單面或雙面PCB的生產通常在材料切割後直接鑽孔,而多層板則在層壓製程後鑽孔。孔依其功能分為元件孔、工具孔、通孔(Vias)、盲孔和埋孔(盲孔和埋孔都屬於導通孔的一種)。傳統的鑽孔是使用機械鑽孔設備進行的。在實際製造中,孔之間的間距通常會影響加工流程和最終產品的可靠性。
孔距製造需求:
導通孔(導電孔):
- 最小孔徑:機械鑽孔0.15mm,雷射鑽孔0.075mm。
- 焊盤到板邊間距:0.2毫米
- 通孔到通孔間距(邊到邊):不能小於 6 mil,最好大於 8 mil。這一點非常重要,設計時必須考慮。
- 最小過孔直徑通常不小於0.2mm,焊盤單邊距離不小於4mil,最好大於6mil,沒有上限。這一點非常重要,應該考慮。
焊盤孔(PTH):
- 焊盤到板邊間距:0.25毫米
- 焊盤孔的尺寸取決於所使用的元件,但應至少比元件引腳大 0.2 毫米。例如,引腳寬度為 0.6 毫米的元件應至少配備 0.8 毫米的焊盤孔,以避免製造公差造成的困難。
- 焊盤孔到焊盤孔間距(邊到邊):不能小於0.3毫米。越大越好。這一點很關鍵,必須考慮。
非鍍孔和槽(NPTH):
- 非鍍層槽孔間距:最小間距至少應為1.6mm,否則可能會增加斷孔的風險並增加銑邊難度。
- 非鍍層槽口距板邊距離不得小於2.0mm,以免造成斷孔。較長的槽口應距板邊距離較大,以防止邊緣分離。
- 非電鍍沖壓孔:為了將電路板連接在一起,這些孔的間距不應過小或過大,以免損壞電路板。建議間距通常為 0.2-0.3 毫米。
孔距對可靠性的影響:
孔距:
這是指從一個孔的內壁到另一個孔的內壁的距離,而不是焊盤之間的距離。區分這兩個測量值至關重要。
如果孔與孔之間的間距太小,可能有哪些問題?
- 同一網路內的孔距過近,容易造成斷孔、毛邊等缺陷,影響外觀及組裝。
- 對於不同網間的孔,間距不足可能會造成斷孔、毛刺,甚至短路,因為 毛細管效應.
毛細管效應(晶片吸吮效應):毛細效應是由於鑽頭高速旋轉並對周圍的 PCB 材料施加壓力而產生的。這會鬆動電路板內部的玻璃纖維,導致孔形成不良,以及當鍍銅穿透這些鬆散區域時發生短路等問題。
根據 IPC-A-600G 指導原則:
對於毛細管效應, B 不應將走線間距減小到採購規範要求的最小值以下,且 A 不應超過80毫米(3.150英吋)。孔間距也是如此。
孔間距太小造成的另一個負面影響是 CAF(導電陽極絲化) 影響:
- CAF效應:指在高電壓和高溫條件下,銅離子沿著導體之間的樹脂或玻璃纖維中的微裂紋遷移,導致漏電流。
- 當PCB/PCBA在高溫高濕環境下工作時,會發生CAF,導致導體之間絕緣不良,最終造成短路。 CAF通常發生在過孔之間、過孔與走線之間或外層走線之間,導致絕緣性降低並導致故障。
孔間距可製造性檢查:
1. 相同的網路通孔:鑽孔時,如果兩個通孔距離太近,可能會影響 PCB 的鑽孔效率。鑽完第一個孔後,孔之間的材料可能會變得太薄,導致鑽頭受力不均勻、冷卻不一致以及鑽頭斷裂。這會導致孔形成不良或通孔不連通。

2. 不同的網路通道:PCB 的每一層都需要一個過孔焊盤,且其周圍環境條件也各不相同,包括走線是否相鄰。如果間距不足,某些過孔焊盤可能會失去銅連接,可能會導致短路。為避免這種情況,不同網路過孔之間必須保持 3 mil 的安全距離。

3. 不同的網路元件漏洞生產過程中的細微對準偏差會影響不同網路元件孔之間的間距。在這種情況下,可以透過修整焊盤來確保安全距離。這種修整可能會導致形狀不規則,在最壞的情況下,甚至會導致孔斷裂或在焊接過程中造成短路。

4. 盲孔和埋孔:
- 盲孔:這些是連接內層和外層但不穿過整個 PCB 的過孔。
- 埋孔:這些僅連接內部層,從 PCB 表面不可見。

當盲孔和埋孔之間的間距太小或不存在時,就會形成「堆疊孔」。這種設計可能會面臨製造困難,尤其是在通孔位置無法實現正確連接的情況下。在這種情況下,需要採用特殊工藝來確保通孔在鑽孔後實現電氣連接。這包括在電鍍之前完成埋孔鑽孔,然後再鑽盲孔。





