Przez wypełnione i przez w pad

Via Filling to technika, która gwarantuje całkowicie zamknięte otwory na przelotki.

Może to być przez wypełnienie żywicą lub maską lutowniczą.

Otwór przelotowy, zwany również otworem przewodzącym, pełni rolę linii łączących ze sobą.

Wraz z rozwojem produktów elektronicznych w kierunku „lżejszych, cieńszych i mniejszych”, płytki PCB również rozwinęły się do wysokiej gęstości i dużej trudności.

W związku z tym pojawiła się duża liczba płytek drukowanych SMT i BGA oraz wytworzono proces zaślepiania.

Co to jest Via in Pad

Wraz z rozwojem produktów elektronicznych i zastosowań urządzeń o drobniejszym skoku, przelotki odgrywają ważną rolę w wzajemnych połączeniach między warstwami w PCB。

Istnieją trzy główne typy przelotek: przelotki przelotowe, przelotki ślepe i przelotki zakopane, z których każda ma inne atrybuty i funkcje przyczyniające się do ogólnej optymalnej wydajności płytek drukowanych, a nawet produktów elektronicznych.

Jednak via in pad są szeroko stosowane w małych płytkach drukowanych i BGA.

W związku z koniecznością stosowania układów BGA o dużej gęstości (macierze z siatką kulkową) i miniaturyzacji chipów SMD, coraz ważniejsze staje się zastosowanie technologii via-in-pad.

Przez w Pad

Co to jest przez podłączanie

Zatykanie przelotek to proces, w którym przelotki są całkowicie wypełnione żywicą lub zamknięte maską lutowniczą.

Ta technika różni się od namiotu, w którym maska ​​z żywicy/lutowia nie wypełnia otworu przelotki, a jedynie zapewnia pokrycie.

Przez podłączenie przez maskę lutowniczą

Zatykanie przelotek jest wykonywane jako środek zapobiegawczy, aby zabezpieczyć przelotki przed niepożądanym przepływem materiału lutowniczego podczas procesu montażu/lutowania.

Podczas procesu lutowania, jeśli przelotka nie jest zatkana lub zakryta, lut może spływać przez przelotkę z padów i może tworzyć niepotrzebne połączenia lutownicze.

Nakładanie warstwy Soldermask na PCB po podłączeniu after

Zatykanie można wykonać za pomocą materiału przewodzącego lub nieprzewodzącego.

Przewodzące wypełnione przelotki pomagają przenieść dużą ilość prądu z jednej strony płytki PCB na drugą.

Jednak główną wadą przewodzących przelotek jest różnica we współczynniku rozszerzalności cieplnej (CTE) między wypełnieniem przewodzącym a otaczającym go laminatem.

Podczas pracy płytki drukowanej materiał przewodzący nagrzewa się i rozszerza szybciej niż otaczający go laminat, co może spowodować pęknięcie między ścianką przelotki a powiązanym podkładką kontaktową.

Otwory przelotek wypełnione materiałami nieprzewodzącymi nadal będą działać jak zwykłe przelotki.

Jednak nie będą w stanie przenosić większych obciążeń prądowych, takich jak te wypełnione materiałami przewodzącymi.

Jaka różnica polega na zatykaniu żywicą i Soldermask

główną różnicą jest pełnia. W innych aspektach, takich jak odporność na kwasy i zasady, otwory na zatyczki z żywicy mają przewagę nad zieloną maską lutowniczą.

Proces wykorzystywania otworów na zaślepki z żywicy w płytce drukowanej jest często spowodowany komponentami BGA, ponieważ tradycyjne BGA może spowodować przejście VIA między PAD i PAD z tyłu linii.

Ale jeśli BGA jest zbyt gęste i VIA nie może wyjść, wykonasz przelot, a następnie bezpośrednio przewiercisz z PAD do innej warstwy, aby poprowadzić linie.

Następnie otwór jest wypełniany żywicą i miedziowany w PAD, co jest powszechnie znane jako proces VIP (via in pad).

Jeśli wykonasz przelotkę na PAD bez zatykania otworu żywicą, łatwo jest spowodować wyciek cyny i doprowadzić do zwarcia z tyłu iz przodu Pusty spaw.

Proces zatykania żywicy PCB obejmuje wiercenie, galwanizację, zatykanie, pieczenie, szlifowanie i wiercenie, następnie otwory są platerowane, następnie żywica jest zatykana i pieczona, na koniec żywica jest polerowana i wygładzana, upewnij się, że nie ma miedzi.

Dlatego musi pokryć jedną warstwą miedzi, aby przekształcić go w PAD.

Wszystkie te procesy są wykonywane przed oryginalnym procesem wiercenia PCB, wszystko poprzez zatykanie żywicą i poszyciem, a następnie wiercone są inne otwory, będzie to zgodne ze standardowym procesem dla tej płytki drukowanej.

W rzeczywistości płyta HDI powinna mieć przelotki zatykane żywicą i platerowaniem.

Ogólnie rzecz biorąc, maska ​​lutownicza otwierająca jest otworem przelotowym, innymi słowy, rozmiar PTH jest większy niż 0.35 mm, w otworze nie powinno być oleju maski lutowniczej.

Zaślepka z maską lutowniczą wykorzystywana jest głównie do podłączania wielowarstwowej płytki BGA w produkcji SMT.

Otwór NPTH o średnicy mniejszej niż 0.35 mm.

Powodem zatykania przelotki jest uniemożliwienie przebywania tego NPTH w środowisku naturalnym przez wiele lat, po utlenieniu i korodowaniu przez kwasy i zasady spowoduje zwarcie i pogorszenie właściwości elektrycznych, dlatego należy wykonać podłączenie.

Standard dla zaślepiania BGA jest nieprzezroczysty i najlepiej jest wypełnić dwie trzecie otworu.

Wydaje się, że niektórzy klienci, którzy mają BGA, wymagają podłączenia maski lutowniczej.

Pasożytnicza pojemność i indukcyjność przelotek

Sama przelotka ma pojemność pasożytniczą. Jeśli wiadomo, że średnica soldermaski na warstwie uziemiającej przelotki to D2, średnica padu przelotki to D1, grubość płytki PCB to T, a stała dielektryczna podłoża płytki to ε, pasożytnicza pojemność przelotki jest przybliżona: C=1.41εTD1/(D2-D1)

Głównym efektem pasożytniczej pojemności przelotki na obwodzie jest wydłużenie czasu narastania sygnału i zmniejszenie prędkości obwodu.

Np. dla płytki PCB o grubości 50mil, jeśli średnica przelotki wynosi 20mil (średnica otworu to 10mil), a średnica soldermaski 40mil, to możemy przybliżyć rozmiar za pomocą powyższego wzoru.

Pojemność pasożytnicza jest zgrubna: C=1.41×4.4×0.050×0.020/(0.040-0.020)=0.31pF.

Zmiana czasu narastania spowodowana przez tę część pojemności jest zgrubna: T10-90=2.2C(Z0/2)=2.2×0x(31/50)=2ps .

Z tych wartości widać, że chociaż efekt opóźnienia narastania spowodowanego pasożytniczą pojemnością pojedynczej przelotki nie jest oczywisty, jeśli przelotka jest używana wielokrotnie w śladzie dla warstwy pośredniej. Podczas przełączania zostanie użytych wiele przelotek, które należy dokładnie rozważyć podczas projektowania.

W rzeczywistym projekcie pojemność pasożytniczą można zmniejszyć, zwiększając odległość między otworem przelotowym a obszarem miedzi (AnTI-pad) lub zmniejszając średnicę padu.

W przelotkach występują pojemności pasożytnicze oraz indukcyjności pasożytnicze.

W projektowaniu szybkich obwodów cyfrowych szkody spowodowane przez pasożytnicze indukcyjności przelotek są często większe niż wpływ pasożytniczej pojemności.

Jego pasożytnicza indukcyjność szeregowa osłabi wkład kondensatora obejściowego i osłabi efekt filtrowania całego systemu elektroenergetycznego.

Możemy użyć następującego wzoru empirycznego, aby po prostu obliczyć pasożytniczą indukcyjność przelotki: L=5.08h [ln(4h/d)+1]

Gdzie L odnosi się do indukcyjności przelotki, H jest długością przelotki, a D jest średnicą otworu środkowego.

Ze wzoru wynika, że ​​średnica przelotki ma mały wpływ na indukcyjność, a długość przelotki ma największy wpływ na indukcyjność. Korzystając z powyższego przykładu, indukcyjność przelotki można obliczyć jako:

L=5.08×0.050[ln(4×0.050/0.010)+1]=1.015nH

Jeżeli czas narastania sygnału wynosi 1ns, to impedancja zastępcza wynosi XL=πL/T10-90=3.19Ω.

Taka impedancja nie może być dłużej ignorowana, gdy przepływa prąd o wysokiej częstotliwości.

Szczególną uwagę należy zwrócić na fakt, że kondensator bocznikujący musi przejść przez dwie przelotki podczas łączenia warstwy zasilającej i warstwy uziemiającej, aby pasożytnicza indukcyjność przelotki podwoiła się.

Jak korzystać z Vias

Dzięki powyższej analizie pasożytniczych cech przelotek widzimy to w pliku szybka płytka drukowana projekt, pozornie proste przelotki często przynoszą duże negatywne skutki w projektowaniu obwodów.

W celu zmniejszenia negatywnych skutków spowodowanych pasożytniczym działaniem przelotek, w projekcie można wykonać następujące czynności:

1. Biorąc pod uwagę zarówno koszt, jak i jakość sygnału, wybierz rozsądny rozmiar za pomocą rozmiaru. W razie potrzeby można rozważyć użycie różnych rozmiarów przelotek. Na przykład w przypadku przelotek zasilających lub uziemiających można rozważyć użycie większego rozmiaru w celu zmniejszenia impedancji, a w przypadku ścieżek sygnału można użyć mniejszych przelotek. Oczywiście, wraz ze zmniejszaniem się rozmiaru przelotki, odpowiedni koszt wzrośnie.
2. Z dwóch omówionych powyżej wzorów można wywnioskować, że użycie cieńszej płytki PCB jest korzystne dla zmniejszenia dwóch pasożytniczych parametrów przelotki.
3. Staraj się nie zmieniać warstw ścieżek sygnałowych na płytce PCB, czyli staraj się nie używać niepotrzebnych przelotek.
4. Piny zasilacza i masy powinny być nawiercone w pobliżu, a przewód pomiędzy przelotką a pinem powinien być jak najkrótszy. Rozważ nawiercenie wielu przelotek równolegle, aby zmniejszyć równoważną indukcyjność.
5. Umieść uziemione przelotki w pobliżu przelotek warstwy zmiany sygnału, aby zapewnić jak najbliższy powrót do sygnału. Możesz nawet umieścić wiele nadmiarowych przelotek uziemienia na PCB. Oczywiście projekt musi być elastyczny. Omawiany wcześniej model via to przypadek, w którym na każdej warstwie znajdują się pady. Czasami możemy zmniejszyć lub nawet usunąć płatki niektórych warstw. Szczególnie w przypadku bardzo dużej gęstości przelotek może to prowadzić do powstania pękniętego rowka w warstwie miedzi w celu odizolowania obwodu. Aby rozwiązać ten problem, oprócz zmiany położenia przelotki, możemy również rozważyć umieszczenie przelotki na warstwie miedzi. Rozmiar podkładki jest zmniejszony.
6. W przypadku szybkich płytek PCB o większej gęstości można rozważyć użycie mikro-przelotek.