设计指南

HDI 板表面处理申报:fine-pitch 与 via-in-pad 要补的字段

PCB168 Editorial Team·
HDI 板表面处理申报:fine-pitch 与 via-in-pad 要补的字段

你抄下来的那几个选项,出自另一张表

把两张表并排放一下,问题就全在里面了。

/capabilities/ 上的表 / 与本决策相关的行
/capabilities/ 上的表与本决策相关的行
Standard PCB最小线宽/间距 2mil/2mil · 最小孔径 0.1mm 机械、0.075mm 激光 · 铜厚 0.5oz–20oz · 表面处理:HASL / ENIG / OSP / 浸锡·浸银
HDI PCB叠层 1+N+1 至 4+N+4 · 微孔孔径 ≥0.075mm · 层间对位 ±25µm · 最小线宽 2mil · 盲埋孔 是 · Via-in-Pad:填平封盖

单独读 HDI 那组行,会读出标准板那组行从来不会告诉你的一件事:HDI 表对"焊盘那里发生了什么"的回答不是一个表面处理的名字,而是一个结构性陈述——via-in-pad 是填平并封盖的。表面处理是盖在那个封盖之上的东西,而那个封盖跟一块光铜焊盘不是同一个表面。

所以买家真正需要的顺序,和页面排版给的顺序是反的:

  1. 这块板上最细的 pitch 是多少,那个 pitch 上是什么封装?
  2. 这些焊盘下面有没有 via-in-pad?在 any-layer 或堆叠结构的 HDI 上,答案通常是有。
  3. 结合 1 和 2,表面处理之前那个焊盘面长什么样——平的、略凹、还是略凸?
  4. 然后再选表面处理,并且申报它要满足的条件,而不是只写一个名字。

大多数询价单是从第 4 步开始写的。而让第 4 步变得可回答的,是第 1 到 3 步。

还有一个只在 HDI 上成立的理由:产品页公布的是 FR-4 / BT / ABF 三种材料、4 至 20 层、对位控制在 ±25µm。这是三个各自独立、又都影响焊盘平整度的变量。一个不考虑它们的表面处理申报,本质上只是在申报一种化学工艺。

决定表面处理的是 pitch,不是偏好

有一句话能改变这一行的写法:pitch 越细,表面处理就越不是一个偏好项,而是一个尺寸要求。

表面处理做两件事:让铜面在贴装之前保持可焊,以及提供一个锡膏与回流曲线能配合的表面。在双面板 1.27mm pitch 上,第二件事随便选什么都能满足——没人会把表面处理当成一个尺寸来量,因为焊盘大、锡膏量大、公差链里有余量。

到了 0.4mm pitch,焊盘小、锡膏量小、公差链几乎没有余量。这时同一个表面处理以三种方式参与进公差链:

  • 它增加了一层厚度。 表面处理自身的堆积量压在焊盘上,成为每个锡球要跨越的高度的一部分。
  • 它在焊盘之间是有波动的。 没有哪道工序能在整个拼板上完全均匀沉积。pitch 大时这点波动是噪声;pitch 细时它是你剩余间隙的一个可观比例。
  • 它决定了焊盘的形貌呈现方式。 有些表面处理基本是贴合底下形状的,有些会把表面拉平。这是"能盖住一个略凹焊盘"与"把这个略凹忠实复制出来"的区别。

第三点就是表面处理这个问题和 via-in-pad 那个问题不能分开回答的原因,也是几乎没有询价单会写到的部分。

注意上面这三条里刻意没有的东西:数值。没有以 µin 计的镀层厚度、没有以 µm 计的共面性公差、没有 pitch 与表面处理的对应限值表。这些本篇不会给,因为 PCB168 没有把它们作为能力值公布过,而一份采购指南里编出来的数字会变成别人拿去质问供应商的规格。能力页公布了 ±25µm 的对位和 ±5%(TDR 验证)的阻抗,但没有公布表面处理的厚度窗口,所以本篇也不写。本篇能做的是告诉你该要求把哪些条件写下来。

落到询价单上,由 pitch 驱动的问题是这几条:

  • 板上最细的 pitch,写成具体数字,并注明该 pitch 上的封装类型(BGA、CSP、QFN、0201 阻容,或者混合)。
  • 有没有 fine-pitch 区落在 via-in-pad 之上。
  • 同一面上是否既有 fine-pitch 又有较大、较厚的特征——这是一个表面处理选择里面互相竞争的要求。
  • 贴装方对表面处理有没有指定或拒绝的选项——这是与"你自己会怎么选"分开的一个独立输入。

把这些和叠层、文件包一起发出来(文件清单见 HDI 报价资料包检查表),表面处理这一行对双方就都不再是猜的了。

填平封盖之后的那个面,才是表面处理的落脚点

Via-in-Pad:填平封盖 在 HDI 那张表里只是一行,但它对表面处理这一行的影响超过页面上任何其他内容。

把这个词拆开看。微孔打在元件焊盘里面,而不是旁边。如果就这么开着,回流时锡膏会被这个孔吃掉,焊点缺锡。所以这个孔先被填平——用填充材料把孔封住;再被封盖——电镀覆盖,让焊盘重新读起来是一个连续的导电面。然后板子才去做表面处理。

也就是说,在一块有 via-in-pad 的 HDI 板上,表面处理不是做在一块光铜焊盘上的。它做在一个中心区域刚刚还是个孔、被填平、又被电镀封闭的焊盘上。在表面处理化学品碰到它之前,已经有三道各自独立的工序贡献过这个表面。

由此有两件事必须进询价单。

第一,焊盘处的平整度是一个申报要求,不是一个假设。 封盖后的孔可以与周围焊盘齐平,也可以最终略凹、或者略凸。你拿到哪一种是工序结果,而可接受的状态是你陈述、供应商确认的东西——不是从"封盖"这两个字里推出来的。我们公布的是"填平封盖";*你的装配需要这个封盖面处于什么状态*,仍然要你来指定。说清楚焊盘处必须成立什么,并且问清楚这一条怎么验证。

第二,填孔的验证和表面处理的验证是两回事。 能力页列出的 X-Ray 检测覆盖 BGA 与 via fill 验证,切片(microsection)用于品质验证。X-Ray 是穿过板子看填充在不在、密不密实。这两项都不是关于成品焊盘外表面状态的陈述。如果你的板子需要两样都确认,就两样都提,并且问清每一样你会拿到什么记录。

这也是与微孔那篇文章的干净分界。堆叠与错位微孔结构申报讲的是孔的结构——孔柱落在哪、跨哪些层、堆叠还是错位会怎样改变制造。本篇从那之后的一步开始:这个结构冒出到焊盘表面、要被交给装配的那一刻。同一个特征、不同的字段,两个都得申报。

内部沟通时可以这么说:微孔申报告诉制造方要建成什么;表面处理申报告诉制造方要交出什么。

这一行写不清,暴露的地方不是来料检验

这一节讲的是为什么一个申报不足的表面处理行是贵,而不只是不整齐。

来料检验是拿板子对图纸。尺寸、层数、孔径、阻焊、字符、电气通断、表面处理名称是否正确。如果询价单写的是 ENIG、来的板也是 ENIG,表面处理这一格就通过了。收货清单上每一项都打上勾。板子按合格品入库。

这整个流程里,没有任何一步在测试"这种表面处理,在这块板的焊盘形貌上、在这个 pitch 上,能不能做出好焊点"。这个问题只有在锡膏印下去、板子过完回流之后才有答案。

所以失效模式不是"坏板在收货时被退回",而是:

  1. 板子通过来料检验。
  2. 板子放行到装配,而元件通常已经按这批板采购好了。
  3. fine-pitch 焊点结果不一致——有些区域没问题,有些区域有问题。
  4. 开始排查,而且排查方向一开始就是偏的,因为看到的现象是焊点,而焊点的成因很多:锡膏、钢网、曲线、贴装、板面全都是候选。我们的焊点失效成因排查一文走的就是这棵诊断树。
  5. 即使最后追溯到焊盘状态或表面处理,这块板仍然是符合它自己图纸的。没有不合格项可以开,因为图纸从来没有陈述过实际需要的那个条件。

第 5 步值得多停一会儿。一个申报不足的表面处理行不会产生"供应商失效",它产生的是一块同时"正确"和"不可用"的板,而且没有任何合同路径去索赔。 成本以报废、返工、周期,以及一场谁都无法在纸面上赢的争论的形式落地。

修法完全在上游,而且在询价阶段不花钱:陈述条件,不只是名字。 写明表面处理种类、写明焊盘处必须成立什么、写明怎么确认、写明随货交付什么记录。这样一旦不达标,那是一个真实的不合格项,而不是一场各执一词。

顺带提一个常在同一行上出现的坑:HDI 板的报价如果回来明显偏低,通常是在某处做了假设,而表面处理加焊盘状态是这些假设常见的藏身处。怎么把这些假设问回来,见低价 HDI 报价的假设核对。

可焊性保存期与回流次数属于申报内容

还有两项跟在表面处理这一行后面,而两项都因为"感觉是别人的事"被落下。

可焊性是有保存期的。 表面处理在特定存放条件下保护铜面不氧化,保护期是有限的。不同表面处理在这一点上表现不同——有的能稳很久,有的对时间和搬运更敏感。相对特性见表面处理选型比较。在询价阶段真正要紧的是后果:如果你的板会先入库放一段时间,或者要按另一套排期发给贴装方,那么存放条件和保存期预期是订单的一部分,不是事后再协调的细节。

本篇的封面图正是来自这里,也是为什么选的是一张搬运场景而不是板子特写:完成制造的裸板叠在周转料车上等着流转。制造完成、装配未开始的这段间隔,才是表面处理的可焊性被真正消耗掉的地方。它不是在规格表上被消耗的。

落到询价单的内容:装配前的预计存放时长、包装与防潮要求、是否要求真空包装配干燥剂与湿度指示卡。至于裸板烘烤,如果有人在考虑,那是一个需要双方共同决定的动作,因为不是每种表面处理对烘烤的容忍度都一样。

回流次数是一个输入项,不是事后再说的事。 双面贴装的板要过多次回流;带连接器或压接件的板可能还有额外的热历程;返修再加一次。每一次都是表面处理必须扛住、同时还要为之后才焊的东西保住可焊性的热事件。

所以如果 B 面在 A 面之后焊,表面处理必须在 A 面回流之后、在 B 面焊盘上仍然好用。这是一个实打实的选型约束,而制造方从 Gerber 里读不出来。写清计划的回流次数,以及后续是否还有手焊或选择性焊接。

这两项该放的位置和你的测试检验要求是一样的。PCBA 测试与检验要求的定义方式里那条规律在这里直接适用:报价前陈述的要求成为范围,报价后提出的要求成为变更请求。

HDI 表面处理要申报的七行

把 表面处理:ENIG 换成下面这七行。它们放得进一个段落,而且全是你已经知道、或者一个下午就能定下来的东西。

# / 要申报的行 / 为什么必须写明
#要申报的行为什么必须写明
1表面处理种类,以及是否接受替代方案指明化学工艺,同时告诉供应商有没有空间提出更适合这个板型的方案
2板上最细 pitch + 该 pitch 的封装类型把表面处理从偏好变成一个有明确驱动因素的尺寸要求
3fine-pitch 区是否落在 via-in-pad 上、在哪几面说明表面处理要做在封盖过的孔焊盘上,而不是光铜上
4这些位置要求的焊盘状态,以及如何确认让"不达标"成为真实不合格项而不是各执一词的那个字段
5随货交付哪些记录把填孔验证与焊盘表面确认分开;能力页列有 X-Ray(BGA 与 via fill)与切片
6计划的回流次数,以及之后的手焊/选择性焊接表面处理要扛住每一次热事件,不只是第一次
7装配前存放时长 + 包装/防潮要求可焊性有保存期,而它是在这一段里被消耗的

关于这张表的用法说明一下:第 1 到 3 行是你已经掌握的事实。第 4 行是唯一需要做一个决定、并且需要一次简短沟通的——这一行在干真正的活。第 5 到 7 行属于物流层面,也正是最常被发现得太晚的那几行。

HDI 包里其余部分——层数、叠层写法、微孔结构、阻抗目标、材料选择——配套清单见 HDI 报价资料包检查表,材料选择见 FR-4 / BT / ABF 申报。整套通过 询价入口 发过来,表面处理这一行就带着它的上下文一起到了。

当贴装不是同一家做的

上面所有内容,在制造与贴装分属两家供应商时都会变难——而这正是自己买裸板、去别处贴装的团队的常态。

结构性的问题是:表面处理由制造方选定并实施,由贴装方消耗,而两家在对方做决定的时候都不在场。 贴装方对焊盘状态、保存期、耐回流有要求;制造方手上有板子文件和一个表面处理名字。只有买家同时坐在两边。

这让三件事明确变成你的活:

  • 在裸板询价发出之前,先收集贴装方的要求。 直接问四句:这个 pitch 你们指定或拒绝哪种表面处理;焊盘要什么状态;板子到你们那里要怎么包装;你们会跑几次回流。四个问题、一封邮件,每个答案都变成一行询价单内容。
  • 把贴装方的要求用制造方的语言写进裸板订单。 "我们的贴装厂偏好 ENIG"不是一条规格。pitch、via-in-pad 情况、焊盘状态要求、包装预期才是。
  • 定清楚在哪里发生验收。 如果板子是在你的仓库按裸板图纸验收的,而问题只在贴装厂那里才出现,那你已经为一批没人肯负责的板付了钱。事先说清随板走的是什么证据、被验收的是什么状态。

如果制造与贴装都由 PCB168 承担,这一层协调会收拢成一次范围评审。PCBA 页面把模式写得很直白:报价输入是 BOM + 制造文件 + 贴装坐标数据,装配范围由工程评审确认,检验计划按项目约定,测试要求由客户定义并经评审。该页面同时明确不公布固定交期、MOQ、设备可用性或产能数字——这些只在书面报价中确认,那也是它们该在的地方。

无论哪种模式,表面处理申报是制造与装配之间的交接物。一次写清楚,两家供应商就在按同一句话工作。

FAQ

HDI 能力表里为什么没有表面处理?

因为表面处理是跨板型共用的工序,所以它在能力页的 Standard PCB 表里——HASL、ENIG、OSP、浸锡或浸银。HDI 表里列的是 HDI 专属的东西:叠层 1+N+1 至 4+N+4、微孔孔径 ≥0.075mm、对位 ±25µm、最小线宽 2mil、盲埋孔,以及 via-in-pad 填平封盖。那些表面处理选项对 HDI 同样适用;要注意的是,脱离 HDI 上下文直接抄过去,等于把标准板的含义带进了 HDI 订单。

"填平封盖"对我的焊盘意味着什么?

打在元件焊盘里的微孔先用填充材料封住,再电镀覆盖,让焊盘重新读成一个连续的表面而不是一个孔。表面处理随后做在这个封盖之上。实际后果是:表面处理落在一个由多道工序共同形成的表面上,而不是光铜上——这正是"要求的焊盘状态"必须是一个申报字段、而不能是一个假设的原因。

0.4mm pitch BGA 是不是必须用 ENIG?

本篇不会给出 pitch 与表面处理的硬性对应规则,因为 PCB168 没有公布过这样的规则,而编出来的阈值会变成别人拿去质问供应商的规格。一般成立的是:pitch 越细,表面处理就越是在参与公差链、而不只是在保护铜面,因此选型空间会收紧。把最细 pitch、封装类型、下面有没有 via-in-pad、以及贴装方的要求发过来,工程会针对这个板型确认合适的表面处理。

板子通过了来料检验,是不是说明表面处理这一行写够了?

不一定。来料检验确认的是板子与图纸一致,包括所用表面处理与所写名称相符。它不测试这种表面处理在这块板的焊盘形貌与 pitch 上能否做出一致的焊点——那个问题只在回流时才有答案。一块板完全可以既符合自己的图纸、又不可用,只要图纸从未陈述过实际需要的那个条件。

要不要告诉制造方我跑几次回流?

要。每一次回流都是表面处理必须扛住、同时还要为之后才焊的东西保住可焊性的热事件。双面贴装的板,B 面是在 A 面已经过完回流之后才焊的。制造方从 Gerber 里读不出这件事,所以要写明计划的回流次数,以及之后是否还有手焊或选择性焊接。

制造与贴装是两家时,表面处理的决策归谁?

归你,因为你是唯一同时与两家接触的一方。先收集贴装方关于 pitch、焊盘状态、包装、回流次数的要求,再把它们以规格(而不是偏好)的形式写进裸板询价单。同时事先定清楚在哪里发生验收、随板走什么证据,这样贴装环节发现的问题才有索赔路径。

要拿到报价我该发什么?

层数、按 1+N+1 写法的叠层、最小线宽、微孔结构、材料倾向、最细 pitch 及其封装类型、有无 via-in-pad 及位置、要求的焊盘状态、需要的记录、回流次数、存放与包装预期。配合 HDI 报价资料包检查表,通过询价入口提交。

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