【IPC-7095C】_BGA设计与组装工艺的实施_（IPC标准）.pdf - 第60页
5.4.2 感 光阻焊膜 感光 阻焊膜 可提 供 精 确 定 位， 施加阻焊膜 容 易 ，能 将 电路 板 上的 导线 全 部 覆盖 ， 耐 久 性高 且 比干膜 便 宜。 感光 阻焊膜 既 可 网 印 也 可 用 一 种 被称 为 帘幕 式 淋 涂 的工艺 施加 。在此工艺中， 印制 电路 板高 速穿 过阻焊膜 帘幕 或 瀑 布 。 感光 阻焊膜 与光 敏 聚 合 物液 体 一 起 可能含有 溶 剂 ， 如果 溶 剂加 入 到 阻焊膜…
IPC-4553浸银镀层规范，是一份有价值的参考
文件。浸银处理可与SMT、BGA以及通孔元器
件兼容，但并不适用于引线键合。浸银表面处
理 可与大部分阻焊膜兼容。 如果贮存适当的
话，浸银处理的印制电路板的保存期限为6至9
个月，其平整表面可减少模板印刷和元器件共
面问题。
在焊接过程中，银熔于焊料并成为焊点的一部
分，在最终焊点中几乎无法检测到。由于银在
焊 接 过 程中会熔化，焊 料会直接贴附于铜表
面。浸银表面处理在不影响可焊性的情况下通
常可以承受4至5个热循环。浸银与锡铅焊料和
无铅焊料均兼容。
浸银涂覆的PCBA当暴露于空气质量较差的环境
中，易于发生蠕变腐蚀失效，特别是当含硫气
体浓度高于正常水平时。当出现更贵金属时，
铜会与空气中的硫反应形成硫化铜，硫化铜可
溶于水；持续暴露于含硫和潮
湿的环境下，腐
蚀会蔓延到整个电路板中。蠕变腐蚀在所有表
面处理中都会出现，但是浸银比其它表面处理
方式更易与硫和湿气发生反应。最严重的蠕变
腐蚀通常发生在铜与阻焊膜的界面处。另一问
题是焊球和连接盘的界面处出现了微孔和气泡
孔（图5-11）。然而，这个问题好像可以通过最
新的浸银化学药水来缓解。
5.3.3.6 浸锡 浸锡工艺利用了铜表面与溶液中
的锡离子的置换反应，在印制电路板的铜表面
上还原出一层镀锡层。有机物质的沉积为此工
艺的一部分，它减少了纯锡表面预期的氧化。
浸锡可与SMT、BGA和通孔元器件兼容但并不
适用于金属线键合。此工艺的化学药水和工艺
可能与某些阻焊膜不相容。浸锡印制电路板的
保存期限为6个月。以前保存期限非常有限（小
于6个月），但近
年来有了较大的改善（见IPC-
4554）。锡融于焊料中并成为焊点的一部分，在
最终焊点中其几乎无法检测到。由于锡会在焊
接过程中融解，焊料可直接贴附在铜表面。浸
锡与锡铅焊料和无铅焊料均兼容，其平整表面
可减少模板印刷和元器件共面问题。尽管有人
担忧会有锡晶须形成，但只要对电镀过程合理
控制就可以避免这种情况发生。
浸锡处理通 常 在不影响可 焊性的情
况下仅能
承受3个热循环。由于在几个再流焊循环之后浸
锡会出现退化，在波峰焊接中的镀覆孔完整填
充可能会有难度，特别是使用免清洗助焊剂时。
在氮气氛围下进行再流焊接是一个限制退化的
好方法；这种方法可以减少在波峰焊接时由于
通孔填充问题所带来的风险。如有可能的话，
波峰焊时焊料槽上方处于氮气氛围也是一个好
方法。
5.4 阻焊膜 阻焊膜是
一种高分子聚合物涂覆
层，旨在覆盖不需要焊接的所有表面。与复合
层压材料不同，阻焊膜通常是均质材料。顾名
思义，阻焊膜是用来覆盖板上不需要焊接的表
面以防止导体间的桥接。由于无铅焊接工艺的
变化，对于阻焊膜性能的评估被赋予了全新的
含义。
过去，不是所有的电路板都要求阻焊膜，这是
因为导体和连接盘间隔距离相当大，过波峰焊
时不可能引起相邻导体间的桥接。但是随着导
线变细和
节距变小，使用阻焊膜几乎是电路板
在进行波峰焊接时所必须的。对于全部表面贴
装（SMT）而无需波峰焊的电路板来说，需要
塞住或盖住导通孔以为某些ICT测试机提供真空
环境。此外，施加阻焊膜将导通孔塞住或封住
可以让导通孔和邻近导体靠得更近。
5.4.1 湿膜和⼲膜阻焊膜 干膜阻焊膜已不再为
大部分印制电路板供应商所采用。另外由于存
在阻焊膜总体厚度问题
，不允许阻焊坝小于0.25
mm。因此，干膜阻焊膜并不适用于BGA和其它
密节距元器件。湿膜（网印的）仍然可以使用，
但是由于定位困难，湿膜也并不适用于BGA设
计。
图5-11 微空洞⽰例
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5.4.2 感光阻焊膜 感光阻焊膜可提供精确定
位，施加阻焊膜容易，能将电路板上的导线全
部覆盖，耐久性高且比干膜便宜。
感光阻焊膜既可网印也可用一种被称为帘幕式
淋涂的工艺施加。在此工艺中，印制电路板高
速穿过阻焊膜帘幕或瀑布。
感光阻焊膜与光敏聚合物液体一起可能含有溶
剂，如果溶剂加入到阻焊膜，可印刷液态的阻
焊膜。将溶剂在烘箱中烘干，之后以
非接触或
者接触的方式让阻焊膜暴露在紫外光线（UV）
下固化。（若未添加溶剂，液态阻焊膜100%会在
紫外线下反应）。非接触式方法需要平行光系统
以使液态膜中的衍射和散射最小，这使得此系
统十分昂贵。接触式方法不需要平行紫外线光
源，故系统价格相对便宜。
5.4.3 喷射式阻焊膜 已有一种可应用
在极密
节距元器件上的施加阻焊膜新技术。这种技术
使用数码喷墨打印机在印制电路板或其它基板
上印上阻焊膜层。这种阻焊膜材料可直接通过
数码数据和一组分辨率达到750DPI的喷墨打印
头喷涂于基板上。
与传统的四步工艺施加阻焊膜方式不同，这种
阻焊膜层仅需一步就可完成，此阻焊膜材料是
专门研发的可喷射式油墨，它是一种既可热固
化也可紫外固化的不可溶混合系统。
喷涂系统的一些优点是能在密节距连接盘之间
印刷狭窄隔离带以及能对阻焊膜厚度进行严格
控制。不足之处为终端用户必须对油墨做鉴定
而且目前仅有绿色的油墨可供使用。
5.4.4 阻焊膜涂覆时印制板对拼 板 胶 ⽚的对
位 任何表面贴装应用中，拼板单板间的对位
尤为关键。尤其当板子以联板形式制作以便于
组装工艺和产量提高时，板间对位尤为重要。
印制板厂商很自然会以 联 板 的 形式制作印制
板，而组装厂组装时
也想利用多板排列形式的
优点。
任何拼板中单板的定位和方向通常由印制板制
造商自由决定。制造商会优化拼板材料利用率
和按照使用材料可达成的公差条件来制造特定
的电路板。众所周知的是，有机材料易于发生
形变（例：膨胀和／或收缩）；因此，基于对材
料的知识和尺寸形变的预测，电路板制造商通
常会调整电路和阻焊膜底片以弥补材料拉伸或
收缩所带来的
误差，这种调整取决于电路、电
路板尺寸和所选阻焊膜材料的性质。
了解组装厂商通常会基于“分步重复”的工艺
来制造模板是重要的。“分步重复”是将某单板
上的要素重复匹配安排到拼板的其它单板中。
确认制造商所提供的 布线图能否精确 地提供
BGA上的连接盘图形与同拼板上的全部子板的
连接盘图形的关系是是至关重要的。组装阵列
的布置不一致会导致组装板焊膏印
刷时出现错
印。
5.4.5 导通孔保护
5.4.5.1 侵⼊孔 侵入孔的概念是允许阻焊膜上
连接盘但未对镀覆通孔进行填充。侵入孔在原
始的阻焊膜开窗大小的基础上调整使其略大于
导通孔大小。
此概念容许镀覆通孔的排气和清洁，提供了更
多的覆盖表面并增加了阻焊膜和铜环连接盘间
的附着力。它也可在连接盘和导通孔间提供更
大的网格
使得在返工拆除BGA时阻焊膜脱落最
小。
5.4.5.2 导通孔掩蔽、堵塞和填塞 导通孔掩蔽、
堵塞和填塞（导电或非导电）是用阻焊膜覆盖
或填充导通孔的技术。这些工艺有几个不同的
目的。导通孔掩蔽、堵塞或填塞通常用于再流
焊和波峰焊的印制板。在某些特定场合也推荐
使用导通孔掩蔽、堵塞或填塞，如板子上BGA
下面有外露的导通孔要过波峰焊时。这种担忧
基于这样的事实，当位
于主元件面的BGA的板子
经过波峰焊时，大量的热可通过导通孔传递，
这种热量是很显著的，因为BGA底部有非常高
的导通孔密度。BGA焊点可能会在波峰焊接时
出现再回流，在没有助焊剂的情况下焊点再回
流会产生冷焊或开路状况。
通孔 灌 淹 或遮蔽操作可以 在表面处理之后进
行。对于OSP和IMAg（浸银）表面处理，导通
孔遮蔽会在表面处理后进行，因为用于清
洗铜
表面的化学物质会被截留在导通孔盖周围。这
些残留的化学物质可能会破坏导通孔壁，导致
导通孔开路。然而，在表面处理之后遮蔽导通
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孔可能会造成某些表面处理（例：OSP、ImAg、
ImSn）退化，主要原因为是在固化导通孔遮蔽
材料时，表面处理受到热暴露。这两个问题在
决定使用导通孔灌淹或加盖时必须加以考虑。
大部分印制电路板供应商会在表面处理之前进
行导通孔灌淹或遮蔽。
目前IPC标准区分有8种不同的导通孔堵塞和遮
蔽方法，可见于图5-12。为保护导通孔 进行掩
蔽、
堵塞和填塞会对之后的组装过程产生直接
影响，认识到这一点是很重要的。
表5-4提供了导通掩蔽、堵塞和填塞的优点和缺
点。这些已知选项的选择取决于制造商和组装
厂的能力。为了避免组装复杂，各制程的参与
人员明白权衡这些选项是很重要的。
5.5 散热器结构整合（例：⾦属芯电路板）当
结构、散热或电气要求有规定时，一种传导限
制芯或金属芯可以植入有机基材中。此处推荐
将印制板线路层布置成相对于金属芯
中心对称
的形式，也可布置相对于金属芯非对称的结构
（例如：金属芯两侧有不同数量的层数）；但这
种情况下由于金属芯或限制芯两侧的膨胀会有
差异，穿过整个层叠结构的镀通孔的可靠性可
能会下降。（见图5-13）
采用非对称设计的一个原因是要将电气功能从
机械或散热功能中分开，但是由于材料热膨胀
的差异，这个优点可能会被在焊接操作中（或
在预定
作业环境中的热循环期间）的电路板变
形或翘曲所抵消。
在互连产品的背面添加额外的铜层可达到某些
补偿。额外增加的铜层会使膨胀系数略微增加
同时还增大了焊接的难度，这是因为此时需要
施加更多的热量以确保理想的焊点形成。但其
正面的作用是加强了热传导性。
5.5.1 层压顺序 如前所述，更理想的结构是电
路层相对于所选用的位于板中央的
金属芯呈对
称分布。这样做，各多层电路板可分开加工，
每个部分各自有独立的层压顺序。例如，一个
四层电路板可让通孔贯穿全部四层，这样可在
电路板芯两侧复制使用。
为了在选定且适用范围内满足机械限制，多层板
中的金属芯总厚度应约为电路板总厚度的25%。
限制芯板经常被使用的原因为金属芯层可以通
过显影、蚀刻然后连接至镀通
孔。更厚的中央
金属芯一定要是机加工的。一些研究表明双限
制金属芯电路板的热循环耐受度要优于单限制
金属芯电路板。
另一种结构要求有特殊限制芯板，它是在每个板
层完成后，通过将多层板粘接在厚金属芯的两
侧制成。之后这种复合板顺序经钻孔、电 镀和蚀
刻等工艺以在两板之间形成镀覆孔连接。应提
供相关附连板以测试此复
合结构的完整性。
5.5.2 热传递途径 金属芯板使组件的热量显
著增加，这可能会使预热焊接过程不得不在异
常的高温极限下进行。这些设计应该在定型前
对其所处的生产条件进行全面评估。观察到的
典型影响是层压板开裂、变色和较粗颗粒状纹
理焊料。元器件和散热平面间的热传递途径可
通过两种方法来实现，一为直接与散热平面相
连，二为通过
位于元器件底部的散热导通孔与
散热芯或散热平面相连。
表5-3 导通孔填塞/侵⼊对表⾯处理⼯艺影响评估
表⾯处理 掩蔽 灌淹 遮蔽堵塞侵⼊
HASL 可行 可行 可行 可行 可行
OSP 可行 不推荐 可行 可行 可行
EIG 可行 可行 可行 可行 可行
ImAg 可行 不推荐 可行 可行 可行
ImSn 可行 不推荐 可行 可行 可行
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