Via Plating Squeeze: Especificaciones de Fabricación, Pasos del Proceso y Guía de Solución de Problemas

Respuesta rápida sobre el "via plating squeeze" (30 segundos)

El via plating squeeze se refiere al paso de fabricación crítico en la tecnología Via-in-Pad Plated Over (VIPPO) donde la resina o pasta conductora es presurizada (exprimida) dentro del barril de la vía, curada y luego chapada para crear una superficie de soldadura plana.

Función principal: Previene el robo de soldadura y el atrapamiento de aire durante el reflujo de ensamblaje.
Especificación crítica: La "hendidura" en la vía tapada debe ser típicamente < 1 mil (25µm) para asegurar la coplanaridad del BGA.
Límite del proceso: Más efectivo para relaciones de aspecto inferiores a 10:1; relaciones más altas conllevan el riesgo de un llenado incompleto (vacíos).
Elección del material: Se prefiere la resina epoxi no conductora para el relleno "squeeze" para que coincida con el CTE del laminado, reduciendo las fracturas por estrés.
Validación: El análisis de sección transversal y los rayos X son obligatorios para verificar la ausencia de vacíos dentro del tapón.
Impacto en el costo: Aumenta aproximadamente un 15–25% el costo de la placa desnuda debido a ciclos adicionales de perforación, chapado, llenado y planarización.

Cuándo se aplica el "via plating squeeze" (y cuándo no)

Comprender cuándo utilizar el proceso de "via plating squeeze" asegura que se equilibren los costos con la integridad de la señal y el rendimiento del ensamblaje.

Se aplica (Requerido para la fiabilidad):

BGAs de paso fino: Cuando el paso del componente es < 0,5 mm, no hay espacio para las salidas "dog-bone"; las vías deben colocarse directamente en la almohadilla.
Interconexión de alta densidad (HDI): Esencial para maximizar el espacio de enrutamiento en las capas internas apilando vías.
Gestión térmica: Uso de pasta conductora para el relleno de vías térmicas bajo disipadores de calor (aunque la incrustación de monedas suele ser superior).
Diseños de alta frecuencia: Reduce la inductancia acortando la trayectoria de la señal directamente desde el pin del componente a la capa interna.

No aplica (evitar para ahorrar costos):

Componentes de orificio pasante estándar: El tenting o un simple enmascaramiento es suficiente.
SMT de baja densidad: Si hay espacio para un fanout tipo "dog-bone" (vía junto a la almohadilla), el tenting estándar es un 20% más barato y de menor riesgo.
Vías grandes (> 0,5 mm): La inyección de pasta en orificios grandes es propensa a la flacidez y a grandes hoyuelos; estos deben ser cubiertos o tapados con máscara de soldadura (LPI) si es aceptable.
Prototipado con tolerancias holgadas: Si la planitud del BGA no es crítica, un taponamiento LPI estándar (Tipo VI) podría ser suficiente sin el ciclo completo de chapado de la tapa de cobre.

Reglas y especificaciones de relleno de vías (parámetros clave y límites)

Para asegurar que el relleno de vías produzca una interconexión fiable, los ingenieros deben definir parámetros específicos en las notas de fabricación.

Regla	Valor/Rango recomendado	Por qué es importante	Cómo verificar	Si se ignora
Diámetro de la vía	0,2 mm – 0,5 mm	Demasiado pequeño = difícil de llenar; Demasiado grande = la pasta se hunde (hoyuelos).	Verificación del archivo de perforación	Relleno incompleto o hoyuelos severos.
Relación de aspecto	< 8:1 (Ideal), Máx 10:1	Las relaciones altas impiden que la presión de "compresión" llegue al centro.	Análisis de apilamiento	Vacíos de aire atrapados (agujeros de soplado).
Material del tapón	Epoxi no conductor (ej. Taiyo THP-100)	Coincide mejor con el CTE del FR4 que la pasta conductora; previene grietas en el barril.	Hoja de datos del material	Grietas por expansión en el eje Z durante el reflujo.
Chapado de la tapa	> 12µm (Clase 2), > 20µm (Clase 3)	Proporciona resistencia mecánica para la tapa sobre el tapón.	Sección transversal (Microsección)	La tapa colapsa o se agrieta durante la soldadura.
Profundidad de la hendidura	< 25µm (1 mil)	Las hendiduras profundas atrapan el fundente o el aire, causando vacíos en las uniones de soldadura BGA.	Perfilómetro / Escaneo 3D	Uniones BGA abiertas o fallas de fiabilidad.
Chapado de envoltura	> 25µm (espesor de la rodilla)	Asegura la conexión entre la superficie y el barril durante la expansión.	Sección transversal	Grietas en las esquinas (aberturas intermitentes).
Planarización	< 5µm de rugosidad	La superficie debe ser plana para los pasos de chapado posteriores.	Inspección visual / táctil	Mala adhesión del acabado final.
Ciclo de horneado	150°C durante 60 min (típ.)	Cura completamente el tapón para evitar la desgasificación.	Análisis TGA / DSC	"Popcorning" o delaminación.
Perforación	Tolerancia de +/- 3 mil	Las perforaciones descentradas comprometen el anillo anular necesario para la tapa.	Verificación de alineación por rayos X	Rotura, circuitos abiertos.
Inspección	100% IPC Clase 3	Asegura la integridad interna del relleno.	Inspección AOI	Fallos en campo debido a huecos ocultos.

Pasos de implementación del "via plating squeeze" (puntos de control del proceso)

Pasos de implementación del

La ejecución del "via plating squeeze" implica una secuencia específica que difiere de la fabricación estándar de PCB.

Perforación primaria: Perfore los orificios pasantes o las vías ciegas que requieran relleno.
Desbarbado y Cobre Electrolítico: Limpie los orificios y deposite una fina capa de cobre de siembra para hacer que el barril sea conductor.
Chapado de patrón (Flash): Chape el barril al espesor requerido (generalmente 0,5–1,0 mil) para asegurar la conectividad eléctrica antes del relleno.
El "Squeeze" (Relleno de vías):
- Acción: Utilice una impresora de pantalla especializada o una máquina de taponado al vacío para forzar epoxi de alta viscosidad en las vías.
- Parámetro: La asistencia de vacío es crítica para evacuar el aire antes de que entre la pasta.
- Verificación: Verifique que la pasta sobresalga del lado opuesto para asegurar un relleno completo de la columna.
Horneado/Curado: Curado térmico de la tinta de taponado. Esto debe hacerse lentamente para evitar el atrapamiento de solventes.
Planarización (Fregado): Abrada mecánicamente la superficie para eliminar el exceso de pasta (sobrecarga) y nivelarla con la superficie de cobre.
Chapado de la tapa (POFV): Aplicar una segunda capa de chapado de cobre sobre la vía rellena y planarizada. Esto sella el tapón y crea la "almohadilla" para la fabricación de vías en almohadilla.
Grabado final: Definir el circuito de la capa exterior.
Acabado superficial: Aplicar ENIG, OSP o Plata de Inmersión sobre las almohadillas planas y chapadas.

Solución de problemas de chapado de vías por compresión (modos de fallo y soluciones)

Incluso con especificaciones precisas, el proceso de chapado de vías por compresión puede fallar si los controles del proceso se desvían.

1. Hoyuelos (Depresiones en la almohadilla)

Síntoma: La tapa de cobre se hunde en el orificio, creando una superficie cóncava.
Causa: Contracción de la pasta durante el curado o presión de "compresión" insuficiente durante el llenado.
Solución: Usar tinta de baja contracción; optimizar la planarización para dejar un poco más de material antes del curado.
Prevención: Especificar la profundidad máxima del hoyuelo (por ejemplo, 0,5 mil) en las notas de fabricación.

2. Vacíos en el tapón (Burbujas de aire)

Síntoma: Se observa en radiografías o secciones transversales; bolsas de aire dentro de la columna de epoxi.
Causa: Alta relación de aspecto que impide el flujo; falta de vacío durante el proceso de llenado.
Riesgo: El aire se expande durante el reflujo, agrietando el barril o haciendo estallar la tapa (desgasificación).
Solución: Reducir la relación de aspecto o cambiar a un taponamiento asistido por vacío.

3. Separación de la tapa (Ampollas)

Síntoma: La tapa de cobre chapada se despega del tapón de epoxi.
Causa: Mala planarización (superficie lisa) o falta de rugosidad química antes del chapado de la tapa.
Solución: Asegurar una "descontaminación" adecuada o texturización química del tapón de epoxi curado antes del chapado.

4. Absorción de soldadura (Solder Wicking)

Síntoma: La soldadura se drena en la vía durante el ensamblaje, dejando la pata del componente seca.
Causa: Chapado de tapa incompleto (agujeros de alfiler) o omisión total del proceso de llenado.
Solución: Verificar el espesor y la integridad del chapado de la tapa utilizando el análisis de datos AOI y pruebas de retroiluminación.

5. Grietas en el barril

Síntoma: Circuitos abiertos eléctricos intermitentes después del ciclo térmico.
Causa: Desajuste en el CTE (Coeficiente de Expansión Térmica) entre el material del tapón y el cobre/laminado.
Solución: Utilizar tintas de taponado "compatibles con CTE" (típicamente no conductoras) en lugar de pastas de plata conductoras, que son rígidas y quebradizas.

Cómo elegir el relleno de chapado de vía (relleno conductor vs. no conductor)

Elegir el material adecuado para el proceso de llenado es un dilema común para los ingenieros.

Relleno no conductor (Elección estándar)

Pros: Coincide con el CTE del FR4 (aprox. 30-50 ppm/°C); altamente fiable; más barato.
Contras: No conduce calor ni electricidad por sí mismo (el barril de cobre lo hace).
Veredicto: Usar para el 95% de las vías de señal y potencia. El chapado de cobre en la pared del barril proporciona suficiente conductividad.

Relleno conductor (Pasta de plata/cobre)

Ventajas: Resistencia térmica ligeramente menor (beneficio marginal).
Desventajas: Alta desalineación del CTE (riesgo de agrietamiento); costoso; menor fiabilidad en el ciclo térmico.
Veredicto: Rara vez recomendado. Para altas temperaturas, utilice matrices de vías térmicas con relleno no conductivo o monedas de cobre incrustadas.

Preguntas frecuentes sobre el relleno de vías chapadas (costo, tiempo de entrega, archivos DFM, apilamiento, impedancia, Dk/Df)

P: ¿Afecta el relleno de vías chapadas a la impedancia? R: Mínimamente. La constante dieléctrica de la resina epoxi de relleno suele ser similar a la del FR4 (Dk ~3,5–4,0). Sin embargo, la eliminación del cilindro de aire (Dk=1,0) dentro de la vía aumenta ligeramente la capacitancia, lo que debería modelarse en las simulaciones de PCB de alta velocidad.

P: ¿Puedo colocar un punto de prueba en una vía rellena? R: Sí. Dado que la vía está tapada y chapada plana, actúa exactamente como una almohadilla de montaje en superficie. Esto es ideal para el acceso a accesorios ICT de alta densidad.

P: ¿Cuál es el anillo mínimo requerido para VIPPO? R: Normalmente se necesita un anillo anular mínimo de 3 a 4 mils (0,075 mm – 0,1 mm) para asegurar que el chapado de la tapa tenga una base de cobre sólida donde anclarse.

P: ¿Cuánto tiempo añade este proceso al plazo de entrega? R: Espere 1 a 2 días adicionales. La secuencia de "Perforar -> Chapa -> Rellenar -> Curar -> Planarizar -> Chapa de tapa" requiere mucho tiempo en comparación con la estándar "Perforar -> Chapa -> Grabar".

P: ¿Es lo mismo la "exudación de resina"? A: No. El "resin squeeze out" generalmente se refiere a la resina de preimpregnado que fluye fuera del borde de la placa durante la laminación. El "via plating squeeze" se refiere al llenado intencional del orificio.

Recursos para "via plating squeeze" (páginas y herramientas relacionadas)

Proceso de fabricación de PCB: Vea dónde encaja el llenado de vías en el flujo general.
Directrices DFM: Descargue las reglas de diseño para los tamaños de las almohadillas y las restricciones de las vías.
Capacidades de PCB HDI: Especificaciones avanzadas para microvías y VIPPO.

Glosario de "via plating squeeze" (términos clave)

Término	Definición
VIPPO	Via-in-Pad Plated Over. El término estándar de la industria para vías rellenas y tapadas.
Relación de aspecto	La relación entre el grosor de la PCB y el diámetro de la vía. Crítico para determinar la capacidad de llenado.
Hoyuelo	La ligera depresión que queda en la superficie de la vía después del tapado. Debe minimizarse para la fiabilidad de BGA.
Planarización	El proceso de rectificado mecánico para nivelar el tapón de resina curada con la superficie de cobre.
Desgasificación	La liberación de gas atrapado de una vía durante la soldadura, causando vacíos en la unión de soldadura.
Tapado LPI	Tapado con máscara fotosensible líquida. Una alternativa más económica al llenado con resina, pero no adecuada para el chapado.
CTE	Coeficiente de Expansión Térmica. Una medida de cuánto se expande el material con el calor.
Robo de soldadura	Cuando la soldadura se escurre por una vía no rellena, dejando soldadura insuficiente para la unión del componente.
Exceso	El exceso de cobre o resina que sobresale de la superficie antes de la planarización.
Enmascaramiento	Cubrir una vía con máscara de soldadura sin rellenarla. No apto para Via-in-Pad.

Solicite un presupuesto para el relleno de vías (revisión DFM + precios)

¿Listo para implementar la tecnología Via-in-Pad? APTPCB (APTPCB PCB Factory) se especializa en la fabricación de VIPPO de alta fiabilidad con un estricto control sobre la profundidad de las hendiduras y la integridad del chapado.

Para una revisión DFM y un presupuesto precisos, proporcione:

Archivos Gerber: Formato RS-274X preferido.
Dibujo de fabricación: Especifique claramente "Via-in-Pad" o "IPC-4761 Tipo VII".
Apilamiento: Incluya el grosor de las capas y los requisitos de material.
Volumen: Cantidades para prototipos vs. producción en masa.

Conclusión: próximos pasos para el relleno de vías

El proceso de relleno de vías es la columna vertebral del diseño moderno de PCB de alta densidad, lo que permite colocar componentes directamente sobre las interconexiones sin sacrificar el rendimiento del ensamblaje. Al controlar el material de relleno, la relación de aspecto y los pasos de planarización, los ingenieros pueden eliminar el robo de soldadura y garantizar almohadillas perfectamente planas para BGAs de paso fino. En APTPCB, aplicamos una estricta verificación de la sección transversal y controles AOI para garantizar que cada vía rellena cumpla con los estándares de fiabilidad de Clase 3.