上海pcb生產(chǎn)流程中PTH孔與NPTH孔的區(qū)別及用途
- 發(fā)布時(shí)間:2022-08-05 09:35:45
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PCB板設(shè)計(jì)中,孔有四個(gè)作用:電氣導(dǎo)通、定位、散熱、方便分板。而孔又分導(dǎo)通孔(PTH)和非導(dǎo)通孔(NPTH),而在一般的設(shè)計(jì)中,只有PTH孔有孔環(huán),NPTH孔是不具備有孔環(huán)的,但是一些特殊情況也會(huì)將NPTH孔設(shè)計(jì)孔環(huán)(這時(shí)候的孔環(huán)起到接地作用)。PTH金屬化孔,與相連的層是導(dǎo)通的,有電氣連接。與之相對(duì)的是NPTH 非金屬化孔,是指孔內(nèi)側(cè)沒有銅,電氣隔斷。NPTH是非沉銅孔,孔壁無(wú)銅,一般是定位孔及鑼絲孔??捎酶赡し饪谆蛟陔婂兦澳z粒塞或電鍍后二次鉆孔。
PTH孔與NPTH孔的用途:
PTH是金屬化孔,一般在電路板的PTH孔有兩種用途,一種是用來(lái)焊接傳統(tǒng)dip零件腳用的,這些孔的孔徑必須比零件的焊接腳直徑來(lái)得大一些,這樣才能把零件插到孔中。
另一種比較小的PTH,通常稱其為via(導(dǎo)通孔),是用來(lái)連接及導(dǎo)通電路板(PCB)的兩層或多層之間的銅箔線路用的,因?yàn)镻CB是由許多的銅箔層堆迭累積而成,每一層銅箔(copper)之間都會(huì)再鋪了一層絕緣層,也就是說(shuō)銅箔層彼此之間不能互通,其訊號(hào)的連接就是靠via,所以中文才會(huì)稱其為(導(dǎo)通孔)。
NPTH是非金屬化孔,孔內(nèi)側(cè)沒有銅,電氣隔斷通孔是指貫通PCB板的頂層和底層,類似孔還有盲孔和埋孔,而通孔可以是PTH,也可以是NPTH,根據(jù)具體需求而定。例如用于連接導(dǎo)線的孔需要PTH,用于固定功能的,例如螺絲孔,就可能是NPTH。
PTH的功能:在鉆孔的非導(dǎo)電細(xì)胞壁基板上,薄薄一層化學(xué)銅化學(xué)沉積作為后續(xù)電鍍銅的基質(zhì)。PTH工藝分解:堿性脫脂→2或3次逆流沖洗→粗化(微蝕刻)→二次逆流沖洗→預(yù)浸漬→激活→二次逆流沖洗→脫粘→二次逆流沖洗→下沉→二級(jí)逆流沖洗→酸洗。
PTH流程說(shuō)明:
堿性脫脂:去除板表面的油,指紋,氧化物,孔中的灰塵。然后從負(fù)面調(diào)整孔壁充電至正電荷以促進(jìn)膠體鈀在后續(xù)工藝中的吸附。脫脂后,應(yīng)嚴(yán)格按照指南進(jìn)行清洗,并應(yīng)使用銅背光測(cè)試進(jìn)行測(cè)試。
微蝕刻:去除電路板表面的氧化物并使表面粗糙,以確保后續(xù)銅層與基板底部銅的良好粘合。新的銅表面具有很強(qiáng)的活性,可以很好地吸附膠體鈀。
預(yù)浸漬:主要保護(hù)鈀罐免受預(yù)處理槽的污染,延長(zhǎng)鈀槽的使用壽命。除鈀氯化物外,主要成分與鈀罐相同,氯化鈀可有效潤(rùn)濕孔壁,促進(jìn)活化液隨后活化成孔,足夠有效的激活。
活化:預(yù)處理堿性脫脂極性調(diào)節(jié)后,帶正電孔壁可有效吸附帶負(fù)電荷的膠體鈀顆粒,保證后續(xù)銅的平均,連續(xù)性和致密性下沉,激活對(duì)后續(xù)銅槽的質(zhì)量至關(guān)重要。
控制點(diǎn):指定時(shí)間,標(biāo)準(zhǔn)亞錫離子和氯離子濃度,比重,酸度和溫度也很重要,必須嚴(yán)格按照操作說(shuō)明進(jìn)行控制。
肽化:去除膠體鈀顆粒的亞錫離子,并暴露膠體顆粒中的鈀核以直接催化化學(xué)銅沉淀反應(yīng)的引發(fā)。經(jīng)驗(yàn)表明,使用氟硼酸作為脫粘劑是更好的選擇。
化學(xué)鍍銅:化學(xué)鍍銅的自催化反應(yīng)是由鈀核的活化引起的,新的化學(xué)銅和反應(yīng)副產(chǎn)物氫都可以用作催化反應(yīng)的反應(yīng)催化劑,使銅沉淀反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行。在該步驟之后,可以在板的表面或孔的壁上沉積一層化學(xué)銅。在此過程中,浴液應(yīng)保持在正常的空氣攪拌下,以轉(zhuǎn)化更多可溶的二價(jià)銅。
PTH它的核心作用,就是通過在孔壁鍍銅,實(shí)現(xiàn) PCB 層與層之間的導(dǎo)通,它是雙面板、多層板能夠發(fā)揮作用的核心關(guān)鍵點(diǎn),孔金屬化技術(shù)并不復(fù)雜,可以簡(jiǎn)單的分為兩個(gè)部分:電鍍銅前準(zhǔn)備、電鍍銅。而電鍍銅的好壞,又在很大程度上取決于電鍍銅前準(zhǔn)備。因此,業(yè)內(nèi)人士往往會(huì)把關(guān)于 PCB 可靠性的問題,聚焦到電鍍銅前準(zhǔn)備的部分。目前行業(yè)主流的電鍍銅前準(zhǔn)備工藝,主要有三種:沉銅、黑孔、黑影。(還有膠體鈀、金屬灌漿等,但非目前主流)
沉銅,也稱化學(xué)沉銅,作為最傳統(tǒng)的電鍍銅前準(zhǔn)備工藝,其主要原理是采用化學(xué)中的置換反應(yīng),在孔壁上沉積一層銅,以作為后續(xù)電鍍銅的導(dǎo)電引線。假如是常規(guī)的沉薄銅,它的厚度一般為 0.5μm 左右。
優(yōu)點(diǎn):
1.金屬銅具有優(yōu)良的導(dǎo)電性能(電線里面,常規(guī)就采用銅線作為導(dǎo)電)。
2.厚度可調(diào)整范圍大,適應(yīng)性廣(目前業(yè)內(nèi)最低在 0.3μm 左右,最高可到 30μm,直接代替后續(xù)的電鍍銅工藝)。
3.工藝成熟穩(wěn)定,可以適用于所有的線路板品類產(chǎn)品(PCB/FPC/RFPCB/載板/金屬基板/陶瓷基板等等)。
缺點(diǎn):
1.含甲醛,對(duì)操作人員健康不利。
2.設(shè)備投資大,生產(chǎn)成本高,環(huán)境污染不小。
3.時(shí)效管控短,一般有效時(shí)間為 3~6 小時(shí)。
黑孔,屬于直接電鍍技術(shù)中的一種,作為目前主流的電鍍銅前準(zhǔn)備工藝之一,其主要原理是采用物理原理,使碳粉吸附在孔壁表面,形成一層導(dǎo)電層,以作為后續(xù)電鍍銅的導(dǎo)電引線。通常情況下,其厚度為 0.5~1μm。
優(yōu)點(diǎn):
1.不含甲醛,對(duì)作業(yè)人員健康影響小,且對(duì)環(huán)境的污染小。
2.設(shè)備投資不大,廢物處理更簡(jiǎn)單,工藝成本比沉銅低。
3.藥水與流程相對(duì)減少,時(shí)效性可達(dá) 48H,更便于維護(hù)與管理。
缺點(diǎn):
1.在導(dǎo)電性能方面,導(dǎo)電碳粉會(huì)弱于沉積銅層。
2.其適用性不如沉銅廣,因此,雖然已經(jīng)被大規(guī)模運(yùn)用,但目前業(yè)內(nèi)主要用于雙面板,高端的如HDI板等產(chǎn)品,幾乎不采用。
黑影,嚴(yán)格意義上來(lái)說(shuō),算是黑孔工藝的進(jìn)一步發(fā)展,其原理、優(yōu)缺點(diǎn),都類似,并且要優(yōu)于黑孔。其主要區(qū)別是:黑孔的導(dǎo)電層為碳粉,而黑影的導(dǎo)電層則為石墨。此外,黑孔一般不會(huì)用于高端的產(chǎn)品,或者搭配復(fù)雜的工藝,但黑影可以,黑影工藝已部分替代沉銅,廣泛地應(yīng)用于高端線路板,如 HDI 板、IC 載板等,甚至有時(shí)黑影工藝會(huì)優(yōu)于沉銅工藝,如選擇性圖形電鍍。
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