EN
Быстрые ссылки
Главная страница > Производство печатных плат > Сверление и Металлизация > Сквозное отверстие в контактной площадке
Via-in-Pad — это передовая технология сквозных отверстий, используемая в проектировании печатных плат высокой плотности. Ее основной особенностью является интеграция металлизированного сквозного отверстия (PTH) непосредственно в контактную площадку компонента поверхностного монтажа. Электрическое соединение обеспечивается за счет нанесения проводящих материалов, таких как медь, внутри сквозного отверстия, после чего отверстие покрывается защитной маской для обеспечения надежности пайки.
В отличие от традиционных сквозных отверстий, традиционные PTH, как правило, размещаются в непаяных зонах за пределами контактных площадок компонентов и должны соединяться с площадками с помощью дополнительных проводников; в то время как технология Via-in-Pad исключает необходимость данной переходной структуры, позволяя напрямую объединить сквозное отверстие и контактную площадку. Такой подход подобен созданию «прямого канала» в центре площадки, что позволяет значительно сократить путь передачи сигнала, уменьшая задержку и потери сигнала. С практической точки зрения преимущества технологии via-in-pad можно разделить на два аспекта: эффективное использование пространства и улучшение характеристик: за счёт интеграции сквозного отверстия в контактную площадку уменьшается пространство, необходимое для трассировки на печатной плате, что способствует миниатюризации изделия; в то же время укорочение пути сигнала снижает риск скачков импеданса и повышает целостность сигнала.
Однако эта технология предъявляет повышенные требования к производственному процессу: необходимо точно контролировать точность сверления (диаметр отверстия обычно ≤0,3 мм) и равномерность нанесения гальванического покрытия для обеспечения надежного соединения медного слоя стенки отверстия с контактной площадкой; в некоторых конструкциях также требуется заполнение отверстий смолой и выравнивание, чтобы избежать образования пузырьков или непропаянных соединений во время пайки. Таким образом, стоимость производства выше по сравнению с традиционными сквозными отверстиями, и такая технология обычно применяется в конструкциях с высокой плотностью размещения элементов и высокими требованиями к производительности.
Применение отверстий в контактных площадках должно определяться с учетом плотности размещения элементов на печатной плате и характеристик компонентов. Ниже приведены рекомендации по проектированию для конкретных случаев:
На раннем этапе трассировки печатной платы после завершения разводки, если внутренние слои можно проложить с использованием обычных переходных отверстий, нет необходимости использовать переходные отверстия в контактных площадках. В качестве примера рассмотрим устройства в корпусе BGA: когда путь разводки расположен в центральной области между контактными площадками, эффективную трассировку можно выполнить за счет оптимизации параметров переходных отверстий и трассировки. Типовые стандарты проектирования следующие:
На основе указанных выше параметров, когда шаг выводов BGA больше 0,35 мм, пространство между контактными площадками достаточно для размещения обычных переходных отверстий и трассировки, и разводка может быть выполнена без использования переходных отверстий в контактных площадках. В этом случае выбор традиционного дизайна лучше обеспечивает баланс между стоимостью и надежностью технологического процесса.
Когда расстояние между контактами компонента слишком мало, и становится сложно реализовать традиционный разводок, использование переходных отверстий в контактных площадках становится необходимым решением. Например, пространство между контактными площадками корпусов BGA высокой плотности ограничено, и из-за размерных ограничений невозможно разместить традиционные переходные отверстия и трассы. В этом случае переходные отверстия необходимо непосредственно интегрировать в контактные площадки, чтобы открыть каналы для внутренних или нижних слоёв разводки посредством технологии Via-in-Pad, избегая задержек сигналов или сбоев трассировки, вызванных перегрузкой проводки.
Короче говоря, основное применение переходных отверстий в контактных площадках заключается в решении проблемы «узкого места при разводке в условиях высокой плотности». На этапе проектирования необходимо сначала оценить возможность реализации на основе расстояния между контактами и параметров разводки, а затем решить, следует ли применять эту технологию для достижения оптимального баланса между производительностью, стоимостью и технологичностью.
Для корпусов BGA с небольшим количеством выводов традиционная схема трассировки позволяет удовлетворить требования без использования технология Via-in-Pad. Однако, когда количество выводов BGA велико, большое число переходных отверстий быстро занимает ограниченное пространство для трассировки, вызывая заторы в сигнальных путях. В этом случае интеграция переходных отверстий в технологию Via-in-Pad позволяет объединить ранее независимые "площадки + переходные отверстия" в единую структуру, значительно освобождая пространство на поверхности печатной платы и создавая условия для высокоплотной трассировки.
Особенно когда шаг выводов BGA уменьшается до менее чем 0,3 мм, между площадками остается недостаточно места для размещения традиционных переходных отверстий и проводников, и применение технологии Via-in-Pad становится ключевым способом преодоления узких мест трассировки. Встраивая переходные отверстия внутрь площадок, сигналы можно напрямую направлять во внутренние или нижние слои, избегая задержек сигнала или взаимных помех, вызванных плотной трассировкой на одном слое.
При разработке высокоскоростных схем конденсаторы фильтра обычно размещают вблизи корпусов BGA для подавления шума питания и обеспечения целостности сигнала. Однако, если внутри корпуса BGA используется большое количество традиционных сквозных отверстий, то на обратной стороне плата со сквозными отверстиями будет "бороться за пространство" с контактными площадками конденсаторов, что приведет к невозможности размещения конденсаторов вблизи выводов микросхемы.
Технология Via-in-Pad позволяет полностью избежать пространственных конфликтов с конденсаторами на обратной стороне, объединяя сквозные отверстия с контактными площадками BGA, что обеспечивает возможность размещения фильтрующих конденсаторов в непосредственной близости под корпусом BGA или у его края, сокращая путь питания и повышая эффективность фильтрации. Это имеет решающее значение для стабильности высокочастотных и высокоскоростных схем.
1. Окончательное освобождение пространства печатной платы: Интегрированный дизайн отверстий и контактных площадок позволяет сократить занимаемую площадь поверхности более чем на 30%, что особенно актуально для высокоплотных и миниатюрных конструкций, таких как материнские платы смартфонов и модули промышленного управления.
2. Улучшение теплоотвода и электрических характеристик: Для высокопроизводительных устройств, таких как процессоры и силовые чипы, использование технологии Via-in-Pad позволяет снизить тепловое сопротивление, ускорить отвод тепла к внутренним слоям или слоям теплоотвода и предотвратить локальный перегрев; кроме того, укороченный путь питания/сигнала снижает паразитную индуктивность и сопротивление, уменьшая затухание сигналов и падение напряжения.
3. Повышение гибкости трассировки: Позволяет решить проблему "недостатка каналов трассировки" при высокоплотной упаковке, обеспечивая более удобное размещение сложных цепей, таких как многоканальные RF-модули.
1. Увеличение сложности процесса: Требуются специальные процессы, такие как заполнение отверстий и выравнивание поверхности, что требует более высокой точности сверления и равномерности электролитического покрытия, а также склонности к дефектам, таким как пузыри в отверстиях и углубления на поверхности.
2. Увеличение производственных затрат: Специальные процессы увеличивают стоимость печатных плат на 15%-30%, а производственный цикл удлиняется из-за дополнительных проверок качества и переделок.
Печатная плата Rogers
Слепые и погребенные виа
Сквозные слоты
Сборка корпуса
