導通孔在墊怎麼處理：BGA、QFN 焊墊上的孔要不要塞、怎麼塞，從認識孔、看風險、選處理方式到驗證的 5 個階段

焊墊上直接打導通孔（Via-in-Pad），是為了讓腳距很密的 BGA 有地方走線，或讓 QFN 散熱墊把熱帶到內層；代價是孔沒處理好時，錫會被吸進孔裡、焊點缺錫，孔裡的空氣也會在回焊時跑進焊點、變成空洞。一份公開的試驗，在容易產生空洞的回焊曲線下寫：沒填的孔，空洞比填好的孔多、也比較大，有時到 5 倍；填好的孔，空洞率和焊墊上沒有孔沒有找到顯著差異。IPC-4761 把導通孔的處理分成七型，焊墊上的孔常用的是填孔再鍍銅蓋平；QFN 散熱孔可以塞孔，或從正面用防焊蓋孔。選哪一種，要和板廠一起談，之後用 X 光或切片看空洞。 本文談的是 BGA、QFN 焊墊上的導通孔要不要塞、怎麼塞，以及對組裝的影響；高頻訊號、阻抗設計、板廠填孔的製程細節，不在範圍內。分成 5 個階段：

• 階段①｜先認識電路板上的孔： 插件孔、非鍍銅孔、導通孔，以及為什麼要把孔打在焊墊上。
• 階段②｜導通孔在墊的風險： 錫被吸走、空洞、藥水殘留，空洞對可靠度的影響看零件。
• 階段③｜IPC-4761 的七種處理方式： 蓋孔、塞孔、填孔、填孔後蓋平，各有什麼問題。
• 階段④｜BGA 與 QFN 怎麼選： BGA 焊墊上的孔、QFN 散熱孔，各自的做法。
• 階段⑤｜和板廠談、驗證空洞： 先講清楚為什麼要處理，再用 X 光或切片看結果。

下面每個階段寫：怎麼做、公開資料怎麼說，有對應時再寫嘉鴻能幫的；來源、例外與整理放在文末的「備註」。此為一般情況，仍需視個案而定。

階段①：先認識電路板上的孔

怎麼做：

• 三種孔：插件零件用的鍍銅通孔（PTH）、不鍍銅的孔（NPTH，例如定位孔與鎖螺絲的孔）、只負責連接層與層的導通孔（via）（本文的整理）。
• 為什麼打在焊墊上：腳距很密的 BGA，用「狗骨頭」的方式從焊墊拉線出去再打孔，空間不夠；把盲孔式的微導通孔直接打在焊墊上，從內層走線，就能放下更密的零件（來源 3）。
• 散熱用的孔：QFN 底下的散熱墊，要靠導通孔把熱傳到內層；要不要打孔、打幾個，看零件發多少熱（來源 5）。
• 好設計、難製造：導通孔在墊幫了設計，但同時給板子製作與組裝都帶來問題（來源 3）。

公開資料怎麼說： 一家電子材料公司在一篇放在 IPC 網站的技術論文（沒標年份，參考文獻到 2001 年）寫：要維持高腳數又縮小陣列封裝，限制之一是用導通孔加狗骨頭走線連到板面；替代的做法是把盲微導通孔放在 SMT 焊墊上，再經由內層連接，讓腳距更密的晶片尺寸封裝有空間；導通孔在墊幫了設計工程師，但給板子的製作與組裝都帶來問題。一家半導體公司的 QFN 與 SON 焊接應用筆記（2002 年 6 月發行，2023 年 12 月修訂）寫：不是每個應用都需要散熱孔，要看零件消耗的功率；但中央的散熱墊一定要焊在板子上，才有機械強度與可靠度（備註表 1）。

階段②：導通孔在墊的風險

怎麼做：

• 錫被吸走：孔沒有塞、沒有蓋，錫會流進孔裡，原本要接的焊點就缺錫（來源 5、來源 6）。
• 空氣變空洞：印刷錫膏時，除非特意偏移印刷，錫膏會把焊墊上的孔蓋住，孔裡的氣體在回焊時膨脹、跑進焊點（來源 3）；另一篇認為，孔造成的凹陷在印刷時困住空氣，回焊時出不去（來源 2）。
• 沒填的孔空洞多：一份試驗在容易產生空洞的回焊曲線下，沒填的孔空洞比填好的孔多、也比較大，有時到 5 倍；在 0.5 mm 腳距、4 mil 孔的 BGA 上，沒填的孔空洞最大到焊點面積的 26%；填好的孔，空洞率和沒有孔的焊墊沒有找到統計上的顯著差異（來源 2）。
• 藥水殘留：孔很小時不容易潤濕與清洗，會留下有腐蝕性的製程藥水、表面處理蓋不完整（來源 3）；塞孔可以避免殘留與腐蝕、ICT 時漏氣、錫珠、錫膏流失（來源 1）。
• 影響看零件：一個業界聯盟的試驗，用無鉛錫膏焊、做溫度循環：沒填的微導通孔在墊，對焊球 0.89 mm 的大型陶瓷 BGA 影響可以忽略，對焊球 0.46 mm 的 BGA 與一顆 72 個接點的 QFN，壽命明顯下降（來源 4）。

公開資料怎麼說： 前面那篇電子材料公司的論文寫：雷射打出 100 µm 的微導通孔，一般的順形電鍍至少會讓開口縮小一半，成品開口不到 50 µm，容易潤濕不良，造成腐蝕性藥水殘留、表面處理覆蓋不完整；組裝時，除非特意偏移印刷，錫膏會把導通孔蓋住，困住氣體，回焊時膨脹進焊點。同一集團旗下另一家公司為首的合作論文（放在 IPC 網站，沒標年份，引用到 2006 年的報告）寫：該文認為，焊墊上的微導通孔造成的凹陷，在鋼板印刷時困住空氣，回焊時無法完全排出；在容易產生空洞的回焊曲線下，沒填的孔一直產生比較多、比較大的空洞，有時達 5 倍；孔填好時，空洞率與沒有孔的焊墊沒有找到統計上的顯著差異。一個高密度封裝使用者聯盟的論文（2011 年）寫：沒填的微導通孔在墊，對無鉛焊點溫度循環壽命的影響依零件而定，大型陶瓷 BGA 可以忽略，小焊球的 BGA 與 QFN 明顯變差；作者推測空洞的位置可能比大小更重要（例如落在疲勞裂縫的路徑上），但沒有證實，論文也寫空洞的百分比和失效前的循環次數沒有相關（備註表 2）。

階段③：IPC-4761 的七種處理方式

怎麼做：

• 一型，蓋孔：孔上不開防焊，用防焊蓋住；蓋的膜可能從一面或兩面破掉，把藥水甚至錫困在裡面（來源 1）。
• 二型，蓋孔再覆蓋：和一型類似，再多一層防焊；作者擔心孔上會比較高、影響鋼板印刷，不建議放在 BGA 底下（來源 1）。
• 三型，塞孔：材料只部分塞進孔裡，不保證孔被封住；困住的空氣可能把塞孔材料推出來（來源 1）。
• 四型，塞孔再覆蓋：三型再多一層防焊，問題和前面幾型類似（來源 1）。
• 五型，填孔：材料把整個孔填滿，裡面不會留下污染物（來源 1）。
• 六型，填孔再覆蓋：五型再蓋防焊；那家供應商的目標是填滿，自己的標準是至少填到 70%（來源 1）。
• 七型，填孔後鍍銅蓋平：五型（填孔）再在孔的兩面鍍一層銅蓋住（來源 7），通常用在導通孔在墊或高密度的 BGA；需要特殊的樹脂與設備（來源 1）。
• 單面版多不建議：一型到四型都分單面與雙面，IPC 不建議單面（來源 1）。

公開資料怎麼說： 一家電路板供應商的現場應用工程師，在電子製造業雜誌的專欄（2020 年 6 月）寫：IPC-4761（電路板導通孔結構保護的設計指南）把導通孔的保護分成一型到七型；一型到四型分單面與雙面，單面版 IPC 不建議；一型蓋孔的膜可能破掉，困住藥水甚至錫；二型孔上的高度可能影響鋼板印刷，作者不建議放在 BGA 的範圍內；三型只部分塞入，不保證封住，困住的空氣可能把塞孔推出；五型填滿孔，消除裡面的污染物；六型在填孔上再蓋防焊，作者的公司接受至少 70% 的填充；七型在六型上再兩面鍍銅蓋住（標準本身 5.7 節寫的是在五型上鍍銅，見來源 7），通常用在導通孔在墊或高密度 BGA，要特殊的樹脂與設備，沒有這些設備品質會打折扣；一型到四型用在沉錫表面處理時，作者不建議，因為藥水殘留可能腐蝕孔裡的銅（備註表 3）。

階段④：BGA 與 QFN 怎麼選

怎麼做：

• BGA 焊墊上的孔：用填孔再鍍銅蓋平（七型）；填平後焊墊大致是平的，空洞比較不會黏在焊墊上（來源 1、來源 3）。
• 填不滿也有幫助：一份比較三種電鍍方式的試驗，填充率約 96% 的配方讓平均空洞大小少了 74%，填充率約 59% 的配方也少了 64%；這只是一個例子（來源 3）。
• QFN 散熱孔的大小與間距：散熱孔間距約 1.0 mm、鑽孔 0.3 mm 起，孔越小，錫流失的風險越低（來源 5）。
• QFN 散熱孔塞或蓋：塞孔可以消除錫流失；塞孔太貴時，可以用防焊蓋孔；從背面塞或蓋，困在孔裡的空氣可能讓空洞變多，從正面蓋比較不會有隨機的空洞，正面蓋孔的防焊要比孔大 0.1 mm（來源 5）。
• 表面處理也有關：OSP 板子兩面都不蓋孔，焊接表現也穩定（來源 5）。
• 蓋孔會墊高零件：防焊蓋帽約 2 mil 高，會把 QFN 撐高、影響訊號腳的焊點高度；鋼板要避開蓋帽，不要把錫膏印在上面（來源 6）。
• 孔不要靠近訊號腳的焊墊邊：除非完全蓋住或用防焊塞住（來源 6）。

公開資料怎麼說： 前面那篇電路板供應商的專欄寫：七型通常用在導通孔在墊或高密度 BGA。前面那篇電子材料公司的論文寫：兩種填孔配方的填充率約 96% 與 59%，平均空洞大小分別少了 74% 與 64%；沒填孔時，錫膏與回焊曲線對空洞的影響大得多，填孔之後錫膏參數影響很小，製程窗口變寬；填得較滿時焊墊大致是平的，空洞黏在焊墊上的比例降到 20%。前面那份半導體公司的應用筆記寫：散熱需求高時，散熱孔建議間距約 1.0 mm；依一般板廠的能力，鑽孔建議從 0.3 mm 開始，孔越小錫流失風險越低；塞孔可以消除錫流失，不划算時可以蓋孔；從背面塞或蓋，困住的空氣可能增加空洞；從正面蓋孔較不會產生隨機空洞，防焊直徑要比孔大 0.1 mm；OSP 的板子不蓋孔也有穩定的表現。一家電子製造服務廠的 QFN 白皮書（2011 年 6 月）寫：從組裝的角度，孔鍍平或鍍滿效果為佳，可以避免錫流進孔裡；不建議用沒填的鍍通孔，要用的話孔要小；防焊蓋帽約 2 mil 高，會撐高 QFN；孔不要放在訊號腳焊墊的邊緣，除非完全蓋住或塞住；用蓋孔時，鋼板不要把錫膏印在蓋帽上（備註表 4）。

嘉鴻能幫的：

• 嘉鴻工程部可以協助看 PCB 設計好不好生產，包括拼板。

階段⑤：和板廠談、驗證空洞

怎麼做：

• 先和板廠談：導通孔的處理方式很多，先跟板廠說清楚為什麼要處理、哪些因素要避免，才能選到和其他設計條件配合的做法（來源 1）。
• 把處理方式寫進製作圖：IPC-4761 是設計指南，IPC 商店頁列的是 2006 年 7 月版（來源 7）；成品板的允收要求看 IPC-6012，IPC 網站列的是 F 版（2023 年 9 月，取代 2020 年 3 月的 E 版），目錄裡有「填孔的蓋帽鍍銅要求」與「銅填微導通孔的凹陷與凸起」兩張表（來源 8）。詢價或下單時，寫明焊墊上的孔要 IPC-4761 哪一型、依哪一版 IPC-6012 允收（本文的整理）；蓋帽厚度與凹陷的數值，本文沒有讀到條文，以標準全文與客戶指定的版本為準。
• 成本：完全鍍滿的小孔比較貴；塞孔不划算時，可以改用蓋孔（來源 5、來源 6）。
• 錫膏與回焊曲線：孔沒填時，錫膏與回焊曲線的影響大（來源 3）；浸潤時間太長、大部分助焊劑在錫熔化前就被活化，會產生大空洞（來源 5）。
• 看空洞：用 X 光與切片看空洞的大小、次數與位置；那份試驗裡，X 光看到的改善比切片少，小空洞的判定訂在約 2% 以上時，兩者比較接近：以 2.2% 為最小空洞時，X 光量到有空洞的焊點比例，沒填孔、兩種填孔分別是 76%、35%、29%，切片是 76%、39%、23%（來源 3）。
• 看位置：一份試驗的作者推測，空洞的位置可能比大小更重要（例如落在裂縫的路徑上），但沒有證實；零件、焊球大小、孔徑與板厚都會改變結果（來源 4）。
• 第一批先驗證：新設計或換板廠時，先用第一批板子看空洞與焊點，再決定量產的做法（本文的整理）。

公開資料怎麼說： 前面那篇電路板供應商的專欄寫：建議所有電路板設計都先和板廠討論，設計越複雜越要；講清楚為什麼要處理、哪些因素要或不要，才能選到理想的做法。前面那篇電子材料公司的論文用切片與 X 光量空洞的大小、次數與位置，寫到：切片看到沒填孔的焊點 76% 有空洞，兩種填孔分別是 39% 與 23%；X 光也看到改善，但沒有那麼多，小空洞的判定訂在約 2% 以上時，兩者比較接近。前面那份應用筆記寫：浸潤時間太長、大部分助焊劑在錫熔化前就被活化，會產生大空洞。前面那篇聯盟的論文寫：微導通孔在墊造成的空洞影響，與零件類型、焊球大小、微導通孔的鑽孔大小、基材厚度有關；作者推測空洞的位置可能比大小更重要，但沒有證實（備註表 5）。

嘉鴻能幫的：

• BGA 焊點的檢查方式怎麼選，可以看嘉鴻已上線的〈BGA 焊點怎麼檢查：X-ray、紅墨水、切片怎麼選，5 階段由淺入深〉。
• 切片的斷面，可用 4K 3D 數位顯微鏡 觀察與拍照（商品頁寫內建測量系統、可多角度旋轉顯示，用在焊點檢查與缺陷辨識）。

常見問題

Q1：BGA 一定要把導通孔打在焊墊上嗎？和狗骨頭走線怎麼選？

不一定；腳距還放得下狗骨頭走線時，孔可以放在焊墊外，焊墊上就沒有孔要處理。腳距密到狗骨頭的空間不夠，才需要把微導通孔打在焊墊上、從內層走線（來源 3）。完全鍍滿的小孔比較貴（來源 5、來源 6），可以先和板廠確認，是否只在放不下的區域用導通孔在墊（見本頁第①階段）。

Q2：Via-in-Pad、盤中孔、VIPPO、POFV 是同一件事嗎？

不完全一樣：Via-in-Pad（導通孔在墊，也有人叫盤中孔）講的是孔打在焊墊上；VIPPO、POFV 講的是處理方式，指孔填好後再鍍銅蓋平，大致對應 IPC-4761 的七型（七型的定義見來源 1；VIPPO、POFV 這兩個詞，本文沒有在來源裡找到定義，這個對應是本文的整理）。所以只寫「盤中孔」，不代表板廠會幫您填平；詢價或下單時，要另外寫明焊墊上的孔要哪一型處理。

Q3：板子已經做好、焊墊上的孔沒填，組裝時還能怎麼降低空洞？

板子做好之後，能調的是錫膏印刷與回焊曲線。有一篇論文寫，印刷時錫膏會把焊墊上的孔蓋住，除非特意偏移印刷，可以和組裝廠討論鋼板開口；同一篇也寫，孔沒填時，錫膏與回焊曲線對空洞的影響大（來源 3）。回焊的浸潤時間不要太長，否則大部分助焊劑在錫熔化前就被活化，會產生大空洞（來源 5）。調整後用 X 光看空洞，下一版再和板廠談填孔。

Q4：導通孔在墊的空洞率多少才算合格？

本頁讀到的資料沒有給導通孔在墊專用的合格線，允收標準以客戶指定的標準與版本為準。一份業界聯盟的試驗寫，空洞的百分比和失效前的循環次數沒有相關；作者推測空洞的位置可能比大小更重要，但沒有證實（來源 4）。同一份試驗用 IPC-7095A 對 BGA 焊球空洞的 Class 2 判退條件來看 X 光（空洞大於焊球直徑的 45%、或焊球面積的 20% 就判退）：40 片板有 21 片不符，其中 15 片的不符出現在有微導通孔在墊的位置、6 片在沒有的位置，作者說後者是 BGA 進料時焊球本身的空洞（來源 4）。這是舊版的條件；IPC 網站列的 IPC-7095 現在是 E 版（2024 年）（來源 9），本文沒有讀到 E 版的條文數值。所以除了空洞率，也建議記下空洞落在焊點的哪個位置，和首批板子的結果一起看（見本頁第⑤階段）。

備註：來源與例外

以下給需要核對的人看，不看也不影響上面的做法。您的產品規範、板廠與零件廠的規格，和本文不同時，以它們為準。

各階段的出處

表 1｜為什麼把孔打在焊墊上

來源：見各列。

表 2｜風險

來源：見各列；來源 2 的數字只分析了一半的板子，用的是容易產生空洞的回焊曲線，沒填孔那組沒有做統計檢定。

表 3｜IPC-4761 的七型

來源：見各列；這是供應商工程師對標準的整理與自己的建議（70% 是那家公司的標準，不是業界標準），標準全文以 IPC 為準。

表 4｜BGA 與 QFN 的做法

來源：見各列。

表 5｜驗證

來源：見各列。

例外與限制

• 看到什麼、沒看到什麼：本文讀到的是 9 份公開資料（一篇雜誌專欄、三篇放在 IPC 網站的技術論文、一份半導體公司的應用筆記、一份電子製造服務廠的白皮書，以及 IPC-4761（2006 年 7 月版）5.6、5.7 節、IPC-6012F 與 IPC-7095E 的目錄頁與 IPC 網站頁）。IPC-4761 讀的是 2006 年 7 月版的 5.6、5.7 節，七型的說明以標準 5.7 節為準，專欄是供應商工程師的整理（來源 7）；IPC-6012F、IPC-7095E 只讀到目錄與 IPC 網站的版本資訊，沒有讀到條文數值（來源 8、來源 9）。
• 來源的立場：來源 2、來源 3 出自同一個集團：來源 2 是那個集團旗下公司為首、加上一家電子製造服務廠與一家測試機構的合作論文，用的填孔藥水是同集團公司的產品；來源 3 把兩種填孔電鍍寫成開發中的技術，沒有寫誰賣；來源 1 是電路板供應商；來源 5 是零件廠；來源 6 是電子製造服務廠。來源 4 是業界聯盟多家公司的共同試驗。
• 數字是特定條件下的：5 倍、74%、64%、76% 這些數字來自各自的試驗板、錫膏與回焊曲線；0.3 mm、1.0 mm、0.1 mm 是那家零件廠對自己 QFN 的建議；換了零件、板廠或錫膏，要以自己的驗證為準。
• 試驗的範圍：來源 3 的試驗只有 1 mm 腳距、至多 300 個接點的 BGA，沒有晶片尺寸封裝；「填不滿也有幫助」依據的是其中一種配方。
• 來源 4 的樣本：16 片板、每種零件 64 顆（一半有孔在墊、一半沒有），每種零件只切一個斷面；QFN 變差得明顯，作者找不到原因，也不能確定空洞是否在裂縫路徑上縮短壽命。
• 年份：來源 2、3 都沒有標年份（來源 3 的參考文獻到 2001 年，來源 2 引用到 2006 年的報告），填孔技術之後有進步；觀念可以參考，做法以現在板廠的能力為準。標準也改過版：來源 3 引用的是 2000 年 8 月的 IPC-7095，來源 4 用的是 IPC-7095A 的空洞條件；IPC 網站列的 IPC-7095 是 E 版，目錄頁標 2024 年 8 月，取代 D 版（2018 年 6 月，及 2019 年 6 月的修訂）與 C 版（2013 年 1 月）（來源 9）。
• 本文的整理：階段①的三種孔、階段⑤的第一批先驗證、階段⑤「把處理方式寫進製作圖」裡下單時要寫明型別與允收版本的建議、圖 3 的怎麼選，是本文的整理；其餘句子都能在來源或嘉鴻的頁面找到對應的敘述。
• 嘉鴻的協助範圍：「嘉鴻能幫的」只寫嘉鴻工程部的協助範圍與站上已發佈的文章。

本文為一般情況的整理，不是標準條文的轉述，也不是對某一家板廠、材料商或零件廠的背書，更不構成對您產品與製程的保證。請以您的產品規範、板廠與零件廠的規格，以及您自己的驗證為準；此為一般情況，仍需視個案而定。