Leiterplattenhersteller konzentrieren sich zunehmend auf das Design kleinerer Leiterplatten. Moko-Technologie wird nicht ausgelassen; Wir integrieren weniger Durchsteckkomponenten und integrieren mehr SMD-Technologie (SMT). Für große plattierte Durchgangslöcher, wir vergeben weniger Platz auf dem Board. Anstelle von plattierten Durchgangslöchern, wir verwenden zunehmend SMT-Komponenten. Alle unsere Leiterplatten sind für die Verwendung von Vias ausgelegt.
Ein Via bezieht sich auf ein durchkontaktiertes Loch in PCBs, das verwendet wird, um eine Spur von der Oberflächenschicht der Platine zum Inneren und anderen Schichten zu verfolgen. PCB-Vias können plattiert werden, um elektrische Verbindungen zu bilden, und sie können mechanisch gebohrt werden.
Obwohl Vias in mehrschichtigen Leiterplatten unerlässlich sind, es ist eine Herausforderung, sie zu entwerfen und zu produzieren. Sie bilden Pfade für den thermischen Strom und den elektrischen Fluss zwischen den verschiedenen Schichten der Platine. Im Wesentlichen, Vias sind Kanäle, die sich in Art und Größe unterscheiden.
Arten von Leiterplatten via
Es gibt 5 Leiterplatten-Durchgangstypen. Sie sind;
1. Blind Via – Ein Blind Via ist ein Laser, der nur von einer Schicht zur nächsten übergeht.
2. Buried Via – Diese Art von Via befindet sich zwischen internen Schichten und ist erforderlich, wenn sequentielle oder Multi-Laminierungsprojekte vorhanden sind.
3. Durch über – Ein durchgehendes Via verbindet die beiden äußeren Lagen, indem es von oben nach unten gebohrt wird.
4. Micro-Via – Micro-Via wird mit einem Laser gebohrt, anstatt mechanisch zu bohren, weniger als zulassen 0.006 Zoll.
5. Via-in-Pad – Dieses Via befindet sich im Pad der SMD-Komponente.
Blind Via vs. Begraben Via
Die Buried und Blind werden verwendet, um verschiedene Schichten einer Leiterplatte zu verbinden. Die vergrabene Durchkontaktierung bietet eine Verbindung der inneren Schicht, da die Platine vollständig von der äußeren Umgebung der Leiterplatte verborgen ist. Gleichzeitig, Blind Vias bieten eine externe Schichtverbindung mit einer oder mehreren internen PCB-Schichten. Diese beiden Durchkontaktierungen sind bei HDI-Leiterplatten von Vorteil, da ihre ideale Dichte durch die Vergrößerung der Platine oder die Erhöhung der Schichten der Platine beeinträchtigt wird.
PCB Micro-via
Micro-Vias können mit Lasern gebohrt werden, da ihr Durchmesser kleiner ist als der Durchmesser von Through-Hole-Vias. Da es schwierig ist, Kupfer in Micro-Vias zu plattieren, sie haben nur eine Tiefe von weniger als zwei Schichten. Daher, wenn der Durchmesser eines Via klein ist, die Wurffähigkeit des Beschichtungsbades wird höher, dadurch entsteht eine stromlose Kupferbeschichtung.
Nach ihrem Ort in den Plattenschichten, Micro-Vias werden entweder in Stacked Skip oder Staggered eingeteilt.
• Stacked Vias – Sie können erstellt werden, indem sie in verschiedenen Schichten übereinander gestapelt werden.
• Staggered Vias – Diese Vias können in mehreren Schichten verstreut sein, obwohl sie teuer sind.
• Skip Vias können durch einen Layer geführt werden, Stellen Sie sicher, dass die Schicht keinen elektrischen Kontakt hat. Daher, ein übersprungener Layer kann keine elektrische Verbindung mit einem Via bilden.
Leiterplatten-Via-in-Pad
Das Via-in-Pad-Verfahren wurde aufgrund der hohen Signalgeschwindigkeit und der Dicke und Dichte der PCB-Komponenten erfunden. Standard-Via-Strukturen und VIPPO können die Routing-Fähigkeit und Integritätsmerkmale eines Signals erhöhen.
Die Signalverfolgung von Standard-Vias wird von den Herstellern vom Pad bis zum Via verfolgt, um ein Auslaufen der Lotschicht in die Vias zu vermeiden. Ein Via in Via-in-Pad wird in das Pad der externen Montagekomponente gelegt.
Dies geschieht, indem zuerst die Durchkontaktierung mit nichtleitendem Epoxid gefüllt wird, je nach den Anforderungen des Leiterplattenherstellers. Dann, die über ist, und der Mantel ist gekapert, um Landraum zurückzugewinnen. Deswegen, der Signalweg erweitert sich, Dadurch wird der Effekt von opportunistischer Induktivität und Kapazität eliminiert.
Wichtiger, das Via-in-Pad reduziert die Größe der Leiterplatte und beherbergt die Größe einer kleinen Masse. Diese Methode eignet sich am besten für Komponenten von a BGA Fußabdruck. Um großartige Ergebnisse zu erzielen, ist es wichtig, den Back-Drilling-Prozess mit einem Via-in-Pad zu implementieren. Die in den restlichen Teilen eines Vias gefundenen Signalechos werden durch Back-Drilling entfernt.
Komponenten eines PCB-Via
ein) Fass- Es ist ein leitfähiges Rohr, das zum Füllen des infiltrierten Lochs verwendet wird.
b) Pad- Es verbindet alle Enden des Fasses mit seinen Spuren.
c) Antipad- Dies ist ein Durchgangsloch, das verwendet wird, um die nicht verbindende Schicht und den Lauf zu trennen.
Häufige Verwendungen von Vias im PCB-Design
• Signal-Routing – Eine große Anzahl von Leiterplatten nutzt die Durchkontaktierung für das Signal-Routing. jedoch, dickere Boards verwenden vergrabene oder blinde Vias, wohingegen Lightboards nur Micro-Vias verwenden.
• Leistungsführung – Durchkontaktierungen in den meisten PCB-Platinen sind durch breite Durchgangsbohrungen für die Leitungsführung von Strom- und Erdungsnetzen eingeschränkt, obwohl auch Blind-Vias verwendet werden können.
• Fluchtwegführung – Komponenten der größeren Aufputzmontage (SMT) verwenden Sie meistens die Durchkontaktierungen für die Fluchtwegführung. Micro-Vias oder Blind Vias werden am häufigsten für die Fluchtweglenkung verwendet, aber ein Via-in-Pad kann auf soliden Gehäusen wie BGAs mit hoher Pinzahl verwendet werden.
• Stitching – Durchgehende oder blinde Vias können verwendet werden, um zahlreiche Verbindungen zu einer Ebene anzubieten. Zum Beispiel, ein Metallstreifen mit genähten Durchkontaktierungen umgibt den empfindlichen Bereich der Schaltung, um ihn mit einer Masseplatte für EMI-Schutz zu verbinden.
• Wärmeleitung – Vias können zur Wärmeleitung von einem Bauteil durch seine verbundene innere ebene Schicht verwendet werden. In der Regel, Thermal Vias erfordern ein dichtes Blind Via oder ein Through Hole Via, wobei sich diese Vias in den Pads dieser Geräte befinden müssen.
Bedeutung von Vias beim Design einer Leiterplatte
Wenn Sie eine einfache Platine haben, Vias sind nicht notwendig. jedoch, Vias werden nur bei mehrlagigen Platinen benötigt. Beim Entwerfen von Leiterplatten, Vias sind wichtig, da sie;
• Helfen Sie mit, eine hervorragende Dichte der Komponenten in mehrschichtigen Leiterplatten zu erzielen.
• Erhöhen Sie die Leiterbahndichte bei mehrschichtigen Platten, da diese in verschiedene Richtungen über- und untereinander geführt werden können. Durchkontaktierungen ermöglichen die Verbindung verschiedener Leiterbahnen, wirken damit als vertikale Anknüpfungspunkte.
• Wenn ein Via nicht in den Routing-Prozess von a integriert ist mehrschichtige Leiterplatte, die Komponenten werden am Ende kompakt platziert.
• Erleichterung der Strom- und Signalübertragung zwischen den Schichten. Leiterplattenkomponenten sollten immer dann auf einer Ebene geroutet werden, wenn Sie kein Via verwenden möchten. Wichtiger, die oberflächenmontierten Komponenten in einer mehrlagigen Leiterplatte erschweren das Verlegen der Teile auf einer Ebene.
PCB-Design-Tipps für Durchkontaktierungen
Bei Verwendung von Vias in einer Leiterplatte, Beachten Sie unbedingt die folgenden Tipps;
• Beim Entwerfen von Leiterplatten, es ist notwendig, maximale Via-Strukturen zu verwenden.
• Beim Stapeln zwischen gestaffelten und gestapelten Durchkontaktierungen, Ziehen Sie versetzte Vias in Betracht, da gestapelte Vias gefüllt werden müssen.
• Reduzieren Sie das Seitenverhältnis so weit wie möglich, um eine herausragende Signaleffizienz und elektrische Leistung zu erreichen. Außerdem, Minimieren Sie die EMI, Lärm, und übersprechen.
Es ist ratsam, kleinere Vias zu verwenden, da diese;
• Ermöglicht den Aufbau einer hochwertigen HDI-Platine durch Reduzierung der Induktivität und Kapazität eines Streu.
• Füllen Sie jedes Mal Via-in-Pads, außer wenn sie sich in Wärmeleitpads befinden.
• Denken Sie immer daran, dass die Pad-Matrix, auf der der BGA befestigt ist, Blind- oder Durchgangslöcher enthalten kann. Wenn man das weiß, Stellen Sie sicher, dass Sie die Durchkontaktierungen planar und füllen, um Lötverbindungen zu vermeiden.
• Beim Entwerfen von Leiterplatten, Es ist wichtig zu wissen, dass Durchkontaktierungen dazu beitragen, die Lötstellen der Leiste zu sichern und das Set thermisch zu blockieren, was die Ausbildung hervorragender Lötstellen innerhalb der QFN-Verbindungen verhindert.
• Beim Umgang mit Wärmeleitpads, Verwenden Sie eine Montagehalle statt einer Durchgangsbohrung. Sie wird nur durch das Einbringen von Öffnungen mit Fensterscheiben-Design innerhalb der Lotschichtschablone über dem Pad erreicht. Dadurch wird der Effekt des Ausgasens und der Lotverschmelzung während des Konstruktionsprozesses eliminiert.
• Verwenden Sie die Position des BGA-Gehäuses, um immer nach einer Durchgangsöffnung und der geringsten Leiterbahn in den gerouteten Komponenten Ausschau zu halten.
• Befüllen Sie immer die Baugruppe Ihres Via-in-Pad.
• Verwenden Sie beim Zusammenbau eines Hundeknochens eine vorgegebene kurze Spur, um eine Durchkontaktierung von ihrem Pad zu trennen.
• Eine PCB-Dokumentation erfordert eine Bohrschablone mit X-Y-Punkten für jedes Loch und jeden Merkmalscode.
Via Behandlung
Leiterplattenhersteller fügen den Durchkontaktierungen eine zusätzliche Behandlung hinzu, um die thermische Leistung der Leiterplatte zu erhöhen. Diese zusätzlichen Behandlungen helfen auch, mehrere Montageprobleme wie das Füllen zu beseitigen, Abdeckung, stecken, und leitfähige Füllung. Geeignete Behandlungen an Vias sind unerlässlich, da sie dazu beitragen, kostspielige Fehlerbehebungsarbeiten zu vermeiden.
EIN) Abdeckung -. Es ist ein typisches Verfahren, das Hersteller zum Trocknen von Lötstopplacken verwenden. Der Trockenfilm hat eine Dicke von 4 mm, ausreichend, um auch große Löcher effektiv abzudecken.
B.) Füllung – Verarbeiter verwenden die nicht leitende Epoxidpaste, um eine regelmäßige oder eine eingedrungene Durchkontaktierung zu füllen. Diese gefüllten Vias haben einige Millimeter, die verhindern, dass die Lötstoppmaske das Pad erreicht. Es ist eine ausgezeichnete Technik für den Einsatz in Leiterplatten mittlerer Dichte, da die Lötmaske die Wahrscheinlichkeit von Lötbrücken zwischen dem Pad und dem Via minimiert.
C.) Plugging – Diese Behandlung beinhaltet das Verstopfen der Via-Enden mit einer nicht leitenden Epoxidpaste, um das Aufsaugen oder das Durchfließen von Lot während des Lötvorgangs zu verhindern. Damit das Epoxid das Loch effektiv bohren kann, der Durchgangsdurchmesser muss kleiner als sein 20 mm. Verarbeiter verwenden eine Lötmaske, um die verstopfte Durchkontaktierung abzudecken.
D.) Leitfähige Füllung – PCB-Hersteller verwenden reines Kupfer oder Epoxidharz mit Kupfer, um Mikro-Vias mit einer leitfähigen Paste zu füllen, Verbesserung der Leitfähigkeit der Leiterplatte. Die leitfähige Fülltechnik kann für alle Arten von Vias verwendet werden.
Leitfähig vs. nicht leitend über Füllung
PCB-Hersteller verwenden eine einzigartige Herstellungsmethode namens Via Fill, um Durchgangslöcher vollständig mit Epoxid zu schließen. Einige Hauptvorteile der Via-Füllung sind;
• Erhöht die Ausbeute bei der Montage
• Es macht die Oberflächenhalterungen zuverlässiger
• Verbessert die Konsistenz durch Minimierung der Gefahr von festsitzenden Luft oder Flüssigkeiten.
Nichtleitende Via-Füllung leitet Strom und Wärme über verkupferte Vias. Ein spezielles Epoxid mit geringer Schrumpfung wird verwendet, um das Via zu füllen. Auf der anderen Seite, Die leitfähige Via-Füllung bietet zusätzliche elektrische und thermische Leitfähigkeit durch die Verwendung von Silber oder Kupferpartikeln, die über das gesamte Epoxid verteilt sind.
Die Wärmeleitfähigkeit einer nichtleitenden Füllung beträgt 0.25 W / mK, während die einer leitfähigen Füllung überall hin reicht 3.5-15 W / mK. Im Gegensatz, die Wärmeleitfähigkeit von galvanisiertem Kupfer beträgt mehr als 250W/mK.
Obwohl eine leitfähige Via-Füllung in einigen Anwendungen häufig die erforderliche Leitfähigkeit bietet, Das Hinzufügen zusätzlicher Vias mit der nicht leitfähigen Paste ist weiterhin möglich. Hervorragende thermische und elektrische Leitfähigkeit bietet eine geringere Kostenbelastung.
Unterschied zwischen Via-Typ und Via-Durchmesser
Der Unterschied im Via-Durchmesser bei verschiedenen Via-Typen wird in der folgenden Tabelle erläutert. Es wird auch klar das Via-Pad diskutiert, minimaler Via-Durchmesser, und ringförmiger Ring eines exakten PCB-Design Layout mithilfe einer Durchkontaktierung, die auf der Anwendung basiert. Außerdem, Die Tabelle zeigt Details der verschiedenen Abmessungen, die für die Implementierung in die Leiterplatte wesentlich sind. Das Seitenverhältnis jedes Via-Typs wird ebenfalls erwähnt.
Faktoren, die bei der Auswahl des richtigen Vias zu berücksichtigen sind
Es ist wichtig, ein geeignetes Via für jedes PCB-Projekt auszuwählen, indem Sie das Herstellbarkeitsdesign verstehen. Berücksichtigen Sie immer die folgenden Faktoren, wenn Sie daran denken, ein PCB-Projekt durchzuführen.
1) Via-Typ – Bestimmen Sie die beste Art von Via für Ihr Projekt. Wenn nur eine Laminierung ohne Durchkontaktierung oder Technologie verfügbar ist, möglicherweise gibt es einige große Löcher.
2) Via-Größe – 10 mm ist die Standard-Leiterplattengröße oder 7 mm nach Leiterplattendurchkontaktierung, wobei die Dicke des Boards die Via-Größe bestimmt. Sowohl mechanisch als auch lasergebohrte Micro-Vias haben 4 mm Löcher.
3) Via-Toleranz – Es ist wichtig, die Toleranz der Lochgröße des Vias anzugeben, obwohl die meisten PCB-Anbieter alle internen Richtlinien bereitstellen.
4) Unterstützen Sie die am besten geeignete Technologie – wenn Sie entweder ein vergrabenes oder ein blindes Via benötigen, Bitten Sie die PCB-Lieferanten immer, ein Stack-up zu erstellen, das diese Art von Technologie unterstützt.
5) IPC-Richtlinien – Es ist wichtig, die IPC-Richtlinien für die verwandte Technologie strikt zu befolgen, wie der Abstand zwischen den Vias, wie vom PCB-Hersteller angegeben. Als IPC-Montagerichtlinien für militärische, Klasse 2, Klasse 3, und Klasse 3DS unterscheiden sich geringfügig, es ist wichtig, sie zu berücksichtigen.
6) Ringring – Da die Größe des Via-Pads sehr wichtig ist, Es ist wichtig sicherzustellen, dass das Via nach dem Bohren einen ausreichend großen Ringring hat. Da mechanische Bohrer beim Bohren etwas wandern, der Breakout-Bohrer kann durch keinen ausreichenden Ringring Kompromisse eingehen.
