EN
Γρήγοροι Σύνδεσμοι
Αρχική Σελίδα > Κατασκευή PCB > Τρυπάνια & Επεξεργασία Διατρήσεων > Αγώγιμες Οπές σε Παδ
Η τεχνολογία Via-in-Pad είναι μια προηγμένη τεχνική οπών σε υψηλής πυκνότητας σχεδιασμό PCB. Το βασικό της χαρακτηριστικό είναι η ενσωμάτωση της επιμεταλλωμένης οπής (PTH) απευθείας στην πλατφόρμα του εξαρτήματος επιφανειακής στήριξης (SMD), επιτυγχάνοντας ηλεκτρική σύνδεση μέσω της εναπόθεσης αγώγιμων υλικών, όπως χαλκός, μέσα στην οπή, καθώς και την κάλυψη της οπής με μάσκα κολλήσεως για να εξασφαλιστεί η αξιοπιστία της κόλλησης.
Σε αντίθεση με τις παραδοσιακές οπές διέλευσης (PTH), οι παραδοσιακές PTH τοποθετούνται συνήθως σε μη συγκολλητικές περιοχές εκτός των πεδίων των εξαρτημάτων και χρειάζεται να συνδεθούν με τα πεδία μέσω επιπλέον ίχνη; ενώ το Via-in-Pad παραλείπει αυτήν τη δομή μετάβασης, επιτρέποντας την άμεση ενσωμάτωση της οπής διέλευσης και του πεδίου. Αυτή η σχεδίαση είναι σαν να ανοίγεται ένας «άμεσος δρόμος» στο κέντρο του πεδίου, κάτι που μπορεί σημαντικά να μειώσει τη διαδρομή μετάδοσης του σήματος και να ελαχιστοποιήσει την καθυστέρηση και τις απώλειες σήματος. Από την άποψη της πρακτικής αξίας, τα πλεονεκτήματα του via-in-pad εστιάζονται σε δύο τομείς: βέλτιστη αξιοποίηση του χώρου και βελτίωση της απόδοσης: ενσωματώνοντας την οπή διέλευσης στο πεδίο, μειώνεται ο χώρος εγκατάστασης στην PCB, κάτι που συμβάλλει στην υλοποίηση πιο μικρών προϊόντων· παράλληλα, η συντομότερη διαδρομή του σήματος μειώνει τον κίνδυνο απότομης μεταβολής της εμπέδησης και βελτιώνει την ακεραιότητα του σήματος.
Ωστόσο, αυτή η τεχνολογία θέτει αυξημένες απαιτήσεις στη διαδικασία κατασκευής: είναι απαραίτητο να ελέγχεται με ακρίβεια η ακρίβεια της διάτρησης (η διάμετρος της οπής είναι συνήθως ≤0,3 mm) και η ομοιομορφία της ηλεκτροπλακέτωσης, ώστε να εξασφαλιστεί μια αξιόπιστη σύνδεση μεταξύ του αγώγιμου στρώματος της πλακέτας και της επαφής. Ορισμένες σχεδιάσεις απαιτούν επίσης να γεμίζουν οι οπές με ρητίνη και να επιπεδώνονται, ώστε να αποφεύγονται φυσαλίδες ή κακές συγκολλήσεις κατά τη διάρκεια της συγκόλλησης. Επομένως, το κόστος κατασκευής της είναι υψηλότερο σε σχέση με την παραδοσιακή PTH και χρησιμοποιείται συνήθως σε σενάρια με υψηλή πυκνότητα και απαιτήσεις υψηλής απόδοσης.
Η εφαρμογή οπών στις επαφές (via-in-pad) πρέπει να αξιολογείται ενδελεχώς σε συνδυασμό με την πυκνότητα της διάταξης της πλακέτας (PCB) και τα χαρακτηριστικά των στοιχείων. Παρακάτω παρατίθενται προτάσεις σχεδίασης για συγκεκριμένα σενάρια:
Μετά την ολοκλήρωση του σχεδιασμού ανεμού στο πρώιμο στάδιο της διαδρομής PCB, εάν η διαδρομή του εσωτερικού στρώματος μπορεί να επιτευχθεί μέσω συμβατικών οπών, δεν υπάρχει ανάγκη να χρησιμοποιήσετε via-in-pad. Για παράδειγμα, στην περίπτωση συσκευών που είναι συσκευασμένες σε BGA, όταν η διαδρομή ανεμού βρίσκεται στην κεντρική περιοχή μεταξύ των παδιών, μπορεί να επιτευχθεί αποτελεσματική διαδρομή βελτιστοποιώντας τις παραμέτρους των οπών και της διαδρομής. Τα τυπικά πρότυπα σχεδιασμού είναι τα εξής:
Με βάση τις παραπάνω παραμέτρους, όταν η απόσταση των pins BGA είναι μεγαλύτερη από 0,35mm, ο χώρος μεταξύ των παδιών είναι αρκετός για να φιλοξενήσει συμβατικές οπές και διαδρομές, και ο ανεμος μπορεί να ολοκληρωθεί χωρίς να εξαρτηθείτε από via-in-pad. Σε αυτή την περίπτωση, η επιλογή ενός παραδοσιακού σχεδιασμού μπορεί να διατηρήσει καλύτερα την ισορροπία μεταξύ κόστους και αξιοπιστίας της διαδικασίας.
Όταν η απόσταση μεταξύ των επαφών ενός στοιχείου είναι πολύ μικρή, καθιστώντας δύσκολη την εφαρμογή της συμβατικής διαδρομής ανάπτυξης (fan-out), τότε η τεχνική via-in-pad γίνεται αναγκαία επιλογή. Για παράδειγμα, το διάστημα μεταξύ των παδιών σε πακέτα BGA υψηλής πυκνότητας είναι στενό, και οι συμβατικές οπές (vias) και οι ίχνη δεν μπορούν να τοποθετηθούν λόγω περιορισμών στο μέγεθος. Σε αυτή την περίπτωση, οι οπές πρέπει να ενσωματωθούν απευθείας στα παδιά και να δημιουργηθούν διαύλοι εσωτερικής ή κάτω στοιβάδας μέσω της τεχνικής Via-in-Pad, προκειμένου να αποφευχθούν καθυστερήσεις στα σήματα ή αποτυχίες διάταξης που προκαλούνται από συμφόρηση στη διαδρομή.
Πιο συνοπτικά, η βασική εφαρμογή της τεχνικής via-in-pad είναι να επιλύει το "μποτιλιάρισμα διαδρομής σε διατάξεις υψηλής πυκνότητας". Κατά το σχεδιασμό, είναι απαραίτητο να αξιολογηθεί πρώτα η εφικτότητα μέσω των παραμέτρων απόστασης των επαφών και της διαδρομής ανάπτυξης (fan-out), και στη συνέχεια να αποφασιστεί αν θα χρησιμοποιηθεί αυτή η τεχνική, προκειμένου να επιτευχθεί το καλύτερο δυνατό ισοζύγιο μεταξύ απόδοσης, κόστους και εφικτότητας κατασκευής.
Για συσκευές BGA με μικρό αριθμό ακροδεκτών, η συμβατική διαδοχική διάταξη μπορεί να καλύψει τις απαιτήσεις ενώσεων χωρίς να εξαρτάται από τη χρήση οπών εντός των επαφών (Via-in-Pad). Ωστόσο, όταν η συσκευή BGA διαθέτει μεγάλο αριθμό ακροδεκτών, ο μεγάλος αριθμός οπών διασύνδεσης θα καταλάβει γρήγορα τον περιορισμένο χώρο ενώσεων, προκαλώντας συμφόρηση στη διαδρομή των σημάτων. Σε αυτή την περίπτωση, η ενσωμάτωση των οπών στην τεχνολογία Via-in-Pad μπορεί να συνδυάσει τις προηγουμένως ανεξάρτητες "επαφές + οπές" σε μία, απελευθερώνοντας σημαντικά τον επιφανειακό χώρο της πλακέτας PCB και δημιουργώντας τις προϋποθέσεις για ενώσεις υψηλής πυκνότητας.
Ειδικά όταν η απόσταση μεταξύ των ακροδεκτών BGA μειωθεί σε λιγότερο από 0,3 mm, δεν υπάρχει αρκετός χώρος μεταξύ των επαφών για να εγκατασταθούν οι συμβατικές οπές και οι ενώσεις, και η τεχνολογία Via-in-Pad γίνεται ένα βασικό μέσο για την ξεπέραση του χωρικού περιορισμού. Με την ενσωμάτωση των οπών εντός των επαφών, το σήμα μπορεί να κατευθυνθεί απευθείας στα εσωτερικά ή κάτω στρώματα, αποφεύγοντας καθυστερήσεις στα σήματα ή παρεμβολές που προκαλούνται από τη συμφόρηση ενώσεων στο ίδιο στρώμα.
Στη σχεδίαση κυκλωμάτων υψηλής ταχύτητας, οι πυκνωτές φίλτρου τοποθετούνται συνήθως κοντά σε συσκευές BGA για να περιοριστεί ο θόρυβος τροφοδοσίας και να διασφαλιστεί η ακεραιότητα του σήματος. Ωστόσο, εάν χρησιμοποιηθούν πολλές συμβατικές οπές μέσα στο BGA, η περιοχή της οπής στην πίσω πλευρά θα «διεκδικεί χώρο» με τα pads των πυκνωτών, με αποτέλεσμα να μην είναι δυνατή η τοποθέτηση των πυκνωτών κοντά στα pins του chip.
Η τεχνολογία Via-in-Pad μπορεί να αποφύγει πλήρως τις διενέξεις χώρου με τους πυκνωτές στην πίσω πλευρά, ενσωματώνοντας τις οπές στα pads του BGA, εξασφαλίζοντας ότι οι πυκνωτές φίλτρου μπορούν να τοποθετηθούν «πολύ κοντά» κάτω από το BGA ή στην άκρη του, μειώνοντας τη διαδρομή τροφοδοσίας και βελτιώνοντας την αποτελεσματικότητα φιλτραρίσματος. Αυτό είναι ζωτικής σημασίας για τη σταθερότητα των κυκλωμάτων υψηλής συχνότητας και υψηλής ταχύτητας.
1. Απελευθέρωση τελικού χώρου ενσωματωμένων αγωγών στην πλακέτα PCB: Η ενοποιημένη διάταξη των διατρήσεων και των παδιών μπορεί να μειώσει την κατανάλωση επιφανειακού χώρου κατά 30% ή περισσότερο, γεγονός που την καθιστά ιδανική για σχεδιασμούς υψηλής πυκνότητας και μικροσκοπικών διαστάσεων, όπως οι μητρικές πλακέτες smartphones και τα εργοστασιακά μοντούλα ελέγχου.
2. Βελτίωση της απόδοσης ψύξης και των ηλεκτρικών χαρακτηριστικών: Για υψηλής ισχύος συσκευές, όπως επεξεργαστές και τσιπς ισχύος, το Via-in-Pad μπορεί να μειώσει τη θερμική αντίσταση, να επιταχύνει τη διαρροή της θερμότητας προς τα εσωτερικά ή τα εξωτερικά επίπεδα απαγωγής θερμότητας και να αποφύγει την τοπική υπερθέρμανση. Παράλληλα, η συντομότερη διαδρομή ισχύος/σήματος μπορεί να μειώσει την παρασιτική αυτεπαγωγή και την αντίσταση, μειώνοντας την απόσβεση του σήματος και την πτώση τάσης.
3. Βελτίωση της ευελιξίας στη διαρρύθμιση (layout): Επιλύει το πρόβλημα της "έλλειψης καναλιών ενσωματωμένων αγωγών" σε συσκευασίες υψηλής πυκνότητας, καθιστώντας τη διαρρύθμιση πολυσύνθετων κυκλωμάτων, όπως τα πολυκαναλικά RF μοντούλα, πιο εύκολη.
1. Αυξημένη πολυπλοκότητα διαδικασίας: Απαιτούνται ειδικές διαδικασίες, όπως η διάνοιξη οπών και η εξομάλυνση της επιφάνειας, οι οποίες απαιτούν μεγαλύτερη ακρίβεια διάνοιξης και ομοιομορφία ηλεκτροπλακέτας και είναι πιθανό να προκύψουν ελαττώματα, όπως φυσαλίδες στις οπές και κοιλώσεις στην επιφάνεια.
2. Αύξηση του κόστους παραγωγής: Οι ειδικές διαδικασίες θα αυξήσουν το κόστος PCB κατά 15%-30%, ενώ ο χρόνος παραγωγής θα παραταθεί λόγω επιπλέον ελέγχων ποιότητας και εργασιών επανεργασίας.
PCB Rogers
Τυφλές και Ενσωματωμένες Αγώγιμες Οπές
Επιμεταλλωμένες Υποδοχές
Κατασκευή Πληρούς Συναρμολόγησης
