Производители печатных плат все больше внимания уделяют проектированию печатных плат меньшего размера. Моко Технология не остается в стороне; мы интегрируем меньше компонентов для монтажа в отверстия, используя при этом больше технологий поверхностного монтажа (SMT). Для больших металлизированных сквозных отверстий мы выделяем меньше места на плате. Вместо металлизированных сквозных отверстий мы все чаще используем компоненты SMT. Все наши печатные платы рассчитаны на использование переходных отверстий.
Сквозное отверстие относится к металлизированному сквозному отверстию, которое можно найти в печатных платах и которое используется для отслеживания дорожки от поверхностного слоя платы к внутренним и другим слоям. Отверстия печатных плат могут быть металлизированы для формирования электрических соединений, и их можно просверлить механическим способом.
Хотя переходные отверстия необходимы в многослойных печатных платах, их сложно проектировать и производить. Они создают пути для теплового тока и электрического потока между различными слоями платы. По сути, переходные отверстия — это каналы, которые различаются по типу и величине.
Типы печатных плат через
Существует 5 типов переходных отверстий на печатной плате. Это:
1. Глухое отверстие. Глухое отверстие — это лазер, который проходит только из одного слоя в другой.
2. Скрытые переходные отверстия. Этот тип переходных отверстий находится между внутренними слоями и необходим при наличии последовательных или многослойных проектов.
3. Сквозное отверстие – Сквозное отверстие соединяет два внешних слоя путем сверления сверху вниз.
4. Микроотверстие. Микроотверстие высверливается с помощью лазера, а не механическим способом, что позволяет сделать отверстие менее 0.006 дюйма.
5. Отверстие в контактной площадке – это отверстие расположено внутри контактной площадки компонента поверхностного монтажа.
Слепой проход против скрытого прохода
Скрытые и слепые отверстия используются для соединения различных слоев печатной платы. Скрытые отверстия обеспечивают внутреннее соединение слоев, поскольку плата полностью скрыта от внешнего окружения печатной платы. В то же время слепые отверстия обеспечивают внешнее соединение слоев с одним или несколькими внутренними слоями печатной платы. Эти два отверстия полезны в HDI PCB, поскольку их идеальная плотность лишается увеличения размера платы или увеличения слоев печатной платы.
Микро-отверстие для печатной платы
Микроотверстия можно просверлить с помощью лазеров, поскольку их диаметр меньше диаметра сквозных отверстий. Поскольку внутри микроотверстий трудно нанести медь, они имеют глубину менее двух слоев. Следовательно, когда диаметр отверстия небольшой, рассеивающая способность ванны для нанесения покрытия становится выше, тем самым создавая химическое медное покрытие.
В зависимости от расположения на слоях платы микроотверстия подразделяются на расположенные друг над другом и расположенные в шахматном порядке.
• Сложенные переходные отверстия – их можно создать, наложив их друг на друга в разных слоях.
• Ступенчатые переходные отверстия. Эти переходные отверстия могут быть разбросаны в несколько слоев, хотя это и дорого.
• Сквозные отверстия могут быть пропущены через слой, гарантируя, что слой не имеет электрического контакта. Следовательно, пропущенный слой не может образовать электрическую связь с отверстием.
Печатная плата Via-in-pad
Метод Via-in-pad был изобретен из-за высокой скорости сигнала, а также толщины и плотности компонентов печатной платы. Стандартные структуры via и VIPPO могут сделать возможности маршрутизации и целостности сигнала.
Сигнальная трасса стандартных переходных отверстий прослеживается производителями от контактной площадки до переходного отверстия, чтобы избежать утечки припоя в переходные отверстия. Переходное отверстие в via-in-pad размещается в контактной площадке компонента внешнего монтажа.
Это делается путем заполнения отверстия непроводящей эпоксидной смолой в зависимости от требований производителя печатной платы. Затем отверстие и покрытие заделываются для восстановления пространства земли. Благодаря этому путь сигнала расширяется, тем самым устраняя эффект оппортунистической индуктивности и емкости.
Что еще более важно, via-in-pad уменьшает размер печатной платы и размещает размер небольшой земли. Этот метод наиболее подходит для компонентов BGA footprint. Важно реализовать процесс обратного сверления с использованием via-in-pad, если вы хотите добиться отличных результатов. Сигнальные эхо, обнаруженные в оставшихся частях via, удаляются обратным сверлением.
Компоненты печатной платы через
а) Ствол — это проводящая труба, используемая для заполнения инфильтрованного отверстия.
б) Накладка — соединяет все концы ствола с его направляющими.
в) Антипад — это зазорное отверстие, используемое для разделения несвязного слоя и ствола.
Распространенное использование переходных отверстий при проектировании печатных плат
• Маршрутизация сигнала – Большое количество печатных плат используют сквозные переходные отверстия для маршрутизации сигнала. Однако более толстые платы используют скрытые или глухие переходные отверстия, тогда как легкие платы используют только микропереходные отверстия.
• Маршрутизация питания. Переходные отверстия в большинстве печатных плат ограничены использованием широких сквозных отверстий для маршрутизации цепей питания и заземления, хотя также можно использовать и глухие переходные отверстия.
• Маршрутизация отвода – Компоненты с большим поверхностным монтажом (SMT) в основном используют сквозные переходные отверстия для маршрутизации отвода. Микропереходные отверстия или глухие переходные отверстия чаще всего используются для маршрутизации отвода, но переходное отверстие в контактной площадке может использоваться на сплошных корпусах, таких как BGA с большим количеством выводов.
• Сшивание – сквозные или глухие отверстия могут использоваться для обеспечения многочисленных соединений с плоскостью. Например, полоска металла с прошитыми отверстиями окружает чувствительную область схемы, чтобы соединить ее с заземляющей плоскостью для защиты от электромагнитных помех.
• Теплопроводность – переходные отверстия могут использоваться для теплопроводности от компонента наружу через его внутренний слой плоскости. Обычно для тепловых переходных отверстий требуется плотное глухое переходное отверстие или сквозное переходное отверстие, где эти переходные отверстия должны находиться в контактных площадках этих устройств.
Значение переходных отверстий при проектировании печатной платы
Если у вас простая печатная плата, переходные отверстия не нужны. Однако переходные отверстия требуются только при работе с многослойной платой. При проектировании печатных плат переходные отверстия необходимы, поскольку они;
• Помогает вам создать исключительную плотность компонентов на многослойных платах.
• Увеличьте плотность дорожек в многослойных платах, поскольку они могут проходить друг над другом и друг под другом в разных направлениях. Переходные отверстия позволяют соединять различные дорожки, тем самым выступая в качестве вертикальных соединительных факторов.
• Когда переходное отверстие не интегрировано с процессом маршрутизации многослойная печатная плата, компоненты в конечном итоге размещаются компактно.
• Облегчить передачу питания и сигнала между слоями. Компоненты печатной платы должны быть проложены в одной плоскости, если вы не хотите использовать переходное отверстие. Что еще более важно, компоненты поверхностного монтажа в многослойной печатной плате затрудняют прокладку деталей в одной плоскости.
Советы по проектированию печатных плат для переходных отверстий
При использовании переходных отверстий на печатной плате важно учитывать приведенные ниже советы;
• При проектировании печатных плат необходимо максимально использовать структуры переходных отверстий.
• При размещении переходных отверстий, расположенных в шахматном порядке и друг над другом, учитывайте расположение переходных отверстий в шахматном порядке, поскольку расположенные друг над другом переходные отверстия должны быть заполнены.
• Уменьшите соотношение сторон настолько, насколько это возможно, чтобы достичь выдающейся эффективности сигналов и электрических характеристик. Кроме того, минимизируйте электромагнитные помехи, шум и перекрестные помехи.
Рекомендуется использовать меньшие переходные отверстия, поскольку:
• Позволяет создать качественную плату HDI за счет снижения индуктивности и емкости паразитного резистора.
• Заполняйте отверстия в прокладках каждый раз, за исключением случаев, когда они находятся внутри термопрокладок.
• Всегда помните, что матрица контактной площадки, где закреплен BGA, может содержать глухие или сквозные отверстия. Зная это, убедитесь, что вы спланировали и заполнили отверстия, чтобы избежать компрометирующих паяных соединений.
• При проектировании печатных плат важно знать, что переходные отверстия помогают защитить паяные соединения планки и термоэлемента от блокировки набора, что препятствует формированию качественных паяных соединений внутри соединений QFN.
• При работе с термопрокладками используйте сборочный цех, а не сквозное отверстие. Этого можно добиться только путем введения отверстий с оконным дизайном внутри трафарета припоя над прокладкой. Это исключает эффект газовыделения и слияния припоя в процессе проектирования.
• Используйте расположение корпуса BGA, чтобы всегда следить за зазором между переходными отверстиями и минимальным количеством следов в маршрутизируемых компонентах.
• Всегда заполняйте сборку вашего переходного отверстия.
• Используйте заранее определенную короткую дорожку для отделения переходного отверстия от его контактной площадки при сборке собачьей кости.
• Для документации печатной платы требуется шаблон сверления, имеющий точки XY для каждого отверстия и код элемента.
Через лечение
Производители печатных плат добавляют дополнительную обработку на переходных отверстиях, чтобы улучшить тепловые характеристики печатной платы. Эти дополнительные обработки также помогают устранить несколько проблем сборки, таких как заполнение, покрытие, закупоривание и заполнение токопроводящей прокладкой. Соответствующие обработки на переходных отверстиях необходимы, поскольку они помогают исключить дорогостоящие работы по устранению неполадок.
A) Покрытие -. Это типичный процесс, который производители используют для сушки пленочных паяльных масок. Сухая пленка имеет толщину 4 мм, достаточную для эффективного покрытия даже больших отверстий.
B) Заполнение – производители используют непроводящую эпоксидную пасту для заполнения обычных или расширенных переходных отверстий. Эти заполненные переходные отверстия имеют несколько миллиметров, которые не позволяют паяльной маске достичь контактной площадки. Это отличный метод для использования в печатных платах средней плотности, поскольку паяльная маска сводит к минимуму вероятность образования припойных мостиков между контактной площадкой и переходным отверстием.
C) Закупорка – Эта обработка включает в себя закупорку концов переходных отверстий непроводящей эпоксидной пастой для предотвращения затекания или вытекания припоя во время процесса пайки. Чтобы эпоксидная смола эффективно просверлила отверстие, диаметр переходного отверстия должен быть менее 20 мм. Производители используют паяльную маску для покрытия заглушенного переходного отверстия.
D) Проводящее заполнение – производители печатных плат используют чистую медь или эпоксидную смолу с медью для заполнения микроотверстий проводящей пастой, что повышает проводимость печатной платы. Метод проводящего заполнения может использоваться для всех типов отверстий.
Проводящее и непроводящее заполнение отверстий
Производители печатных плат используют уникальный метод производства, называемый Via Fill, чтобы полностью закрыть отверстия с помощью эпоксидной смолы. Некоторые ключевые преимущества заполнения отверстий:
• Увеличивает производительность сборки
• Это делает поверхностные крепления более надежными.
• Улучшает консистенцию, сводя к минимуму вероятность застревания воздуха или жидкости.
Непроводящее заполнение отверстий проводит питание и тепло с помощью медных отверстий. Для заполнения отверстий используется специальная эпоксидная смола с низкой усадкой. С другой стороны, проводящее заполнение отверстий обеспечивает дополнительную электро- и теплопроводность с помощью серебра или медных частиц, распределенных по всей эпоксидной смоле.
Теплопроводность непроводящего наполнителя составляет 0.25 Вт/мК, тогда как теплопроводность проводящего наполнителя колеблется в пределах 3.5–15 Вт/мК. Напротив, теплопроводность гальванизированной меди составляет более 250 Вт/мК.
Хотя заполнение проводящих отверстий часто обеспечивает требуемую проводимость в некоторых приложениях, добавление дополнительных отверстий с использованием непроводящей пасты все еще возможно. Превосходная тепловая и электрическая проводимость обеспечивает меньшее влияние на стоимость.
Разница между типом и диаметром отверстия
Разница в диаметре переходного отверстия в различных типах переходных отверстий обсуждается в таблице ниже. Она также наглядно обсуждает контактную площадку переходного отверстия, минимальный диаметр переходного отверстия и кольцевое кольцо точного Дизайн печатной платы макет с использованием переходного отверстия, основанный на его применении. Кроме того, в таблице приведены сведения о различных размерах, необходимых для внедрения в печатную плату. Также упоминается соотношение сторон каждого типа переходного отверстия.
Факторы, которые следует учитывать при выборе правильного пути
Важно выбрать подходящее отверстие для любого проекта печатной платы, понимая технологичность конструкции. Всегда учитывайте факторы ниже, когда вы думаете о выполнении любого проекта печатной платы.
1) Тип отверстия – Определите лучший тип отверстия для вашего проекта. Когда доступен только один ламинат без заполнения отверстия или технологии, возможно, есть несколько больших отверстий.
2) Размер отверстия – 10 мм – это стандартный размер отверстия PCB via или 7 мм после металлизации PCB via, где толщина платы определяет размер отверстия. Как механически, так и лазерно просверленные микроотверстия имеют отверстия диаметром 4 мм.
3) Допуск на размер переходного отверстия. Важно указать допуск на размер переходного отверстия, хотя большинство поставщиков печатных плат предоставляют все внутренние рекомендации.
4) Поддержка наиболее подходящей технологии. Если вам требуются скрытые или глухие переходные отверстия, всегда просите поставщиков печатных плат создать стек, поддерживающий такую технологию.
5) Руководящие принципы IPC – Важно строго следовать руководящим принципам IPC для смежных технологий, например, расстояние между переходными отверстиями, как предписано производителем печатной платы. Поскольку руководящие принципы сборки IPC для военных, Class 2, Class 3 и Class 3DS немного отличаются, важно их учитывать.
6) Кольцевое кольцо – Поскольку размер контактной площадки отверстия имеет большое значение, крайне важно убедиться, что отверстие имеет достаточно большое кольцевое кольцо после сверления. Поскольку механические сверла немного отклоняются при сверлении, сверло для прорыва может пойти на компромисс из-за отсутствия достаточного кольцевого кольца.
