24小时联系电话:18217114652、13661815404
中文
行业资讯
何时在PCB布局中使用帐篷通孔
何时在PCB布局中使用帐篷通孔
我看到许多设计师将一些准则作为标准实践来实施，但通常没有考虑过。其中一些做法被误解或在没有最佳做法的情况下实施，例如信号层中的覆铜。其他的在没有考虑潜在问题的情况下实施，而只是因为这些问题出现在极端情况下。其中之一是使用帐篷通孔，有时默认情况下在PCB布局中实现。
这总是正确的做法吗？帐篷通孔可能存在哪些可靠性问题？这些都是重要的问题，尤其是当出现与高纵横比通孔和堆叠微通孔有关的可靠性问题时。在本文中，我们将检查一些围绕过孔的设计要点，以及何时应避免在PCB布局中使用它。
何时使用帐篷通孔
via tenting 背后的想法很简单：您用阻焊层覆盖PCB中的任何通孔，这样通孔上的任何焊盘/环以及通孔筒本身都不会暴露在环境中。放置阻焊剂是为了对通孔焊盘和通孔筒内的镀层提供一定程度的保护。如果您查看PCB布局，只需查看阻焊掩模层即可发现帐篷通孔；这同样适用于该阻焊层的Gerber文件。
带有帐篷和非帐篷过孔的布局示例部分。阻焊剂显示是该图像中较大通孔周围的紫色环。
过孔的帐篷有时被视为DFA 要求以及可靠性要求。通过帐篷的一些陈述的好处和缺点包括：
帐篷可防止暴露于会缩短设备寿命的环境因素，例如有毒化学物质或湿度。
帐篷的成本低于通孔堵塞或用环氧树脂填充/电镀，从而使您可以使用最简单的工艺来保护通孔。
根据放置和焊接在板上的特定组件，帐篷既可以帮助也可以干扰组装。
让我们看看这些区域中的每一个，看看我们可能需要包括或省略帐篷通孔的一些实例。
小过孔的环保
帐篷最适合用于成品孔径小于约 12 mil 的小通孔。具体的直径限制取决于LPI阻焊层解决方案，您的制造商应该能够推荐最大通孔直径以确保可靠的拉起。如果过孔直径太大，阻焊剂可能会破裂并留下一个小孔，这会使污染物进入过孔筒。这就是出现可靠性问题的地方，尤其是在需要环境保护时。
当通孔的内部暴露在环境中并且没有用镀层或其他材料（例如，保形涂层）保护时，暴露的铜可能会慢慢腐蚀。如果通孔仅位于一侧，则该过程会加快速度，并且一些污染物可能会聚集在通孔桶内。这种暴露也可能导致设备提前失效。因此，任何可能暴露在污染物可能会聚集在通孔桶内的环境中的任何设备都应该在可能的情况下使用帐篷。
此处看到的极端腐蚀可能会发生在您的通孔内部，如果它们没有被覆盖的话。
如果您将一些通孔未覆盖，您始终可以在PCBA上涂敷保形涂层，以提供额外的环境保护水平。如果环境问题是湿度或灰尘等问题，这将是一个很好的解决方案，但在诸如太空或专业工业系统等低压环境中的除气可能会出现问题。
装配问题
在某些情况下，帐篷通孔会产生一些组装问题。潜在的组装问题取决于您是否需要组装细间距组件，或者您正在以高密度工作，从而使您接近可能需要焊盘内通孔的极限。PCB组装中的过孔应从两个角度考虑：
在组装过程中焊料有可能会吸到电路板的背面吗？如果是，则将通孔放置在组件封装附近。
过多的助焊剂残留物会导致污染问题和可能的短路问题吗？如果是，则在组件封装附近或下方打开通孔。
一个很好的例子是QFN组件或大型TO封装下方的接地焊盘。该焊盘将包含通孔，但需要将其焊接到组件上以进行电气连接并确保热量轻松从组件转移出去。但是，电路板的背面可能有帐篷以防止焊料芯吸。我会争辩说，在这种情况下，芯吸更为重要，并且应该将这些通孔搭起来，特别是如果背面有其他组件，如果发生任何焊料芯吸，它们可能会短路。
对于具有狗骨扇出的BGA，应该清楚这两个目标是冲突的。如果您将扇出中的过孔不加盖，则在组装过程中您将有一条清晰的助焊剂逃逸路线，并且表面电镀材料将保护铜免受环境损害。但是，如果您将这些通孔放置在与BGA焊盘相同的一侧，则可以防止焊料芯吸到电路板的背面。
此图显示了BGA组件下方的顶部焊料层。此狗骨扇出中焊盘和通孔周围的阻焊掩模扩展形成了一个 4 mil 宽的小条。该值恰好处于许多制造商认为可靠的边缘，并且阻焊层可能会在制造后从板上脱落。如果该值低于制造商的限制，则应将通孔搭在顶部铜层上。
根据我的观点和经验，分界线是BGA焊盘和过孔之间允许的阻焊层。如果您将过孔不加帐篷并且阻焊层太薄，它可能会在制造后断裂，这意味着您会失去阻焊层，并且BGA焊球可能会流过打开的过孔筒。如果未加盖的通孔会留下太薄的阻焊层，我建议将通孔加盖并要求在组装过程中使用可靠的免清洗助焊剂。组装人员应该知道或掌握关于他们的免洗助焊剂是否会在回流期间导致焊球短路的数据。
一侧还是两侧？
下一个不那么明显的问题是：你应该在一侧还是两侧搭帐篷？
我的观点是，如果你打算用帐篷过孔，那么就在两边都做。例外情况是焊盘中过孔、裸露铜多边形/导轨中的过孔或接地焊盘中的过孔（参见下面的TO封装示例）。这些功能需要裸露的铜，因此过孔将暴露在一侧，您只能在另一侧搭建帐篷。否则，一旦过孔变得足够大，就不要将它们拉起来，并选择合适的镀层来保护裸露的导体。
此TO封装元件的接地焊盘在顶部使用未拉起的过孔，但可能需要在底部设置拉盖以防止出现装配问题。
概括
显然，从上述可能考虑的问题列表中，在保护免受潜在环境污染的帐篷和不考虑设计以确保组件污染物可以从组件中排出之间存在权衡。如果在特定系统中存在上述任何一个问题，则应彻底测试PCBA，以确保其正常运行，并且设计不会受到基于帐篷通孔的可靠性问题的影响。