ضغط طلاء الثقوب (Via Plating Squeeze): مواصفات التصنيع، خطوات العملية ودليل استكشاف الأخطاء وإصلاحها

إجابة سريعة عن "via plating squeeze" (30 ثانية)

يشير via plating squeeze إلى خطوة التصنيع الحاسمة في تقنية Via-in-Pad Plated Over (VIPPO) حيث يتم ضغط (عصر) الراتنج أو المعجون الموصل في برميل الفيا، ثم معالجته، ثم طلاؤه لإنشاء سطح لحام مسطح.

الوظيفة الأساسية: يمنع سرقة اللحام واحتجاز الهواء أثناء إعادة تدفق التجميع.
المواصفات الحرجة: يجب أن يكون "الانبعاج" على الفيا المغطاة عادةً < 1 ميل (25 ميكرومتر) لضمان استواء BGA.
حدود العملية: الأكثر فعالية لنسب الأبعاد الأقل من 10:1؛ النسب الأعلى تخاطر بملء غير كامل (فراغات).
اختيار المواد: يفضل الإيبوكسي غير الموصل لملء "العصر" لمطابقة معامل التمدد الحراري (CTE) للرقائق، مما يقلل من تشققات الإجهاد.
التحقق: تحليل المقطع العرضي والأشعة السينية إلزاميان للتحقق من عدم وجود فراغات داخل السدادة.
تأثير التكلفة: يضيف حوالي 15-25% إلى تكلفة اللوحة العارية بسبب دورات الحفر والطلاء والتعبئة والتسوية الإضافية.

متى يتم تطبيق "via plating squeeze" (ومتى لا يتم)

يضمن فهم متى يتم استخدام عملية "via plating squeeze" تحقيق التوازن بين التكلفة وسلامة الإشارة وعائد التجميع.

ينطبق (مطلوب للموثوقية):

BGAs ذات الخطوة الدقيقة: عندما تكون خطوة المكون < 0.5 مم، لا يوجد مجال لتوصيلات "dog-bone"؛ يجب وضع الفيات مباشرة في الوسادة.
الترابط عالي الكثافة (HDI): ضروري لزيادة مساحة التوجيه على الطبقات الداخلية عن طريق تكديس الفتحات (vias).
الإدارة الحرارية: استخدام ضغط المعجون الموصل للفتحات الحرارية تحت المشتتات الحرارية (على الرغم من أن تضمين العملات المعدنية غالبًا ما يكون أفضل).
تصميمات التردد العالي: يقلل من الحث عن طريق تقصير مسار الإشارة مباشرة من طرف المكون إلى الطبقة الداخلية.

لا ينطبق (تجنبه لتوفير التكلفة):

المكونات القياسية ذات الثقوب النافذة: التغطية (Tenting) أو الإخفاء البسيط كافٍ.
SMT منخفض الكثافة: إذا كان هناك مساحة لتوزيع "عظم الكلب" (via بجانب الوسادة)، فإن التغطية القياسية أرخص بنسبة 20% وأقل خطورة.
الفتحات الكبيرة (> 0.5 مم): ضغط المعجون في الثقوب الكبيرة عرضة للترهل والتجويفات الكبيرة؛ يجب تغطيتها أو سدها بقناع اللحام (LPI) إذا كان مقبولاً.
النماذج الأولية ذات التفاوتات الفضفاضة: إذا لم تكن استواء BGA حرجًا، فقد يكون سد LPI القياسي (النوع السادس) كافيًا دون دورة طلاء الغطاء النحاسي الكاملة.

قواعد ومواصفات ضغط طلاء الفتحات (المعلمات والحدود الرئيسية)

لضمان أن ضغط طلاء الفتحات ينتج ترابطًا موثوقًا به، يجب على المهندسين تحديد معلمات محددة في ملاحظات التصنيع.

القاعدة	القيمة/النطاق الموصى به	لماذا يهم	كيفية التحقق	إذا تم تجاهله
قطر الفتحة (Via)	0.2 مم – 0.5 مم	صغير جدًا = يصعب ملؤه؛ كبير جدًا = المعجون يترهل (تجاويف).	فحص ملف الحفر	ملء غير كامل أو تجويفات شديدة.
نسبة العرض إلى الارتفاع	< 8:1 (مثالي)، بحد أقصى 10:1	تمنع النسب العالية ضغط "الضغط" من الوصول إلى المركز.	تحليل التراص	فراغات هوائية محاصرة (ثقوب نفخ).
مادة السدادة	إيبوكسي غير موصل (مثل Taiyo THP-100)	يتطابق مع معامل التمدد الحراري (CTE) لـ FR4 بشكل أفضل من المعجون الموصل؛ يمنع تشققات الأسطوانة.	ورقة بيانات المواد	تشققات تمدد المحور Z أثناء إعادة التدفق.
طلاء الغطاء	> 12 ميكرومتر (الفئة 2)، > 20 ميكرومتر (الفئة 3)	يوفر قوة ميكانيكية للغطاء فوق السدادة.	مقطع عرضي (مقطع مجهري)	انهيار الغطاء أو تشققه أثناء اللحام.
عمق الانبعاج	< 25 ميكرومتر (1 ميل)	تحبس الانبعاجات العميقة التدفق أو الهواء، مما يسبب فراغات في وصلات لحام BGA.	مقياس البروفيل / مسح ثلاثي الأبعاد	وصلات BGA مفتوحة أو أعطال في الموثوقية.
طلاء التغليف	> 25 ميكرومتر (سمك الركبة)	يضمن الاتصال بين السطح والأسطوانة أثناء التمدد.	مقطع عرضي	تشققات الزاوية (فتحات متقطعة).
التسطيح	خشونة < 5 ميكرومتر	يجب أن يكون السطح مستويًا لخطوات الطلاء اللاحقة.	فحص بصري / لمسي	ضعف التصاق الطبقة النهائية.
دورة الخبز	150 درجة مئوية لمدة 60 دقيقة (نموذجي)	يعالج السدادة بالكامل لمنع خروج الغازات.	تحليل TGA / DSC	"تقشر" أو انفصال الطبقات.
دقة الحفر	تسامح +/- 3 ميل	تؤدي الثقوب غير المتمركزة إلى إضعاف الحلقة الحلقية اللازمة للغطاء.	فحص محاذاة الأشعة السينية	انفصال، دوائر مفتوحة.
الفحص	100% IPC الفئة 3	يضمن السلامة الداخلية للملء.	فحص AOI	أعطال ميدانية بسبب الفراغات المخفية.

خطوات تنفيذ ضغط طلاء الفيا (نقاط فحص العملية)

يتضمن تنفيذ ضغط طلاء الفيا تسلسلاً محددًا يختلف عن تصنيع لوحات الدوائر المطبوعة القياسية.

الحفر الأولي: قم بحفر الثقوب النافذة أو الفيا العمياء التي تتطلب الملء.
إزالة التلطيخ والنحاس الكيميائي: نظف الثقوب ورسب طبقة رقيقة من النحاس لجعل البرميل موصلاً.
الطلاء بالنمط (فلاش): قم بطلاء البرميل بالسمك المطلوب (عادة 0.5-1.0 ميل) لضمان التوصيل الكهربائي قبل الملء.
الـ "ضغط" (ملء الفيا):
- الإجراء: استخدم طابعة شاشة متخصصة أو آلة سد بالمكنسة الكهربائية لدفع الإيبوكسي عالي اللزوجة إلى الفيا.
- المعلمة: المساعدة بالمكنسة الكهربائية حاسمة لإخلاء الهواء قبل دخول المعجون.
- التحقق: تحقق من بروز المعجون من الجانب المقابل لضمان ملء العمود بالكامل.
الخبز/المعالجة: المعالجة الحرارية لحبر السد. يجب أن يتم ذلك ببطء لتجنب احتجاز المذيبات.
التسطيح (الفرك): قم بكشط السطح ميكانيكيًا لإزالة المعجون الزائد (الحمل الزائد) وتسويته مع سطح النحاس.
طلاء الغطاء (POFV): تطبيق طبقة ثانية من طلاء النحاس فوق الفيا المملوءة والمستوية. هذا يغلق السدادة ويخلق "الوسادة" لـ تصنيع الفيا في الوسادة.
الحفر النهائي: تحديد دوائر الطبقة الخارجية.
الانتهاء السطحي: تطبيق ENIG أو OSP أو الفضة الغاطسة فوق الوسادات المسطحة والمطلية.

استكشاف أخطاء ضغط طلاء الفيا وإصلاحها (أنماط الفشل والإصلاحات)

حتى مع المواصفات الدقيقة، يمكن أن تفشل عملية ضغط طلاء الفيا إذا انحرفت ضوابط العملية.

1. الانبعاجات (المنخفضات في الوسادة)

العرض: ينخفض غطاء النحاس في الفتحة، مما يخلق سطحًا مقعرًا.
السبب: انكماش المعجون أثناء المعالجة أو ضغط "الضغط" غير الكافي أثناء الملء.
الإصلاح: استخدم حبرًا منخفض الانكماش؛ قم بتحسين التسوية لترك مادة أكثر قليلاً قبل المعالجة.
الوقاية: حدد أقصى عمق للانبعاج (مثل 0.5 ميل) في ملاحظات التصنيع.

2. الفراغات في السدادة (فقاعات الهواء)

العرض: تُرى في الأشعة السينية أو المقطع العرضي؛ جيوب هوائية داخل عمود الإيبوكسي.
السبب: نسبة عرض إلى ارتفاع عالية تمنع التدفق؛ نقص الفراغ أثناء عملية الملء.
الخطر: يتمدد الهواء أثناء إعادة التدفق، مما يؤدي إلى تشقق الأسطوانة أو انفجار الغطاء (إطلاق الغازات).
الإصلاح: قلل نسبة العرض إلى الارتفاع أو انتقل إلى السدادة بمساعدة الفراغ.

3. انفصال الغطاء (التقرح)

العرض: ينفصل غطاء النحاس المطلي عن سدادة الإيبوكسي.
السبب: تسوية ضعيفة (سطح أملس) أو نقص في التخشين الكيميائي قبل طلاء الغطاء.
الإصلاح: التأكد من "إزالة اللطخات" المناسبة أو التخشين الكيميائي لسدادة الإيبوكسي المعالجة قبل الطلاء.

4. امتصاص اللحام (سرقة اللحام)

العَرَض: يتسرب اللحام إلى الفتحة أثناء التجميع، تاركًا ساق المكون جافة.
السبب: طلاء غطاء غير مكتمل (ثقوب دقيقة) أو تخطي عملية الملء بالكامل.
الإصلاح: التحقق من سمك وسلامة طلاء الغطاء باستخدام تحليل بيانات الفحص البصري التلقائي (AOI) واختبار الإضاءة الخلفية.

5. تشققات البرميل

العَرَض: دوائر كهربائية مفتوحة متقطعة بعد الدورات الحرارية.
السبب: عدم تطابق في معامل التمدد الحراري (CTE) بين مادة السدادة والنحاس/الرقائق.
الإصلاح: استخدم أحبار سدادة "متطابقة مع CTE" (عادةً غير موصلة) بدلاً من معاجين الفضة الموصلة، التي تكون صلبة وهشة.

كيفية اختيار حشوة طلاء الفتحة (حشوة موصلة مقابل غير موصلة)

يعد اختيار المادة المناسبة لعملية الحشوة معضلة شائعة "كيف تختار" للمهندسين.

حشوة غير موصلة (الخيار القياسي)

الإيجابيات: تتطابق مع معامل التمدد الحراري (CTE) لـ FR4 (حوالي 30-50 جزء في المليون/درجة مئوية)؛ موثوقة للغاية؛ أرخص.
السلبيات: لا توصل الحرارة أو الكهرباء بنفسها (برميل النحاس يقوم بذلك).
الخلاصة: تستخدم لـ 95% من فتحات الإشارة والطاقة. يوفر طلاء النحاس على جدار البرميل توصيلية كافية.

حشوة موصلة (معجون الفضة/النحاس)

الإيجابيات: مقاومة حرارية أقل قليلاً (فائدة هامشية).
السلبيات: عدم تطابق كبير في معامل التمدد الحراري (CTE) (خطر التصدع)؛ مكلف؛ موثوقية أقل في الدورات الحرارية.
الخلاصة: نادرًا ما يُنصح به. للحرارة العالية، استخدم مصفوفات الثقوب الحرارية بملء غير موصل أو عملات نحاسية مدمجة.

أسئلة متكررة حول ضغط طلاء الثقوب (التكلفة، المهلة، ملفات DFM، التراص، المعاوقة، Dk/Df)

س: هل يؤثر ضغط طلاء الثقوب على المعاوقة؟ ج: بشكل طفيف. عادةً ما تكون ثابتة العزل الكهربائي لإيبوكسي السد مشابهة لـ FR4 (Dk ~3.5–4.0). ومع ذلك، فإن إزالة أسطوانة الهواء (Dk=1.0) داخل الثقب تزيد قليلاً من السعة، وهو ما يجب نمذجته في محاكاة لوحات الدوائر المطبوعة عالية السرعة.

س: هل يمكنني وضع نقطة اختبار على ثقب مملوء؟ ج: نعم. بما أن الثقب مغطى ومطلي بشكل مسطح، فإنه يعمل تمامًا مثل وسادة التثبيت السطحي. وهذا مثالي للوصول إلى تركيبات اختبار الدوائر المتكاملة (ICT) عالية الكثافة.

س: ما هو الحد الأدنى للحلقة المطلوبة لـ VIPPO؟ ج: تحتاج عادةً إلى حلقة حلقية بحد أدنى 3-4 ميل (0.075 مم – 0.1 مم) لضمان أن يكون لطلاء الغطاء قاعدة نحاسية صلبة للارتكاز عليها.

س: كم يضيف هذا الإجراء إلى المهلة الزمنية؟ ج: توقع 1-2 يوم إضافي. تسلسل "الحفر -> الطلاء -> الملء -> المعالجة -> التسوية -> طلاء الغطاء" يستغرق وقتًا طويلاً مقارنةً بالمعيار "الحفر -> الطلاء -> الحفر الكيميائي".

س: هل "انضغاط الراتنج" هو نفس الشيء؟ A: لا. يشير "تسرب الراتنج" (Resin squeeze out) عادةً إلى تدفق راتنج البريبريج من حافة اللوحة أثناء التصفيح. يشير "ضغط طلاء الثقوب" (Via plating squeeze) إلى الملء المتعمد للثقب.

عملية تصنيع لوحات الدوائر المطبوعة (PCB): تعرف على مكان ملء الثقوب في سير العمل العام.
إرشادات DFM: قم بتنزيل قواعد التصميم لأحجام الوسادات وقيود الثقوب.
قدرات لوحات الدوائر المطبوعة عالية الكثافة (HDI PCB): مواصفات متقدمة للثقوب الدقيقة (microvias) و VIPPO.

مسرد مصطلحات ضغط طلاء الثقوب (مصطلحات رئيسية)

المصطلح	التعريف
VIPPO	Via-in-Pad Plated Over (ثقب مطلي داخل الوسادة). المصطلح الصناعي القياسي للثقوب المملوءة والمغطاة.
نسبة العرض إلى الارتفاع	نسبة سمك لوحة الدوائر المطبوعة إلى قطر الثقب. حاسمة لتحديد قابلية الملء.
انبعاج	الانخفاض الطفيف المتبقي على سطح الثقب بعد التغطية. يجب تقليله لضمان موثوقية BGA.
التسطيح	عملية الطحن الميكانيكي لتسوية سدادة الراتنج المعالج مع سطح النحاس.
إطلاق الغازات	إطلاق الغاز المحبوس من ثقب أثناء اللحام، مما يسبب فراغات في وصلة اللحام.
سد LPI	سد القناع السائل القابل للتصوير الضوئي. بديل أرخص لملء الراتنج، ولكنه غير مناسب للطلاء فوقه.
CTE	معامل التمدد الحراري. مقياس لمدى تمدد المادة بالحرارة.
سرقة اللحام	عندما يتسرب اللحام إلى مسار غير مملوء، تاركًا لحامًا غير كافٍ لمفصل المكون.
الحمل الزائد	النحاس أو الراتنج الزائد الذي يبرز فوق السطح قبل التسوية.
التغطية	تغطية المسار بقناع اللحام دون ملئه. غير مناسب لـ Via-in-Pad.

اطلب عرض أسعار لضغط طلاء المسار (مراجعة DFM + تسعير)

هل أنت مستعد لتطبيق تقنية Via-in-Pad؟ تتخصص APTPCB (مصنع APTPCB للوحات الدوائر المطبوعة) في تصنيع VIPPO عالي الموثوقية مع تحكم صارم في عمق الانبعاج وسلامة الطلاء.

للحصول على مراجعة DFM وعرض أسعار دقيقين، يرجى تقديم:

ملفات Gerber: يفضل تنسيق RS-274X.
رسم التصنيع: حدد بوضوح "Via-in-Pad" أو "IPC-4761 Type VII".
ترتيب الطبقات: قم بتضمين سمك الطبقة ومتطلبات المواد.
الحجم: كميات النماذج الأولية مقابل الإنتاج الضخم.

الخلاصة: الخطوات التالية لضغط طلاء المسار

تعد عملية ضغط طلاء المسار العمود الفقري لتصميم لوحات الدوائر المطبوعة عالية الكثافة الحديثة، مما يتيح وضع المكونات مباشرة فوق التوصيلات البينية دون التضحية بإنتاجية التجميع. من خلال التحكم في مادة الملء، ونسبة العرض إلى الارتفاع، وخطوات التسوية، يمكن للمهندسين التخلص من سرقة اللحام وضمان وسادات مسطحة تمامًا لـ BGAs ذات الخطوة الدقيقة. في APTPCB، نفرض تحققًا صارمًا من المقطع العرضي وفحوصات AOI لضمان أن كل مسار مملوء يلبي معايير الموثوقية من الفئة 3.