在PCB制造与PCBA装配过程中,过孔质量通常通过孔径、公差和电测结果来判定。只要孔径一致、镀层厚度达标、导通电阻合格,很多项目就默认认为:过孔是可靠的。但在实际应用中,尤其是经历多次热循环、高低温冲击或长期通电后,一些“看似完全合格”的过孔,却开始出现阻值漂移、间歇性失效,甚至直接断裂。问题往往并不在孔径,而在于——镀铜应力分布的不一致。
你是否遇到过以下问题?
如果这些现象让你感到困惑,那么很可能是应力问题,而不是尺寸问题。
解决方案:从“尺寸合格”升级到“应力可控”
PCB过孔的可靠性,并不是简单由孔径或镀铜厚度决定,而是由应力如何在孔壁内部分布决定的。
1. 孔径一致,并不代表孔壁状态一致
即便钻孔尺寸完全一致,不同孔位在钻削过程中承受的机械应力并不相同。刀具磨损、进给速度、板叠位置差异,都会影响孔壁微观结构。这些差异在外观上几乎不可见,却会直接影响后续镀铜的结合状态。
2. 镀铜厚度合格,应力却可能高度集中
常规检测关注的是“平均铜厚”,而不是应力分布。在实际电镀过程中,孔口、孔中段、孔底的镀铜生长速率并不完全一致。如果应力集中在局部区域,即使整体厚度达标,也可能在热循环中率先开裂。
3. 化学沉铜阶段的隐性影响
化学沉铜是建立孔壁金属层的关键一步。若孔壁活化不均匀,沉铜层在不同位置的致密性和附着力会产生差异。这些差异在后续电镀中会被“放大”,形成应力分布不均的基础结构。
4. 板厚与孔径比被低估
当板厚增加、孔径减小时,镀铜过程中应力释放路径受限。即使工艺参数不变,孔内不同位置的铜层拉应力和压应力分布也会发生明显变化。这也是高层板、厚板更容易在过孔位置出现可靠性问题的原因之一。
5. 热循环才是真正的“放大镜”
常规电测只能验证导通状态,却无法验证结构稳定性。在反复热胀冷缩过程中,应力集中区域会不断累积疲劳,最终表现为阻值漂移或瞬断。因此,很多过孔问题只会在老化、可靠性测试或客户端长期使用后暴露。
6. 为什么问题看起来“毫无规律”?
由于应力分布受多因素共同影响,不同孔位的失效时间和形式并不一致。这就导致问题看起来随机、难以复现,但本质上是同一类结构隐患在不同位置被触发。
7. 如何提升过孔长期可靠性?
真正成熟的PCB制造,会在钻孔、电镀和热处理阶段综合控制应力来源,而不是只盯着孔径和铜厚这两个“显性指标”。在一些对可靠性要求较高的项目中,具备经验的制造团队往往会通过制程窗口优化和可靠性验证,提前筛掉潜在风险。
总结
PCB孔径一致,只能说明尺寸合格;镀铜应力分布一致,才决定过孔是否真正可靠。很多长期失效问题,并不是工艺“没做到位”,而是评价标准停留在了表面层级。