L'introduzione completa al Via Filling

I via elettrici sono i fori all'interno di un circuito stampato che consentono il collegamento elettrico degli strati. Innanzitutto, il riempimento delle via evita l'intrappolamento di liquidi o aria che potrebbero causare montaggio guasti, migliorando così l’affidabilità e le prestazioni del circuito. Tutto ciò può aiutarti a migliorare questo processo nella progettazione del tuo PCB: l'articolo fornisce informazioni dettagliate sul riempimento dei via, sui suoi vantaggi, sulle tecniche, sui materiali e sulle migliori pratiche su come riempire i via.

Comprendere i Via nel PCB

Che cos'è il riempimento tramite?

Il riempimento è uno dei passaggi più importanti nella fabbricazione di un circuito stampato (PCB); è dove il via, una sorta di condotto che collega i diversi strati del PCB, è riempito con materiali come resina epossidica, resina o rame. Adottando piani globali che mirano drasticamente a ridurre al minimo le complicazioni correlate, ad esempio l'intrappolamento di aria o fluido che potrebbe altrimenti verificarsi a causa degli errori che si manifestano al momento del loro assemblaggio, l'efficienza elettrica e meccanica dei PCB può essere notevolmente migliorata. È anche un processo molto critico per migliorare l'affidabilità generale e la natura duratura dei PCB multistrato per applicazioni complesse elettronico sistemi.

Tipi di riempimento tramite

Questa parte dell'articolo si è concentrata principalmente su alcune delle metodologie di riempimento dei via nei circuiti stampati con materiali conduttori e non conduttivi per il riempimento dei via. Una corretta comprensione dei tipi di Via Filling aiuterà gli ingegneri a scegliere la tecnica di riempimento più ottimale per migliorare prestazioni, affidabilità e costi.

Conduttivo tramite riempimento

Alcuni via di miglioramento della conduzione sono confezionati con paste conduttive che aiutano a migliorare le proprietà di conduzione delle schede. L'altro modo è applicare resina epossidica in rame o argento nelle vie per migliorare la conduzione termica e ciò faciliterà un'efficiente dissipazione del calore. calore ad un dissipatore di calore. Sebbene possa essere costoso, la proprietà conduttiva della resina epossidica di rame nella conduzione termica è molto buona. I via devono essere riempiti per consentire un'efficiente trasmissione del segnale elettrico tra i diversi strati del circuito stampato. Le differenze di dilatazione tra riempimento metallico e laminato provocano quindi facile nascita di fratture. Di solito, il riempimento conduttivo migliora le prestazioni generali e l'affidabilità dei circuiti stampati PCB.

Non conduttivo tramite riempimento

È importante sottolineare che il riempimento del via non conduttivo si riferisce al processo di sigillatura completa di tutte le via per evitare che eventuali sostanze inquinanti, come la saldatura, entrino nelle vie. Il risultato è un miglioramento definitivo della coerenza all'interno del sistema meccanico di una struttura, accompagnato da un percorso rettificato per la conduzione del riempimento. Questo viene spesso utilizzato nella progettazione via-in-pad per prevenire la formazione di fragili connessioni di saldatura. L'adozione di questa tecnica avvantaggia notevolmente i progetti con superficie lucida in quanto garantisce un risultato eccezionale nel design sprocesso di invecchiamento. Due fattori contribuiscono alla superiorità del riempimento non conduttivo: la stabilità e l'affidabilità di vari tipi di riempimento, mentre sia il riempimento non conduttivo che quello conduttivo sono economicamente efficienti.

Fori passanti chiusi e riempiti in rame

Si tratta di micro- o through-hole vias chiusi che hanno proprietà di trasferimento di calore e conduttività termica piuttosto buone in un'applicazione. Queste tecnologie possono essere applicate bene a tali applicazioni in cui è necessaria un'efficace dissipazione del calore, con i through-hole sigillati. NetVia Group è stato un precursore nei through-hole vias placcati e sigillati fino a 12 mil di diametro, senza problemi come vuoti, sacche d'aria e intrappolamento di fluidi. Viene applicato nei casi in cui il rapporto di aspetto è maggiore di 10:1 o dal diametro inferiore a 8 mil. Tuttavia, materiali sottili, standard di placcatura wrap o materiali PTFE/Teflon pongono un problema di per sé con distorsioni o strappi del materiale. I close vias possono essere placcati con rame piastra applicata come mezzo efficace per aumentare la gestione termica nella progettazione PCB.

Confronto tra le tecniche Via Fill

Conduzione elettrica mediante riempimento:

Materiali Composizione: Composto principalmente da materiali conduttivi, tra cui resina epossidica di rame o argento.
Miglioramento della conduttività elettrica e termica.
Offre un controllo affidabile della temperatura e l'integrità del segnale è valutata molto buona.
Svantaggi: Più costoso rispetto al riempimento non conduttivo come spesa per i materiali conduttivi.
Applicazioni: Per circuiti che necessitano di una rapida dissipazione del calore o dei percorsi di conduzione elettrica più favorevoli.

Riempimento a film passante non conduttivo:

Composto da materiali isolanti, come la resina epossidica.
Impedisce che le azioni della saldatura o altri contaminanti penetrino nel passante.
Vantaggi: economico, facile da usare e applicare e offre un supporto meccanico sufficiente.
Svantaggi: Fornisce un guadagno termico o elettrico limitato.
Applicazioni: Usato per circuiti stampati flessibili e per applicazioni via-in-pad.

Passanti placcati in rame

Design: Interamente riempito di CFA e sigillato ermeticamente sul rame.
Scopo: Ottimizza la conduttività termica.
Contro: Molto costoso poiché richiederà attrezzature e materiali specializzati.
Applicazione target: si applica ai circuiti in cui è presente un'efficiente dissipazione del calore, elettronica ad alte prestazioni o vie piccole e/o proporzioni grandi.

Tramite metodi di riempimento

Esistono due metodi principali di Via Filling popolarmente conosciuti:

Placcatura in rame

In sostanza, il processo mediante il quale la Galvanotecnica aggiuntiva del rame riempie totalmente i fori passanti dopo che è stata ottenuta una placcatura iniziale:

Il rame viene depositato all'interno delle cavità perforate mediante deposizione elettrolitica.
Lo spessore del rivestimento viene aumentato mediante l'aggiunta incrementale.
I fori posizionano equamente una distribuzione del rame sui confini.
Questo processo viene ripetuto finché la via non viene riempita di rame. Ciò garantisce una qualità uniforme della deposizione del rame e connessioni affidabili, ma le attrezzature necessarie per questo processo sono in realtà piuttosto costose.

Riempimento di inchiostro conduttivo

Riempire le fiale con liquidi per maschere di saldatura e/o vernici conduttive.

Consente il riempimento delle vie dopo la perforazione. L'inchiostro viene depositato, stampato con stampino o depositato in altro modo per depositare l'inchiostro. È possibile riempire più via contemporaneamente. Questo è un processo in cui l'inchiostro si asciuga mentre il cartone viene riscaldato dopo la sua produzione.

Il riempimento tramite riempimento diventa quindi un processo economico e scalabile inchiostri conduttivi. Anche in questo caso si dovrebbero evitare complicazioni e il processo dovrebbe essere ottimizzato adeguatamente per il riempimento dell’inchiostro.

Materiali utilizzati per il Via Filling

Esistono diversi materiali utilizzati per il riempimento tramite riempimento, tuttavia, questi sono i materiali più comuni utilizzati nel processo e nella produzione:

Rame elettrolitico

Successivamente, le vie vengono permeate con rame puro attraverso l'applicazione del processo di galvanica. Ciò significa eccellente conduttività: IACS 100%. L'adesione al fusto di rame era eccezionale. Ciò garantisce un riempimento coerente e affidabile. Richiede investimenti significativi nell'attrezzatura.

Rame chimico

Questo si riferisce alla deposizione autocatalitica del rame.
Fornisce elettricità con una conduttività leggermente inferiore rispetto al rame puro.
Impossibilità di ottenere un livello di accumulo di spessore simile possibile con la galvanica.
Ciò assicura uno strato uniforme e consistente sulle pareti interne del foro. Un modo più efficiente dal punto di vista economico.

Solder Mask

In questo caso, la maschera di saldatura è stata stesa sopra i vias; questo è un materiale a base di resina, economico e facile da applicare. Realizzavano strati protettivi, ma erano realizzati con resina epossidica o composti simili.

Epossidica conduttiva

Epossidica conduttiva Fornisce una super adesione e buone prestazioni con riempimento e connessioni elettriche appropriate. Tuttavia, il riempimento è estremamente costoso insieme a un processo di polimerizzazione che richiede molto tempo. I fori sono riempiti con riempitivi conduttivi come argento o carbonio miscelati in resina epossidica.

Processo di produzione per vie riempite

Per riempire correttamente i via, attenersi alla seguente procedura:

Perforazione

I VIA possono essere eseguiti tramite punte meccaniche o mediante un raggio laser. Questo è un esempio corretto di microvia. I fori ottenuti sono alquanto standardizzati ma non sono realmente accurati in termini di dimensioni, forma e posizione. La tua scelta dipenderà da diversi fattori come il costo, il numero richiesto di PCB, la precisione e la dimensione del foro. I trapani meccanici possono presentare lievi deviazioni, quindi si evita la rottura durante la perforazione se l'anello anulare attorno al foro è sufficientemente grande. Calcoli corretti tramite le dimensioni del trapano, tenendo in considerazione le proporzioni corrette per implementarli correttamente.

Sanificazione delle Vias

Le vie vengono pulite dopo la perforazione, portando con sé detriti, bave o resina. Diversi tipi di pulizia includono processi combinati meccanici e chimici abrasivi. La pulizia dei fori dai contaminanti utilizza un pennello per applicare un solvente. Controllato attentamente, il pannello di eventi prevede ulteriori bagni di pulizia e placcatura in preparazione per una ramatura uniforme all'interno dei fori di passaggio.

Ripieno

In questa fase, riempire i fori con resina non conduttiva o conduttiva. Ci sono due fasi di riempimento da effettuare. Innanzitutto, il riempimento viene effettuato utilizzando la pressione e il vuoto per riempire i fori senza spazi vuoti. In questa seconda fase, ripulire la superficie del pannello dalla resina in eccesso per preparare lo stesso alla planarizzazione. Qui i via sono pronti, essendo stati preparati attraverso questo processo e riempiti per ulteriori azioni.

planarizzazione

Il processo prevede principalmente il riempimento delle vie con resina non conduttiva o conduttiva. Il riempimento delle via può essere suddiviso in due fasi. Innanzitutto deve essere sotto pressione e sotto vuoto in modo che non rimanga spazio all'interno dei fori. In secondo luogo, la resina in eccesso sul pannello superficie deve essere rimosso per consentire un'ulteriore preparazione alla planarizzazione. A questo punto, le vie saranno ben preparate e riempite, pronte per ulteriori processi.

Considerazioni sui costi

Questi sono alcuni dei fattori che riempiono le vie nei PCB.
Conteggio dei fori: maggiore è il numero di vie o fori passanti nel PCB, maggiore sarà il costo di riempimento. Ciò significa più materiale e manodopera.
Tipo di pasta: ciò che contiene la pasta utilizzata nel riempimento ha molto a che fare con l'intero costo. Il prezzo e l'efficacia delle varie paste differiscono.
Complessità di produzione: si riferisce alla complessità della progettazione del PCB e quindi influisce sul costo. Progetti più complessi richiederanno tecniche avanzate, aumentando i costi.
Test e controllo qualità: i test coinvolti nel test della qualità delle vie riempite si aggiungono al costo totale.
Conoscere questi fattori può davvero aiutarti a gestire i costi di produzione dei tuoi PCB.

Tramite vantaggi di riempimento

Anche con le spese aggiuntive, l’uso del via-fill induce numerosi effetti benefici. La resistenza meccanica e la gestione termica di un PCB sono notevolmente migliorate. Anche le prestazioni elettriche sono molto migliori poiché il rumore del segnale è ridotto. Spesso si riscontra un miglioramento dell'affidabilità.

Vantaggi e proprietà chiave

Proprietà dei diversi metodi di riempimento tramite

Le opzioni che potresti avere quando si tratta di riempire le vie su un PCB includono il riempimento conduttivo, non conduttivo e in rame. Ognuno di questi ha la sua proprietà. Il riempimento conduttivo aumenta sia la conduttività termica che quella elettrica, particolarmente adatto per applicazioni ad alta potenza. Il riempimento non conduttivo è abbastanza buono per ridurre al minimo i costi offrendo allo stesso tempo un buon supporto strutturale. Il riempimento in rame fornisce le migliori prestazioni elettriche e può essere adatto per applicazioni con passi BGA stretti e progetti ad alta frequenza.

Vantaggi dei vari materiali utilizzati

Fondamentale nella definizione delle prestazioni del PCB, il miglioramento della densità di instradamento, insieme a una riduzione degli strati o delle dimensioni della scheda, apporta un miglioramento significativo nei collegamenti dei pad. Lascia che i materiali di riempimento riducano anche le interferenze elettromagnetiche e offrano il percorso più breve per bypassare i condensatori nei progetti ad alta frequenza. Scegliendo il metodo di riempimento corretto e una buona scelta di materiali di riempimento, probabilmente offrirai prestazioni migliori con una migliore affidabilità per i PCB.

Linee guida del progettista per il riempimento tramite via

Considerazioni importanti nella progettazione

Durante la realizzazione di un PCB, ricordate alcuni dei passaggi importanti nel riempimento delle vie. Siate attenti alle tracce importanti per le quali deve essere eseguito il riempimento delle vie, in particolare le connessioni veloci o ad alta corrente. Ciò manterrà i segnali puliti e assicurerà che tutto funzioni. Scegliete tramite dimensioni che corrispondono al tipo di scheda: la giusta dimensione, forma e rapporto tra foratura e dimensione finale sono fattori importanti per un buon design. Utilizzare sempre anelli rotondi attorno ai pad per creare forti connessioni di saldatura, che a loro volta fanno durare di più la scheda.

Segui queste linee guida:

Percorsi ad alta velocità o ad alta corrente: i via devono essere riempiti in percorsi ad alta velocità o ad alta corrente per mantenere le prestazioni.
Scegli le dimensioni appropriate dei via e abbina le dimensioni e la forma del via al rapporto tra dimensione foratura e finitura per la specifica tecnologia della scheda che stai implementando.
Anelli anulari: posizionare un anello attorno a ogni piazzola aiuterà a realizzare giunzioni di saldatura più resistenti e a migliorare l'affidabilità della connessione.
Richiesta di informazioni sul processo di riempimento: chiedi al produttore della tua scheda cosa utilizza per riempire i fori via.
Richiedi test coupon: chiedi di compilare un coupon in uno spazio vuoto sulla lavagna per testare la qualità di ciò che viene compilato.
Controllo dei fori passanti: controlla i fori passanti riempiti sulle schede di produzione rispetto alla qualità standard utilizzando un microscopio.
Test di stress termico: eseguire test di stress termico per determinare l'integrità e l'affidabilità in condizioni di temperature fluttuanti.

Tramite standard di riempimento e tramite standard di copertura

Un riempimento e una copertura adeguati creeranno un PCB di buona qualità e con una struttura resistente secondo gli standard. Il riempimento dei via garantirà che i via siano sigillati correttamente, quindi aggiunge più forza alla scheda a parte forse qualsiasi rischio dovuto a cambiamenti termici o altre influenze ambientali. I via opportunamente riempiti aiutano anche le prestazioni elettriche perché offrono una connessione coerente, riducendo la possibilità di problemi di segnale e diafonia.

Oltre a ciò, opportuni trattamenti dei materiali che ricoprono i vias forniscono anche altre protezioni; il rivestimento previene l'ossidazione di sporco e vie che potrebbero danneggiare la conduttività. Coprire adeguatamente i via può rendere la scheda più facile da saldare dove le parti verranno fissate correttamente e funzionerà come previsto.

Lo sviluppo di questo tipo di standard garantisce che i tuoi PCB siano robusti e altamente funzionali. In questo modo, i rischi di perdite di segnale, guasti e danni ambientali vengono notevolmente ridotti e si ottengono prodotti più affidabili e di lunga durata. Qualità e stabilità sono parametri molto critici nelle applicazioni ad alte prestazioni.

Applicazione dei Via riempiti

In così tanti Progettazione PCB metodologie, i via riempiti sono stati utilizzati per migliorare funzionalità e durata. Di solito si trovano in circuiti veloci o ad alta frequenza, dove aiutano a mantenere segnali chiari. I via riempiti sono comuni nelle schede che contengono molti componenti, in quanto consentono ai progettisti di creare layout utilizzando meno spazio, consentendo così più scelte di routing. Tali via sono utilizzati per gestire correnti più elevate nel energia sistemi, e quindi si eliminano i problemi di surriscaldamento, tanto che tutto funziona al fresco. I via riempiti forniranno alla scheda maggiore resistenza meccanica e ridurranno le possibilità che venga danneggiata, migliorando così le prestazioni generali.

Sfide in Via Riempimento

Il riempimento tramite può riguardare una serie di problemi di lavorazione e ridurre la qualità e l'affidabilità del PCB. Uno dei problemi più frequenti è la formazione di vuoti: quando i vias presentano vuoti o bolle d'aria nel loro riempimento, questi ne diminuiscono ulteriormente l'efficacia. Ciò può comportare una scarsa connettività elettrica e una meccanica debole. L'altro problema è che il materiale di riempimento irregolare non entra nella via piena e fornisce prestazioni irregolari. Pertanto, un riempimento eccessivo ha infatti la capacità di causare grumi o superfici non livellate sul pannello, che possono poi creare problemi per il successivo assemblaggio. Inoltre, materiali scadenti o metodi di riempimento eccessivo determinano una scarsa conduttanza termica ed elettrica. Tutti questi problemi devono essere risolti per garantire l'affidabilità e il buon funzionamento del tuo PCB.

Tecniche alternative di riempimento via budget-friendly

Considera l'uso di tappi di riempimento tramite, che ti farà risparmiare molti soldi nella realizzazione di molti PCB. Innanzitutto anche i costi di caricamento durante la produzione sono normalmente bassi rispetto ai normali metodi di riempimento. Aiutano a ridurre i costi di riempimento pur lavorando in modo efficiente nel proteggere e supportare la tua tavola. L'uso dei tappi di riempimento può essere particolarmente vantaggioso con grandi cicli di produzione poiché rendono il processo più semplice ed economico. Inoltre, questo metodo non sovrasterà il tuo budget, ma garantisce la qualità e l'affidabilità del tuo PCB.

Domande frequenti

Quando devono essere riempiti i passaggi PCB?

Circuiti ad alta frequenza, schede altamente popolate, design multistrato, usi ad alta corrente e connessioni con pin a pressione richiedono che i via PCB siano riempiti. Il riempimento tramite riempimento viene eseguito anche in proporzioni elevate con BGA per migliorare le prestazioni e l'affidabilità. Esamina sempre le esigenze per ottenere risultati migliori.

Quali sono alcuni dei principali svantaggi derivanti dall'utilizzo di via riempite?

Ci sono una serie di problemi con il riempimento di un via: il consigliato per la il costo è più elevato, potrebbe essere necessario un po' di tempo di elaborazione extra quando viene riempito, i via riempiti potrebbero avere problemi di espansione termica e possibilmente causare deformazioni, un riempimento errato potrebbe presentare vuoti o una superficie non livellata che influirà sulle prestazioni della scheda e, ultimo ma non meno importante , i passaggi riempiti possono rendere più difficili riparazioni o modifiche future. Questi svantaggi, tuttavia, devono essere valutati rispetto ai vantaggi di una progettazione efficace del PCB.

Come selezionare il materiale di riempimento ottimale?

Ci sono alcuni fattori chiave nella scelta del miglior materiale di riempimento. Innanzitutto, prendi in considerazione le esigenze elettriche e termiche del PCB. I materiali conduttivi, ad esempio rame o resine epossidiche conduttive, possono essere utilizzati in circostanze che richiedono un'elevata conduttività. Tuttavia, se desideri isolare, i materiali non conduttivi, ad esempio la resina, potrebbero essere un sostituto migliore. Inoltre, controlla il costo e la facilità di applicazione. Assicurati che il materiale sia adatto ai requisiti di progettazione e produzione della tua scheda. Tutti questi elementi vengono bilanciati tra loro per decidere l'applicazione del materiale di riempimento più adatta.

Cosa causa la scarsa qualità o l'inaffidabilità del riempimento?

Può causare un riempimento del vuoto inadeguato o inaffidabile a causa del riempimento parziale dovuto a sacche d'aria intrappolate o al riempimento incompleto del vuoto. Selezione errata del materiale che potrebbe non interagire bene con il substrato – legame debole Scarsa applicazione, ad esempio, volume di riempimento non uniforme o, addirittura, “riempimento eccessivo”. Altri casi che comportano polimerizzazione e contaminazione inadeguate determinano un riempimento di scarsa qualità. Prestare attenzione a questi fattori e prestare attenzione agli usi che garantiscono l'affidabilità tramite il riempimento durante la produzione.

Quali sono le cause di scarsa qualità o inaffidabilità del riempimento?

La scarsa qualità o il fallimento possono spesso essere ricondotti a uno dei pochi problemi tipici. Se le vie non dovessero riempirsi interamente, è probabile che si creerà una sacca d'aria o di vuoto. Una quantità insufficiente di materiale di riempimento risulterà in connessioni deboli o con prestazioni insufficienti. I livelli impropri, sia sopra che sotto, sono problematici. Inoltre sono problematici anche una polimerizzazione inadeguata o una contaminazione del riempimento. Tali problemi potrebbero essere mitigati solo aderendo costantemente a tecniche e materiali di riempimento adeguati durante il processo di produzione.

Conclusione

In questa guida completa, hai imparato che il riempimento tramite riempimento è fondamentale per migliorare l'affidabilità e le prestazioni dei tuoi PCB. I passaggi riempiti aiutano a prevenire problemi come l'intrappolamento di aria o liquidi, migliorando sia i collegamenti elettrici che la resistenza meccanica. Comprendendo i diversi materiali di riempimento, come rame elettrolitico, rame chimico, maschera di saldatura e resina epossidica conduttiva, puoi selezionare l'opzione migliore per le tue esigenze specifiche. I canali opportunamente riempiti consentono segnali ad alta frequenza e, allo stesso tempo, una buona gestione del calore e connessioni robuste. Assicurati che le tue migliori pratiche nella scelta dei materiali giusti portino a una progettazione PCB elevata ma anche affidabile.