مع تطور تكامل الإلكترونيات، أصبح التوصيل الداخلي حلاً شائع الاستخدام للتعامل مع المساحة المحدودة لعدة مسارات دوائر. سيتناول هذا النص بالتفصيل ماهيته وكيفية تطبيقه في التصميم والتصنيع.
ما هو Via-in-pad؟
يشير هذا المصطلح إلى الثقوب المحفورة على لوحة التوصيل، والتي عادةً ما تكون من نوع SMD وBGA بمقاس 0603 أو أكبر. يمر هذا المصطلح عبر لوحة الدوائر المطبوعة (PCB) بالكامل، ويُستخدم لتوصيل دوائر مختلفة على طبقات مختلفة. وعادةً ما يكون مُغلَّفًا بالنحاس الموصل للكهرباء.
ما هي مزايا التوجيه عبر Via-in-pad؟
الميزة الأهم لتقنية "via-in-pad" هي تركيب الدائرة في لوحة صغيرة، مما يزيد من كفاءتها بتكلفة منخفضة. وقد بسّطت هذه التقنية تصميم دائرة BGA بفضل قِصر المسافة بين الكرات. علاوة على ذلك، تُسهّل هذه التقنية قِصر المسافة بين السعة الكهربائية والوحدة عن طريق تقليل مساحة سطح لوحة الدوائر المطبوعة، مما يُقلل بشكل كبير من المحاثة الكهربائية. وأخيرًا، يُسهّل التصميم الذي يتضمن "via-in-pad" توصيل المكونات عالية التردد بالأرض.
ما هي القيود؟
لكل عملة وجهان. يؤدي وجود ثقب في الوسادة إلى بروز سطح لوحة الدوائر المطبوعة، مما يتطلب جهدًا وتكلفة إضافية لإزالة هذه المشكلة. كما يتطلب الأمر خطوات تصنيع إضافية. على سبيل المثال، يتعين علينا حفر ثقوب، وطلاء كامل السطح بمواد موصلة، وملء الثقوب براتنج إيبوكسي، وتغطيتها بالنحاس. قد تؤدي هذه العملية أيضًا إلى مشاكل جديدة، مثل تمدد الهواء أثناء تغطية الثقوب، ووجود فراغات في وصلات اللحام بسبب الهواء المنبعث.
على الرغم من وجود بعض القيود، فإن تقنية via-in-pad لا تزال تمثل تقنية متقدمة مقارنة بتقنية via التقليدية.
تصميم لوحة الدوائر المطبوعة التقليدية (Via) مقابل تصميم لوحة الدوائر المطبوعة المدمجة (Via-in-pad)
يظهر مسار الدائرة بين الفتحات التقليدية والدبابيس على سطح لوحة الدوائر المطبوعة، مما يشغل مساحة كبيرة. في المقابل، توفر الفتحات داخل اللوحة مساحة أكبر لبناء مسارات الدوائر. على سبيل المثال، يُسمح لـ BGA الصغيرة ذات الفتحات الكثيرة بالاتصال ليس فقط بسطح لوحة الدوائر المطبوعة، بل أيضًا باللوحة داخل الفتحات التي تمر عبر جميع طبقات اللوحة.
متى نستخدم Via-in-pad في التصميم؟
بالإضافة إلى صفائح BGA الصغيرة ذات الدبابيس الكثيرة، هناك استخدامات أخرى يُمكن استخدامها في التصميم. على سبيل المثال، نوصي بشدة باستخدام وصلة التوصيل الداخلي لورقة GND أسفل حزمة QFN، التي تحتاج إلى تبريد مكثف. وعند وضع مكثف ترشيح على الجزء الخلفي من BGA، يُمكن استخدامه أسفل مكثف الترشيح لتجنب الضغط على فتحة دبابيس BGA.
كيفية استخدامه لتصميم وتصنيع لوحات الدوائر المطبوعة
عند رسمها، هناك أمرٌ يجب مراعاته. أولًا، حاول وضع جميع الثقوب الصغيرة على نفس طبقة لوحة الدوائر المطبوعة. ثانيًا، تأكد من أن قناع اللحام يغطي سطح لوحة الدوائر المطبوعة. ثالثًا، يجب أيضًا مراعاة جودة تصميم لوحة الدوائر المطبوعة لسهولة الإنتاج.
| الحد الأدنى | أقصى | |
| قطر عبر | 0.20mm | 0.75mm |
| سماكة مجلس | 0.40mm | 0.35mm |
| السمك: القطر | / | 8 |
| عبر المسافة | 0.20mm | / |
| قيمة نطاق القطر العابر | 0mm | 0.3mm |
| المسافة بين الثقوب المكونة وفتحات المكونات | 0.25mm | / |
(حالة PCB الموصى باستخدامها عبر الوسادة)
إنها ليست عملية صعبة لمعظم مصممي لوحات الدوائر المطبوعة، لكن الأمور تصبح معقدة عند وصول الرسم إلى خط التصنيع. هناك ثلاث طرق تصنيع أساسية.
- ثقب مشترك في الوسادة: احفر ثقبًا في وسادة الترابط. لا توجد طريقة محددة لعملية تصنيع لوحة الدوائر المطبوعة. احذر من الثقوب الكبيرة التي قد تؤدي إلى تسرب القصدير، فقد تُسبب فراغًا في وصلة اللحام.
- عبر في وسادة مليئة بـ الايبوكسي الراتنج: هذا أكثر تعقيدًا في خط التصنيع. أولًا، املأ الفتحة براتنج الإيبوكسي. ثم غطّ الفتحة بالنحاس المطلي. سيبدو سطح لوحة الدوائر المطبوعة مسطحًا للغاية. في هذه الأثناء، لن يكون هناك خطر تسرب القصدير أو فراغ وصلة اللحام.
- فتحة في وسادة مملوءة بالنحاس: هذه الفتحة خاصة للتوصيل السريع للحرارة.
كيفية ملء Via في PCB؟
| الحشوات | → | التجمد | → | البولنديّة | → | تقليل النحاس | → | إزالة الحشو الزائد |
(عملية التعبئة الكاملة للوسادة)
على الرغم من أن جدار الفتحة مطلي بالنحاس، إلا أن الحشو ضروري. باستخدام سكين كشط وآلة سحب بالتفريغ، يُمكننا وضع السائل على الفتحة. إذا كانت الحشوة راتنج إيبوكسي، فيجب توخي الحذر بشأن استواء سطح لوحة الدوائر المطبوعة. يجب أن يُقدم لك مصنع لوحات الدوائر المطبوعة الحل المناسب إذا كنت... اتصل بهم.
تطبيق Via in Pad
يستخدم على نطاق واسع في ثنائي الفينيل متعدد الكلور عالي الكثافةمثل لوحات الدوائر المتكاملة للهواتف الذكية، ولوحات الاتصالات، ولوحات السيارات، ولوحات الأجهزة الطبية، وحتى لوحات تكنولوجيا المعلومات. نتطلع إلى استخدامها في الخارج مستقبلًا، لأننا نحرص دائمًا على صغر حجم لوحات الدوائر المطبوعة، وقربها من بعضها البعض، ووظائفها المتعددة.
