Tartalomjegyzék
A oldalon. PCB gyártás, az átvezetések az áramköri lap különböző rétegeit kötik össze. Mivel az elektronikus eszközök egyre kompaktabbá és összetettebbé válnak, az átvezetők fúrása és galvanizálása önmagában már nem elegendő a stabil teljesítmény eléréséhez. Ez az a pont, ahol töltésen keresztül nélkülözhetetlenné válik, mivel javítja mind az elektromos megbízhatóságot, mind a NYÁK mechanikai szilárdságát. Széles körben használt HDI táblák és a fejlett alkatrészcsomagok, mint a BGA és a QFN, a via filling kulcsfontosságú technológiává vált a miniatürizálás, a nagy teljesítmény és a tartósság elérésében.
Ez az útmutató a NYÁK via kitöltését vizsgálja, beleértve a meghatározást, a típusokat és a gyártási folyamatot. ELEPCB tervezési irányelveket és megoldásokat is kínál a gyakori hibákra, amelyek robusztusabb és nagyobb hozamú gyártáshoz vezetnek.
Mi az a PCB Via Filling?
A via egy egy nyomtatott áramköri lapba (PCB) fúrt apró lyuk, amely elektromos kapcsolatot hoz létre a különböző rétegek között. A szabványos NYÁK-konstrukciókban az átvezetések jellemzően üregesek és rézzel vannak bevonva. Nézze meg ezt a blogbejegyzést többet megtudni a vias-okról: Mi az a PCB Via? Teljes útmutató!
Töltésen keresztül utal a lyukak kitöltése vezető vagy nem vezető anyagokkal. Az olyan vezető töltőanyagok, mint az ezüst epoxi vagy a réz, lehetővé teszik az áram áram útját az átvezetőkön keresztül, és növelik a hőelvezetést. A nem vezető töltőanyagok, mint például a gyanta vagy az epoxi, mechanikai szilárdságot adnak az átjárószerkezetnek, megakadályozzák, hogy a forraszanyag a lyukakba folyjon az átvezetés során. összeszerelés, és sík felületet képez az alkatrészek felszereléséhez.
Mikor használjunk Via Fillinget a PCB tervezés során
A PCB Via töltés különösen előnyös olyan alkalmazásokban, ahol jelintegritás, a hőkezelés és a megbízhatóság a legfontosabb.
A oldalon. nagy sűrűségű összekötő (HDI) kártyák mikroviaszokkal vagy egymásra helyezett átvezetőkkel, az átvezetők kitöltése mechanikusan megerősíti az átvezetőket, és biztosítja a síkosságot a laminálás vagy az alkatrészszerelés során.
- A töltésen keresztül általánosan alkalmazott mintákban átvezetések a betétekben, például a BGA-k alatt, QFNs, vagy CSP-k. Ez elszívja a forraszanyagot, és sima felületet biztosít a stabil forrasztási kötésekhez.
- A oldalon. nagy sebességű vagy nagyfrekvenciás áramkörök, a vezetőképes töltésű átvezetők minimalizálják az impedanciaváltozást és a jel visszaverődését. A teljesítményelektronika és a termikus padok kialakításánál a vezető töltés növeli az áramerősséget és a hőelvezetést.
- Amikor a táblák nedves vagy korróziós környezetnek vannak kitéve, a töltés lezárja az átjárókat és javítja azok hosszú távú megbízhatóságát.
Megjegyzés: Ha az elrendezésben kevés átjáró van és kis teljesítményt és alacsony sebességet igényel, és nem igényel nagy mechanikai szilárdságot, akkor elegendő lehet egy egyszerű, töltetlen (vagy egyszerűen lemezelt) átvezetés.
Via Filling vs. Via Plugging
Fontos különbséget tenni a következők között töltésen keresztül és dugaszolással. Bár mindkettő az átjárók lefedésével vagy lezárásával jár, a via dugaszolás általában azt jelenti, hogy a via részleges lezárása forrasztási maszk vagy gyanta, míg a töltésen keresztül történő kitöltés a következőkre utal a hordó teljes feltöltése. Töltött átvezetőkre gyakran van szükség a via-in-pad minták, különösen az olyan finom osztású csomagok alatt, mint a BGAs, ahol a sima és megbízható betétfelület kritikus fontosságú.
| Jellemző / szempont | Töltésen keresztül | Via Plugging |
| Meghatározás | Az átvezető cső vezetőképes vagy nem vezető anyaggal történő teljes feltöltésének folyamata | Az átjáró részleges lezárásának folyamata forrasztási maszk vagy gyanta használatával |
| Felhasznált anyag | Vezető paszta (pl. ezüst epoxi, réz) vagy nem vezető gyanta/epoxi | Főleg forrasztási maszk tinta vagy gyanta |
| Lefedettség | Kitölti a teljes átmenő lyukat (hordó) | Részlegesen lezárja a via-nyílást, nem tölti ki az egész lyukat. |
| Felületi eredmény | Sima és szilárd alátétfelületet hoz létre, amely alkalmas alkatrészek rögzítésére | A felületen még mindig lehet egy enyhe mélyedés vagy dudor |
| Alkalmazás | Általánosan elterjedt a BGA/QFN-csomagok, HDI PCB-k és nagyfrekvenciás lapok via-in-pad tervezése során. | Ott használják, ahol az átvezetéseket védeni kell a szennyeződéstől vagy a forraszanyag szivárgásától, de nem feltétlenül kell laposra simítani. |
| Előnyök | Javítja a megbízhatóságot, megakadályozza a forraszanyag-elvonást, javítja a termikus és elektromos teljesítményt. | Alacsonyabb költség, egyszerűbb folyamat, elegendő a kevésbé igényes alkalmazásokhoz |
| Legjobb felhasználási eset | Nagy sűrűségű, finom osztású, nagy megbízhatóságot igénylő kialakítások | Standard táblák, ahol a költséghatékonyság fontosabb |
A Via töltések típusai
A PCB töltőanyagon keresztül kiválasztható, hogy maximalizálja az elektromos vezetést, a hőelvezetést, vagy valamilyen dugaszolást.; a töltési folyamat célja általában meghatározza, hogy mely kritériumokat kívánják alkalmazni.
A PCB via töltőanyagát úgy lehet kiválasztani, hogy maximalizálja az elektromos vezetést, a hőelvezetést vagy valamilyen dugaszolást; a töltési folyamat célja általában meghatározza, hogy e kritériumok közül melyik a kívánt.
Vezetőképes epoxi töltet
A vezető epoxi kitöltés a következőkből áll fémes elemeket tartalmazó polimer gyantából álló speciális anyag,ami rézzel vagy ezüsttel töltött átjárókat eredményez. Ez egy kemény tetejű dugót eredményez, amely mind az elektromos vezetést, mind a megnövelt meleg vezetőképességet szolgálja a via hordó között. Főleg a via-in-pad rendszerben használják., ahol ez kritikus a forrasztható sík terület létrehozásában a via felett.
- Erre példa a vezető epoxival töltött átvezetők használata, amelyek lehetnek egy forraszgolyó elhelyezéséhez egy padon közvetlenül egy Gömbrácsos elrendezés (BGA) komponens és hatékonyan elvezeti a hőt a processzortól, hogy a CPU hűvös maradjon, és biztosítsa a biztonságos elektromos teljesítményt.
Nem vezető epoxi töltet
Nem vezető epoxi töltelék szigetelő polimerpaszta, amely teljesen kitölti az átvezető csövet, hanem annak biztosítására, hogy ne alakuljon ki útvonal. Ez főként a katasztrofális szerelvényhibák megelőzésére szolgálnak, mint például a forraszanyag-szívás, amikor a forraszanyag az újraolvasztás során egy üres lyuk következtében lefolyik egy lyukon, kiéheztetve a felületi kötést, és nyitva hagyva azt. Ez hasznos a lyuk lezárására is, hogy a technológiai vegyszereket vagy a nedvességet felfogja. amelyek később elpárologhatnak, és delaminációt vagy "popcorningot" okozhatnak.
- Egy tipikus alkalmazás a következő egy nagyméretű BGA perifériájának szegélyezése és az átvezetések kitöltése azokon a területeken, amelyek nem kerülnek ventilátorozásra., így a forraszanyag nem kerül minden olyan kötésbe, ahol nincs rá szükség, és így a megbízhatóság csökken.
Forrasztómaszk töltés
A forrasztásmaszk kitöltése magában foglalja a folyékony fotóképes (LPI) forraszmaszk anyag használata a lyukak nyílásainak kitöltésére. Ez egy nagyon költséghatékony módja az alapvető környezetvédelem biztosításának, valamint a nedvesség és a minimális szennyeződés elleni védelemnek. Mivel azonban a főként híd alakban húzódik át a nyíláson, leggyakrabban légteret hagy alatta, és nem egészen tökéletesen sík felület. Ezért nem megfelelő a via-in-pad alkalmazásokhoz, ahol az alkatrész elhelyezésénél a síkosság a legfontosabb. Ezenkívül nem biztosít hővezetést vagy erősítést sem.
- A hagyományos alkalmazás a olcsó fogyasztói elektronika, ahol az átvezetéseket nem kritikus területeken vezetik, ahol a felület síkossága nem elsődleges fontosságú.
A Via töltési módszerek összehasonlító táblázata
| Töltési módszerrel | Felhasznált anyagok | Fő jellemzők | Előnyök | Korlátozások / megfontolások | Tipikus alkalmazások |
| Forrasztómaszk töltés | Forrasztómaszk tinta | A hordó teljes feltöltése nélkül fedezi az átjárónyílást | Alacsony költségű, könnyen feldolgozható, megakadályozza a szennyeződéseket és a forrasztási áthidalásokat. | Nem valódi töltőanyag (csak fedőanyag), gyenge mechanikai szilárdság. | Standard PCB-k, alacsony sűrűségű lapok, ahol a megbízhatóság nem kritikus |
| Nem vezető epoxi töltet | Epoxigyanta, dielektromos anyagok | Teljesen kitölti a szigetelőanyagot (nem vezetőképes) | Mechanikai megerősítést biztosít, megakadályozza a forraszanyag szivárgását, költséghatékony | Nem vezeti az elektromosságot, nem alkalmas termikus/áramútvonalakhoz. | Via-in-pad BGA/QFN, HDI PCB-khez, mechanikai megerősítés |
| Vezetőképes epoxi töltet | Ezüst epoxi, vezető paszta | Vezető anyaggal tölti ki a via-t, lehetővé téve az áramáramlást és a hőátadást | Fokozza a hőelvezetést és az elektromos megbízhatóságot | Magasabb költség, a hézagok kockázata, pontos feldolgozást igényel. | Teljesítményelektronika, termikus átvezetések, nagy teljesítményű vagy nagy áramú konstrukciók |
A Via Filling előnyei
A via töltés számos olyan előnyt biztosít, amelyek létfontosságúak a jelenlegi NYÁK gyártási és összeszerelési folyamatokban.
Fokozott megbízhatóság
Megszünteti a levegő, a nedvesség vagy a folyamat során keletkező vegyi anyagok bejutását az összeszerelés során (pl. forrasztás, tisztítás), amelyek az összeszerelés után gázokat, korróziót vagy leválást okozhatnak.
Jobb hőkezelés
A vezetőképes epoxi töltelékek hőátvezetőként használhatók, ahol a hő könnyen elvezethető a nagy teljesítményű alkatrészekről, például a CPU-król és a GPU-król a lap túloldalán lévő hűtőbordákba.
A forraszanyag-elvonás megelőzése
A weboldalon felületszerelési technológia (SMT) összeszereléskor a forraszpaszta lefelé folyhat egy átjáróban lévő résen keresztül, kiéheztetve a kívánt kötést a felületen, és forrasztási hibát hagyva maga után. A via elzárja ezt az utat.
Nagy sűrűségű tervezési támogatás
A kitöltött és lefedett átjárók támogatják a via-in-pad tervezést, ahol az átjárókat közvetlenül az alkatrészpadban helyezik el. Erre a finom osztású Ball Grid Array (BGA) és chipméretű csomag (CSP) alkatrészek.
Javított Via Planarity
Az átjárókat kitöltik és síkba rendezik, hogy sík felületet biztosítsanak, ami azért fontos, hogy az alkatrészek pontosan elhelyezhetők legyenek az átjárókon. A nem sima felület tombstoninget vagy forrasztási kötések hiányát okozza.
A töltött viasok gyártási folyamata
1. lépés: Fúrás
2. lépés: Tisztítás és elkenés
3. lépés: Elektrolízis nélküli rézbevonás
Átmenő lyukak a nagysebességű, számítógép-vezérlésű, tömör keményfém fúrófejekkel ellátott orsós fúrókra jellemzőek. A lézerek pontosan vágják át az anyagot, hogy tiszta, kúpos átjárókat alakítsanak ki, amelyekre a HDI-kialakításoknál van szükség. A belépő és a tartalék táblák fúrása a marás elkerülése és a tiszta lyukak minőségének megőrzése érdekében történik. Mind az előtolási sebesség, mind a fúrófej forgási sebessége dinamikusan, az egymásra épülő anyagnak megfelelően kerül meghatározásra, hogy a lehető legnagyobb mértékű hőfeszültséget és fúrási elkenődést kiküszöböljük.
A lyukakat megtisztítják a törmeléktől, és a belső rétegű rézbetétekben lévő gyantafoltok eltávolítására vegyi eljárást alkalmaznak. A plazma maratásokat nagy megbízhatóságú és egzotikus szubsztrátokon alkalmazzák (vagy plazma desmear). A szerves maradványok anizotróp maratását reaktív gázplazmával (pl. CF₄/O₂) végzik, amely tisztább és mikroszkopikusan érdesebb felületet eredményez, amely javítja a galvanizálás tapadását.
Az elektrolízis nélküli rézbevonatot arra használják, hogy egy vékony elsődleges rézréteget helyezzenek el a lyukak falán, hogy azok vezessék az elektromosságot. A lyuk falai és a lapka egy összefüggő vezető rézréteget (általában 0,5-1,0 µm) kapnak, amelyet autokatalitikus kémiai redukciós eljárással a falak és a lapka teljes felületén leraknak. Ez elektromos áram nélkül történik.
4. lépés: Galvanizálás
5. lépés: Töltés
6. lépés: Keményítés
A lyukak falára egy vastagabb, szilárdabb rézréteget galvanizálnak. a biztos elektromos csatlakozás érdekében. A katódot a laphoz rögzítik, az elektrolitfürdő pedig rezet tartalmaz, és a lapot meríti be. A réz egyenletes vastagságban (25-40 µm vagy kb. 1 mil) kerül a panel teljes felületére és a via lyukak falára. Ezáltal a via-ban szilárd, henger alakú rézvezető jön létre.
A speciális facsaró vagy vákuumkészülék a nem vezető vagy vezető epoxi paszta bepréseléséhez a galvanizált átmenő lyukakba. Az átmenő furatokat egy speciális, alacsony viszkozitású, nagy termogravimetrikus stabilitású epoxipasztával (vezető vagy nem vezető) bevonják, amelyet mechanikusan nyomnak a bevonattal ellátott furatokba. Ez vákuummal segített töltéssel vagy szekvenciális nyomtatási/nyálazási eljárással történik.
A deszkát kemencébe helyezik, hogy teljesen megkeményedik és rögzíti az epoxi anyagot az átvezetéseken belül. A táblákat egy szabályozott hőkezelési cikluson viszik keresztül egy szállítószalagos kemencében. Ez a lépés megkeményíti az epoxigyantát és elpárologtatja az oldószereket, így az anyag teljesen megszilárdul, és már nem paszta, hanem szilárd dugó lesz belőle.
7. lépés: Planarizáció
8. lépés: Felületi bevonatolás
Minden feleslegesen kikeményedett epoxi, ami a felületen van, le kell simítani. mechanikus csiszolással, hogy teljesen sima felületet kapjunk. Ennek olyan felületnek kell lennie, amely párhuzamos vagy közel párhuzamos az azt körülvevő rézszubsztrátummal, és eltérése kevesebb, mint 2 mil (0,05 mm). Ez tökéletes síkosságot jelent, ami a via-in-pad és a fine-pitch alkatrészek hatékony elhelyezéséhez kötelező.
A teljes felületet elektrolitikus rézzel (általában 15-25 µm) vonják be. Ezáltal egy új rézréteg rakódik le, amely simán bevonja a síkosított via-t, és a később leképezésre és maratásra kerülő felületi áramkör részévé válik.
A Via Fill legfontosabb tervezési szempontjai
A töltési folyamatok alkalmazásával történő tervezés során a megbízhatóság, a gyárthatóság és a hosszú távú teljesítmény biztosítása érdekében számos tényezőt kell figyelembe venni. A következő elemek jelentős hatással vannak a végeredményre.
Optimalizálja a címet. Tengelyarány Megbízhatóság
Az átjáró mélységének és átmérőjének hányadosa. Kisebb képarány (6:1 és alatta) egyszerűbb lesz kitölteni mert a rés nem lesz észrevehető.
Az arány 8:1, 0,2 mm-es átmérőjű via fúróval, 1,6 mm vastag táblán, és ez egy nagy kockázatú kitöltés. Inkább egy biztonságosabb 5,3:1 arány szükséges 0,3 mm-es fúróval. Ez azért van, hogy az epoxi anyag egészen az aljáig folyjon, és ne legyenek olyan üregek, amelyek csapdába ejtik a vegyi anyagokat, ami a jövőben megbízhatósági hibaproblémákhoz vezethet.
A megfelelő Via méret kiválasztása a könnyebb töltés érdekében
Töltött átvezetők használata esetén, ne használja a szokásos 0,1 mm-es mechanikus fúrókat egy sűrű, 0,8 mm vastagságú viselet kitöltésére. A kis lyukat nehéz kimosni és lezárni. Használja a 0,15 mm-es lézerfúrt átvezetők; ezeknek az átvezetéseknek a mennyisége összességében kisebb, de egyszerűbb ezeket úgy kitölteni, hogy a síkosítás után ne maradjon felületi gödör.
Válasszon megfelelő töltőanyagot a jobb teljesítmény érdekében
Válassza ki a töltőanyagot (vezető/nem vezető) az elektromos/termikus követelményektől függően. Egy olyan IC fektetésénél, amely termikus teljesítményt biztosító via tömböt tartalmaz, alkalmazzon vezető epoxi pasztát a termikus via tömbre. Ez egy folyamatos és szilárd dugót képez, amely alacsony ellenállású hőátviteli csatornát képez az alkatrészek között és lefelé a belső alaplapba, ami nagymértékben javítja a hővezetést és a kezelhetőséget.
Sík felület biztosítása a Via-in-Pad kialakításokban
BGA via-in-pad esetén, a rezet galvanizálni kell a kitöltött átvezetésbe. hogy teljesen sima és lapos felületet képezzen. Ez egy fontos lépés a fedésnél, hogy a forraszpaszta ne szivárogjon be a lyukba, vagy ne töltse ki a mélyedést az újraolvasztás során, és ne képezzen hibás forrasztási kötést.
Töltött viasok hibaelemzése
Ürességek (Air Buborékok a töltésben)
Ürességek általában akkor keletkeznek, ha elégtelen vagy túl magas méretarány kitöltése a levegő csapdába ejtésével.
A megoldás az, hogy maximalizálja a töltési folyamatot vákuumtöltés alkalmazásával, minimalizálja az átjáró méretarányát a tervezés során, és megfelelő viszkozitású töltőanyagot használjon az üreg teljes kitöltésének garantálása érdekében.
Rossz felületi planaritás
Ez azért van, mert a a töltési folyamat alapjául szolgáló epoxi felület nem síkosított vagy más szóval, a kikeményedési folyamat után nem földelt.
Ennek kijavításához olyan NYÁK-gyártót kell alkalmazni, aki nagyon pontos síkosító hardverrel rendelkezik, és szigorúan ellenőrizni kell a síkosítási folyamatot, amellett, hogy a gyártási rajzokon egyértelműen fel kell tüntetni a felület szükséges síkosságát (azaz a síkosítást).
Elektromos meghibásodás
Ez a kritikus hiba abban nyilvánulhat meg, hogy nem vezető epoxit használnak véletlenül egy olyan via-ban, amelynek elektromosan folytonosnak kellett volna lennie a rétegek között.
A válasz az, hogy pontosan közölni és pontosan megvizsgálni a tervezési szándékot minden egyes keresztül a gyártóval, az elektromos és nem elektromos töltés tisztázása.
Megfelelés és minőség: IPC szabványok
A töltésen keresztül történő kitöltéshez általánosan használt minőségellenőrzési szabványok többek között az IPC-4761, IPC-6012, IPC-TM-650 és mások.
- Az IPC-4761 a töltött (VI. típusú) és a fedeles (VII. típusú) átvezetéseket a védelem típusa alapján kategorizálja.
- Az elfogadható teljesítmény biztosítása érdekében az IPC-6012 szabvány elfogadási kritériumokat állapít meg, beleértve a maximálisan megengedett hézagtűrést és a szükséges felületi síkosságot.
- A megfelelőség ellenőrzése az IPC-TM-650 teszteknek megfelelően keresztmetszeti elemzéssel történik.
Következtetés
Töltésen keresztül egy bonyolult és alapvető fontosságú NYÁK-gyártási folyamat, amely jelentős szerepet játszik a nagy sűrűségű elektronika problémájának megoldásában. Emellett drámaian növeli a lap megbízhatóságát, lehetővé teszi a miniatürizálást a via-in-pad elrendezésekkel, és nagyobb hőmenedzsmenttel rendelkezik. A siker kulcsa a gondos anyagválasztásban, a szigorúan irányított gyártási folyamatban és a gondos tervezésben rejlik, amely megakadályozza a szokásos csapdákat, például az üregeket vagy akár a síkosságot.
A címen. ELEPCB, mi a fejlett vákuumos töltési technológiát az IPC-szabványok szigorú betartásával kombinálják a hibátlan eredmények elérése érdekében. Ha megbízható partnert keres a via töltés előnyeinek maximalizálásához és a NYÁK hosszú távú teljesítményének biztosításához, lépjen kapcsolatba szakértőinkkel még ma hogy megbeszéljük a projektjét.
GYIK
A1: Az esztétikai tünetek olyan dolgok, mint a forraszgömbök a via körül az újraolvasztást követően, látható gödröcskék vagy lyukak a via sapkán, vagy a forrasztópárna bemélyedése. Ezek a töltőanyag kiáramlásának jelei.
A2: A BGA-lapok tartalmazhatnak kitöltetlen átjárókat, amelyek forraszanyag-szívódáshoz vezetnek, ami megbízhatatlan vagy megszakadt kapcsolatot okoz. A kitöltött átvezetések nem feltétlenül jól megtervezettek, így előfordulhat, hogy a gömb nem érintkezik megfelelően; ez az úgynevezett head-in-pillow hiba.
A3: Az oldalarányú átjárókkal, nagyon nagy átjárókkal vagy kis területen nagy sűrűségű átjárókkal rendelkező kialakítások súlyosbítják ezt a nehézséget a teljes, hézagmentes kitöltés érdekében, és nagyobb a síkbeli problémák kockázata.
KAPCSOLATFELVÉTEL
Hungarian 
English 
Italian