不均，过大易导致镀层粗糙（Ra＞1μm）；?
- 电镀时间：根据厚度需求计算，20μm 约需 20 分钟，30μm 约需 30 分钟，确保镀层均匀（厚度偏差≤±10%）；?
- 搅拌方式：空气搅拌（流量 1-1.5m³/h），确保电镀液均匀，避免孔内电镀液停滞导致镀层过薄。?
2. 关键要求?
- 镀层厚度：沉铜 + 电镀总厚度≥40μm（15μm+25μm），载流能力≥1A（25℃时），满足多数信号与电源需求；?
- 镀层纯度：铜纯度≥99.9%，杂质含量≤100ppm（如铁、锌），避免杂质导致电阻率升高（纯铜电阻率 1.72×10??Ω?m，含杂质后可能升至 2.0×10??Ω?m）。?
四、核心工序 4：阻焊与表面处理 —— 保障焊接可靠性?
1. 阻焊处理?
- 阻焊剂涂覆：采用丝网印刷方式涂覆阻焊剂（厚度 10-20μm），确保焊盘内过孔区域开窗（开窗尺寸比焊盘大 0.1-0.2mm）；?
- 固化：UV 固化（能量 800-1000mJ/cm²，时间 20-30 秒）+ 热固化（温度 150℃，时间 60 分钟），确保阻焊剂附着力（剥离强度≥1N/mm），耐温≥260℃（适配回流焊）。?
2. 表面处理?
- 选择原则：根据焊接需求选择，贴片元件常用沉金（Au 0.1-0.5μm）或喷锡（Sn 5-10μm），插件元件常用镀锡（Sn 10-15μm）；?
- 要求：表面处理层均匀覆盖焊盘与过孔边缘，无漏镀（漏镀会导致铜箔氧化，焊锡润湿性差），镀层附着力通过胶带测试（无脱落）。?
五、制造质量检测?
- 外观检测：用光学显微镜（200 倍）检查过孔是否居中、孔径是否达标、阻焊剂是否覆盖正确；?
- 电气检测：用飞针测试机测量过孔导通电阻（≤50mΩ），绝缘电阻（相邻过孔间≥10¹?Ω）；?
- 焊接测试：制作样品 PCB，进行回流焊或波峰焊，检查焊锡填充率（≥80%）与虚焊率（≤1%）。?
PCB 焊盘内过孔的制造需 “全流程精准控制”，核心是钻孔位置与尺寸精度、沉铜与电镀厚度均匀性，同时确保阻焊与表面处理适配焊接需求，避免工艺缺陷导致过孔失效。
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