BGA印制板（PBs）和其它类似类型的互连平台作为 BGA和其它元器件的安装结构。有多种多样的 安装结构可实现各种互连基板要求。这些结构使用了广泛的材料：既有有机的也有无机的， 它们具有宽泛的物理性质。材料的选择通常是 基于成品价格/性能的需求。

一、安装结构类型

以下是对一些较常用的安装结构基板的评估。

1、有机树脂系统

有机基板最常用于构建 电子互连结构。有机类基板在全球范围内已建 立起完善的生产基地。庞大生产基地的结果使 得在各种竞争性技术中采用此结构的有机材料 的成本最低。有机材料具有内在的良好电气性 能，最显著的是其相对低的介电常数，通过选 择树脂和增强材料，其值会更低。通常用玻璃 布来增强刚性有机基板，挠性基板通常无需增强。

2、 ⽆机结构

无机基板是有机基板的替代 品，它们通常为由烧结金属氧化物构成的耐火 材料。尽管它们通常很脆，但是它们拥有一些 有机材料不具备的显著优点。

优点中首要的是出色的热性能。如同有机基材， 它们也有许多材料可供选择：陶瓷、硅片和陶 瓷金属。这些材料比有机基材表现有更好的介 电性能。由于很脆，所以一般很容易破碎。由 于无机材料供应基地更有限，所以这些材质一 般都比较贵。

3、分层（多层、顺序或积层）

尽管单、 双金属层电路使用依然很普遍，但需要多层互 连结构以支持当今高性能电子中的BGA互连。制造多层电路板产品有数种方法，传统的多层 板是通过印刷和蚀刻覆铜基板的薄层，然后经 层压成为一个整体结构，该结构可通过钻孔和 电镀将层间在需要的地方连接起来。

但最近已研发了替代结构以解决与BGA相关的 高密度和布线困难问题。这些新结构使用许多 不同的方法以形成适合的多层结构。这些新结 构分别称作积层多层、顺序多层和层压多层。这些结构的一个关键特征是使用非常小的导通 孔。术语微导通孔用以描述这些极细小的互连。 典型的微导通孔直径小于150μm，并且有一个诱捕连接盘（导通孔起始点）和一个更小的目标 连接盘（导通孔终止点）。下 图所示为不同的高 密度互连印制板（HDI）（见IPC-2226）。

图示：不同积层结构⽰例

A. 穿孔后共压结构 – IV型，HDI构造

B. 顺序积层多层 – II型，HDI构造

C. 具有外部微导通孔层互连的⽆源基板 – IV型，HDI构造

D. 填塞导通孔，顺序共压基板 – ⽆芯V型，HDI构造

二、安装结构性质

1、树脂系统

有许多不同树脂系统适用于有 机层压板结构。传统的树脂系统具有为人所熟知 的悠久历史，并且值得信赖。然而为了支持欧盟 无铅法规要求的运动，许多新树脂正被开发以 满足再流焊更高温度组装的要求。测试方法也已得到开发，如 Td（分解温度）和T260、T288、 T300（分层时间） ，要量化材料的属性以符合新欧盟要求。一些新的树脂系统归类在IPC-4101的分标准中，如4101/99、/101、/121、/124、/126 和/129。

1）环氧树脂

环氧树脂是使用时间最长的 有机树脂，也是印制电路板最常用的树脂之 一。在合理的成本内，它综合提供了良好的物理、电气和加工性质。下表提供了它们的常规 性能。对于无铅应用，已开发了较高耐温能力 的环氧树脂，可以以较低的成本获得。

2）聚酰亚胺

当前使用的树脂系统中，聚 酰亚胺提供了最高的工作温度，它在军事应用 中一直受欢迎。预期在该应用中，现场存在对 板子用不受控的焊接工具进行返工和返修的可 能。由于它的玻璃化温度高，当用不受控的焊 接烙铁拆除或更换元器件时，聚酰亚胺可提供 了一个安全余量和潜能以减小对板子的损伤。上表提供了它们的常规性能。

3）双马来酰亚胺三嗪

因为结合了在合理成本下的高温能力，双马来酰亚胺三嗪BT树脂是 BGA封装构造中最常见的选择。如上表提供了它们的常规性能。

2、增强材料

增强材料提供了尺寸的稳定 性和大部分有机基板层压板的机械性能，以下 是一些更常用的增强材料。

1）玻璃纤维布

玻纤布是PCB基板最常用的增强材料。它们使用广泛并且加工相对容易， 可以得到许多不同厚度和织法的玻纤布。玻璃的化学成份会有变化并且会影响电气性能。目前E 类型的玻璃纤维是印制板基板最常用的玻璃纤维布。

2）玻璃毡

玻璃毡或非编织玻璃纤维毯常 被作为氟树脂的增强材料，普遍用于低损耗、 射频或微波应用。这种材料有时也可见于成型 层压板。

3）芳纶布

芳纶布已用于增强某些层压板。特别的是，它在X和Y方向有负膨胀系数，有助 于抵消树脂的面内CTE。由于作用相反的膨胀 和收缩，此层压板材料组合能近似地匹配陶瓷的 CTE。然而，芳纶布材料一个缺点在于其在Z轴方向上的CTE比玻璃纤维高，当温度变化时会 导致周围树脂发生断裂，沿着纤维表面留下微 裂纹。

4）芳纶纸

由于缺少制造资源，无纺芳纶 纸的供应量已减少了。芳纶纸在许多多层层压 板制造中得到了有效的使用，它们具有芳纶布 的大部分优点并有更高的工艺宽容度。它们通 常用于印制板表面或靠近表面的薄芯层，以便 更好地控制热膨胀系数。由于芳纶纤维是有机的，具有更易于被激光切割处理的额外优点， 并且孔加工也可以使用等离子蚀刻处理。该材料的这种有机性质也可助于保持低介电常数。

3、层压板材料性质

各种各样的材料性质对 BGA基板制造时层压板的选择很重要。

1）热膨胀

热膨胀通常根据X-Y平面内的 变化来表征，基本受控于材料的增强程度。X-Y 平面内的膨胀将对表面贴装元器件及其可靠性 产生最大的影响。热膨胀也会发生在Z轴且膨胀率远高于X-Y平面，尤其当温度高于Tg时。Z轴的 膨胀对镀覆孔和导通孔可靠性有极大的影响。

上表显示了各种增强树脂类的环境性质。所有 的热膨胀是以每摄氏度温度变化产生的每百万 分单位的变化来度量的。

2）玻璃化温度

玻璃化温度是增强材料和树脂系统从线性系数热膨胀转化为膨胀速率高很多的材料性质。 玻璃化温度（Tg）表明了树脂的分子结构由玻璃态转化为无定形态的温度 范围；这些不同的分子结构可导致非常不同的物理性质，这种情况多发生在树脂系统的温度 超过其固化聚合态时。当规定温度以更快速率 升高时，通常在Z轴方向上材料会膨胀，尽管仍保持为线性关系（mm/mm厚度）。以上表表示多种类型材料的玻璃化温度下的一些特质。下图以图示的方法解释了此概念并展示了不同树脂可能如何表现。

不同树脂制成的层压板的玻璃化温度不同，导 致耐高温能力不同。温度高的无铅工艺需要更 高性能的层压板，这些层压板价格通常更高。

玻璃化温度可通过三种方法（TMA、DSC、 DMA）测量。 通过TMA法得到的数据与可靠 性问题的评估是最相关的。此三种方法得到的数据关系可非常粗略地表示为：Tg(TMA)≈Tg （DSC）-10°C≈Tg（DMA）-20°C。

3）吸湿性

大部分有机材料具有某种程度 的吸湿性，并会以不同速率吸收水分，某些材 料的吸水速率相对较快。湿气的吸收改变了材 料的电气性能，比如损耗正切、材料的工艺特 性，因为排气会引起气泡。它也会影响物理尺 寸和层压板重量。因此，可以用一个简单的方法 来确定吸湿性，在已定义的潮湿暴露条件下， 通过记录重量的增加来确定材料吸收的水分。以上表展示了本章节所重点说明过的各种材料的重量与水分吸收速率的关系。IPC-6101定义了减少吸湿性的包装标准和确定印制板中水分含量的测试程序。

4）⽆铅⾼温焊接的可靠性问题

无铅焊料焊接需要较高温度，这带来了印制板树脂的耐久性和印制板电路板互连结构（如镀覆孔和导 通孔）的完整性相关的可靠性问题。 在此方面最重要的性质为分解温度、热膨胀和玻璃化温度。分解温度（Td）是树脂开始进行不可逆的分解 并损失重量时的温度；通常重量损失2%或5%时 测到的温度。温度范围为50-260°C的热膨胀， TE％（50-260°C），是玻璃化温度上下热膨胀的复合。

这三种性质的影响可以整合为焊接温度影响 指数（STII），定义式为STII = Tg/2 + Td/2 – (TE% (50-260°C) 10)。

三、表⾯处理

表面处理的主要目的是为了防止印制电路板裸露铜箔的氧化；这为了确保元 器件贴装或插入时表面是可焊接的。表面处理也有其它用途，包括：为探针、触点和开关、金 属线键合提供可靠的接触平面以及为焊膏印刷 的提供平整的表面。尽管BGA是本文的重点， 在选择最适合的表面处理时，其它元器件和组装 操作必须加以考虑。

由于没有一种理想的表面处理能适合所有应用 的要求，表面处理解决方案的研究需要持续改 善。下表给出了在选择合适的表面处理时一些 必须考虑的应用特点。因为人手上的盐分会对 表面处理造成损害（特别是OSP表面处理），所 以对PCB的操作方式很关键。作为一条通用准 则，印制电路板只能拿取它们的边缘。对任何 表面处理的板子要达到最大的贮存寿命，就要 求其有适当的包装和贮藏。

1、热风焊料整平（HASL）

在此制程，印制 板成品以垂直或水平的方式浸入熔融焊料槽中 （约为260°C），再用热风将多余的焊料吹离或整平，该工艺由此得名。HASL是印制板经历的第一次热应力冲击。当印制板结束此工艺之后， 任何湿润或不湿润的迹象都会立即显现出来。

1）锡铅热风整平

锡铅HASL曾经是印制 电路板的主要表面处理方法。然而涂层厚度均 匀性是SMT和BGA元器件的主要关注点--焊料 厚度的变化范围为0.8至0.38μm。通常来说太薄 的涂层厚度是不可接受的，因为较薄的焊料涂 层会完全转化为锡-铜金属间化合物，造成可焊 性极差的情况。锡铅HASL涂层厚度变化范围大 也会导致元器件共面度和焊膏印刷问题。不均 匀的表面会给焊膏印刷带来更大的难度，因为 印刷时模板和印制板间很难密封，密封不好会 导致焊料泄漏到模板底部。这个结果会导致更 高的模板清洗频率和潜在桥接不良的增加。

锡铅HASL与SMT、BGA和通孔元器件兼容，但不能进行导线键合。它可与大部分阻焊膜兼容。使用锡铅HASL处理的印制板的保存期限为12个月，通常可在不影响可焊性的情况下承受4到5 个热循环，锡铅HASL只能用于锡铅焊料。

2）⽆铅HASL

由于锡铅HASL不符合RoHS 规定，因此已转到无铅HASL。无铅HASL最可 能的替代材料是锡铜合金（熔点227°C），或锡银铜合金（熔点217°C）。锡银铜合金具有熔点 温度较低的优点，锡铜合金成本则较低廉。一 些无铅合金也会加入少量镍。所有高锡合金的 价格都高于作为被替代者的锡铅合金，因为原 来的低成本材料（铅）被替换成了高成本材料 （锡和银）。

无铅HASL可与SMT、BGA和通孔元器件兼容， 但无法进行金属线键合。它可与大部分阻焊膜 兼容。使用无铅HASL处理的印制电路板的保存 期限为12个月。通常来说其在不影响可焊性的 情况下可承受4至5个热循环。无铅HASL只能使 用无铅焊料进行焊接。

对那些需要采用无铅工艺的应用，无铅HASL是 理想的替代。这种表面处理方式比锡铅HASL更为光滑和平整（见下图）；然而密节距元器件的 镀层厚度均匀问题仍然需要解决。无铅兼容性层 压板能容许没有明显降级和不可接受翘曲（拱 曲和扭曲）的涂层工艺。极薄板在所有HASL工 艺中仍旧会遇到很大的问题，可能需使用夹具来解决。

2、有机表⾯保护（可焊性有机保护）

OSP 膜OSP是一种抗氧化有机化合物涂层（比如苯 并咪唑化合物），用于覆盖外露铜表面以防止氧 化。OSP一般是一种水性有机化合物，选择性地 与铜结合形成能保护铜并保持其可焊性的有机 金属层。有多种化学物质可供OSP使用，一些常 见的如苯并三唑、咪唑、苯并咪唑，这些涂层一 般通过浸入和喷涂法来施加。只要制程能受控 并且实现涂层均匀，两种方法都是有效的。 涂层厚度的变化范围可由较薄的0.2μm变化至相对 厚的0.5μm。 当需要进行多次再流焊循环和／或 两面焊接间隔时间较长时（最大时间24小时）， 应优先使用厚OSP涂层。

OSP涂层可与SMT、BGA和通孔元器件兼容， 但不能进行金属线键合。OSP涂层与阻焊膜的兼容性通常也不会是个问题。如果储存合适的话， 表面涂有OSP层的印制电路板的保存期限为6至9个月。 OSP涂层与锡铅焊料和无铅焊料均兼容；但在无铅焊接时必须要使用针对无铅焊料设计 的OSP涂层。

平整的OSP表面有效地减少了模板印刷和元器件 共面度问题。由于OSP涂层表面保持着像铜一样 的外观（OSP涂层是透明的），焊膏印刷错误可以通过增加的色差对比而更容易辨别。如果使用酒精或其它溶剂洗掉PCB上错印的焊膏，同样也会清洗掉OSP层，这会增加铜氧化的风险从 而影响可焊性。但是如果有必要，这样的板可以重新涂覆涂层。不建议对OSP电路板进行清洗 或擦拭，而应根据IPC-7526的做法进行处理。

OSP涂层有一些潜在的工艺问题。由于多次再流焊循环后OSP层会退化，波峰焊接时通孔的完全填充可能会很难实现，特别是使用免清洗助焊剂 的情况。在氮气氛围中进行再流焊接是限制OSP 退化程度的一个好方法。这种方法可以减少在波峰焊接时通孔填充发生问题的风险。波峰焊 接时在锡炉上方保持氮气氛围也是一个好的方 案。在再流焊过程中，焊膏应该覆盖整个连接 盘表面以避免在靠近边缘的连接盘出现退湿润 外观；尽管这只是外观现象，却常常会引起问 题。由于探针刺穿OSP涂层有一定困难，因此ICT 在线测试可能会存在问题；测试连接盘应该有 焊料覆盖（再流焊接或波峰焊接）以提供理想 的接触面。

3、贵⾦属涂层

由于RoHS指令中强制要求 消除电子焊料中的铅，即使某些金属的价格已超越了历史高点，贵金属涂层仍被越来越多地 用于印制电路板表面处理，因此贵金属涂层的成本通常高于其它涂层。

1）化学镀镍/浸⾦（ENIG）

化学镀镍/浸 金表面处理是在印制电路板外露铜的表面上， 先沉积一层镍层，随后沉积一层薄的金保护 层。浸金的薄层通过阻止高活性的镍表层氧化 以保持其可焊性。镀镍层的出现使得在多次再流焊、波峰焊接和手工焊等循环期间，给镀覆 孔孔壁提供了额外的强度。IPC-4552化学镀镍/ 浸金镀层规范，是一本有价值的参考文件。

ENIG与SMT、BGA和通孔元器件可兼容。ENIG 处理的表面被认为不是金属线可键合的表面。使用ENIG镀层的印制电路板的保存期限为12个 月。通常来说，它在不影响可焊性的情况下， 可以承受4至5个加热循环。 ENIG与锡铅和无铅焊料均兼容，其形成的平整表面可以减少模板 印刷和元器件共面问题。

ENIG应用可采用各种化学方法进行，取决于使用的化学方法，其导致的结果可能会不同。另外，所使用化学物质和工艺可能会与某些阻焊膜 不兼容。在化学镀镍工艺中所使用的还原剂含有磷或硼。在化学镀镍沉积的镍还原过程中，无论是磷还是硼会都会结合在镍沉积中。这些共 沉积元素含量水平应该控制在规定的范围内。过高的磷或硼的含量，超出规定的范围，可能 会对可焊性和焊点可靠性产生负面影响。

许多厂商已成功运用ENIG。然而，当BGA使用化学镀镍/浸金表面处理时，结果有时不可预 测。近几年出现了两种失效模式， 第一种失效模式是被称为“黑焊盘”的不润湿或退浸润情 况。下 图展示了由黑焊盘相关的失效而引发的裂纹位置。这种失效介于镍和镍锡之间的金属间化合物中（不是在焊球与镍锡金属间化合物之间）。

第二种失效模式是与机械应力有关的界面断裂，这种失效会发生在BGA焊球和镍锡金属间 化合物之间。下 图举例强调了这两种失效模式 的差异以及它们出现的位置。

从行业协会和个别公司的研究结果表明， “黑焊盘”是在浸金镀层工艺时由于化学镍镀层的 过度攻击（过度腐蚀）造成的。 当它们以金属金的形式析出时，电镀液中的金离子吸引金属 镍表面电子；相应的，镍离子被释放到电镀槽 中。由于某种微结构特征，例如涉及的晶粒边 界和电化学，这种置换并不会一直局限在某一 处发生，即金元素的沉积区域与镍离子的释放区域并不一定会相同。这种工艺可能的后果是 所选的镍区域会被侵蚀，而留下与焊料形成键合薄弱的粗糙的富磷层。受此影响的焊点不会与印制线路板形成强健的机械连接。其结果是，即使作用相对较小的外力也能使焊点失效， 暴露的连接盘上几乎没有焊料遗留。连接盘上的暴露镍表面是光滑的，外观颜色从灰色变到黑色，这是术语“黑焊盘”的由来（见下图1和图2）。由电子扫描显微分析SEM可明显看到类似 于“龟裂”的镍结节状结构。通过EDX能谱仪的分析，可发现高含量的磷和镍以及低含量的锡。出现“黑焊盘”的情况其实并不十分普遍，无需反对将化学镀镍/浸金用作表面处理。使用这种表面处理的PCB组装厂应该知道这个 潜在问题，学会如何识别并采取纠正措施。

⿊焊盘表⾯典型的龟裂外观

具有腐蚀针刺的⼤区域严重⿊焊盘，针 刺穿过 浸⾦表⾯底下的富磷层伸进富镍层

最近分析表明即便没有出现过度侵蚀，焊点的 界面断裂也是发生于镍-锡金属间化合物层和BGA焊球之间，或发生在高应变／应变率的条 件下。失效已发生在实验室各种试验条件下包括 弯曲、机械冲击和热循环试验。数据表明增加 应变率可将失效模式转变为焊点的界面断裂。

因此如果应变率足够高，即使应变减少也有可 能发生界面断裂。目前没有行业规范对已组装 BGA（在各种表面处理的PCB板上）进行机械 强度的定量评估。

2）电解镀镍/电镀⾦

另外一种镍/金组合 方式为电解镍/电镀金表面处理。这种电镀与之前提过的相类似，但有与化学镀镍/浸金不同的晶粒结构，且不会出现“黑焊盘”焊点断裂现象。电解镀镍/电镀金工艺在图形电镀之后且大 多在阻焊膜施加之前，因此会带来一些表面污 染的风险。在电解镀镍/电镀上施加阻焊膜，比 其它表面处理阻焊膜附着力低，这会导致BGA 组装时的问题，尤其是在返工时。如果覆盖在 BGA连接盘和导通孔之间线条的阻焊坝脱落， 焊料就会从连接盘流入导通孔，导致焊料不足或焊点开路。

电解镀镍/电镀金印制电路板的保存期限为12个 月。 它可与SMT、BGA和通孔元器件兼容并可 进行金属线键合。通常来说，它可在不影响可 焊性的情况下承受4至5个加热循环。电解镀镍/ 电镀金可与锡铅和无铅焊料兼容，其平整的表 面可减少模板印刷和元器件共面问题。

另一个关心的问题是很难控制整块板上镀金层的厚度。 金层可能会过薄（如在密集电路区 域）或过厚（如在孤立电路区域）。后者的情况可能会因为焊点中金含量过高（>3%）而引起金 脆。金脆化会造成脆弱的焊点连接并最终引起 失效 （见下图）

3）化学镍/钯/浸⾦（ENEPIG）

除了在镍层之后而在最后金层之前使用了钯金属层沉积之外，化学镀镍/化学镀钯/浸金工艺与ENIG类 似。钯金属层远比金硬，为表面处理的金属线 键合提供了额外的强度并对防止位于底部的镍 遭到氧化。ENEPIG结构如下图所示。ENEPIG 并非所有印制电路板制造商都能提供，在PCBA 装配厂家中使用也并不广泛。

这种表面处理可与SMT、BGA和通孔元器件兼 容且可进行金属线键合。镍/金表面处理通常在 不影响可焊性的情况下可承受4至5个热循环。使用EEPIG镀层的印制电路板的保存期限为12 个月，其平整表面可减少模板印刷和元器件共面问题。镍/钯/金电镀工艺的高温和低pH值会 与某些阻焊膜不兼容。

ENEPIG最适合于无铅焊接。研究已表明ENEPIG 用锡铅连接时，并不能产生非常高的可靠性焊 点。钯本身无法与铅形成合金。非合金化的铅 会破坏IMC的形成。当钯加入Ni3Sn4层后，它 会聚集成明显的区域（远离铅），而形成不均匀 的IMC层。IMC层的过度增长和不均匀分布使得 ENEPIG在与锡铅焊料一起使用时的可靠性会下降。

4）直接浸⾦（DIG）

直接浸金是一种通过化学电镀工艺直接在铜表面进行金沉积的表面 处理工艺。该工艺的图解如下图所示。在铜表面直接金沉积可以形成很好的覆盖。金沉积的主要化学反应为自动催化反应而非置换反应。 当金膜厚度在30至80nm的范围之内时，具有良好的可焊性； 然而，底部粗糙的铜层会影响焊料的润湿。良好的引线键合特性也来自于中性PH、自催化型高浓度化学镀金液在薄金上部的电镀沉 积。DIG在印制电路板供应商中没有广泛普及， 在PCBA装配厂商中也没有广泛运用。

DIG通常在不影响焊接性能的情况下可以承受3 至4个热循环，与阻焊膜也可兼容。 DIG镀层的印制电路板的保存期限为9至12个月，其平整表面可以减少模板印刷和元器件共面问题。 DIG可 能是最适合应用在锡/铅焊接（它未广泛使用的 一个原因）。无铅焊料的效果（在可焊性和润湿 性方面）通常没有锡铅焊料好。

5）浸银

浸银表面处理是在印制电路板的外露金属（铜）表层通过选择性置换铜原子和 银原子而实现的。有机物质的沉积作为此工艺 的一部分，它可以减少纯银表面预期的氧化。

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（下图）。然而，这个问题好像可以通过最新的浸银化学药水来缓解。

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。

四、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。

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。

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。

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。

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、导通孔保护

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。

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，可见于下图。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。

下表提供了导通掩蔽、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。

五、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。（见下图）

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。

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。

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。