Főoldal > Nyomtatott Áramkör Gyártás > Fúrások & Átmeneti Rétegek > Via-in-Pad
A Via-in-Pad egy fejlett átmenő furat technológia, amelyet nagy sűrűségű PCB tervezésben használnak. Lényeges jellemzője, hogy az átmenő furatot (PTH) közvetlenül a felületszereléses alkatrész padjába integrálja, az elektromos kapcsolatot a furatba lerakott vezető anyagok, például réz segítségével valósítja meg, majd a furatot forrasztómaszk fedőréteggel látja el a hegesztési megbízhatóság biztosítása érdekében.
A hagyományos átmeneti lyukaktól eltérően, a hagyományos PTH-k általában a komponenspárnákon kívüli nem forrasztási területeken vannak elhelyezve, és további nyomvonalakon keresztül kell csatlakoztatni őket a párnákhoz; míg a Via-in-Pad kihagyja ezt az átmeneti szerkezetet, lehetővé téve, hogy az átmeneti lyuk és a párna közvetlenül integrálódjon. Ez a kialakítás olyan, mintha a párna közepén megnyitnánk egy "direkt csatornát", ami jelentősen lerövidíti az átviteli útvonalat, csökkentve ezzel a jel késleltetést és veszteséget. A gyakorlati érték szempontjából a via-in-pad előnyei két területre koncentrálódnak: a helykihasználás és a teljesítmény javítása: az átmeneti lyuk beépítésével a párna csökkenthető a nyomtatott áramkörön a vezetékelési helyigény, ami a termék miniatürizálásához járulhat hozzá; ugyanakkor a lerövidített jelút csökkenti az impedanciaugrás kockázatát és javítja a jelintegritást.
Ez a technológia azonban szigorúbb követelményeket támaszt a gyártási folyamallal szemben: pontosan ellenőrizni kell a fúrás pontosságát (a lyuk átmérője általában ≤0,3 mm), valamint a rétegek közötti elektrolitikus réteg egyenletességét, hogy biztosítsa a lyukfal rétegének és a pad (csatlakozófelület) közötti megbízható kapcsolatot; egyes tervek azt is megkövetelik, hogy a lyukakat gyantával töltsék fel, majd kiegyenlítsék, elkerülendő a buborékokat vagy a hidegforraszvarratokat a forrasztás során. Ennek következtében gyártási költsége magasabb, mint a hagyományos PTH (Through Hole) technológia esetében, és általában olyan alkalmazásokban részesítik előnyben, ahol magas sűrűségű és teljesítményigényes megoldás szükséges.
A via-in-pad (padra helyezett átmenőfurat) alkalmazását a nyomtatott áramkör (PCB) elrendezési sűrűsége és az alkatrészek jellemzői alapján kell komplex módon megítélni. Az alábbiakban konkrét tervezési javaslatokat mutatunk be különböző esetekre:
A nyomtatott áramkörök korai tervezési szakaszában végzett ventilátoros kifutás (fan-out) kialakítása után, ha az belső réteg elvezetése megvalósítható hagyományos átmeneti fúrásokkal (vias), nincs szükség pad-on keresztüli fúrás (via-in-pad) alkalmazására. Példaként vegyük a BGA tokozású eszközöket, ahol a kifutási útvonal a padok közötti központi területen helyezkedik el; ekkor az átmeneti fúrások és elvezetési paraméterek optimalizálásával hatékony elvezetés érhető el. A tipikus tervezési szabványok a következők:
A fent említett paraméterek alapján, amennyiben a BGA csapok közötti távolság nagyobb, mint 0,35 mm, akkor a padok közötti tér elegendő a hagyományos átmeneti fúrások és elvezetés elhelyezéséhez, így a kifutás megvalósítható via-in-pad technológia nélkül. Ebben az esetben a hagyományos tervezési módszer választása jobban kiegyensúlyozza a költségeket és a folyamat megbízhatóságát.
Amikor a komponens lábainak (pin-eknek) a távolsága túl kicsi, nehéz hagyományos elterelést (fan-out) alkalmazni, ilyenkor a pad-on belüli átmenő furat (via-in-pad) válik szükségszerű választássá. Például, a nagy sűrűségű BGA tokozású alkatrészek (pad-ok) közötti tér szűk, és a hagyományos átmenő furatokat (vias) és vezetékeket (trace) méretkorlátok miatt nem lehet elhelyezni. Ebben az esetben az átmenő furatokat közvetlenül a pad-okba kell integrálni, és a pad-on belüli átmenő furat segítségével megnyitni a belső vagy alsó réteg vezetékes csatornáit, elkerülve ezzel a vezetékek torlódásából adódó jelkésleltetéseket vagy elrendezési hibákat.
Röviden, a via-in-pad alkalmazásának lényege az, hogy megoldást nyújtson a „vezetékelési dugulatokra” nagy sűrűségű elrendezések esetén. Tervezéskor először meg kell vizsgálni a lábak közötti távolságot és az elterelési (fan-out) paramétereket, majd el kell dönteni, hogy érdemes-e alkalmazni ezt a megoldást a teljesítmény, költség és gyárthatóság közötti optimális egyensúly eléréséhez.
Alacsony tűszámú BGA eszközök esetén a hagyományos száloptikás elrendezés kielégíti a vezetékelési igényeket a Via-in-Pad használata nélkül. Azonban amikor a BGA sok tűvel rendelkezik, a nagy számú száloptikás átmenet gyorsan elfoglalja a korlátozott vezetékelési teret, és az jelzési útvonalak elzsúfolódásához vezet. Ebben az esetben a Via-in-Pad technológiájának alkalmazásával az eredetileg független „párnák + átmenetek” egységgé kombinálhatók, ami jelentősen felszabadítja a nyomtatott áramkör felületi terét, és feltételeket teremt a nagy sűrűségű vezetékeléshez.
Különösen akkor, amikor a BGA tűtávolsága 0,3 mm alá csökken, nincs elegendő hely a párnák között a hagyományos átmenetek és vezetékek elhelyezéséhez, és a Via-in-Pad technológia kulcsfontosságúvá válik az elakadásmentes vezetékelés érdekében. A párnákba integrált átmenetek segítségével a jeleket közvetlenül az alsó vagy belső rétegekre lehet irányítani, elkerülve a jelkésleltetéseket vagy a keresztzavarokat, amelyeket a zsúfolt vezetékelés ugyanazon a rétegen okozhat.
A nagy sebességű áramkörtervezés során a szűrőkondenzátorokat általában a BGA eszközök közelében helyezik el, hogy elnyomják a táp zajt és biztosítsák a jelintegritást. Azonban ha a BGA-n belül nagy számú hagyományos átmenőfuratot használnak, akkor az átmenőfuratok területe a hátsó oldalon a kondenzátor lemezeken "területért fognak harcolni", ezért a kondenzátorokat nem lehet a chip csatlakozók közelébe helyezni.
A Via-in-Pad teljesen elkerüli a hátsó kondenzátorokkal való térbeli konfliktust, mivel az átmenőfuratokat a BGA lemezekbe integrálja, biztosítva, hogy a szűrőkondenzátorokat a BGA alá vagy széléhez "szorosan" lehessen elhelyezni, lerövidítve a táp útvonalát és javítva a szűrési hatékonyságot. Ez kritikus fontosságú a nagyfrekvenciás és nagy sebességű áramkörök stabilitása szempontjából.
1. Végül felszabadítja a nyomtatott áramkör (PCB) vezetékelési teret: A fúrt lyukak és párnák integrált tervezése több mint 30%-kal csökkenti a felületi helyigényt, különösen magas sűrűségű, miniaturizált megoldásokhoz, mint például okostelefon alaplapok és ipari vezérlőmodulok.
2. Hőelvezetés és villamos teljesítmény javítása: Magas teljesítményű eszközöknél, mint például processzorok és tápellátási áramkörök, a párnába helyezett fúrt lyuk (Via-in-Pad) csökkenti a hőellenállást, gyorsítja a hővezetést a belső réteghez vagy hőelvezető réteghez, és elkerüli a helyi túlmelegedést; ugyanakkor a lerövidített táp-/jelút csökkenti a parazita induktivitást és ellenállást, csökkenti a jelcsillapítást és feszültségesést.
3. A nyomtatott áramkör-tervezés rugalmasságának növelése: Megoldja a „vezetékelési csatornák hiányának” problémáját nagy sűrűségű becsomagolás esetén, így a bonyolult áramkörök, például többcsatornás RF modulok elhelyezése rugalmasabbá válik.
1. Növekedett folyamatbonyolultság: Különleges folyamatokra, mint például lyukzárásra és felületi kiegyenlítésre van szükség, amelyek nagyobb fúrási pontosságot és elektrolitikus rétegképződési egyenletességet igényelnek, és hajlamosak hibákra, mint például lyukakban lévő buborékok és felületi süllyedések.
2. Megnövekedett gyártási költségek: A különleges folyamatok a nyomtatott áramkörök költségeit 15-30%-kal növelik, és a gyártási ciklus is meghosszabbodik a kiegészítő minőségellenőrzések és újrafeldolgozás miatt.
Rogers nyomtatott áramkör
Vak- és Temetett Vias
Fémzárt átmeneti hornyok
Dobozépítési Szerelés
EN
