ההשפעה של טכנולוגיית Via-in-pad על אחריות Pcb ותהליכי האסיפה

הביקוש הבלתי נלאה לטכנולוגיות חיבור קטנות יותר, מהירות יותר ויותר עשירות למכשירים אלקטרוניים מונעות לוח מעגלים מודפס (PCB) לאמץ טכנולוגיות חיבור מתוחכמות ומתוחכמות יותר.בין אלה, דרך-בתוך-ידי-הטבלה (VIP) הטכנולוגיה בולטת כגורם קריטי עבור חיבור בין-ידידים גבוהים (HDI) עיצובים של ניהול באופן ישיר בתוך המרכיבים המובילים, ולא באזורים נפרדים של מהנדסים לטווח ארוך, יכולים לשפר את התחזוקה באופן מדויק של ביצועים.

טכנולוגיית Via-in-Pad

בעיצוב PCB קונבנציונלי, דרךs בדרך כלל מכווצים על ידי כריות רכיב באמצעות עקבות דקות, כובש שטח משטח יקר ולעתים קרובות מכריח מעצבים להפיץ רכיבים בנפרד. Via-in-pad מבטל את המגבלה הזו על ידי כך לאפשר את הדרך להיות חלק בלתי נפרד של משטח המוכר. גישה זו היא נפוצה במיוחד במערך כדור הכדור (BGA) חבילות, שבו כדורי הנמכרים של המכשיר מתואמים ישירות עם הצלחת דרך החורים מתחת לחורים.

ישנם מספר וריאציות של באמצעות-in-pad, בהתאם לסוג וכיצד הוא מלא.שלושת המימושים הנפוצים ביותר הם:

(FLT:0) ללא שימוש באמצעות לוח: ההרחבה:ראה פרק 1: (FLT:1) הדרך נותרה פתוחה או רק עם מסיכה מכרה. שיטה זו משמשת לעתים רחוקות עבור יישומים עתירי אחריות גבוהה כי פתוח באמצעות יכול לצרף את המפלט במהלך זרימה, יצירת ריקנים מוכרים או לא מספיק מפרקים.
(FLT:0)Epoxy-מלא באמצעות פנקס:03FLT) 1:1 הדרך מלאה לחלוטין עם epoxy vuloxy rearized על ידי שחיקה או מברשת.העמוד הוא מחדש כדי לספק משטח שטוח, נמכר אינספור.זה הגישה הנפוצה ביותר עבור עיצובים רגישים אך קריטיים בעלות.
(FLT:0) ממולא באמצעות פנקס:03FLT) 1 הדרך מלאה פס מולי (למשל, כסף או מלא נחושת) או נחושת מצופה.זה מספק גם משטח שטוח וגם שיפור מוליכות חשמלית ותרמית תרמית באמצעות מילוי מוליכים דרך.

הבחירה של מילוי חומר ותהליך תלויה בדרישות האמינות, תנאי רכיבה תרמיים, ומגבלות עלות של היישום הסופי.לדוגמה, אלקטרוניקה לרכב לעתים קרובות דורשות שימושים מלאים התנהגות כדי להתמודד עם זרמים גבוהים ותנודות טמפרטורה, בעוד מכשירים צרכניים עשויים לבחור עבור epoxy-מלא דרךs כדי להפחית את העלות.

השפעה על אחריות PCB

טכנולוגיית Via-in-pad משפיעה ישירות על מספר גורמים מהימנים, כולל שלמות משותפת מכר, הפצת מתח תרמומכאי, והתנגדות לדיכאון.הבנת אינטראקציות אלה חיונית לתכנון מוצרים חזקים.

נמכר וודיאונדינג ואיכות משותפת

הדאגה המהימנות המיידית ביותר היא היווצרות של ריקנים מכרים במהלך תהליך ההתחדשות.כאשר ריק או מלא חלקית על ידי יושב מתחת למרכיב, גזים המתרחבים לכודים בתוך הדרך יכולים לברוח דרך הממכר המול, יצירת בועות או רִיק ימין. אלה רִיקים להפחית את אזור משותף יעיל של מכר, להגדיל את ההתנגדות החשמלית ולפעול כנקודות ריכוז תחת מחקרים תרמי הראו כי תוכן של 25% או משככי עיניים מלאות של נפח זה יכול להפחית באופן משמעותי של נפח אווירי נחושת.

דלקמינציה ופגיעה בלחמה

נוכחות של דרך ישירות מתחת לחפיסת משנה את המקדם המקומי של התרחבות תרמית (CTE) חוסר התאמה בין החילון נחושת, דרך החומר, ואת ההלטה שמסביב. במהלך רכיבה תרמית, החבית הנחושת של דרך התנגדות הרחבה, גרימת מתח בממשקים.אם חומר מילוי יש מתח לקוי או CTE שונה, דיפאון יכול להתרחש דרך הקיר או בין ה- 12 ל-מנתי, כדי למנוע דבקות מתאימה, עם ה- 60, הוא משולב, עם מגבלות.

אחריות בסביבה החריפה

בסביבה עם לחות גבוהה או גזים קורוזיים, עיצובים דרך-in-pad מהווים סיכונים נוספים.לא השלמת חותם של באמצעות מאפשר לחות או contaminants לwick לאורך דרך החבית, המוביל להגירה אלקטרוכימית (ECM) או עיוותים טוריים התנהגותיים (CAF) צמיחה.com-מלאת באמצעות מוליכים באמצעות מציעים חותם טוב יותר, אבל עדיין צריך להיות מחובר עם מסיכה מתאימה כדי למנוע הפעלה קיצונית.

אתגרים בייצור

אימוץ באמצעות פנקס דורש שליטה הדוקה יותר על תהליכי ייצור ורכבה מאשר קונבנציונלי באמצעות מיקום.

(FLT:0Viaמילוי ומתכננים: FIRLT:1) ,Achieving a מלא לחלוטין באמצעות משטח חלק, coplanar דורש דיוק. כיסים אוויר או מילויים לא שלמים יכולים לגרום מאוחר יותר לחלבונים.
(ב) ⁇ :0) מבדילות: 1FLT לאחר מילוי, המשטח הוא לעתים קרובות מוקרן מחדש עם נחושת כדי לשחזר את פני השטח שטוח.
החלון של פל"ד:0 (Soldering Process window:FLT:1hil Solder paste Print נפח חייב להיות מדבק בקפידה.עם מלא דרך, המשטח מתנהג כמו משטח סטנדרטי, אבל המסה התרמית של דרך יכול לשנות את פרופיל זרימה מחדש.
(FLT:0) אי-הבחנה קושי: 1FLT (הבדיקה החזותית של המפרקים הנמכרים על ידי לוח באמצעות-in-pad כמעט בלתי אפשרית אם לא ניתן לראות את הדרך באופן מלא.בדיקה רנטגן הופכת לחובה לאמת רמת מילוי, תוכן ריק ויושרה משותפת מכרה.

פתרונות לייצור אמין

כדי להתגבר על האתגרים הללו, היצרנים עוקבים אחר הנחיות מבוססות:

השתמש דרך מלאה עבור כל BGA ו- QFN כריות המכילות באמצעות-in-pad.
ציין IPC-6012 Class 3 עבור הדרישה להמצאת, כולל באמצעות מילוי עומק וסובלנות שטוחה.
ביצוע עיצוב-of-experiments (DOE) על פרופילי זרימה מחדש כדי לייעל את נפחי הדבקים ו ⁇ s תרמיים.
יישום 100% בדיקת רנטגן על לוחות עתיריות גבוהה, עם קריטריונים פגומים המבוססים על IPC-A-610 ו- IPC-7095.

השפעות על תהליכי האסיפה

טכנולוגיית Via-in-pad משנה באופן יסודי כיצד רכיבים נאספים על ה- PCB.השינויים העיקריים מתרחשים ב-Foner paste deposition, סטרימינג מחדש פרופיל, ובדיקה.

יצרן: Solder Paste Stencil Design

עבור באמצעות-in-pad, את aperture של stencil חייב לקחת בחשבון את הנוכחות של דרך.אם דרך היא epoxy-מלאה ו- re-plated, המשטח שטוח, כל כך סטנדרטי עיצוב כללי עיצוב encil החל. עם זאת, אם הדרך רק עם מסיכה נמכר, ייתכן כי החבובות יש דיכאון קל, הדורשות מעט עבה או עודף נפח.

Reflow Soldering Fitments

המסה התרמית של מדף דרך-in-pad שונה מזה של מפלט ללא דרך כי החבית נחושת מבצעת חום רחוק יותר ביעילות.זה יכול לגרום לחרוץ להישאר קריר יותר במהלך זרימה מחדש, עיכוב הדבקה מכרה ופוטנציאל לגרום למפרקים קרים או קברים. כדי למנוע זאת, פרופיל זרימה מחדש עשוי צריך אזור ספוג יותר או טמפרטורה גבוהה יותר.

המונחים: wave Soldering

עבור לוחות ביוטכנולוגיה מעורבים שבו מרכיבים דרך חור יכול להיות רכוב על פני השטח, דרך-in-pad בצד התחתון יכול לגרום בעיות במהלך גל נמכר.המכרה מלוטן עשוי להתנפח לתוך דרךים פתוחים, משאירה מספיק נמכר עבור מפרק דרך החור. מעצבים צריך להימנע הצבת פתוח דרך טבלה בצד התחתון, או לציין כי כל אלה יש צורך למלא תוכנית לפני הגל.

הערכה ושיקום

בדיקת רנטגן הופכת חיונית לאמת באמצעות איכות מלאה ומכרה שלמות משותפת.בדיקה אופטית אוטומטית (AOI) עשוי לשמש לזיהוי רכיבים חסרים או בעיות אוריינטציה, אך לא יכול להעריך ריקנים הנמכרים מתחת לסיפון. Rework of a via-in-pad רכיב הוא מאתגר יותר כי חומר מילוי עשוי להיות ניזוק כאשר המרכיב הוא הוסר.

היתרונות של האסיפה

למרות המורכבות הנוספת, באמצעות-in-pad מציעה הטבות משכנעות כי לעתים קרובות גוברות על האתגרים:

גודל PCB:0 (הופנה מהדף:0) , 000 1 (ה) על ידי חיסול הצורך להפריד באמצעות נדל"ן, מעצבים יכולים לכווץ את טביעת הרגל של הלוח עד 15-30%, מה שמאפשר מוצרים קטנים יותר.
(FLT:0) שיפור ביצועים חשמליים:FLT:1 קיצור נתיבי אות להפחית את החדירה parasitic ואת קיבול, אשר קריטי עבור מעגלים דיגיטליים מהירים ו RF.V-in-pad גם מצמצם את ההשפעות של ספקטרום הגורם השתקפות אותות.
(FLT:0) ניהול תרמי: FLT:1 ויאס ממוקם ישירות תחת רכיבי כוח יכול לבצע חום מן הרכיב דרך הלוח אל תנור חום או אוויר תרמי.
(FLT:0) צפיפות רכיב רכיב רכיב גבוה יותר: 1FLT:1 ניתן להציב על אותו אזור לוח, המאפשר שילוב של פונקציות נוספות ללא הגדלת ממדים של המוצר.
(ב) ,0) הוכח כי הוא מחלחל: 1 (ב) עם דרך מוסתרת מתחת לחצרות, פענוח על שכבות פנימיות מופחת, ומאפשר הקצאה שכבה קלה יותר ושכבות נמוכות יותר נחשב בעיצובים רבים.

שיטות בחירה ומילוי

בחירת הזכות באמצעות חומר מילוי היא החלטה עיצובית מרכזית.השולחן מתחת לסכמת אפשרויות נפוצות:

Fill Material	Conductivity	CTE (ppm/°C)	Primary Use
Non-conductive epoxy	None	25–40	Low-cost, general-purpose HDI
Silver-filled epoxy	Conductive (0.001–0.01 Ω·cm)	30–50	High-frequency, thermal dissipation
Copper-filled epoxy	Conductive (<0.001 Ω·cm)	18–25	High-current, high-reliability (automotive, military)
Plated copper (via plug)	Highest conductivity	17	Ultra-high reliability, very high current

קופר-מפלט באמצעות תקע הוא השיטה היקרה ביותר אבל גם אמינה ביותר.זה כרוך מילוי דרך עם נחושת מוצקה באמצעות אלקטרו-plating לאחר שכבת זרע דק מוחל.התוצאה היא יש CTE תואם הדוק את החתך נחושת, צמצום מתח תרמי.טכניקה זו הוא ציין IPC-4761 סוג VII ומשמשת במשת מאגרי מזון והשתלות רפואיות.

המונחים: Via-in-Pad

כדי למקסם את האמינות והקלות של ההרכבה, מעצבי PCB חייבים לעקוב אחר הנחיות ספציפיות:

(FLT:0Via קוטר:FLT:1 שמור דרך קוטרים מתחת 0.3 מ"מ עבור epoxy מלא דרךs כדי להבטיח מילוי מלא. גדול יותר דרךs עשוי לדרוש מחזורי מילוי מרובים, עלייה וסיכון.
(ב) ⁇ :0)החלד באמצעות התחלה: 1FLT:1 טבעת מינימלית של 50 מיקרומטר מומלץ גם למלא דרך לספק סובלנות לשגיאות רישום.
גודל דפוס הקרקע:0Land:FLT:1, קוטר דפוס הקרקע צריך להיות לפחות 0.1 מ"מ גדול יותר מאשר קוטר באמצעות קוטר לספק משותף מכר חזק.
(FLT:0) יושרה שפיר: 1FLT:1 עבור אותות מהירים, להשתמש דרך מלאה התנהגות כדי למזער הפסקת האש.
(ב) ⁇ :0) ⁇ : ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
(הופנה מהדף V-in-in-pad הוא היעיל ביותר עם microvias (laser קידוח) בערימה של נשגבת נחיתות.זה מאפשר לשכבות להיות מחוברות ללא השפעה על שכבות אחרות.

מגמות עתידיות ב- Via-in-pad Technology

ככל שהדחיסות של המכשיר ממשיכה להגדיל, באמצעות שבב יתפתח במספר דרכים:

(FLT:0Microvia-in-pad:FreaLT:1 עם קוטרים מתחת 100 מיקרומטר, אלה דרךs נוצרים על ידי לייזר ablation ומלא פסים מוליכים או נחושת.הם מאפשרים חיבורים חד-צדדיים גבוהים עבור מעבדים ניידים הדור הבא ומודולים זיכרון.
(FLT:0) Embedded by-in-pad:03FLT:1 , Vias מוטבעת לחלוטין בתוך חבילת BGA, במקום לוח האם, צמצום המורכבות של PCB ברמת הלוח.
(FLT:0) חומרים בעלי מילוי מתקדמים: FLT:1 מחקר לתוך פסים מוליכים בטמפרטורה נמוכה ומורכבים היברידיים epoxy-copper שואפת להפחית את העלות תוך שמירה על אמינות.
ייצור:0 (Additive Manufacturing:) 1FLT:1 (בשיתוף פעולה עם 3D) יכול בסופו של דבר להחליף את השפע המסורתי, המציע גמישות עיצוב עבור קישורים מותאמים אישית.

תקני התעשייה כמו IPC מעדכנים את ההנחיות שלהם ל-In-pad.התיקון האחרון של IPC-7095 (ראה FLT:0Design and Assembly Process Implementation for BGAsibFLT:1) כולל המלצות מפורטות עבור עיצוב באמצעות שבב ובדיקה. Adhering לסטנדרטים אלה חיוני להשגת איכות עקבית על פני ייצור גבוה.

מסקנה

טכנולוגיית Via-in-pad היא כלי רב עוצמה בערכת הכלים של מעצב ה- PCB, המאפשרת miniaturization, שיפור ביצועים חשמליים וניהול תרמי משופר.עם זאת, היישום המוצלח שלה דורש תשומת לב זהירה למבחר חומרי, תהליכי ייצור וטכניקות ייצור. על ידי הבנת המהימנות מסחר-offs ואימוץ שיטות הטובות ביותר - כגון באמצעות מילוי באמצעות, אופטימיזציה מחדש פרופילים, והפעלה של X-ray-in-in יכול להמשיך את היתרונות של תכנון גבוה יותר באמצעות מחשביטרמיקודמת מתקדמים, תוך כדי להמשיך את הסיכונים מתקדמים.

לקריאה נוספת, עיין בתקן IPC-7095 (FLT:0IPC אתר רשמי של ההרחבה 1)), ה-FLT:2Mentor Graphics באמצעות מדריך עיצוב טבלה 3, ומסמכים לבנים בתעשייה מ-FLT:4SMTAFLT:5 על בסיס אמינות משותפת מכרה.