Через покрытие

каталог

Покрытие переходного отверстия означает, что переходное отверстие покрыто паяльная маска или другие химические материалы. Почему мне иногда нужно закрывать переходные отверстия при изготовлении печатной платы? Потому что, если сквозное отверстие открыто, паяльная паста может попасть в сквозное отверстие и вызвать плохую пайку или короткое замыкание. Ситуация, когда переходное отверстие не закрыто, называется открытием переходного отверстия.  

Семь распространенных типов печатных плат через покрытие.

Производственные требования к производству печатных плат или несколько технологий требуют защиты переходных отверстий, поэтому заполнение переходных отверстий может быть очень важным для вашей печатной платы. В общем случае возможны такие типы переходного покрытия: 

  • Простое покрытие: через палатку или через палатку
  • Частичное заполнение: через заглушки или заглушенные переходные отверстия
  • Полностью заполнено: через заполнение или заполненные переходы

Но иногда дизайнеры не до конца понимают все доступные типы покрытия via и какие из них указать. Вместо того, чтобы сбивать с толку разработчиков и производителей, просто указывая, что переходные отверстия должны быть «заглушены» или «заполнены», мы рекомендуем указать конкретный тип переходного отверстия IPC-4761. Это помогает упростить понимание для дизайнеров и производителей. IPC-4761 определяет только типы сквозных отверстий с механическим сверлением, а не микропереходные отверстия с лазерным сверлением. Узнайте больше о типах сквозных отверстий для печатных плат.
Вот семь различных типов покрытия переходных отверстий, как обобщается со ссылкой на IPC-4761 «Руководство по проектированию для защиты переходных структур печатных плат»:

Известный и надежный производитель CCL (ламинат с медным покрытием), с которым мы сотрудничаем
Тип и описаниеЧерез материал покрытия
I-a Tented Via (односторонний)
Tented Via (one-sided)
I-b Шатровое переходное отверстие (двухстороннее)
Tented Via (double-sided)
Паяльная маска из сухой пленки
II-a Тентовые и крытые переходы
(односторонний)
Tented & Covered Vias one-sided
II-b Тентованные и крытые переходы
(двусторонний)
Tented & Covered Vias double-sided
Паяльная маска из сухой пленки
+
Паяльная маска LPI
III-a Заглушенный переход (односторонний)
III-a Plugged Via (one-sided)
III-b Заглушенный переход (двусторонний)
III-b Plugged Via (double-sided)
Эпоксидная смола
(непроводящая паста)
IV-a Заглушено и закрыто через
(односторонний)
Plugged Covered Via one sided
IV-b подключен и закрыт через
(двусторонний)
Plugged Covered Via double sided
Эпоксидная смола
+
Паяльная маска LPI
V Заполнено через
V Filled Via
Эпоксидная смола
(непроводящая паста)
VI-a Заполненное и закрытое переходное отверстие
(односторонний)
VI-a Filled & Covered Via one sided
VI-b Заполненный и закрытый переход
(двусторонний)
VI-b Filled & Covered Via double sided
Эпоксидная смола
+
Паяльная маска LPI
VII Заполненный и закрытый переход
VII Filled & Capped Via
Специальная эпоксидная смола
+
Меднение до планаризации

Что такое тентовые переходы?

Под шатровым переходом понимается покрытие переходных отверстий и кольцевых колец паяльной маской, то есть создание формы, похожей на палатку, над отверстием, чтобы скрыть переходные отверстия. Переходное отверстие — это отверстие в печатной плате, которое позволяет сигналам передаваться с одного слоя на другой на печатной плате. Переходные отверстия обычно покрыты медью, поэтому этот материал обладает высокой проводимостью. Основная цель сквозных отверстий состоит в том, чтобы уменьшить количество открытых проводящих площадок на печатной плате и уменьшить непредвиденное короткое замыкание или контактное замыкание. На сегодняшний день шатровые переходы являются наиболее развитым и распространенным процессом в производстве печатных плат. Через тент означает, что сквозное отверстие покрыто только чернилами паяльной маски. Это самый простой способ Via Covering. Никаких дополнительных технологических операций не требуется в процессе производства. Как правило, переходные отверстия с таким покрытием не должны быть больше 0,3 мм.  

Via tented

Какова роль переходных отверстий?

Основная роль тентовых переходных отверстий заключается в уменьшении количества открытых токопроводящих площадок на поверхности печатной платы. Открытые токопроводящие площадки могут вызвать миграцию припоя во время работы, что чаще всего происходит, когда переходные отверстия расположены на краю платы Площадка для поверхностного монтажа. Накрытие переходных отверстий не только снижает миграцию паяльной пасты на контактные площадки для поверхностного монтажа, но также помогает изолировать кислород и влагу от окружающей среды и избежать повреждения переходных отверстий в результате воздействия окружающей среды.
При создании переходных отверстий для печатных плат их диаметр должен быть небольшим. Диаметр сквозного отверстия меньше 12 мил, и палатка будет более эффективной. Для переходных отверстий диаметром более 12 мил рекомендуется рассмотреть возможность использования какого-либо наполнителя для герметизации отверстий. Поскольку медное покрытие переходных отверстий обладает высокой проводимостью, вам не нужно беспокоиться о проводимости материала при заполнении переходных отверстий. 
PCB tented vias

Характеристики шатровых переходов.

Преимущества:

  • Тентованные переходные отверстия могут предотвратить повреждение слой печатной платы. Паяльная маска для покрытия переходных отверстий может защитить медные дорожки от коррозии и окисления  
  • Шатровые переходные отверстия могут уменьшить количество проводящих элементов, открытых внешнему элементу. В случае, если внутренняя часть переходного отверстия будет подвергаться длительному воздействию внешней среды, это вызовет коррозию меди.
  • Тентованные переходные отверстия — это экономичный и эффективный метод защиты. Маскировка переходных отверстий с помощью жидкой паяльной маски для фотоизображения является наиболее экономичным способом маскирования.

Недостатки:

Tented vias comparison

Каковы меры предосторожности при использовании тентовых переходных отверстий?

При строительстве переходной палатки необходимо обратить внимание на некоторые моменты. Ниже приведены пояснения о приближении к SMT, сборке и выборе двухсторонних. 
Близко к SMD:
Если переходное отверстие расположено слишком близко к SMD, фитиль припоя может прилипнуть к задней части платы. Вот три метода, которые могут предотвратить затекание припоя:

  1. Выборочно закройте все переходные отверстия рядом с контактной площадкой SMD, не изменяя пастообразную маску.
  2. Уменьшено отверстие маски паяльной пасты, поэтому на проблемные контактные площадки SMD наносится меньше паяльной пасты.
  3. Держите эти переходные отверстия подальше от контактных площадок SMD и убедитесь, что между любыми контактными площадками и их соединительными переходными отверстиями есть паяльная маска.

Проблемы со сборкой:
Иногда шатровые переходные отверстия могут создавать проблемы при сборке. Следующие две проблемы следует учитывать при сборке шатровых переходных отверстий для вашей PCB.

  1. Закройте переходные отверстия рядом с корпусом компонента, если при сборке есть вероятность попадания припоя на обратную сторону платы.
  2. Удалите переходные отверстия рядом с корпусом компонента или под ним, если избыток остатков флюса вызовет загрязнение и возможные проблемы с коротким замыканием. Узнайте больше о технологической информации о пакетах печатных плат.

Две стороны:
Отверстия для палатки должны быть с одной или с обеих сторон? Делать это с обеих сторон печатной платы — самый идеальный способ. Если закрыта только одна сторона, незакрытые переходные отверстия на другой стороне будут открыты снаружи, что приведет к коррозии и окислению. Особенно в двухсторонняя печатная плата производственный процесс, на него нужно обратить внимание.

Severe corrosion due to un-tented vias

Что через затык?

Заглушенные переходные отверстия относятся к технологии печатных плат, при которой отверстие полностью заполняется эпоксидной смолой или закрывается паяльной маской. Также может отсутствовать паяльная маска. Мы можем думать о закрытом переходном отверстии как о защитной мере, которая предотвращает вытекание лишнего материала припоя во время пайки или сборки. И наоборот, если переходное отверстие не закрыто во время пайки, припой будет стекать с контактной площадки по переходным отверстиям и может создавать ненужные паяные соединения. Диаметр отверстия для заглушки должен быть менее 0,5 мм, а сквозное отверстие также может быть заполнено с обеих сторон или с одной стороны.
Сегодня, BGA-корпуса с меньшими шагами или зазорами становятся все более популярными. Сигналы передаются от контактных площадок BGA к переходным отверстиям, а от переходных отверстий к другим слоям, вместо использования стандартного основания «собачья кость» переходные отверстия могут быть просверлены непосредственно в контактных площадках BGA. 

Dog-bone style BGA footprint

Таким образом, разводка дорожек при проектировании печатной платы становится проще и плотнее, поскольку сама поверхность переходного отверстия становится контактной площадкой BGA, которую можно припаивать, как обычную контактную площадку SMD. Этот процесс называется «Via In Pad», а саму площадку называют «Active Pad». Дополнительные сведения о контактных площадках для печатных плат можно узнать в нашем блоге.

Каковы преимущества и недостатки двух разных типов переходных отверстий?

Существует два типа переходных отверстий, это зависит от материала, который вы выберете для использования. В некоторых специфических случаях удобным решением являются токопроводящие переходные разъемы. Тем не менее, наиболее распространенным и широко выбираемым является непроводящий через штекер. Ниже приведены плюсы и минусы обоих типов сквозного подключения. 

Проводящий через штепсельную вилку:

Токопроводящие переходные разъемы являются удобным решением, когда некоторые конструкции печатных плат требуют передачи электрического тока или значительного количества тепла с одной стороны платы на другую. Среди прочего, его можно использовать для отвода избыточного тепла, выделяемого под определенными компонентами.

  • Плюсы:
    1. За счет более высокой теплопроводности токопроводящего материала (от 3,5 до 15 Вт/мК) увеличивается токонесущая способность.
    2. Отвод или транспортировка тепла там, где другие традиционные методы невозможны, например, под компонентами чипа.
  • Минусы:
    1. Теплопроводность не слишком высока (по сравнению с гальванической медью с теплопроводностью более 250 Вт/мК), в этом случае можно добавить еще несколько переходных отверстий, чтобы избежать более надежного непроводящего сквозного соединения.
    2. Высокая нестабильность медных прокладок и омеднения переходных отверстий. Это связано с различными значениями CTE (коэффициент теплового расширения) его окружающий ламинат и проводящий материал. Когда печатная плата подвергается термоциклированию, металл нагревается и расширяется быстрее, чем окружающий ламинат, что может вызвать трещины между контактными площадками и переходными отверстиями и привести к разомкнутым цепям.
    3. По подключению дороже, чем по непроводящему.
    4. Спрос низкий, поэтому лишь немногие производители могут предложить. 

Непроводящий через штепсельную вилку:

Чаще используется непроводящее сквозное соединение, особенно для процессов «Via In Pad». Как правило, выбор тампонажного материала зависит от доступности, значения КТР, конкретных требований к конструкции и типа тампонажной машины. Принимая во внимание, что теплопроводность непроводящих материалов обычно составляет около 0,25 Вт/мК. Непроводимость через штекер не означает, как думают люди, отсутствие тока или пропускание только слабого тока.

  • Плюсы:
    1. Блокирует проникновение некоторых загрязнений и припоя.
    2. Непроводящее соединение более надежно и устойчиво. Кроме того, эти наполнители имеют КТР, соответствующий соседнему ламинату.
    3. Непроводящее сквозное соединение достаточно мощное, чтобы обеспечить структурную поддержку активной площадки.
  • Минусы:
    Он может не справиться с большими токами из-за низкой теплопроводности. 

Что такое через заполнение?

Заполнение переходных отверстий в печатной плате — это метод, при котором сквозное отверстие заполняется эпоксидная смола. В этом процессе полностью или выборочно используется проводящая или непроводящая эпоксидная смола в качестве наполнителя для заполнения отверстий эпоксидной смолой. Заполненные переходные отверстия обеспечивают лучшую производительность при сборке, более надежный поверхностный монтаж и повышают надежность печатной платы за счет снижения вероятности попадания жидкости или воздуха в плату печатной платы и в переходные отверстия. 
Via filling

Плюсы и минусы заполненных переходных отверстий.

Плюсы:
  1. Повышенная тепло- и электропроводность.
  2. Дешевле по сравнению с процессом подключения.
  3. Обеспечить кратчайшую возможную линию для высокочастотных устройств в обход конденсаторов.
  4. Идеально, если цель состоит только в том, чтобы заполнить переход со 100% гарантией.
Минусы:
  1. Он не подходит для процесса Via in Pad (активный переход).

Существует два основных типа печатных плат с сквозным заполнением.

Проводящий через заполнение:

Токопроводящее заполнение переходных отверстий улучшает характеристики теплопередачи переходных отверстий, поскольку позволяет эффективно передавать электрические сигналы с одной стороны платы на другую. Токопроводящие отверстия очень полезны для отвода большого количества тепла от компонента, поскольку токопроводящие отверстия заполнены частицами серебра и меди, распределенными по эпоксидной смоле для обеспечения дополнительной тепло- и электропроводности.

PCB cross section with conductive filled via

При выборе токопроводящей эпоксидной смолы для заполненных переходных отверстий печатных плат типичными материалами выбора являются DuPont или CB100 и эпоксидные матрицы с медными частицами с серебряным покрытием эпоксидной заливки Tatsuto AE3030. Оба они электро- и теплопроводны при отверждении. 

Непроводящий через заполнение:

Для заполнения непроводящих переходных отверстий используется, по существу, тот же процесс, что и для проводящих, но цель этого заключается не в передаче тепла и сигналов, а в предотвращении попадания припоя или других загрязняющих веществ в переходные отверстия. В случае перехода через контактную площадку он также обеспечивает опорную структуру для медной контактной площадки, покрывающей отверстие. Обратите внимание, что непроводящие заполненные переходные отверстия имеют медные установочные переходные отверстия для передачи тепла и энергии, как обычно. 

PCB cross section with non-conductive filled via

При выборе непроводящей эпоксидной смолы для заливки печатных плат обычно выбирают эпоксидную смолу Peters PP2795. Предыдущей заменой была эпоксидная смола San-Ei Kagaku PHP-900. Несмотря на это, оба должны покрывать ваши основные потребности, когда речь идет о непроводящих эпоксидных заливках.

Производственные этапы сквозного заполнения.

Заполнение смолой сквозного отверстия: Заполняемые сквозные отверстия заполняются специальной смолой для закупоривания отверстий, термоотверждаемым прочным наполнителем TAIYO THP-100 DX1, с использованием специальной машины ITC THP 30. Необходимые дополнительные производственные этапы выполняются до Процесс производства двухслойной печатной платы. Это будет после нажатия, если делать многослойность.
Схема дополнительных процессов: 

Production steps for via filling

Просмотр полной информации о процессе производства печатных плат.

Разница между заполнением и заглушкой переходных отверстий.

IPC-4761 четко определяет разницу между заполненными переходными отверстиями и заглушенными переходными отверстиями посредством классификации типов защиты. 

Filled vias

Заполненные переходы

Plugged vias

Заглушенные переходные отверстия

Ниже показаны некоторые рекомендуемые и нерекомендуемые типы из семи различных типов покрытия переходных отверстий:

рекомендуемые
Через защиту типов
Не рекомендуется
Через защиту типов

IV-B подключен и закрыт через

V Заполнено через

VI-A Заполненное и закрытое переходное отверстие

VI-B Заполненный и закрытый Via

VII Заполненный и закрытый переход

III-A Подключен через (не рекомендуется долгосрочный риск надежности)

III-B подключен через
(Не рекомендуется закрывать кольцевые кольца в части паяльной маски)

IV-A подключен и закрыт через
(Не рекомендуемый риск надежности в течение длительного времени)

Заполненные и заглушенные переходные отверстия могут повысить надежность печатной платы за счет снижения вероятности захвата воздуха или жидкости в переходных отверстиях, обеспечивая соотношение готового продукта при сборке. Однако, как видно из приведенной выше таблицы, в нашем реальном производственном процессе будут выбраны заполненные переходные отверстия для печатных плат, которые имеют больше преимуществ, чем заглушенные переходные отверстия.

В JHD, с более чем 10-летним опытом производства печатных плат полной серии. Мы можем предоставить вам все виды печатных плат с закрытыми переходными отверстиями, заполненными и заглушенными отверстиями по мере необходимости. Мы можем не только обеспечить вам качественную сборку и изготовление печатных плат, но и получить максимальную выгоду для вас. Наша профессиональная команда может заинтересовать вас высочайшим качеством послепродажного обслуживания и обслуживания. Если у вас есть какие-либо требования, пожалуйста, свяжитесь с нами онлайн свободно. 

Мы рекомендуем выбирать тип покрытия переходных отверстий исходя из вашего бюджета и требований к качеству печатной платы. Если вы не знаете, какое покрытие Via Covering подходит для вашей платы, пожалуйста, связаться с нами и мы дадим лучший совет.