Mit der Entwicklung der Elektronikintegration entwickelte sich die Via-in-Pad-Technik zunehmend zu einer häufig genutzten Lösung, um begrenzten Platz für mehrere Leiterbahnen zu nutzen. Dieser Text geht detailliert darauf ein, was Via-in-Pads sind und wie sie in Design und Fertigung eingesetzt werden.
Was ist ein Via-in-Pad?
Es handelt sich um Durchgangslöcher, die in das Bondpad gebohrt werden. Dieses ist üblicherweise vom Typ SMD und BGA ab Größe 0603. Es durchdringt die gesamte Leiterplatte und dient zum Verbinden verschiedener Schaltkreise auf verschiedenen Ebenen. Es ist üblicherweise mit leitfähigem Kupfer umwickelt.
Was sind die Vorteile des Via-in-Pad-Routings?
Der größte Vorteil von Via-in-Pad besteht darin, die Schaltung auf einer kleinen Platine unterzubringen und so mehr Nutzen bei geringem Platzbedarf zu erzielen. Es vereinfacht das Schaltungslayout von BGAs mit kurzem Ball-Abstand. Darüber hinaus ermöglicht es den kurzen Abstand zwischen elektrischer Kapazität und Modul durch die Reduzierung des Layouts auf der Leiterplattenoberfläche. Dies reduziert die elektrische Induktivität erheblich. Schließlich erleichtert das Layout mit Via-in-Pad die Erdung von Hochfrequenzkomponenten.
Was sind die Einschränkungen?
Jede Münze hat zwei Seiten. Vias im Pad führen zu einem Überstand der Leiterplattenoberfläche, sodass die Behebung dieses Problems zusätzlichen Aufwand und Kosten erfordert. Zudem sind weitere Fertigungsschritte erforderlich. Beispielsweise müssen Löcher gebohrt, das Ganze mit leitfähigen Materialien beschichtet, die Löcher mit Epoxidharz gefüllt und mit Kupfer abgedeckt werden. Dieser Prozess kann auch zu neuen Problemen führen, wie z. B. Luftausdehnung beim Abdecken der Löcher und löchrigen Lötstellen durch die freigesetzte Luft.
Obwohl es Einschränkungen gibt, ist Via-in-Pad im Vergleich zu herkömmlichen Vias immer noch eine fortschrittliche Technik.
Konventionelles Via-Via-im-Pad-PCB-Design
Der Leiterbahnverlauf zwischen herkömmlichen Vias und Pins befindet sich nur auf der Oberfläche der Leiterplatte und nimmt viel Platz ein. Im Gegensatz dazu bietet ein Via im Pad mehr Platz für den Aufbau von Leiterbahnen. Beispielsweise kann ein winziges BGA mit vielen Pins nicht nur mit der Leiterplattenoberfläche, sondern auch mit dem Pad im Inneren verbunden werden, das alle Schichten der Leiterplatte durchdringt.
Wann sollte Via-in-Pad im Design verwendet werden?
Neben winzigen BGAs mit so vielen Pins gibt es auch andere Anwendungsfälle im Design. Beispielsweise empfehlen wir dringend die Verwendung von Via-In-Pads für GND-Pads unter QFN-Gehäusen, die stark gekühlt werden müssen. Und wenn Sie einen Filterkondensator auf der Rückseite des BGA platzieren möchten, können Sie ihn unter dem Filterkondensator verwenden, um zu vermeiden, dass Sie auf die Durchgangsbohrung der BGA-Pins treten.
So verwenden Sie es für PCB-Design und -Herstellung
Beim Zeichnen ist Folgendes zu beachten: Versuchen Sie zunächst, alle kleinen Löcher auf derselben Leiterplattenschicht zu platzieren. Stellen Sie außerdem sicher, dass Ihre Lötmaske die Leiterplattenoberfläche abdeckt. Achten Sie außerdem auf den einwandfreien Zustand Ihres Leiterplattendesigns, um die Produktion zu vereinfachen.
| Mindestens | Maximal | |
| Via-Durchmesser | 0.20 mm | 0.75 mm |
| Brettstärke | 0.40 mm | 0.35 mm |
| Dicke: Durchmesser | / | 8 |
| Über Distanz | 0.20 mm | / |
| Bereichswert des Via-Durchmessers | 0 mm | 0.3 mm |
| Abstand zwischen Vias und Bauteillöchern | 0.25 mm | / |
(Empfohlener PCB-Status zur Verwendung von Via-in-Pad)
Für die meisten PCB-Designer ist dies keine schwierige Aufgabe, aber wenn die Zeichnung in die Fertigung geht, wird es kompliziert. Es gibt insgesamt drei Herstellungsverfahren für Via-on-Pad.
- Gemeinsame Durchkontaktierung im Pad: Bohren Sie ein Durchgangsloch in das Bondpad. Bei der Leiterplattenherstellung gibt es keinen festgelegten Vorgang. Achten Sie auf zu große Löcher, da diese zu Zinnleckagen führen können, da dies zu löchrigen Lötstellen führen kann.
- Via im Pad gefüllt mit Epoxy Harz: Dies ist in der Fertigungslinie komplexer. Füllen Sie zunächst das Loch mit Epoxidharz. Decken Sie anschließend die Durchkontaktierung mit plattiertem Kupfer ab. Die Leiterplattenoberfläche wirkt dadurch flach. Gleichzeitig besteht kein Risiko von Zinnleckagen und lötfreien Lötstellen.
- Via im Pad mit Kupfer gefüllt: Dieses Via ist speziell für eine schnelle Wärmeleitung.
Wie füllt man Vias in Pad-PCBs?
| Abfüllen | → | Erstarrung | → | Polnisch | → | Kupfer reduzieren | → | Überschüssigen Füllstoff entfernen |
(der gesamte Füllvorgang für Vias im Pad)
Obwohl die Wand der Durchkontaktierung mit Kupfer beschichtet ist, ist eine Füllung notwendig. Mit einem Schaber und einer Vakuum-Ziehmaschine können wir die Flüssigkeit auf das Durchgangsloch auftragen. Wenn der Füllstoff Epoxidharz ist, sollten Sie auf die Ebenheit der Leiterplattenoberfläche achten. Ihr Leiterplattenhersteller muss Ihnen eine Lösung anbieten, wenn Sie kontaktiere Sie.
Via-in-Pad-Anwendung
Es ist weit verbreitet in Leiterplatte mit hoher Dichte, wie z. B. integrierte Leiterplatten für Smartphones, Telekommunikations-Leiterplatten, Automobil-Leiterplatten, Leiterplatten für medizinische Geräte und sogar IT-Leiterplatten. Wir sind zuversichtlich, dass es in Zukunft auch im Ausland Anwendung finden wird, da wir immer kleinere Leiterplatten, geringere Abstände zwischen den Komponenten und mehr Leiterplattenfunktionen bevorzugen.
