PCB-fabrikanten concentreren zich steeds meer op het ontwerpen van kleinere printplaten. Moko-technologie wordt niet weggelaten; we integreren minder doorlopende componenten terwijl we meer technologie voor oppervlaktemontage gebruiken (SMT). Voor grote geplateerde doorgaande gaten, we wijzen minder ruimte op het bord toe. In plaats van geplateerde doorgaande gaten, we gebruiken steeds vaker SMT-componenten. Al onze PCB's zijn ontworpen om via's te gebruiken.
Een via verwijst naar een geplateerd gat in PCB's dat wordt gebruikt om een spoor te volgen van de oppervlaktelaag van het bord naar de binnenkant en andere lagen. PCB-via's kunnen worden geplateerd om elektrische verbindingen te vormen, en ze kunnen mechanisch worden geboord.
Hoewel via's essentieel zijn in meerlagige printplaten, het is een uitdaging om ze te ontwerpen en te produceren. Ze bouwen paden voor de thermische stroom en elektrische stroom tussen de verschillende lagen van het bord. Eigenlijk, via's zijn kanalen die verschillen in type en omvang.
Soorten PCB via
Er zijn 5 PCB via typen. Zij zijn;
1. Blinde doorgang – Een blinde doorgang is een laser die van slechts één laag naar de volgende gaat.
2. Begraven via - Dit type via bevindt zich tussen interne lagen en is vereist wanneer er sequentiële of multi-lamineringprojecten bestaan.
3. via via – Een doorgang verbindt de twee buitenste lagen door van boven naar beneden te boren.
4. Micro-via – Micro-via wordt geboord met een laser in plaats van mechanisch te boren, minder dan toestaan 0.006 inches.
5. Via-in-pad - Deze via bevindt zich in de pad van de oppervlaktemontagecomponent.
Blinde via vs. begraven via
De begraven en blinde worden gebruikt om verschillende lagen van een PCB met elkaar te verbinden. De begraven via biedt onderlinge verbinding van de binnenlaag, omdat het bord volledig verborgen is voor de buitenomgeving van de PCB. Tegelijkertijd, blinde via's zorgen voor een externe laagverbinding met een of meerdere interne PCB-lagen. Deze twee via's zijn gunstig in HDI PCB omdat hun ideale dichtheid wordt beroofd door de grootte van het bord te vergroten of de lagen van de printplaat te vergroten.
PCB Micro-via
Micro-via's kunnen worden geboord met behulp van lasers, omdat hun diameter kleiner is dan de diameter van de through-hole via's. Omdat het moeilijk is om koper in micro-via's te plateren, ze hebben slechts een diepte van minder dan twee lagen. Vandaar, wanneer de diameter van een Via klein is, de werpcapaciteit van het coatingbad wordt hoger, waardoor een stroomloze kopercoating ontstaat.
Volgens hun locus in de bordlagen, micro-via's zijn onderverdeeld in gestapeld overslaan of verspringen.
• Gestapelde via's - Ze kunnen worden gemaakt door ze in verschillende lagen boven elkaar te stapelen.
• Verspringende via's - Deze via's kunnen in meerdere lagen worden verspreid, hoewel ze duur zijn.
• Via's overslaan kunnen door een laag worden gepasseerd, ervoor zorgen dat de laag geen elektrisch contact heeft. Vandaar, een overgeslagen laag kan geen elektrische verbinding vormen met een via.
PCB Via-in-pad
De Via-in-pad-methode is uitgevonden vanwege de hoge signaalsnelheid en de dikte en dichtheid van PCB-componenten. Standaard via structuren en VIPPO kunnen de routeringscapaciteit en integriteitskenmerken van een signaal maken.
Het signaalspoor van standaard via's wordt door fabrikanten getraceerd van de pad naar de via om lekkage van de soldeerlaag in de via's te voorkomen. Een via in via-in-pad wordt in het pad van de externe montagecomponent geplaatst.
Dit wordt gedaan door eerst de via te vullen met niet-geleidende epoxy, afhankelijk van de vereisten van de PCB-fabrikant. Vervolgens, de via is, en de jas is bedekt om landruimte terug te winnen. Hierdoor, het signaalpad wordt groter, waardoor het effect van opportunistische inductantie en capaciteit wordt geëlimineerd;.
Belangrijker, de via-in-pad verkleint de printplaat en herbergt de grootte van een kleine aarde. Deze methode is het meest geschikt voor componenten van a BGA voetafdruk. Het is essentieel om het back-drilling-proces te implementeren met behulp van een via-in-pad om geweldige resultaten te bereiken. De signaalecho's die in de resterende delen van een via worden gevonden, worden verwijderd door terug te boren.
Componenten van een printplaat via
een) Loop- Het is een geleidende buis die wordt gebruikt voor het vullen van het geïnfiltreerde gat.
b) Pad- Het verbindt alle uiteinden van het vat met zijn sporen.
c) Anti-pad- Dit is een opening die wordt gebruikt om de niet-verbindende laag en het vat te scheiden.
Veelvoorkomend gebruik van via's in PCB-ontwerp
• Signaalroutering – Een groot aantal printplaten gebruikt de doorgang voor signaalroutering. Echter, dikkere planken gebruiken begraven of blinde via's, terwijl lightboards alleen micro-via's gebruiken.
• Voedingsroutering – Via's in de meeste printplaten zijn beperkt met behulp van brede doorlopende via's voor stroom- en grondnetroutering, hoewel blind-via's ook kunnen worden gebruikt.
• Vluchtroutering – Onderdelen van de grotere opbouwmontage (SMT) gebruik meestal de doorgaande via's voor ontsnappingsroutering. Micro-via's of blinde via's worden het meest gebruikt voor vluchtroutering, maar een via-in-pad kan worden gebruikt op solide pakketten zoals hoge pin-count BGA's.
• Stiksels – Doorlopende of blinde via's kunnen worden gebruikt om talrijke verbindingen met een vlak te bieden. Bijvoorbeeld, een strook metaal met gestikte via's omringt het circuitgevoelige gebied om het te verbinden met een grondvlak voor EMI-bescherming.
• Thermische geleiding – Via's kunnen worden gebruikt voor thermische geleiding van een component naar buiten via de verbonden binnenste vlakke laag. Meestal, thermische via's vereisen een dichte blinde via of een doorgaand gat waar deze via's in de pads van deze apparaten moeten zijn.
Belang van via's bij het ontwerpen van een PCB
Als je een eenvoudige printplaat hebt, via's zijn niet nodig. Echter, via's zijn alleen nodig bij een meerlagig bord. Bij het ontwerpen van printplaten, via's zijn essentieel omdat ze;
• Helpen bij het creëren van een uitstekende dichtheid van de componenten in meerlagige platen.
• Verhoog de spoordichtheid in meerlagige platen, omdat ze in verschillende richtingen boven en onder elkaar kunnen worden geleid. Via's laten verschillende sporen toe om verbinding te maken, daarbij fungerend als verticale verbindingsfactoren.
• Wanneer een via niet is geïntegreerd met het routeringsproces van een meerlagige printplaat, de componenten worden uiteindelijk compact geplaatst.
• Faciliteren van stroom- en signaaloverdracht tussen de lagen. PCB-componenten moeten op een enkel vlak worden gerouteerd wanneer u geen via . wilt gebruiken. Belangrijker, de op het oppervlak gemonteerde componenten in een meerlagige PCB maken het moeilijk om de onderdelen op één vlak te routeren.
PCB-ontwerptips voor via's
Bij gebruik van via's in een PCB, het is essentieel om de onderstaande tips te overwegen:;
• Bij het ontwerpen van PCB's, het is noodzakelijk om maximale via structuren in te zetten.
• Bij het stapelen tussen verspringende en gestapelde via's, overweeg duizelingwekkende via's, aangezien gestapelde via's moeten worden gevuld.
• Verminder de beeldverhouding zo veel mogelijk om een uitstekende efficiëntie van signalen en elektrische prestaties te bereiken. Bovendien, minimaliseer de EMI, lawaai, en overspraak.
Het is raadzaam om kleinere via's te gebruiken, omdat deze;
• Hiermee kunt u een HDI-kaart van hoge kwaliteit bouwen door de inductantie en capaciteit van een verdwaalde te verminderen.
• Vul via-in-pads elke keer, behalve wanneer ze zich in thermische pads bevinden.
• Onthoud altijd dat de padmatrix waarop de BGA is bevestigd blinde of doorlopende via's kan bevatten. Als je dit weet, zorg ervoor dat je de via's vlak en vult om compromisloze soldeerverbindingen te vermijden.
• Bij het ontwerpen van PCB's, het is essentieel om te weten dat via's helpen bij het veiligstellen van de soldeerverbindingen van de staaf en thermisch tegen het blokkeren van de set, die de vorming van uitstekende soldeerverbindingen in de QFN-verbindingen belemmert.
• Bij het omgaan met thermische pads, gebruik een montagewerkplaats in plaats van een doorgaand gat. Dit kan alleen worden bereikt door openingen met een ruitontwerp in het soldeerlaagsjabloon boven het kussentje aan te brengen. Dit elimineert het effect van uitgassen en samensmelten van soldeer tijdens het ontwerpproces.
• Gebruik de locatie van het BGA-pakket om altijd uit te kijken naar een via-vrijgave en het minste spoor in de gerouteerde componenten.
• Vul altijd de montage van uw via-in-pad.
• Gebruik een vooraf bepaald kort spoor om een via van zijn pad te scheiden bij het samenstellen van een hondenbot.
• Een PCB-documentatie vereist een boorsjabloon met X-Y-punten voor elk gat en elke kenmerkcode.
Via behandeling
PCB-fabrikanten voegen extra behandeling toe aan via's om de thermische prestaties van de PCB te verbeteren. Deze aanvullende behandelingen helpen ook bij het elimineren van verschillende montageproblemen, zoals het vullen, aan het bedekken, inpluggen, en geleidende vulling. Geschikte behandelingen op via's zijn essentieel omdat ze helpen bij het elimineren van kostbare probleemoplossing.
EEN) Aan het bedekken -. Het is een typisch proces dat fabrikanten gebruiken om filmsoldeermaskers te drogen. De droge film heeft een dikte van 4 mm, voldoende om zelfs grote gaten effectief te bedekken.
B) Vulling – Fabrikanten gebruiken de niet-geleidende epoxypasta om een normale of een aangetaste via te vullen. Deze gevulde via's hebben een paar millimeter die voorkomen dat het soldeermasker de pad bereikt. Het is een uitstekende techniek voor gebruik in PCB's met een gemiddelde dichtheid, aangezien het soldeermasker de kans op soldeeroverbrugging tussen de pad en de via minimaliseert..
C) Plugging - Deze behandeling omvat het aansluiten van de via-uiteinden met een niet-geleidende epoxypasta om wicking of soldeerdoorstroming tijdens het soldeerproces te voorkomen. Voor de epoxy om het gat effectief te boren:, de via-diameter moet kleiner zijn dan 20 mm. Fabrikanten gebruiken een soldeermasker om de aangesloten via te bedekken.
D) Geleidende vulling - PCB-fabrikanten gebruiken puur koper of epoxyhars met koper om micro-via's te vullen met een geleidende pasta, verbetering van de geleidbaarheid van de printplaat. De geleidende vultechniek kan worden gebruikt voor alle soorten via's.
Geleidend vs. niet-geleidend via fill
PCB-fabrikanten gebruiken een unieke productiemethode genaamd Via Fill om via gaten volledig met epoxy te sluiten. Enkele belangrijke voordelen van via vulling zijn:;
• Verhoogt de opbrengsten van montage
• Het maakt de opbouwmontage betrouwbaarder
• Verbetert de consistentie door de kans op vastzittende lucht of vloeistoffen te minimaliseren.
Niet-geleidende via vulling geleidt stroom en warmte via verkoperde via's. Een speciale epoxy met lage krimp wordt gebruikt om de via te vullen. Aan de andere kant, geleidend via vulling zorgt voor extra elektrische en thermische geleidbaarheid met behulp van zilver of koperdeeltjes verspreid over de epoxy.
De thermische geleidbaarheid van een niet-geleidende vulling is 0.25 W / mK, terwijl die van een geleidende vulling overal varieert 3.5-15 W / mK. In tegenstelling tot, de thermische geleidbaarheid van gegalvaniseerd koper is meer dan 250W/mK.
Hoewel een geleidende via-vulling in sommige toepassingen vaak de vereiste geleidbaarheid biedt, het toevoegen van extra via's met behulp van de niet-geleidende pasta is nog steeds mogelijk. Uitstekende thermische en elektrische geleidbaarheid zorgt voor een lagere kostenimpact.
Verschil tussen via type en via diameter
Het verschil in via-diameter in verschillende via-types wordt besproken in de onderstaande tabel. Het bespreekt ook duidelijk het via-pad, minimale via diameter, en ringvormige ring van een exacte PCB-ontwerp lay-out met behulp van een via die is gebaseerd op de toepassing ervan. Bovendien, de tabel toont details van de verschillende afmetingen die essentieel zijn voor implementatie in de printplaat. De beeldverhouding van elk via-type wordt ook vermeld.
Factoren waarmee u rekening moet houden bij het kiezen van de juiste via
Het is essentieel om voor elk PCB-project een geschikte via te kiezen door het ontwerp van de maakbaarheid te begrijpen. Houd altijd rekening met de onderstaande factoren wanneer u denkt aan het uitvoeren van een PCB-project:.
1) Via-type - Bepaal de beste soort via voor uw project. Wanneer er slechts één laminering beschikbaar is zonder via-vulling of technologie, mogelijk zijn er enkele grote gaten.
2) Via maat – 10 mm is de standaard PCB via maat of 7 mm na PCB via plating, waarbij de dikte van het bord de via-maat bepaalt. Zowel mechanisch als lasergeboorde micro-via's hebben gaten van 4 mm.
3) Via-tolerantie - Het is essentieel om de tolerantie van de gatgrootte van de via te vermelden, hoewel de meeste PCB-aanbieders alle interne richtlijnen bieden.
4) Ondersteun de meest geschikte technologie - Wanneer u een begraven of blinde via's nodig heeft, vraag de PCB-leveranciers altijd om een stack-up te maken die dat soort technologie ondersteunt.
5) IPC-richtlijnen - Het is essentieel om de IPC-richtlijnen voor de geallieerde technologie strikt te volgen, zoals de afstand tussen de via's zoals aangegeven door de PCB-fabrikant. Zoals de IPC-montagerichtlijnen voor militairen:, Klasse 2, Klasse 3, en Class 3DS verschillen enigszins, het is essentieel om ze te overwegen.
6) Ringvormige ring - Omdat de grootte van de via-pad vrij belangrijk is, het is van cruciaal belang om ervoor te zorgen dat de via een ringvormige ring heeft die groot genoeg is na het boren. Omdat mechanische boren een beetje dwalen tijdens het boren, de uitbreekboor kan compromissen sluiten via onvoldoende ringvormige ring.
