Via Plating Squeeze : Spécifications de fabrication, étapes du processus et guide de dépannage

Réponse rapide sur le "via plating squeeze" (30 secondes)

Le via plating squeeze désigne l'étape de fabrication critique dans la technologie Via-in-Pad Plated Over (VIPPO) où de la résine ou de la pâte conductrice est pressurisée (comprimée) dans le barillet du via, durcie, puis plaquée par-dessus pour créer une surface de soudure plane.

Fonction principale : Prévient le vol de soudure et l'emprisonnement d'air pendant le refusion d'assemblage.
Spécification critique : La "fossette" sur le via bouché doit typiquement être < 1 mil (25µm) pour assurer la coplanarité du BGA.
Limite du processus : Plus efficace pour les rapports d'aspect inférieurs à 10:1 ; des rapports plus élevés risquent un remplissage incomplet (vides).
Choix du matériau : L'époxy non conducteur est préféré pour le remplissage "squeeze" afin de correspondre au CTE du stratifié, réduisant ainsi les fissures de contrainte.
Validation : L'analyse en coupe transversale et les rayons X sont obligatoires pour vérifier l'absence de vides à l'intérieur du bouchon.
Impact sur les coûts : Ajoute environ 15 à 25 % au coût de la carte nue en raison des cycles supplémentaires de perçage, de placage, de remplissage et de planarisation.

Quand le "via plating squeeze" s'applique (et quand il ne s'applique pas)

Comprendre quand utiliser le processus de "via plating squeeze" vous assure d'équilibrer les coûts avec l'intégrité du signal et le rendement d'assemblage.

S'applique (Requis pour la fiabilité) :

BGA à pas fin : Lorsque le pas du composant est < 0,5 mm, il n'y a pas de place pour les fanouts en "os de chien" ; les vias doivent être placés directement dans le pad.
Interconnexion haute densité (HDI) : Essentiel pour maximiser l'espace de routage sur les couches internes en empilant les vias.
Gestion thermique : Utilisation de pâte conductrice pour le remplissage des vias thermiques sous les dissipateurs thermiques (bien que l'intégration de pièces soit souvent supérieure).
Conceptions haute fréquence : Réduit l'inductance en raccourcissant le chemin du signal directement de la broche du composant à la couche interne.

Ne s'applique pas (à éviter pour économiser des coûts) :

Composants traversants standard : Le tenting ou un simple masquage est suffisant.
CMS à faible densité : S'il y a de la place pour un fanout en "os de chien" (via à côté du pad), le tenting standard est 20 % moins cher et moins risqué.
Vias larges (> 0,5 mm) : L'injection de pâte dans de grands trous est sujette à l'affaissement et à de grandes dépressions ; ceux-ci doivent être recouverts ou bouchés avec un masque de soudure (LPI) si acceptable.
Prototypage avec des tolérances lâches : Si la planéité du BGA n'est pas critique, un bouchage LPI standard (Type VI) pourrait suffire sans le cycle complet de placage de capuchon en cuivre.

Règles et spécifications de remplissage des vias (paramètres clés et limites)

Pour garantir que le remplissage des vias produise une interconnexion fiable, les ingénieurs doivent définir des paramètres spécifiques dans les notes de fabrication.

Règle	Valeur/Plage recommandée	Pourquoi c'est important	Comment vérifier	Si ignoré
Diamètre du via	0,2 mm – 0,5 mm	Trop petit = difficile à remplir ; Trop grand = la pâte s'affaisse (dépressions).	Vérification du fichier de perçage	Remplissage incomplet ou dépressions sévères.
Rapport d'aspect	< 8:1 (Idéal), Max 10:1	Des rapports élevés empêchent la pression de "compression" d'atteindre le centre.	Analyse d'empilement	Vides d'air piégés (trous de soufflage).
Matériau du bouchon	Époxy non conducteur (par ex. Taiyo THP-100)	Correspond mieux au CTE du FR4 que la pâte conductrice ; prévient les fissures du barillet.	Fiche technique du matériau	Fissures d'expansion de l'axe Z pendant le refusion.
Placage du capuchon	> 12µm (Classe 2), > 20µm (Classe 3)	Fournit une résistance mécanique pour le capuchon sur le bouchon.	Coupe transversale (Microsection)	Le capuchon s'effondre ou se fissure pendant le soudage.
Profondeur de la fossette	< 25µm (1 mil)	Les fossettes profondes piègent le flux ou l'air, provoquant des vides dans les joints de soudure BGA.	Profilomètre / Scan 3D	Joints BGA ouverts ou défaillances de fiabilité.
Placage d'enrobage	> 25µm (épaisseur du genou)	Assure la connexion entre la surface et le barillet pendant l'expansion.	Coupe transversale	Fissures d'angle (ouvertures intermittentes).
Planarisation	< 5µm de rugosité	La surface doit être plane pour les étapes de placage ultérieures.	Contrôle visuel / tactile	Mauvaise adhérence de la finition finale.
Cycle de cuisson	150°C pendant 60 min (typ.)	Durcit complètement le bouchon pour éviter le dégazage.	Analyse TGA / DSC	"Popcorning" ou délaminage.
Précision de perçage	Tolérance de +/- 3 mil	Les perçages décentrés compromettent l'anneau annulaire nécessaire pour le capuchon.	Contrôle d'alignement aux rayons X	Éclatement, circuits ouverts.
Inspection	100% IPC Classe 3	Assure l'intégrité interne du remplissage.	Inspection AOI	Défaillances sur le terrain dues à des vides cachés.

Étapes de mise en œuvre du "via plating squeeze" (points de contrôle du processus)

Étapes de mise en œuvre du

L'exécution du "via plating squeeze" implique une séquence spécifique qui diffère de la fabrication standard de PCB.

Perçage primaire: Percez les trous traversants ou les vias borgnes qui nécessitent un remplissage.
Désencrassement et Cuivre Chimique: Nettoyez les trous et déposez une fine couche d'amorçage de cuivre pour rendre le barillet conducteur.
Placage de motif (Flash): Plaquez le barillet à l'épaisseur requise (généralement 0,5 à 1,0 mil) pour assurer la connectivité électrique avant le remplissage.
Le "Squeeze" (Remplissage de via):
- Action: Utilisez une sérigraphieuse spécialisée ou une machine de bouchage sous vide pour forcer l'époxy à haute viscosité dans les vias.
- Paramètre: L'assistance par vide est essentielle pour évacuer l'air avant que la pâte n'entre.
- Vérification: Vérifiez que la pâte dépasse du côté opposé pour assurer un remplissage complet de la colonne.
Cuisson/Durcissement: Durcissement thermique de l'encre de bouchage. Cela doit être fait lentement pour éviter le piégeage de solvants.
Planarisation (Brossage): Abrasez mécaniquement la surface pour enlever l'excès de pâte (surépaisseur) et la niveler avec la surface de cuivre.
Placage de la coiffe (POFV) : Appliquer une deuxième couche de placage de cuivre sur le via rempli et planarisé. Cela scelle le bouchon et crée le "pad" pour la fabrication de via-in-pad.
Gravure finale : Définir le circuit de la couche externe.
Finition de surface : Appliquer ENIG, OSP ou Argent d'Immersion sur les pads plats et plaqués.

Dépannage du placage de via par compression (modes de défaillance et corrections)

Même avec des spécifications précises, le processus de placage de via par compression peut échouer si les contrôles de processus dérivent.

1. Creux (Dépressions dans le pad)

Symptôme : Le capuchon de cuivre s'enfonce dans le trou, créant une surface concave.
Cause : Retrait de la pâte pendant le durcissement ou pression de "compression" insuffisante pendant le remplissage.
Correction : Utiliser une encre à faible retrait ; optimiser la planarisation pour laisser un peu plus de matière avant le durcissement.
Prévention : Spécifier la profondeur maximale des creux (par exemple, 0,5 mil) dans les notes de fabrication.

2. Vides dans le bouchon (Bulles d'air)

Symptôme : Visible aux rayons X ou en coupe transversale ; poches d'air à l'intérieur de la colonne d'époxy.
Cause : Rapport d'aspect élevé empêchant l'écoulement ; manque de vide pendant le processus de remplissage.
Risque : L'air se dilate pendant le refusion, fissurant le barillet ou faisant éclater le capuchon (dégazage).
Correction : Réduire le rapport d'aspect ou passer à un bouchage assisté par vide.

3. Séparation du capuchon (Cloquage)

Symptôme : Le capuchon de cuivre plaqué se décolle du bouchon d'époxy.
Cause : Mauvaise planarisation (surface lisse) ou manque de rugosité chimique avant le placage de la coiffe.
Solution : Assurer un "dé-smear" approprié ou une texturation chimique du bouchon époxy durci avant le placage.

4. Effet de mèche de soudure (Vol de soudure)

Symptôme : La soudure s'écoule dans le via pendant l'assemblage, laissant la patte du composant sèche.
Cause : Placage de coiffe incomplet (trous d'épingle) ou omission totale du processus de remplissage.
Solution : Vérifier l'épaisseur et l'intégrité du placage de coiffe à l'aide de l'analyse de données AOI et des tests de rétroéclairage.

5. Fissures de barillet

Symptôme : Circuits ouverts électriques intermittents après cyclage thermique.
Cause : Désaccord du CTE (Coefficient de Dilatation Thermique) entre le matériau du bouchon et le cuivre/stratifié.
Solution : Utiliser des encres de bouchage "adaptées au CTE" (généralement non conductrices) plutôt que des pâtes d'argent conductrices, qui sont rigides et cassantes.

Comment choisir le remplissage de placage de via (remplissage conducteur vs. non conducteur)

Choisir le bon matériau pour le processus de remplissage est un dilemme courant pour les ingénieurs.

Remplissage non conducteur (Choix standard)

Avantages : Correspond au CTE du FR4 (environ 30-50 ppm/°C) ; très fiable ; moins cher.
Inconvénients : Ne conduit pas la chaleur ou l'électricité lui-même (le barillet en cuivre s'en charge).
Verdict : À utiliser pour 95 % des vias de signal et de puissance. Le placage de cuivre sur la paroi du barillet assure une conductivité suffisante.

Remplissage conducteur (Pâte d'argent/cuivre)

Avantages : Résistance thermique légèrement inférieure (bénéfice marginal).
Inconvénients : Forte inadéquation du CTE (risque de fissuration) ; coûteux ; fiabilité moindre en cyclage thermique.
Verdict : Rarement recommandé. Pour une chaleur élevée, utilisez des réseaux de vias thermiques avec un remplissage non conducteur ou des pièces de cuivre intégrées.

FAQ sur le remplissage de vias plaqués (coût, délai, fichiers DFM, empilement, impédance, Dk/Df)

Q : Le remplissage de vias plaqués affecte-t-il l'impédance ? R : Minimalement. La constante diélectrique de l'époxy de remplissage est généralement similaire à celle du FR4 (Dk ~3,5–4,0). Cependant, l'élimination du cylindre d'air (Dk=1,0) à l'intérieur du via augmente légèrement la capacitance, ce qui devrait être modélisé dans les simulations de PCB haute vitesse.

Q : Puis-je placer un point de test sur un via rempli ? R : Oui. Étant donné que le via est bouché et plaqué à plat, il agit exactement comme un pad de montage en surface. C'est idéal pour l'accès aux bancs de test ICT haute densité.

Q : Quel est l'anneau minimum requis pour le VIPPO ? R : Vous avez généralement besoin d'un anneau annulaire minimum de 3 à 4 mils (0,075 mm – 0,1 mm) pour garantir que le placage de la coiffe dispose d'une base en cuivre solide pour s'ancrer.

Q : Combien de temps ce processus ajoute-t-il au délai de livraison ? R : Attendez-vous à 1 à 2 jours supplémentaires. La séquence "Perçage -> Placage -> Remplissage -> Durcissement -> Planarisation -> Placage de coiffe" est plus longue que la séquence standard "Perçage -> Placage -> Gravure".

Q : L'« extrusion de résine » est-elle la même chose ? A: Non. Le "resin squeeze out" fait généralement référence à la résine de préimprégné s'écoulant du bord de la carte pendant la stratification. Le "via plating squeeze" fait référence au remplissage intentionnel du trou.

Ressources pour le "via plating squeeze" (pages et outils connexes)

Processus de fabrication de PCB: Voyez où le remplissage de via s'intègre dans le flux global.
Directives DFM: Téléchargez les règles de conception pour les tailles de pastilles et les contraintes de via.
Capacités de PCB HDI: Spécifications avancées pour les microvias et VIPPO.

Glossaire du "via plating squeeze" (termes clés)

Terme	Définition
VIPPO	Via-in-Pad Plated Over. Le terme standard de l'industrie pour les vias remplis et bouchés.
Rapport d'aspect	Le rapport entre l'épaisseur du PCB et le diamètre du via. Critique pour déterminer la capacité de remplissage.
Creux	La légère dépression laissée sur la surface du via après le bouchage. Doit être minimisée pour la fiabilité des BGA.
Planarisation	Le processus de meulage mécanique pour niveler le bouchon de résine durcie avec la surface de cuivre.
Dégazage	Le dégagement de gaz piégé d'un via pendant le brasage, provoquant des vides dans le joint de soudure.
Bouchage LPI	Bouchage par masque photorésistif liquide. Une alternative moins chère au remplissage de résine, mais ne convient pas pour le placage.
CTE	Coefficient de Dilatation Thermique. Une mesure de la quantité d'expansion du matériau avec la chaleur.
Vol de soudure	Lorsque la soudure s'écoule dans un via non rempli, laissant une quantité insuffisante de soudure pour le joint du composant.
Excédent	L'excès de cuivre ou de résine qui dépasse de la surface avant la planarisation.
Masquage	Couvrir un via avec un masque de soudure sans le remplir. Ne convient pas pour le Via-in-Pad.

Demander un devis pour le remplissage de via (examen DFM + prix)

Prêt à implémenter la technologie Via-in-Pad ? APTPCB (APTPCB PCB Factory) est spécialisé dans la fabrication de VIPPO de haute fiabilité avec un contrôle strict de la profondeur des alvéoles et de l'intégrité du placage.

Pour un examen DFM et un devis précis, veuillez fournir :

Fichiers Gerber : Format RS-274X préféré.
Plan de fabrication : Spécifiez clairement "Via-in-Pad" ou "IPC-4761 Type VII".
Empilement : Incluez l'épaisseur des couches et les exigences matérielles.
Volume : Quantités pour prototype vs. production de masse.

Conclusion : prochaines étapes pour le remplissage de via

Le processus de remplissage de via est l'épine dorsale de la conception moderne de PCB haute densité, permettant de placer des composants directement sur les interconnexions sans sacrifier le rendement d'assemblage. En contrôlant le matériau de remplissage, le rapport d'aspect et les étapes de planarisation, les ingénieurs peuvent éliminer le vol de soudure et assurer des pastilles parfaitement plates pour les BGA à pas fin. Chez APTPCB, nous appliquons des vérifications strictes de section transversale et des contrôles AOI pour garantir que chaque via rempli répond aux normes de fiabilité de classe 3.