EN
Liên kết nhanh
Trang Chủ > Sản Xuất PCB > Khoan & Mạ Lỗ Thông > Lỗ via trong miếng đệm
Via-in-Pad là công nghệ lỗ xuyên tiên tiến được sử dụng trong thiết kế PCB mật độ cao. Đặc điểm cốt lõi của nó là tích hợp lỗ mạ điện (PTH) trực tiếp vào pad của linh kiện gắn bề mặt, tạo kết nối điện bằng cách bồi đắp các vật liệu dẫn điện như đồng bên trong lỗ, sau đó phủ lỗ bằng lớp phủ chống hàn để đảm bảo độ tin cậy hàn nối.
Khác với các lỗ xuyên truyền thống, các lỗ PTH truyền thống thường được bố trí ở những khu vực không hàn ngoài các miếng đệm linh kiện và cần được nối với các miếng đệm thông qua các đường dẫn bổ sung; trong khi đó Via-in-Pad bỏ qua cấu trúc chuyển tiếp này, cho phép tích hợp trực tiếp lỗ xuyên và miếng đệm. Thiết kế này giống như việc mở một "kênh trực tiếp" ở trung tâm miếng đệm, giúp rút ngắn đáng kể đường truyền tín hiệu, giảm độ trễ và tổn hao tín hiệu. Về giá trị thực tế, ưu điểm của Via-in-Pad tập trung vào hai khía cạnh: sử dụng không gian và cải thiện hiệu suất: bằng cách tích hợp lỗ xuyên vào trong miếng đệm, diện tích dây dẫn trên PCB được giảm xuống, hỗ trợ thu nhỏ kích thước sản phẩm; đồng thời, đường dẫn tín hiệu ngắn hơn giúp giảm nguy cơ đột biến trở kháng và cải thiện tính toàn vẹn của tín hiệu.
Tuy nhiên, công nghệ này đặt ra yêu cầu cao hơn đối với quá trình sản xuất: cần phải kiểm soát chính xác độ chính xác khoan (đường kính lỗ thường ≤0,3mm) và độ đồng đều của lớp mạ điện để đảm bảo kết nối đáng tin cậy giữa lớp đồng trên thành lỗ và miếng hàn; một số thiết kế còn yêu cầu lấp đầy lỗ bằng nhựa resin và san phẳng để tránh bong bóng hoặc mối hàn lạnh trong quá trình hàn. Do đó, chi phí sản xuất của nó cao hơn so với phương pháp PTH truyền thống, và thường được ưu tiên sử dụng trong các trường hợp yêu cầu độ mật độ và hiệu suất cao.
Việc ứng dụng lỗ via trong miếng hàn cần được đánh giá toàn diện kết hợp với mật độ bố trí PCB và đặc tính linh kiện. Dưới đây là các khuyến nghị thiết kế cho các tình huống cụ thể:
Sau khi hoàn tất thiết kế fan-out ở giai đoạn đầu thiết kế PCB, nếu có thể thực hiện định tuyến lớp trong bằng các via thông thường, thì không cần sử dụng via-in-pad. Lấy các linh kiện đóng gói BGA làm ví dụ, khi đường fan-out nằm ở khu vực trung tâm giữa các pad, có thể đạt được định tuyến hiệu quả bằng cách tối ưu hóa các thông số của via và định tuyến. Các tiêu chuẩn thiết kế điển hình như sau:
Dựa trên các thông số trên, khi khoảng cách giữa các chân BGA lớn hơn 0,35mm, không gian giữa các pad là đủ để bố trí các via và đường mạch thông thường, cho phép hoàn tất fan-out mà không cần dùng đến via-in-pad. Lúc này, lựa chọn thiết kế truyền thống sẽ giúp cân bằng tốt hơn giữa chi phí và độ tin cậy quy trình.
Khi khoảng cách giữa các chân linh kiện quá nhỏ, khiến việc thực hiện bố trí quạt thông thường trở nên khó khăn, việc sử dụng lỗ via trong pad trở thành một lựa chọn cần thiết. Ví dụ, khoảng cách giữa các pad của các gói BGA mật độ cao rất hẹp, và các lỗ via thông thường cùng các đường mạch không thể bố trí được do giới hạn về kích thước. Lúc này, các lỗ via cần được tích hợp trực tiếp vào các pad, và các kênh đi dây ở lớp trong hoặc lớp dưới được mở ra thông qua công nghệ Via-in-Pad để tránh gây trễ tín hiệu hoặc thất bại trong bố trí do tình trạng nghẽn mạch.
Tóm lại, ứng dụng cốt lõi của công nghệ Via-in-Pad là giải quyết "nút thắt cổ chai trong việc đi dây dưới bố trí mật độ cao". Khi thiết kế, cần phải đánh giá khả năng thực thi thông qua các thông số khoảng cách chân và bố trí quạt, sau đó mới quyết định có nên áp dụng hay không để đạt được sự cân bằng tối ưu giữa hiệu năng, chi phí và khả năng sản xuất.
Đối với các linh kiện BGA có số chân thấp, thiết kế fan-out thông thường có thể đáp ứng yêu cầu đi dây mà không cần dựa vào Via-in-Pad. Tuy nhiên, khi BGA có số chân lớn, một lượng lớn các via fan-out sẽ nhanh chóng chiếm dụng không gian đi dây hạn chế, dẫn đến tình trạng tắc nghẽn trên đường tín hiệu. Lúc này, việc tích hợp các via vào Via-in-Pad có thể kết hợp các thành phần ban đầu độc lập là "pads + vias" thành một, từ đó giải phóng đáng kể không gian bề mặt PCB và tạo điều kiện cho việc đi dây mật độ cao.
Đặc biệt khi bước chân (pin pitch) của BGA giảm xuống dưới 0,3mm, không còn đủ không gian giữa các pad để bố trí các via và đường mạch thông thường, và Via-in-Pad trở thành phương pháp chủ chốt để vượt qua điểm nghẽn trong việc đi dây. Bằng cách tích hợp các via bên trong các pad, tín hiệu có thể được dẫn trực tiếp đến các lớp bên trong hoặc lớp đáy, tránh gây trễ tín hiệu hoặc nhiễu chéo do các đường dây chen chúc trên cùng một lớp.
Trong thiết kế mạch tốc độ cao, các tụ điện lọc thường được đặt gần các linh kiện BGA để giảm nhiễu nguồn và đảm bảo tính toàn vẹn tín hiệu. Tuy nhiên, nếu sử dụng một lượng lớn các lỗ dẫn (through-hole) thông thường bên trong vùng BGA, thì khu vực lỗ dẫn ở mặt sau sẽ "tranh giành không gian" với các pad của tụ điện, dẫn đến việc không thể đặt tụ điện gần các chân chip.
Via-in-Pad có thể hoàn toàn tránh xung đột không gian với các tụ điện ở mặt sau bằng cách tích hợp các lỗ dẫn vào chính các pad BGA, đảm bảo rằng các tụ điện lọc có thể được đặt "gần gũi" bên dưới hoặc ở mép của BGA, rút ngắn đường dẫn nguồn và nâng cao hiệu quả lọc. Điều này rất quan trọng đối với độ ổn định của các mạch tần số cao và tốc độ cao.
1. Giải phóng không gian bố trí PCB: Thiết kế tích hợp giữa lỗ khoan và pad có thể giảm diện tích bề mặt chiếm dụng hơn 30%, đặc biệt phù hợp với các thiết kế mật độ cao, kích thước nhỏ gọn như bo mạch chủ điện thoại thông minh và các module điều khiển công nghiệp.
2. Cải thiện khả năng tản nhiệt và hiệu năng điện: Đối với các linh kiện công suất cao như bộ xử lý và chip nguồn, Via-in-Pad giúp giảm điện trở nhiệt, tăng tốc độ dẫn nhiệt tới các lớp bên trong hoặc lớp tản nhiệt, tránh hiện tượng quá nhiệt cục bộ; đồng thời, đường dẫn nguồn/tín hiệu được rút ngắn giúp giảm cảm kháng và điện trở ký sinh, làm giảm suy hao tín hiệu và sụt áp.
3. Tăng tính linh hoạt trong bố trí mạch: Giải quyết vấn đề "thiếu kênh bố trí dây" trong các thiết kế đóng gói mật độ cao, giúp việc bố trí các mạch phức tạp như module RF đa kênh trở nên dễ dàng hơn.
1. Tăng độ phức tạp của quy trình: Cần có các quy trình đặc biệt như lấp lỗ và làm phẳng bề mặt, đòi hỏi độ chính xác khoan cao hơn và độ đồng đều trong mạ điện, dễ xảy ra các khuyết tật như bong bóng trong lỗ và lõm bề mặt.
2. Tăng chi phí sản xuất: Các quy trình đặc biệt sẽ làm tăng chi phí PCB từ 15%-30%, chu kỳ sản xuất cũng bị kéo dài do phải thực hiện thêm các kiểm tra chất lượng và sửa chữa.
Rogers PCB
Lỗ via chìm & lỗ via kín
Khe mạ xuyên
Lắp Ráp Hộp Sản Phẩm
