Via-Abdeckung

Via-Beschichtung: Ein entscheidender Prozess zur Sicherstellung der Qualität von Lötstellen

In der Leiterplattenentwicklung und -fertigung werden Vias als „Brücken“ eingesetzt, um verschiedene Schichten miteinander zu verbinden. Sind sie ungeschützt, können sie leicht zu einer verborgenen Gefahr werden, die die Montagequalität beeinträchtigt. Während des Lötprozesses könnte Lotpaste in das Loch gelangen und dadurch ungenügende Lötstellen oder sogar das Versagen der Bildung effektiver Lötstellen verursachen – ähnlich wie ein Spalt in einer Staumauer, durch den Wasser austritt. Sobald solche Problemen auftreten, wirken sie sich direkt auf die Leitfähigkeit und Zuverlässigkeit der Schaltung aus.

Via-Covering-Technologie, vereinfacht ausgedrückt, bedeutet das Umschließen oder Füllen der Vias mit einer Lötmaske oder speziellen Materialien. Dies kann effektiv verhindern, dass Lotpaste eindringt, und das Risiko von zufälligen Kurzschlüssen reduzieren. Je nach funktionellen Anforderungen und Anwendungsszenarien der Vias gibt es drei gängige Abdeckmethoden:

Via Tenting: Praktischer Basisschutz

Via Tenting deckt die Vias direkt mit Lötmaskentinte ab, ohne zusätzliche Prozessschritte – ähnlich, als würde man die Vias mit einer Schicht "Gaze" bedecken. Es gibt zwei konkrete Ausführungsformen:
1. Einseitige Abschirmung: Eine Seite der Via ist mit Lötmaskentinte abgedeckt, die andere Seite bleibt offen. Dies ist geeignet für Anwendungen mit geringen Anforderungen an die Wärmeabfuhr;

2. Beidseitige Abschirmung: Beide Seiten der Via sind vollständig mit Lötmaskentinte abgedeckt. Dies bietet einen stärkeren Schutz und eignet sich für herkömmliche Signalvias. Zudem verhindert diese Methode effektiv, dass Lotpaste versehentlich in das Loch gelangt.

Diese Methode ist kostengünstig und einfach im Verfahren und stellt die am weitesten verbreitete Basisschutzmethode in konventionellen Leiterplatten dar. Hinweis beim Design: Die Fensteröffnungsdatei der Lötmaske muss den Bereich eindeutig markieren, der nicht abgedeckt werden soll, um Konflikte zwischen dem Abschirmverfahren und den Designanforderungen zu vermeiden

Via-Verschließung: Eine gezielte Lösung für teilweises Füllen

Die Via-Verschließung besteht darin, die Via mit nichtleitenden Materialien wie Epoxidharz und Lötmaskentinte „halb zu füllen“, ähnlich wie das Verschließen der Via mit einem „weichen Stecker“. Es gibt zwei konkrete Methoden:
1. Einseitige Verschließung: Die Via wird von einer Seite aus teilweise mit nichtleitendem Material gefüllt, die Oberfläche mit Lötmaske abgedeckt und die andere Seite bleibt offen;

2. Beidseitige Verschließung: Beide Seiten der Via werden teilweise gefüllt und mit Lötmaske abgedeckt.

Wichtiger Hinweis:

• Das Verschließverfahren eignet sich für Vias mit einem Durchmesser von weniger als 0,5 mm. Bei zu großen Öffnungen ist es schwierig, den Fülleffekt sicherzustellen;
  
• Mehrlagen-PCBs sollten priorisiert werden, um einseitiges Stecken zu ermöglichen. Beidseitiges Stecken bildet einen geschlossenen Raum im Via. Die hohe Temperatur beim Löten kann dazu führen, dass das im Inneren eingeschlossene Gas expandiert und die Lötmaske platzt;
  
• Falls kein Löten erforderlich ist, kann alternativ auch nur das Füllen ohne Abdeckung der Lötmaske erfolgen und flexibel nach Bedarf angepasst werden.

Via-Füllung: Hochwertiger Schutz durch vollständige Versiegelung

Die Via-Füllung besteht darin, die Via vollständig mit nichtleitendem Material zu füllen, was dem Hinzufügen eines „festen Kerns“ zur Via entspricht. Dieser Prozess eignet sich besonders für hochdicht bestückte Bereiche wie BGA. Falls die Vias an diesen Stellen unbedeckt bleiben, kann während des Lötens Lotpaste vom Pad in das Loch fließen, wodurch ungenügende Lötstellen entstehen, die kalte Lötstellen bilden, oder sogar gar kein Löten stattfindet, was die Baugruppenqualität der Leiterplatte stark beeinträchtigt. Die Hauptformen sind:
1. Vollständiges Füllen + optionale Abdeckung: Die Via vollständig mit nichtleitendem Material füllen, die Oberfläche kann mit Lötstopplack abgedeckt werden (oder je nach Lötanforderungen auch nicht abgedeckt sein);

2. Füllen + Verschließen: Dies ist ein anspruchsvolleres Verfahren – zuerst die Via elektrolytisch veredeln und reinigen, anschließend nichtleitendes Material eintreiben und aushärten lassen, danach die Endfläche der Bohrung schleifen und metallisieren, sodass die Oberfläche sowohl eben als auch lötbar ist. Dieses Verfahren eignet sich besonders gut für das Design von „Via-in-Pad“, unterstützt zudem auch die Verpackung mit gestapelten Mikro-Vias und ebnet den Weg für dichte Verdrahtung zwischen BGAs.

Die Auswahl der richtigen Via-Abdeckungsmethode erfordert eine umfassende Beurteilung auf Grundlage von Faktoren wie Via-Durchmesser, Anzahl der Leiterplattenlagen und Montageanforderungen. Ob grundlegende Abschirmung oder fortschrittliche Füllung – das Ziel ist stets, das Risiko von Lötfehlern zu verringern und die Zuverlässigkeit der Leiterplatte zu verbessern. Dies ist auch das Prinzip, das wir bei der Verfahrenswahl stets einhalten, um sicherzustellen, dass jede Leiterplatte die Anforderungen des praktischen Einsatzes bestehen kann.