上海pcb生产流程中PTH孔与NPTH孔的区别及用途

PCB板设计中，孔有四个作用：电气导通、定位、散热、方便分板。而孔又分导通孔(PTH)和非导通孔(NPTH)，而在一般的设计中，只有PTH孔有孔环，NPTH孔是不具备有孔环的，但是一些特殊情况也会将NPTH孔设计孔环（这时候的孔环起到接地作用）。PTH金属化孔，与相连的层是导通的，有电气连接。与之相对的是NPTH 非金属化孔，是指孔内侧没有铜，电气隔断。NPTH是非沉铜孔，孔壁无铜，一般是定位孔及锣丝孔。可用干膜封孔或在电镀前胶粒塞或电镀后二次钻孔。

PTH孔与NPTH孔的用途：
PTH是金属化孔，一般在电路板的PTH孔有两种用途，一种是用来焊接传统dip零件脚用的，这些孔的孔径必须比零件的焊接脚直径来得大一些，这样才能把零件插到孔中。

另一种比较小的PTH，通常称其为via（导通孔），是用来连接及导通电路板（PCB）的两层或多层之间的铜箔线路用的，因为PCB是由许多的铜箔层堆迭累积而成，每一层铜箔（copper）之间都会再铺了一层绝缘层，也就是说铜箔层彼此之间不能互通，其讯号的连接就是靠via，所以中文才会称其为（导通孔）。

NPTH是非金属化孔，孔内侧没有铜，电气隔断通孔是指贯通PCB板的顶层和底层，类似孔还有盲孔和埋孔，而通孔可以是PTH，也可以是NPTH，根据具体需求而定。例如用于连接导线的孔需要PTH，用于固定功能的，例如螺丝孔，就可能是NPTH。

PTH的功能：在钻孔的非导电细胞壁基板上，薄薄一层化学铜化学沉积作为后续电镀铜的基质。PTH工艺分解：碱性脱脂→2或3次逆流冲洗→粗化（微蚀刻）→二次逆流冲洗→预浸渍→激活→二次逆流冲洗→脱粘→二次逆流冲洗→下沉→二级逆流冲洗→酸洗。

PTH流程说明：
碱性脱脂：去除板表面的油，指纹，氧化物，孔中的灰尘。然后从负面调整孔壁充电至正电荷以促进胶体钯在后续工艺中的吸附。脱脂后，应严格按照指南进行清洗，并应使用铜背光测试进行测试。

微蚀刻：去除电路板表面的氧化物并使表面粗糙，以确保后续铜层与基板底部铜的良好粘合。新的铜表面具有很强的活性，可以很好地吸附胶体钯。

预浸渍：主要保护钯罐免受预处理槽的污染，延长钯槽的使用寿命。除钯氯化物外，主要成分与钯罐相同，氯化钯可有效润湿孔壁，促进活化液随后活化成孔，足够有效的激活。

活化：预处理碱性脱脂极性调节后，带正电孔壁可有效吸附带负电荷的胶体钯颗粒，保证后续铜的平均，连续性和致密性下沉，激活对后续铜槽的质量至关重要。

控制点：指定时间，标准亚锡离子和氯离子浓度，比重，酸度和温度也很重要，必须严格按照操作说明进行控制。

肽化：去除胶体钯颗粒的亚锡离子，并暴露胶体颗粒中的钯核以直接催化化学铜沉淀反应的引发。经验表明，使用氟硼酸作为脱粘剂是更好的选择。

化学镀铜：化学镀铜的自催化反应是由钯核的活化引起的，新的化学铜和反应副产物氢都可以用作催化反应的反应催化剂，使铜沉淀反应继续进行。在该步骤之后，可以在板的表面或孔的壁上沉积一层化学铜。在此过程中，浴液应保持在正常的空气搅拌下，以转化更多可溶的二价铜。

PTH它的核心作用，就是通过在孔壁镀铜，实现 PCB 层与层之间的导通，它是双面板、多层板能够发挥作用的核心关键点，孔金属化技术并不复杂，可以简单的分为两个部分：电镀铜前准备、电镀铜。而电镀铜的好坏，又在很大程度上取决于电镀铜前准备。因此，业内人士往往会把关于 PCB 可靠性的问题，聚焦到电镀铜前准备的部分。目前行业主流的电镀铜前准备工艺，主要有三种：沉铜、黑孔、黑影。（还有胶体钯、金属灌浆等，但非目前主流）

沉铜，也称化学沉铜，作为最传统的电镀铜前准备工艺，其主要原理是采用化学中的置换反应，在孔壁上沉积一层铜，以作为后续电镀铜的导电引线。假如是常规的沉薄铜，它的厚度一般为 0.5μm 左右。

优点：

1.金属铜具有优良的导电性能（电线里面，常规就采用铜线作为导电）。
2.厚度可调整范围大，适应性广（目前业内最低在 0.3μm 左右，最高可到 30μm，直接代替后续的电镀铜工艺）。
3.工艺成熟稳定，可以适用于所有的线路板品类产品（PCB/FPC/RFPCB/载板/金属基板/陶瓷基板等等）。

缺点：
1.含甲醛，对操作人员健康不利。
2.设备投资大，生产成本高，环境污染不小。
3.时效管控短，一般有效时间为 3~6 小时。

黑孔，属于直接电镀技术中的一种，作为目前主流的电镀铜前准备工艺之一，其主要原理是采用物理原理，使碳粉吸附在孔壁表面，形成一层导电层，以作为后续电镀铜的导电引线。通常情况下，其厚度为 0.5~1μm。

优点：

1.不含甲醛，对作业人员健康影响小，且对环境的污染小。
2.设备投资不大，废物处理更简单，工艺成本比沉铜低。
3.药水与流程相对减少，时效性可达 48H，更便于维护与管理。

缺点：
1.在导电性能方面，导电碳粉会弱于沉积铜层。
2.其适用性不如沉铜广，因此，虽然已经被大规模运用，但目前业内主要用于双面板，高端的如HDI板等产品，几乎不采用。

黑影，严格意义上来说，算是黑孔工艺的进一步发展，其原理、优缺点，都类似，并且要优于黑孔。其主要区别是：黑孔的导电层为碳粉，而黑影的导电层则为石墨。此外，黑孔一般不会用于高端的产品，或者搭配复杂的工艺，但黑影可以，黑影工艺已部分替代沉铜，广泛地应用于高端线路板，如 HDI 板、IC 载板等，甚至有时黑影工艺会优于沉铜工艺，如选择性图形电镀。

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