在 PCB 结构中,过孔(Via)承担着层间电气连接的重要作用。对于多层板而言,过孔不仅是导通路径,更是电流承载、热量传导以及结构支撑的一部分。然而,在很多项目中,过孔品质往往只在电气测试阶段被简单验证“是否导通”,却很少从长期可靠性的角度进行评估。事实上,过孔质量问题通常不会在初期测试中暴露,而是在产品使用一段时间后逐渐显现。一旦过孔出现微裂纹或镀层失效,整块 PCBA 可能间歇性失效,排查难度极高。
过孔不仅是导通结构,更是应力集中区域
过孔由钻孔、去污、沉铜、电镀等多道工艺形成。孔壁镀铜层的均匀性直接决定其电气与机械性能。在回流焊过程中,PCB 经历高温热循环。由于铜与基材的热膨胀系数不同,孔壁镀层会承受周期性拉伸与压缩应力。如果镀层厚度不足或分布不均匀,应力集中位置就会产生微裂纹。这种裂纹初期不会导致完全断路,但在反复热循环中会逐渐扩展,最终形成开路故障。
电镀质量不稳定,是失效的重要诱因
过孔镀铜厚度通常有最低标准要求,但最低值并不代表最优可靠性。当电镀过程控制不稳定时,孔壁某些区域可能出现薄铜现象。薄铜区域在通电时电流密度较高,长期运行会产生局部发热,加速金属疲劳。对于高电流或电源板应用,这种风险尤为明显。此外,如果电镀过程中产生空洞或夹杂物,会削弱孔壁结构完整性,使过孔在机械应力或振动环境中更易损伤。
多层板结构增加失效风险
随着 PCB 层数增加,过孔深径比不断提高。深孔电镀的均匀性控制难度更大,如果孔内沉铜覆盖不足或镀层分布不均,内部结构可能存在隐性缺陷。在多层板中,过孔连接多个内层铜箔,一旦孔壁局部开裂,将影响多个信号或电源网络。相比单层或双层板,故障影响范围更广。因此,多层高密度 PCB 对过孔品质的要求远高于常规电路板。
热循环与环境应力放大问题
在实际使用环境中,PCBA 可能经历频繁开关机、温度变化或户外环境湿度波动。这些因素都会对过孔结构产生长期影响。热胀冷缩作用会反复拉伸孔壁铜层,湿气渗透则可能加速金属氧化。如果过孔本身品质不足,这些外部环境因素会显著缩短其使用寿命。很多过孔失效问题表现为“偶发断路”或“间歇性故障”,难以在实验室短期测试中复现。
填孔与塞孔工艺影响焊接可靠性
在 BGA 区域或高密度设计中,过孔常布置在焊盘内部。如果未进行树脂填孔或可靠塞孔处理,回流焊时焊料可能沿孔洞流失,形成空洞或焊点强度不足。即使焊接表面看似正常,内部空洞率偏高也会降低机械强度。在热循环或振动环境中,这些焊点更容易产生裂纹。因此,过孔处理方式直接影响焊接质量与长期稳定性。
打样合格,不代表长期可靠
在 ICT 或功能测试阶段,只要过孔导通,通常会被判定为合格。但过孔失效多属于疲劳型失效,需要经历时间与应力累积才会显现。量产项目中,如果过孔品质控制不稳定,批次间差异会导致部分产品提前失效。售后阶段问题集中爆发时,排查难度极大。这类问题往往被误判为焊接缺陷或元器件故障,实际上根源在 PCB 制造阶段。
如何提升过孔长期可靠性?
从设计角度,应避免过高深径比结构,合理规划层间连接方式。在制造阶段,应确保电镀厚度满足高于最低标准的稳定值,并加强镀层均匀性控制。对于高可靠应用,可进行热冲击或热循环测试,提前验证过孔耐久性能。对于高密度焊盘内过孔,应优先采用填孔与研磨工艺,确保焊接稳定。过孔品质控制不仅是电气要求,更是结构可靠性要求。
结语
过孔品质差不会在第一时间暴露问题,却会在长期使用中逐渐积累风险。镀层不足、结构不均、工艺控制不稳定,都会对 PCBA 的可靠性造成深远影响。从制造角度看,过孔是多层 PCB 的关键连接结构,也是应力最集中的区域。只有在设计与生产阶段充分重视过孔质量,才能确保 PCBA 在复杂环境中保持稳定运行。