Via Plating Squeeze: Производственные спецификации, этапы процесса и руководство по устранению неполадок

Быстрый ответ о "via plating squeeze" (30 секунд)

Via plating squeeze относится к критическому этапу производства в технологии Via-in-Pad Plated Over (VIPPO), при котором смола или проводящая паста под давлением (сжатием) вдавливается в ствол переходного отверстия, отверждается, а затем покрывается слоем металла для создания плоской паяльной поверхности.

Основная функция: Предотвращает "кражу" припоя и захват воздуха во время оплавления при сборке.
Критическая спецификация: "Ямка" на закрытом переходном отверстии должна быть, как правило, < 1 мил (25 мкм) для обеспечения копланарности BGA.
Границы процесса: Наиболее эффективно для соотношений сторон менее 10:1; более высокие соотношения увеличивают риск неполного заполнения (пустот).
Выбор материала: Непроводящая эпоксидная смола предпочтительна для заполнения "squeeze" для соответствия КТР ламината, что снижает риск образования трещин от напряжений.
Проверка: Анализ поперечного сечения и рентген обязательны для проверки отсутствия пустот внутри заглушки.
Влияние на стоимость: Увеличивает стоимость голой платы примерно на 15–25% из-за дополнительных циклов сверления, металлизации, заполнения и планаризации.

Когда применяется "via plating squeeze" (и когда нет)

Понимание того, когда использовать процесс "via plating squeeze", гарантирует баланс между стоимостью, целостностью сигнала и выходом годных изделий при сборке.

Применяется (Требуется для надежности):

BGA с малым шагом: Когда шаг компонента < 0,5 мм, нет места для разводки типа "dog-bone"; переходные отверстия должны быть расположены непосредственно в контактной площадке.
Межсоединения высокой плотности (HDI): Важно для максимизации пространства трассировки на внутренних слоях путем стекирования переходных отверстий.
Терморегулирование: Использование выдавливания проводящей пасты для тепловых переходных отверстий под радиаторами (хотя встраивание монет часто превосходит).
Высокочастотные конструкции: Уменьшает индуктивность за счет укорачивания сигнального пути непосредственно от вывода компонента до внутреннего слоя.

Не применяется (избегать для экономии средств):

Стандартные компоненты со сквозными отверстиями: Достаточно закрытия (tenting) или простой маскировки.
SMT низкой плотности: Если есть место для разводки "собачья кость" (переходное отверстие рядом с контактной площадкой), стандартное закрытие на 20% дешевле и менее рискованно.
Большие переходные отверстия (> 0,5 мм): Выдавливание пасты в большие отверстия склонно к провисанию и образованию больших вмятин; их следует закрывать или затыкать паяльной маской (LPI), если это приемлемо.
Прототипирование с ослабленными допусками: Если плоскостность BGA не критична, стандартная заглушка LPI (Тип VI) может быть достаточной без полного цикла медного покрытия.

Правила и спецификации заполнения переходных отверстий (ключевые параметры и ограничения)

Чтобы гарантировать, что заполнение переходных отверстий обеспечивает надежное соединение, инженеры должны определить конкретные параметры в производственных примечаниях.

Правило	Рекомендуемое значение/диапазон	Почему это важно	Как проверить	Если проигнорировано
Диаметр переходного отверстия	0,2 мм – 0,5 мм	Слишком маленький = трудно заполнить; Слишком большой = паста провисает (вмятины).	Проверка файла сверления	Неполное заполнение или сильные вмятины.
Соотношение сторон	< 8:1 (Идеал), Макс 10:1	Высокие соотношения предотвращают достижение "сжимающего" давления центра.	Анализ стека	Захваченные воздушные пустоты (пузыри).
Материал заглушки	Непроводящая эпоксидная смола (например, Taiyo THP-100)	Лучше соответствует КТР FR4, чем проводящая паста; предотвращает трещины в бочке.	Технический паспорт материала	Трещины расширения по оси Z во время оплавления.
Покрытие колпачка	> 12 мкм (Класс 2), > 20 мкм (Класс 3)	Обеспечивает механическую прочность колпачка над заглушкой.	Поперечное сечение (Микрошлиф)	Колпачок разрушается или трескается во время пайки.
Глубина углубления	< 25 мкм (1 мил)	Глубокие углубления задерживают флюс или воздух, вызывая пустоты в паяных соединениях BGA.	Профилометр / 3D-сканирование	Открытые соединения BGA или отказы надежности.
Покрытие обмотки	> 25 мкм (толщина колена)	Обеспечивает соединение между поверхностью и бочкой во время расширения.	Поперечное сечение	Угловые трещины (прерывистые обрывы).
Планарность	Шероховатость < 5 мкм	Поверхность должна быть плоской для последующих этапов нанесения покрытия.	Визуальный / тактильный контроль	Плохая адгезия окончательной отделки.
Цикл запекания	150°C в течение 60 мин (тип.)	Полностью отверждает заглушку для предотвращения выделения газов.	TGA / DSC анализ	"Попкорнинг" или расслоение.
Точность сверления	Допуск +/- 3 мил	Смещенные сверления нарушают кольцевое кольцо, необходимое для колпачка.	Рентгеновский контроль выравнивания	Вырыв, обрывы цепи.
Инспекция	100% IPC Класс 3	Обеспечивает внутреннюю целостность заполнения.	AOI-инспекция	Полевые отказы из-за скрытых пустот.

Этапы реализации процесса "via plating squeeze" (контрольные точки процесса)

Этапы реализации процесса

Выполнение процесса "via plating squeeze" включает в себя специфическую последовательность, которая отличается от стандартного изготовления печатных плат.

Первичное сверление: Просверлите сквозные или глухие переходные отверстия, требующие заполнения.
Удаление смазки и химическое меднение: Очистите отверстия и нанесите тонкий затравочный слой меди, чтобы сделать стенки отверстия проводящими.
Гальваническое осаждение по рисунку (Flash): Покройте стенки отверстия до требуемой толщины (обычно 0,5–1,0 мил) для обеспечения электрического соединения перед заполнением.
«Сжатие» (Заполнение переходных отверстий):
- Действие: Используйте специализированный трафаретный принтер или вакуумную заливочную машину для принудительного ввода высоковязкой эпоксидной смолы в переходные отверстия.
- Параметр: Вакуумная помощь критически важна для удаления воздуха до того, как паста войдет.
- Проверка: Убедитесь, что паста выступает с противоположной стороны, чтобы обеспечить полное заполнение колонны.
Выпекание/Отверждение: Термическое отверждение заливочной пасты. Это должно выполняться медленно, чтобы избежать улавливания растворителей.
Планарность (Зачистка): Механически абразивная обработка поверхности для удаления излишков пасты (избыточного слоя) и выравнивания ее с медной поверхностью.
Покрытие крышки (POFV): Нанесите второй слой медного покрытия на заполненное и выровненное переходное отверстие. Это герметизирует заглушку и создает "площадку" для производства переходных отверстий в контактных площадках.
Окончательное травление: Определите схему внешнего слоя.
Поверхностная обработка: Нанесите ENIG, OSP или иммерсионное серебро на плоские, покрытые площадки.

Устранение неполадок при прессовании переходных отверстий (режимы отказа и исправления)

Даже при точных спецификациях процесс прессования переходных отверстий может выйти из строя, если параметры процесса отклонятся.

1. Вмятины (углубления в контактной площадке)

Симптом: Медная крышка проваливается в отверстие, создавая вогнутую поверхность.
Причина: Усадка пасты во время отверждения или недостаточное давление "сжатия" во время заполнения.
Исправление: Используйте чернила с низкой усадкой; оптимизируйте планаризацию, чтобы оставить немного больше материала перед отверждением.
Предотвращение: Укажите максимальную глубину вмятины (например, 0,5 мил) в производственных примечаниях.

2. Пустоты в заглушке (воздушные пузырьки)

Симптом: Видно на рентгеновском снимке или в поперечном сечении; воздушные карманы внутри эпоксидной колонны.
Причина: Высокое соотношение сторон, препятствующее потоку; отсутствие вакуума во время процесса заполнения.
Риск: Воздух расширяется во время оплавления, что приводит к растрескиванию ствола или отрыву крышки (дегазация).
Исправление: Уменьшите соотношение сторон или переключитесь на вакуумное заполнение.

3. Отделение крышки (вздутие)

Симптом: Покрытая медью крышка отслаивается от эпоксидной заглушки.
Причина: Плохая планаризация (гладкая поверхность) или отсутствие химического травления перед нанесением покрытия на заглушку.
Исправление: Обеспечьте надлежащую "де-смеар" обработку или химическое текстурирование отвержденной эпоксидной заглушки перед нанесением покрытия.

4. Капиллярный эффект припоя (отток припоя)

Симптом: Припой стекает в переходное отверстие во время сборки, оставляя вывод компонента сухим.
Причина: Неполное покрытие заглушки (точечные отверстия) или полное отсутствие процесса заполнения.
Исправление: Проверьте толщину и целостность покрытия заглушки с помощью анализа данных AOI и тестирования с подсветкой.

5. Трещины в бочонке

Симптом: Периодические электрические обрывы после термоциклирования.
Причина: Несоответствие КТР (коэффициента теплового расширения) между материалом заглушки и медью/ламинатом.
Исправление: Используйте "КТР-согласованные" заливочные чернила (обычно непроводящие) вместо проводящих серебряных паст, которые являются жесткими и хрупкими.

Как выбрать заполнение переходного отверстия (проводящее или непроводящее)

Выбор правильного материала для процесса заполнения является распространенной дилеммой для инженеров.

Непроводящее заполнение (стандартный выбор)

Плюсы: Соответствует КТР FR4 (приблизительно 30-50 ppm/°C); высокая надежность; дешевле.
Минусы: Само по себе не проводит тепло или электричество (это делает медный бочонок).
Вывод: Используйте для 95% сигнальных и силовых переходных отверстий. Медное покрытие на стенке бочонка обеспечивает достаточную проводимость.

Проводящее заполнение (серебряная/медная паста)

Плюсы: Немного более низкое термическое сопротивление (незначительное преимущество).
Минусы: Высокое несоответствие КТР (риск растрескивания); дороговизна; более низкая надежность при термоциклировании.
Вывод: Редко рекомендуется. Для высокой теплоотдачи используйте массивы тепловых переходных отверстий с непроводящим заполнением или встроенными медными монетами.

Часто задаваемые вопросы о заполнении переходных отверстий (стоимость, сроки изготовления, DFM-файлы, стек, импеданс, Dk/Df)

В: Влияет ли заполнение переходных отверстий на импеданс? О: Минимально. Диэлектрическая проницаемость заливочной эпоксидной смолы обычно аналогична FR4 (Dk ~3,5–4,0). Однако удаление воздушного цилиндра (Dk=1,0) внутри переходного отверстия немного увеличивает емкость, что должно быть смоделировано в симуляциях высокоскоростных печатных плат.

В: Могу ли я разместить тестовую точку на заполненном переходном отверстии? О: Да. Поскольку переходное отверстие закрыто и покрыто плоским слоем, оно действует точно так же, как контактная площадка для поверхностного монтажа. Это идеально подходит для доступа к высокоплотным тестовым приспособлениям ICT.

В: Каков минимальный размер кольца, необходимый для VIPPO? О: Обычно требуется минимальное кольцевое кольцо 3–4 мил (0,075 мм – 0,1 мм), чтобы обеспечить прочную медную основу для крепления покрытия заглушки.

В: Насколько этот процесс увеличивает время выполнения заказа? О: Ожидайте дополнительные 1–2 дня. Последовательность "Сверление -> Покрытие -> Заполнение -> Отверждение -> Планаризация -> Покрытие заглушки" является более трудоемкой по сравнению со стандартной "Сверление -> Покрытие -> Травление".

В: Является ли "выдавливание смолы" тем же самым? A: Нет. Выдавливание смолы (Resin squeeze out) обычно относится к вытеканию препрег-смолы из края платы во время ламинирования. "Via plating squeeze" относится к преднамеренному заполнению отверстия.

Ресурсы по "via plating squeeze" (связанные страницы и инструменты)

Процесс изготовления печатных плат: Узнайте, как заполнение переходных отверстий вписывается в общий процесс.
Рекомендации DFM: Загрузите правила проектирования для размеров контактных площадок и ограничений переходных отверстий.
Возможности HDI PCB: Расширенные спецификации для микропереходных отверстий и VIPPO.

Глоссарий "via plating squeeze" (ключевые термины)

Термин	Определение
VIPPO	Via-in-Pad Plated Over (переходное отверстие в контактной площадке с покрытием). Стандартный отраслевой термин для заполненных и закрытых переходных отверстий.
Соотношение сторон	Отношение толщины печатной платы к диаметру переходного отверстия. Критически важно для определения возможности заполнения.
Ямка	Небольшое углубление, остающееся на поверхности переходного отверстия после закрытия. Должно быть минимизировано для надежности BGA.
Планарность	Процесс механической шлифовки для выравнивания затвердевшей смоляной пробки с медной поверхностью.
Дегазация	Выделение захваченного газа из переходного отверстия во время пайки, вызывающее пустоты в паяном соединении.
Закупорка LPI	Закупорка маской из жидкого фоторезиста. Более дешевая альтернатива заполнению смолой, но не подходит для последующего покрытия.
КТР	Коэффициент теплового расширения. Мера того, насколько материал расширяется при нагревании.
Отток припоя	Когда припой затекает в незаполненное переходное отверстие, оставляя недостаточно припоя для соединения компонента.
Избыток	Избыток меди или смолы, выступающий над поверхностью до планаризации.
Маскирование	Покрытие переходного отверстия паяльной маской без его заполнения. Не подходит для Via-in-Pad.

Запросить расчет стоимости заполнения переходных отверстий (DFM-анализ + ценообразование)

Готовы внедрить технологию Via-in-Pad? APTPCB (APTPCB PCB Factory) специализируется на производстве высоконадежных VIPPO со строгим контролем глубины углублений и целостности покрытия.

Для точного DFM-анализа и расчета стоимости, пожалуйста, предоставьте:

Файлы Gerber: Предпочтителен формат RS-274X.
Производственный чертеж: Четко укажите "Via-in-Pad" или "IPC-4761 Type VII".
Стек: Включите толщину слоев и требования к материалам.
Объем: Количество для прототипов или серийного производства.

Заключение: следующие шаги по заполнению переходных отверстий

Процесс заполнения переходных отверстий является основой современного проектирования печатных плат высокой плотности, позволяя размещать компоненты непосредственно над межсоединениями без ущерба для выхода годных изделий при сборке. Контролируя материал заполнения, соотношение сторон и этапы планаризации, инженеры могут исключить отток припоя и обеспечить идеально плоские контактные площадки для BGA с малым шагом. В APTPCB мы применяем строгую проверку поперечного сечения и AOI-контроль, чтобы гарантировать, что каждое заполненное переходное отверстие соответствует стандартам надежности класса 3.