Via Fill ve Plating Seçenekleri
Baslı devre tahtaları (PCB), modern elektroniklerin arka kemiğini oluşturur, akıllı telefonlar ve tıbbi cihazlardan otomotiv kontrol sistemleri ve havacılık akıtroniklerine doğrudan etkilenir.Her PCB'de, farklı tabakaları birbirine bağlayan küçük bakır kaplama delikler - elektrik sinyalleri ve gücü için kritik yollar olarak muhafaza edilir.
Via fill and plating tek boyutlu bir özellik değildir. Bir via may be left un completed (open), kısmen doldurulamaz veya tamamen dolanamayan bir malzeme ile dolu olabilir.Sings ile kaplama işlemi kaplama işlemi, bakır ile duvarlar aracılığıyla kaplama işlemi yapılır, güvenilir bir iletken yol oluşturabilir.
Vias ve onların ⁇
-Hole Vias
Tüm tahta kalınlığında genişleyen uygulamalar sayesinde, birçok tasarımda, bu tür parçalar tamamlanmamış ve sadece plakalı olarak bırakılır.Ancak, kirleticilerden yüksek güvenilirlik veya koruma gerektiren uygulamalar için, delik dışı epoxy veya iletken sallama ile doldurulabilir.
Kör ve Buried Vias
Körler, tüm tahtadan çıkmadan dış bir tabakaya bağlanırlar. Buried vias tamamen iç katmanlar arasında bulunur ve genellikle hava entrapment veya eksik kaplamadan kaçınmak için dikkatli bir dolum gerektirir.
Mikrovias
Mikrovias, 150 mikrometreden daha az, lazer delme ile oluşturulur ve HDI teknolojisinin bir temelidir.Sürücü mikrovia dolum veya plakalı kapalı, yığına bağlı olarak, kablolama işlemi sırasında iyi bir adhesiona sahip olmalıdır.
Via Fill Materials: Impive vs. Non-Conductive
Non-Conductive Fill (Epoxy Fill)
İndüktif olmayan epoxy dolum, dolgu malzemesi ile en yaygın olanıdır. Mükemmel mekanik destek sağlar, tamamen dielektrik reçinesi ile doldurun. Anahtar avantajlar şunları içerir:
- [FONT=0)Mechanical power:[Dönetici:[Dönetici: 0) Katı epoxy duvar yoluyla güçlendiriyor, ısı veya mekanik stres altında çatlakların riskini azaltır.
- [FONT:0)Planarizasyon:[Dönetici:[Döntilmişler, daha sonraki katmanlar veya bileşen montajı için düzgün bir yüzey oluştururlar, çoklu tabakalarda verim artışı sağlar.
- [FONT:0]Cost-t-tamamlık:[Dönetici:[Dönetici:0)[Dönetici:[Dönetici:[Dönetici: 0)) Tin dolumu, standart PCBler için yaygın olarak kullanılır.
Non-conductive fill elektrik iletkenliğine katkıda bulunmuyor, bu yüzden elektrik yolunu değiştirmez. Ancak, termal genişleme davranışını etkileyebilir. epoxy katsayısı genellikle bakır ve PCB substratından daha yüksektir, bu da bisiklet sırasında strese yol açabilir.
Davranışçı Ayı (Copper veya Silver Paste)
Sağlam malzemelerle birlikte, yüksek akımları taşımak ve termal yönetimi geliştirmek için tasarlanmıştır. Ortak türler bakır dolu epoxy, gümüş dolu salça ve tamamen plakalı bakır içerir:
- [Düzerli elektrik direnci: [Dönetici: [Düzgerekli doldurma, direnişle azaltılır ve parasitik etkiler, güç dağıtım ve yüksek frekanslı sinyalleri için önemli.
- [FONT:0) Yüksek mevcut kapasite: [Dönlütücü:[Dönlüdürülebilir) Katı bakır dolu vias, aşırı ısıtma olmadan birkaç amper taşıyabilir, onları güç PCB ve otomotiv uygulamaları için uygun hale getirebilir.
- [FONT:0)Enhanced termal iletim: Sağlam malzeme, bileşenlerin iç bakır uçaklara dağıtmasını sağlar.
Ticaretten çıkmak, iletken dolguların daha pahalı ve kesin bir işlem kontrolü gerektirir. Tamamlanmış bir hamur veya fakir adhesion, hem mekanik hem de elektrik bütünlüğünden ödün verebilir. Ek olarak, iletken dolumun stresini azaltabileceğinden daha düşük bir CTE vardır, ancak aşırı sıcaklık değişiklikleri sırasında substratla aynı zamanda yanlış bir şekilde uyuşabilir.
Doğruyu seçmek
Davranışçı ve non-kondüktif doldurma arasındaki karar, uygulamaya bağlıdır. Dijital mantık tahtaları için orta mevcut taleplerle, non-conductive epoxy, daha düşük maliyetle yeterli mekanik destek sağlar. RF modüller için, güç yükselteçleri veya yüksek çözünürlük/aerospace tahtaları için, per-parat doldurmaları genellikle elektriksel özellikleri karşılamak zorunludur. Hybrid yaklaşımlar -kondüktif olmayan epoxy ve sonra sağlam bir bakır kapa - ayrıca faydaları birleştirmek için kullanılır.
Süreçler ve Kalınlıklar Tahmin Ediyor
Elektroless Copper Deposition
Elektrozmanyetik bakır kaplama, metalizasyon yoluyla ilk adımdır. bakırın ince bir tabakası (0.5-1.0 μm) kimyasal olarak mevcut olmayan duvarlara kadar depolanır.Bu tabaka, elektrotoksit bakırın kalitesi için bir iletken tohum sağlar - adhesion, kapsama ve dükleme - yanlışlıkla plakalı bakırın güvenilirliğini etkiler.
Elektrolinik Bakır Plating
Elektrozütten sonra, elektrolitik kaplama, istenen seviyeye bakır kalınlığı inşa eder - 25 μm'den ( oz/ft2) yüksek eşler için 100 μm veya daha fazlası için.
- [FONT:0)Mechanical güç:[Dönetici:[Dönetici:0)))Zizy bakır, çekme stresi, bükme ve termal bisiklete dayanabilme yeteneği ile duvarın içindeki basıncı arttırır. IPC-6012 Sınıf 3 gereksinimleri, 5 μm (m) ile en az ortalama bir kaplama kalınlığını belirtir.
- [FONT:0)Elektrikli performans: [Dönerli bakır ile düşük direnç mevcut araç kapasitesi geliştirir ve güç kaybı azaltır. Yüksek frekanslı sinyaller için, kaplama kalınlığı engellenir; aşırı kalınlık deri etkili kayıpları artırabilir.
Üniforma kaplama özellikle yüksek riskli-apek-ratio vias (derinlemesine-to-diameter > 6: 1). Gelişmiş kaplama kimyagerleri ve nabız kaplama teknikleri, tüm via boyunca tutarlı kalınlık elde etmenize yardımcı olur, başarısızlık noktaları olabilir.
Kaliteyi ve Tanımlama Mession
Ortak kaplama kusurları boşluklar, pitler, nodules ve “köpek-boning” ( köşeler aracılığıyla yüksek çözünürlükte kalın) Bu kusurların stres artışları yaratarak mekanik güç, elektrik direncini artırabilir veya açık devreler oluşturabilir. IPC-TM-650'de düzenli kesitler için gerekli olan analizler, işlem için geçerlilik kurulları, etle geri dönüşler için gereklidir.
Mekanik Güçlü Güç Üzerine Etkisi
Termal Bisiklet ve CTE Mismatch
PCB'ler, satılan ve operasyonel sıcaklık değişiklikleri sırasında termal genişleme ve sözleşmeye maruz kalıyorlar. CTE (~17 ppm/°C), tipik FR-4 substratından daha düşük (~12-16 ppm/°C), özellikle de Z-yöneysel olarak, x ppm /°C'de daha yüksek basınç artışı veya kaldırma olasılığını azaltır.
Yüzeylere benzer bir CTE ile tamamlanmamış olan aşırı ortamlar, PCB meclislerinin altında otomotiv veya aviyonikler gibi aşırı ortamlar için, bakır dolu vias daha iyi bir maç bakır uçaklara sunar, ancak doldurmanın kendisi düşük kesintiye ve yüksek külotlara sahip olmalıdır. IPC-9701A PCB toplantıları için kılavuzlar sunar.
Mekanik Şok ve Titreşim
Gürültü veya titreşime tabi olan uygulamalar - taşınabilir cihazlar, dronelar veya askeri ekipman gibi - önemli ölçüde mekanik sağlamlığı sağlar. Bir kovan duvarındaki stres koncentrator olarak işlenebilir.Yapıda epoxy veya iletken sallama ile takviye etmek, kırılmayı daha dayanıklı hale getirir. Plating kalınlıkları da bir rol oynayabilir: kalın bakır varilişleri, başarısızlıktan önce daha fazla enerji absorbe edebilir.
Kör ve gömülüler özellikle mekanik strese karşı savunmasızdır, çünkü bunlar genellikle elektrik sürekliliği ve mekanik bütünlüğü geliştirmek için bu senaryolarda kullanılır.Saçılmış mikrovias (multiple katmanları birbirinin üstünde) stres birikiminden kaçınmaya dikkat gerektirir; merdivenli vias genellikle daha büyük güvenilirlik için tercih edilir.
Dük ve Flexural Güçlü
Bir PCB iyi durumda veya esnek devre uygulamaları için - yerel sertlikte artış gösterir, bakır kovan üzerinde gerginlik azaltır. Ancak, dolgu malzemesi çok fazla çırpılırsa, kaplamaya uygun bir esnekliğe sahip iyi bir epoxy'dan kırılabilir.
Elektrik Performansı Üzerine Etkisi
Signal Integrity ve Impedance Control
Yüksek frekanslarda (above 1 GHz), arkadan gelen parasitik indükleme ve kapasiteyi tanıtarak, altüstelik süresine sahiptir.In-conductive fill has thelong of the entire impact these parasitics. A solid bakır-full via behaviors more like a gress of the hatch, reduce the impedance since by the through zeroive fill has minimum electric effect, leave the through structure as an inductive elements.
RF ve yüksek hızlı dijital tasarımlar için, hedef düşük hızlı bir yol sağlayarak - bu tür bir kovalamanın kullanılmasıyla birlikte, sinyal bütünlüğünü çok katmanlı yönetimlerde tutmak ve geri dönüş kaybını artırmak.Inive fill more mitigate stub effects by provide a low-impedance throughs-can create multiple parallel full through the sun-inductance return ways, critical for maintain signal integrity in multilayer boards.
Power Dağıtım ve Şimdiki Taşıma
Güç teslimat ağları, çok fazla ısıtma olmadan önemli DC ve geçici akımlar taşır. Örneğin, yaklaşık 60 mULLI'de sınırlı bir kesit alanı vardır (< 1 oz bakır için delik alanı% 1 {{). Bu gelişme, güç modülleri, batarya yönetimi sistemleri ve CPU'nun 25 μm ile dolu yüksek gerilim düzenleyicileri için hayati önem taşır.
Plating kalınlıkları doğrudan IPC-2152 standardına göre kapasiteyi etkiler. Bir başparmak kuralı: 35 μm bakır, çapı 1 A per 0,5 mm'yi bir araya getirebilir, 70 μm bakır çift kapasiteyi iki katına çıkarır.
Termal Yönetim
Sıcaklık parçaları veya iç bakır uçaklar için yapılmalıdır. Vias termal konduits olarak hareket eder. 300 W /m·K, yeterli miktarda yüksek çözünürlükte ısınabilir, ancak aksi takdirde indüklenmiş olan ısıtıcı yüzeylere yardımcı olabilir.
Ticaret ve En İyi Uygulamalar
Maliyet vs. Performans
Ek olarak, önemli bir üretim maliyeti ekliyor - 30-50% daha fazla non-conductive dolum - ekstra işlem adımlarını, malzeme maliyetlerini ve verim sorunlarını doldurmalı. Tasarımcılar sadece güç yollarında kritik olarak doldurmalı, yüksek frekanslı sinyal geçişleri veya aşırı güvenilirlik gereksinimlerine sahip alanlar için yeterli mekanik destek sağlar.
Manufacturability
Küçük hacimli yüzeyler (≤ 0.3 mm) düzgün bir şekilde iletken salak ile doldurmak zordur; epoxy bazlı vakum doldurma süreçleri daha iyi sonuçlar elde eder. Yüksek yön oranları, inşaattan kaçınmak için dikkatli bir işlem kontrolü gerektirir.
Güvenilirlik Test
En iyi uygulamalar, üretim panelinde test kuponlarını, kaliteyi doldurmanız için tasarlamaktadır. Sıcaklık bisikletten sonra kesit analizi (örneğin, $ s +125°C, IPC-6012) çatlakları, boşlukları veya delaminasyonları için elektrik testleri kademeli bozulmaları tespit edebilir.
Tasarım Kuralları
- [0] Yüksek performanslı alanlardan oluşan bir yığına (Dönetici) yer alan bir dizinli desenler kullanarak mekanik yükleri yayabilirsiniz.
- [FONT:0]Maintain minimum kaplama kalınlığı[Döntgen: 20 μm for standard, 25 μm for Class 2, ve IPC-6012 Sınıf için 3 μm.
- [[Düzücü çizimde kullanılan malzeme [DüzgÜT:1]: "Üye Olmayan Epoxy" veya "Copper-full via" gerekli boşluk yüzdesi ile.
- [FONT:0)Use via-in-pad[[Dönetici: 1) Sadece alt bileşenlerin altında satılmak için iletken bir doldurma ile.
- [FONT:0) Hibrit Türler[[Dönetici:)[[Dönetici:) Yüzey planlayıcısı ve elektrik performansı için bakır kaplama kapakları ile tamamlanmamış.
Gelişmiş Teknikler ve Future Trendleri
Copper-Plated Shut Vias
Saçma dolum yerine, bazı HDI tasarımları tamamen bakır kaplamalı parçaları kullanır (via-in-pad plakalı over). Bu yaklaşım, sağlam bir bakır fiş oluşturmak için birden fazla kaplama döngüsü gerektirir. Sonuç, minimum CTE yanlış bir parametre ile mükemmel bir elektrik ve termal iletkenlik oluşturmaktır. ancak, aşırı kaplama zaman ve maliyetten kaçınmak için küçük-diameter ile sınırlıdır.
Lazer-Deposited Fill ve Katkı Süreçleri
Soğutma jet baskı veya doğrudan ink yazma gibi üretim teknikleri, mikrovias'a kesin bir şekilde doldurmaya izin verir. Bu yöntemler malzeme atıklarını azaltır ve montaj sırasında dolum sağlar. henüz ana akım olmasa da, daha düşük maliyetli ve daha yüksek esneklik vaat ediyorlar.
Malzeme Yeniliği
CTE ile yeni epoxy formülasyonları bakırla eşleştirilir (örneğin, aramid fiber dolumları kullanarak) termal stresi azaltmak için geliştirilir. Benzer şekilde, gümüş-grafen hibrit salaklar gelişmiş iletkenlik ve daha düşük tedavi sıcaklıkları sunar.
Standartlar ve Sertifikalar
IPC-6012E (Rigid PCBs) ve IPC-6013 (Flexible), dolum seçenekleri ile kabul edilebilirlik kriterleri sağlar.Gelecek IPC-6012F taslak güncellemeleri, otomotiv ve havacılık uygulamaları için güvenilirlik testleri ile vurgulanır. Tasarımcılar, seçimleri karşılamak için bu standartlarda kalmalıdır.
Formasyonlar ile ilgili daha ayrıntılı bilgi için, [[Döneticileri:0)IPC standartları sayfası)[Döneticileri için Pratik tasarım kılavuzları ek olarak, [[Döneticileri için [[Döneticileri]][Döneticileri ile ilgili ayrıntılı bilgi için, [[Döneticileri]] ile ilgili ayrıntılı bir tartışma için [[Döneticileri]] ile ilgili olarak, [[Cadence PCB Tasarım blogu [Döneticileri # 7)[Döneticileri için, yüksek hızlı etkiler ve yüksek çözünürlükler içerir.
Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç
Eklenme ve kaplama seçeneklerinin seçimi, mekanik güç ve elektrik performansı arasında bir denge eylemidir, maliyet ve manufacturability as constraints. Non-conductive epoxy fill, düşük maliyette sağlam mekanik takviye sağlar, çoğu dijital ve düşük frekanslı analog tahta için uygun. iletken doldurma, daha pahalı, yüksek akım için gerekli yüksek frekanslı yüksek frekanslı ve yüksek frekanslı uygulamalar için üst düzey elektrik ve ısı performansı sağlar. Plating kalınlık ve üniforma her açıdan sağlam bir şekilde - mevcut kapasiteden - termal yaşamlara karşı direnç sağlar.
Elektronik cihazlar daha yüksek performans talep ederken boyut küçültmeye devam ettikçe, dolum ve kaplama ile ilgili rolü daha da kritik hale gelir. Ticaretten ayrılan tasarımcılar ve en iyi uygulamaları uygulayan PCB'leri sadece doğru şekilde işlemez ve aynı zamanda gerçek dünya kullanımındaki fiziksel ve çevresel stresleri de hayatta tutarlar. Sürekli gelişen standartlarda ilerlemeler, PCB güvenilirliği ve performansta daha da ileri gelişmeler sağlayacaktır.