Переходные отверстия на печатной плате. Металлизация переходных отверстий печатной платы с помощью кабельных наконечников

Как выполнить металлизацию переходных отверстий на печатной плате в домашних условиях. Какие инструменты потребуются для этого процесса. Какие преимущества дает использование кабельных наконечников для металлизации отверстий.

Проблема металлизации отверстий при самостоятельном изготовлении печатных плат

При самостоятельном изготовлении двусторонних и многослойных печатных плат одной из основных проблем является металлизация переходных отверстий между слоями. Промышленные технологии химического и гальванического меднения недоступны в домашних условиях. Поэтому радиолюбители вынуждены искать альтернативные способы создания электрического контакта между слоями платы через отверстия.

Распространенные кустарные методы, такие как пайка проволочных перемычек или использование заклепок, имеют ряд недостатков:

• Ненадежность электрического контакта
• Сложность выполнения при большом количестве отверстий
• Невозможность обеспечить прохождение больших токов
• Неэстетичный внешний вид платы

Поэтому поиск простого и эффективного способа металлизации отверстий остается актуальной задачей для радиолюбителей.

Идея использования кабельных наконечников для металлизации отверстий

Оригинальное решение проблемы металлизации переходных отверстий предложил автор статьи. Он предлагает использовать для этой цели обжимные кабельные наконечники, которые применяются для оконцевания многожильных проводов.

Кабельный наконечник представляет собой металлическую трубку с развальцованным концом. После удаления пластиковой изоляции наконечник превращается в готовую металлическую втулку, которую можно использовать в качестве заклепки для металлизации отверстия на печатной плате.

Преимущества такого подхода:

• Доступность и дешевизна кабельных наконечников
• Простота установки без специальных инструментов
• Возможность пропускать значительные токи
• Надежный электрический контакт с обеих сторон платы
• Аккуратный внешний вид после пайки

Инструменты и материалы для металлизации отверстий наконечниками

Для реализации предложенного метода потребуется следующий набор инструментов и материалов:

• Кабельные наконечники подходящего диаметра
• Кусачки или бокорезы
• Пассатижи
• Керн или сверло по диаметру отверстий
• Молоток
• Конусное шило
• Плоская металлическая поверхность в качестве наковальни

Большинство из этих инструментов наверняка найдется в арсенале любого радиолюбителя. В качестве наковальни автор предлагает использовать обычную консервную банку.

Пошаговый процесс металлизации отверстия кабельным наконечником

Процесс установки наконечника в качестве металлизирующей втулки состоит из следующих этапов:

1. Удаление пластиковой изоляции с наконечника
2. Вставка металлической трубки наконечника в отверстие на плате
3. Осаживание трубки в отверстие с помощью пассатижей
4. Обкусывание выступающей части трубки с обратной стороны платы
5. Развальцовка обрезанного конца трубки с помощью керна и молотка
6. Окончательная формовка заклепки с обеих сторон платы

После этого металлизированное отверстие готово к пайке. Припой надежно заполнит все неровности, обеспечив качественный электрический контакт.

Преимущества метода металлизации кабельными наконечниками

Предложенный способ металлизации отверстий имеет ряд существенных преимуществ:

• Простота реализации без сложных инструментов
• Высокая надежность электрического соединения
• Возможность пропускать большие токи
• Аккуратный внешний вид платы
• Низкая стоимость расходных материалов
• Возможность быстрой металлизации большого количества отверстий

Это делает данный метод отличным выбором для радиолюбителей, изготавливающих печатные платы в домашних условиях.

Ограничения и недостатки метода

Несмотря на все преимущества, у предложенного способа металлизации есть и некоторые ограничения:

• Подходит только для плат толщиной не менее 1.5 мм
• Сложно применить для отверстий малого диаметра (менее 0.8 мм)
• Требует аккуратности при развальцовке, чтобы не повредить плату
• Не подходит для массового производства плат

Однако для большинства любительских проектов эти ограничения не являются критичными.

Советы по улучшению метода

Для повышения качества и надежности металлизации отверстий кабельными наконечниками можно дать следующие рекомендации:

• Использовать наконечники из луженой меди для лучшей пайки
• Подбирать диаметр наконечника максимально близко к диаметру отверстия
• Применять специальную трубчатую оправку для осаживания наконечника
• Использовать развальцовку с фигурной рабочей частью
• Очищать поверхность платы вокруг отверстий перед установкой наконечников

Эти меры позволят получить еще более качественное соединение слоев печатной платы.

Заключение

Предложенный метод металлизации переходных отверстий с помощью кабельных наконечников представляет собой простое и эффективное решение сложной задачи. Он позволяет радиолюбителям изготавливать качественные многослойные печатные платы в домашних условиях без сложного оборудования.

Данный способ можно рекомендовать всем, кто занимается самостоятельным изготовлением печатных плат для своих проектов. Он обеспечивает отличный результат при минимальных затратах времени и средств.

Самодельная печатная плата и переходные отверстия

Занимаясь разработкой печатных плат в домашних условиях часто сталкиваешься с проблемой «рельефных» переходных отверстий. Обычно на самодельных двухслойных платах переходный контакт паяется с обеих сторон тонким залуженным проволокой, результат устраивает но не тогда когда нужно сделать переходный контакт под микросхемой с корпусом TQFP48, SOIC16 если контакт очень рельефный то будет просто невозможно аккуратно припаять микросхему так как ее ножки будут висеть в воздухе.
Предлагаю вам свой вариант создания плоских переходных отверстий.

Создание качественной платы начинается с разработки качественного трафарета для засветки фоторезиста. Плату я создаю в программе EAGLE она очень удобна и в сети достаточно библиотек элементов для нее и примеров использования.
1. Плату вырезаем с запасом по 12 мм с каждой стороны от результирующего размера платы.

2. Перед нанесением фоторезиста плату тщательно шлифуем нулевкой (особенно края от заусенцев) моем губкой с порошковым моющим средством типа «Гала»

Поверхность платы обычно грязная и жирная том моем и прополаскивают до тех пор пока порошок на губке перестанет становиться грязного цвета.
3. Тщательно сушим плату, если надо быстро можно использовать фен для пайки SMD.
4. Фоторезист Pozitiv 20 наносим за один раз и на всю поверхность платы.

5. Даем фоторезисту высохнуть в течение 1 часа разместив ее в горизонтальном положении в темном месте.
6. Пора трафарета. Испытав различные методы самостоятельно печатать трафареты, я остановился на варианте промышленного пленочного трафарета.

Заказываю его на фирме производящей визитные карточки и полиграфию, услуга называется «Фотовывод на пленку». Плату печатаю из Eagle через Bullzip pdf printer и импортирует CorelDraw этот файл и отдаю на печать в фирму. Трафарет получается идеальный, у меня получается делать с ним дорожки 0.2 мм. Заказывают обычно пленку формата А4 на нее помещается много платок моих и моих друзей.

7. Трафарет накладываем на плату с фоторезиста и засвечиваем УФ лампой в течение 3 минут.
8. После засветки даем фоторезиста полимеризоваться потом оставляем его в темном месте на 40 минут.
9. Проявляем плату в растворе NAOH (можно также использовать средство для прочистки труб «Крот» это тот же самый NAOH и он доступен в хозяйственных магазинах) в пропорциях указанных на баллоне с фоторезиста.

10. Даем плате высохнуть.
11. Нижнюю часть заклеиваем скотчем.
12. Травим плату в хлорной железе.
13. После того как плата вытравилась для точного позиционирования нижнего слоя сверлим 2-3 контрольные отверстия через них мы выставим нижний трафарет на просвет отверстий. Здесь важно высверлить отверстия перпендикулярно для поверхности платы. Для этого я сделал простой станочек из моторчика от струйного принтера и каретки от CD привода в качестве обратной пружины сейчас используются денежные резинки))))).

14. Для нижней части платы повторяем пункты 2 -12
Получаем такую ​​штуку.

это именно та плата с дорожками 0.2мм. Обратите внимание на отступы по бокам платы они нам еще понадобятся
15. Сверлим остальные отверстия.
16. Лудим плату.
17. Переходим именно к переходным контактов.

17.1 Отрезаем медный проводок 0.2мм диаметром.
17.2 Лудим его.
17.3 Расплющиваем его на расстояние равное радиусу VIA.
17.4 Загибаем расплюснутый кончик на 90 градусов.
17.5 Вставляем в отверстие и запаиваем его с лицевой стороны.
17.6 Запаиваем его с задней стороны (расплюснутый кончик не даст выпасть проволочке).
17.7 Повторяем со всеми отверстиями.
18. Финальный аккорд. Шлифуем рельефные переходные контакты с обеих сторон, с помощью вот такого устройства

сделанного из алюминиевого уголка с наклеенной на него наждачной бумагой (клеится с помощью двойного скотча)
Шлифуем до желаемой высоты переходных контактов.
Вот тут нам и пригодились отступы на плате они берут удар на себя и не дают «Шкурнику» повредить границы результирующей платы.
Вуаля опрятные платы без ляпов и подгибки ножек!
TQFP48

SOIC16

Оригинал статьи на украинском языке

Несквозные отверстия и микроотверстия в печатной плате

В процессе проектирования печатной платы разработчик иногда сталкивается с необходимостью выполнения несквозных отверстий – то есть переходов с одного слоя другой, без сверления печатной платы насквозь. Связано это может быть с разными причинами:

• Сложный компонент с маленьким шагом выводов, например, BGA с шагом 0.5 мм и менее

• Слишком плотная трассировка при небольшом размере печатной платы, и необходимость создания дополнительных «каналов» трассировки в зоне под переходным отверстием

• Необходимость устранения того кусочка переходного отверстия, который не задействован в электрическом контакте между слоями (так называемый stub), чтобы не создавать лишних проблем для высокоскоростных сигналов

• Потребность в ограничении распространения сигнала только в нескольких слоях, с экранированием остальных слоев – например, при разделении аналоговой и цифровой частей схемы

В англоязычной литературе для обозначения таких отверстий применяют термины blind via (отверстие выходит только на один из внешних слоев), buried via (отверстие полностью находится внутри платы, соединяя два или несколько внутренних слоев), microvia или uvia (отверстие выполнено лазером между двумя соседними слоями). В целом технология, подразумевающая высокую плотность соединений, очень маленькие зазоры и ширину проводника на плате, и применение несквозных отверстий, имеет обобщающее название HDI PCB (High Density Interconnect, или «межсоединения высокой плотности»). Существует несколько международных стандартов, имеющих отношение к HDI-платам, к их конструированию, производству и контролю качества, например:

• IPC/JPCA-2315: Design Guide for High-density Interconnect Structures and Microvias

• IPC-2226: Sectional Design Standard for High-density Interconnect (HDI) Printed Boards

• IPC/JPCA-4104: Qualification and Performance Specification for Dielectric Materials for High-density Interconnect Structures (HDI)

• IPC-6016: Qualification and Performance Specification for High-density Interconnect (HDI) Structures

В русскоязычных статьях и книгах применяют термины «глухие отверстия», «слепые отверстия», «погребенные отверстия», «микроотверстия» и др., при этом эти термины, насколько я понимаю, не всегда понимаются одинаково различными специалистами.

При формировании несквозных отверстий, при их описании в САПР печатных плат, было бы неплохо понимать заранее, какая технология будет использоваться заводом-производителем для их создания. В этой статье мы опишем несколько основных типов несквозных отверстий, на примере изготовления 4-хслойной печатной платы с несквозным отверстием между слоями 1 и 2, и дадим рекомендации по их применению в ваших проектах, в том числе для случая применения высокочастотных материалов и препрегов, таких как Rogers серии 4000.

Пример сечения 4-хслойной печатной платы с несквозным отверстием между слоями 1 и 2.

Информация основана на рекомендациях различных зарубежных производителей печатных плат, с которыми взаимодействует московская компания – дистрибьютор печатных плат “PCB technology” (www.pcbtech.ru), где я работаю уже более 20 лет.

На основе этой информации вы сможете в дальнейшем создавать более сложные конструкции, комбинируя между собой эти виды отверстий и эти технологии.

Итак, вот четыре основных вида несквозных отверстий:

1. Stack up +HDI (прессование с фольгой снаружи плюс микроотверстия)

2. Core+Core +HDI (ядро плюс ядро плюс микроотверстия)

3. Drill + Resin flow (сверление плюс вытекание смолы)

4. Drill + Resin plug (сверление плюс забивка смолой)

Опишем эти варианты подробнее, рассмотрев последовательность основных операций по их изготовлению, и дадим рекомендации по конструированию таких плат.

Вариант 1: Stack up +HDI (прессование с фольгой снаружи плюс микроотверстия)

Этапы изготовления.

1. Двусторонняя заготовка – ядро стеклотекстолита.

2. Травление медного рисунка с обеих сторон.

3. Сборка пакета 4-хслойной печатной платы – ядро внутри, препреги и фольга снаружи.

4. Прессование многослойной заготовки.

5. Сверление микроотверстия лазером.

6. Металлизация отверстий и формирование внешнего рисунка меди.

Рекомендации для такой конструкции:

1. Тут нельзя использовать ВЧ-препрег типа Ro4450.

2. Расстояние между слоями 1 и 2 должно быть менее 0.15 мм. Рекомендуется 0.05…0.1 мм.

3. Глубина отверстия не должна превышать его диаметр.

Вариант 2: Core+Core +HDI (ядро плюс ядро плюс микроотверстия)

Этапы изготовления

1. Двусторонняя заготовка – ядро стеклотекстолита.

2. Травление медного рисунка с одной стороны.

3. Сборка пакета 4-хслойной печатной платы – препрег внутри, ядра снаружи.

4. Прессование многослойной заготовки.

5. Сверление микроотверстия лазером.

6. Металлизация отверстий и формирование рисунка меди во внешних слоях. Дополнительная металлизация позволяет полностью заполнить отверстие медью.

Рекомендации для такой конструкции:

1. Расстояние между слоями 1 и 2 должно быть менее 0.15 мм. Рекомендуется 0.1 мм.

2. Если препрег 1 слой Ro4450, нужно выбирать толщину меди не более 18 мкм.

3. Если препрег 1 слой Ro4450, конструкция Via-In-Pad (заполнение и дополнительная медная крышка на переходных отверстиях) в этой ситуации не рекомендуется.

Вариант 3: Drill + Resin flow (сверление плюс вытекание смолы)

1. Двусторонняя заготовка – ядро стеклотекстолита.

2. Сверление отверстия.

3. Металлизация отверстия.

4. Формирование медного рисунка с одной стороны заготовки.

5. Сборка пакета 4-хслойной печатной платы – препрег внутри, ядра снаружи.

6. Прессование многослойной заготовки. Смола, содержащаяся в препреге, частично или полностью заполняет отверстие.

Рекомендации по этой конструкции:

1. Нельзя использовать только 1 слой препрега.

2. Медь во внутренних слоях – не более 18 мкм.

3. Если применяется препрег Ro4450, то конструкция Via-In-Pad невозможна.

4. Диаметр отверстия не должен превышать 0.25 мм.

5. Плотность таких несквозных отверстий не должна быть чрезмерной.

Вариант 4: Drill + Resin plug (сверление плюс забивка смолой)

1. Двусторонняя заготовка – ядро стеклотекстолита.

2. Сверление отверстия.

3. Металлизация отверстия.

4. Заполнение отверстия смолой и отверждение смолы.

5. Выравнивание поверхности для удаления излишков смолы.

6. Формирование медного рисунка с одной стороны заготовки.

7. Сборка пакета 4-хслойной печатной платы – препрег внутри, ядра снаружи.

8. Прессование пакета.

Рекомендации для этой конструкции:

1. Для обеспечения стабильности размеров, толщина ядра диэлектрика между слоями 1 и 2 должна быть не менее 0.2 мм.

2. Из-за увеличенной финишной толщины меди в слоях 1 и 2 (в связи с дополнительным этапом металлизации) зазоры и проводники в этих слоях – не менее чем 0.1 мм.

Дополнительные рекомендации

Иногда разработчики плат применяют слишком много видов несквозных отверстий в одном проекте, что может привести к проблемам с его производством. Например, в приведенной на рисунке ниже 6-слойной структуре имеются 3 типа отверстий, которые выходят на слой Top. В связи с этим, при изготовлении такой платы три раза выполняется металлизация, и суммарная толщина меди является проблемой для создания прецизионной топологии.

Пример структуры 6-слойной печатной платы с 3 видами отверстий.

Рекомендации для проектирования плат HDI

Минимизируйте число типов отверстий, выходящих на один и тот же слой, или применяйте в таком слое менее прецизионные проводники и зазоры.

В целом – можно посоветовать разработчику перед проектированием структуры слоев и созданием новых видов несквозных переходных отверстий проработать вопрос о том, как именно будет изготавливаться данная печатная плата, на каком заводе-изготовителе, и в какой последовательности будут выполняться циклы прессования слоев, сверления и металлизации отверстий, заполнения отверстий медью или смолой, и т.д.

Чем меньше циклов прессования, и чем меньше видов переходных отверстий, тем дешевле получится ваша плата. В среднем каждый дополнительный вид несквозных переходных отверстий может добавлять от 20 до 50% к стоимости заказа печатной платы. Отметим, что при этом наличие таких отверстий может позволить вам сократить общее количество слоев в плате, снизить нормы проектирования, уменьшить общие габариты платы. А зачастую, как в случае с BGA-компонентами с шагом 0.5 мм, без несквозных отверстий и вовсе нельзя обойтись.

Поддержка несквозных отверстий в САПР

Стоит отметить, что современные САПР довольно неплохо поддерживают технологию несквозных отверстий. Например, в САПР Cadence Allegro и ее подмножестве OrCAD имеется возможность в один клик создать падстек для заданной пары слоев, просто на основе выбранного вами имеющегося в проекте печатной платы сквозного падстека. В процессе трассировки пользователь может выбрать, с какого на какой слой ему нужен переход, и при этом указать, какой тип из существующих в проекте несквозных отверстий выбрать для этой операции. При формировании конструкторской документации и файлов Gerber САПР автоматически формирует необходимый комплект файлов сверления. Кроме того, в Allegro имеется специальная опция, Allegro PCB Miniaturization Option, предназначенная специально для работы с HDI-платами, и позволяющая работать не просто с отдельными микроотверстиями, а с их ступенчатыми и стековыми структурами, как «объектами топологии». В этом случае объект «структура микроотверстий» может быть не просто размещен на плате, но и модифицирован под требования конкретной ситуации – например, связанные в единую структуру ступенчатые микроотверстия в слоях 1-2, 2-3 и 3-4 могут быть нужным разработчику образом ориентированы в топологии, чтобы упростить трассировку. Также опция Allegro Miniaturization позволяет выполнять все необходимые технологические требования (DFM – design for manufacturing, «разработка для производства»), чтобы обеспечить возможность эффективной разработки и качественного изготовления печатных плат с первой же итерации.

Поддержка в CAM-системах

Современные CAM-системы, применяемые для проверки производственных файлов печатных плат, неплохо поддерживают несквозные отверстия. Например, редактор Gerber-файлов CAM350 версии 14 позволяет в момент загрузки файлов Gerber и NC-drill удобным образом отсортировать их и указать, между какими парами слоев должны располагаться те или иные несквозные отверстия, и задать тип микроотверстий. Более того, CAM350 предлагает автоматически извлечь таблицу соединений на основе топологии слоев и отверстий. Если у вас есть возможность извлечь аналогичный нетлист из вашей САПР, можно с помощью CAM350 проверить полученные Gerber-файлы на корректность и на соответствие этому нетлисту.

Однажды эта функция позволила мне вовремя обнаружить ошибку в Gerber-файлах заказчика: одно из несквозных отверстий на плате было задано для некорректной пары слоев и замыкало между собой две цепи. С помощью простых проверок в CAM350 я быстро увидел эту проблему и связался с заказчиком, так что он поправил свой проект, и в производство печатных плат ушли корректные файлы.

Заключение

Надеюсь, что эта статья не только даст вам дополнительную пищу для размышления о микроотверстиях, но и позволит создать новые конкурентоспособные проекты с помощью микроотверстий и HDI-структур. Подписывайтесь на наш блог, https://www.pcbsoft.ru/blog (кнопка Вход / Регистрация), чтобы получать новую информацию по проектированию печатных плат, статьи, уведомления о новых семинарах и новых версиях САПР, и приходите на наши семинары, где подробно рассказывается о различных новых технологиях в изготовлении печатных плат.

Заполнение переходных отверстий – статьи компании «ТЕХНОТЕХ»

В данной статье мы рассмотрим два способа решения задач в случае необходимости изготовления печатных плат с размещенными переходными отверстиями непосредственно на контактных площадках поверхностно монтируемых элементов:

• полное заращивание переходных сквозных и «глухих» отверстий медью;
• заполненные переходных сквозных и «глухих» отверстий нетокопроводящей пастой с последующем закрытием переходного отверстия медной «крышкой».

Технология заращивания переходных сквозных и «глухих» отверстий медью на нашем предприятии применима при условии, что соотношение толщины заготовки к диаметру отверстия не превышает значения 1:1.

Для заращивания «глухих» отверстий, выполненных с помощью установок лазерного сверления или отверстий, полученных контактным сверлением на сверлильных станках, в процессе гальванического наращивания меди используются специализированные органические добавки в отдельных гальванических ваннах меднения, оснащенных импульсными источниками тока. Медные аноды и их расположение, системы покачивание заготовки и перемешивания раствора, плотность тока и время осаждения отличается от привычных гальванических ванн меднения. 

Полное заращивание переходных отверстий медью также можно проводить на заготовках с толщиной до 0,5 мм в стандартных гальванических ваннах меднения, но при этом диаметр заращиваемого переходного отверстия не должен превышать 0,3 мм.

При использовании данной технологии заготовки печатных плат два раза проходят операцию сверления и металлизации отверстий. При первом сверлении сверлятся только те отверстия, которые необходимо зарастить, сам процесс заращивания происходит на малых плотностях тока и при длительном времени электролиза (порядка 4-5 часов). После этого происходит процесс выравнивания медного осадка на поверхности заготовки при помощи специализированных планаризаторов. Во время второго сверления досверливаются и затем металлизируются оставшиеся металлизированные отверстия, которые не нужно заращивать.

Данная технология достаточно трудозатратна и не универсальна, поэтому далее мы более подробно разберем технологию заполнения переходных сквозных и «глухих» отверстий нетокопроводящей пастой с последующем закрытием переходных отверстий медной «крышкой».

На нашем производстве применятся технология вакуумного заполнения переходных отверстий нетокопроводящей пастой на специализированном оборудовании. Имеющийся комплект оборудования позволяет производить заполнение переходных отверстий различного диаметра — от 0,1 до 2,5 мм при толщине печатной платы более 0,5 мм.

Процесс производства печатных плат условно можно разделить на два этапа:

— На первом этапе изготавливается полуфабрикат печатной платы, в котором сверлятся только те переходные сквозные и «глухие» отверстия, которые необходимо заполнить. Затем выполняется процесс предварительной металлизации отверстий для заполнения (это может быть как процесс химического меднения, так и процесс активации диэлектрика на основе углерода BlackHole компании MacDermid). Когда токопроводящий слой на диэлектрике получен, выполняется электрохимическое осаждение гальванической меди: не менее 25 мкм в отверстиях для многослойных печатных плат и не менее 20 мкм для двусторонних печатных плат. Для этого на поверхности полуфабриката первоначально получается рисунок, выполненный сухим пленочным фоторезистом, на котором открываются контактные площадки переходных отверстий для заполнения, для последующего осаждения гальванической меди. 

Непосредственно заполнение сквозных и «глухих» переходных отверстий производится в вакуумной камере, при этом заготовка закрепляется в вертикальном положении внутри вакуумной камеры, происходит герметизация камеры и создание вакуума. На заготовку, расположенную между двух заполняющих ножей, через сопла под высоким давлением одновременно с двух сторон подается специализированная паста, которая запрессовывается в объем заполняемых отверстий. Благодаря вакууму, высокому давлению и полужидкому состоянию пасты обеспечивается хорошее заполнение отверстий пастой.

Удаление излишков специализированной пасты с поверхности заготовки производится в дополнительном модуле установки при помощи ракелей, заточенных под определённый угол. 

В дальнейшем заполненные заготовки помещаются в конвекционную печь, где происходит термоотверждение пасты. Материал, используемый для заполнения отверстий, имеет очень малый процент усадки после термоотверждения благодаря высокой плотности и низкому содержанию летучих компонентов. Это позволяет качественно заполнять сквозные и «глухие» переходные отверстия в печатных платах толщиной до 4 мм, не опасаясь риска образования трещин и пустот в отверстиях.

После термоотверждения пасты производится механическая очистка поверхности заготовки от остатков пасты при помощи специализированных планаризаторов. Данная процедура обеспечивает не только удаление излишков пасты, но и ровность поверхности контактных площадок переходных отверстий. 

— Второй этап включает в себя повторное сверление, во время которого досверливаются оставшиеся металлизированные отверстия, которые не нужно было заполнять, повторное проведения предварительной активации диэлектрика, основное формирование рисунка схемы и основной этап электрохимического осаждения гальванической меди, во время которого происходит образование дополнительного медного тента над отверстиями, заполненными нетокопроводящей пастой. Дальнейший технологический процесс изготовления печатных плат не отличается от стандартного.

Кроме своего основного назначения, процесс заполнения переходных отверстий нетокопроводящей пастой с последующим закрытием переходного отверстия медной «крышкой» или процесс полного заращивания переходных отверстий медью позволяют «усилить» переходные отверстия и предотвращают стекание припоя в переходные отверстия в процессе проведения сборочно-монтажных работ.

Инженер-технолог ООО «ТЕХНОТЕХ»

Гусева А.О.

Металлизация переходных отверстий печатной платы кабельными наконечниками

Помню, в детстве, когда фольгированный гетинакс делался самостоятельно, с помощью клея «БФ» и утюга, у нас была мечта – пустотелые заклёпки.

В каком-то журнале публиковалась технология их изготовления. Предлагалось протянуть полоску фольги через коническое отверстие (подобие фильерной доски), чтобы получилась трубочка. Потом нужно нарезать трубочку и расклепать с двух сторон в плате.

Похоже, статья была неполная, потому что я до сих пор с трудом представляю, как можно реализовать её на практике в домашних условиях, начиная с изготовления фильеры.

Трудов было затрачено немало, но ничего путного так и не получилось. Конфигурация фильеры должна быть непростой, рабочая поверхность — отполированной, заготовка для неё — калёной, а самое главное – ширина полоски должна быть выдержана с довольно высокой точностью. Разрезать получающуюся трубку – ещё одна задача, да и расклепать тоже весьма непросто.

Содержание / Contents

Камрад, рассмотри датагорские рекомендации

🌼 Полезные и проверенные железяки, можно брать

Опробовано в лаборатории редакции или читателями.

Недавно понадобилось мне сделать двустороннюю печатную плату. И не просто двустороннюю, а обязательно с переходами между слоями, так как при пайке доступа к противоположной стороне не будет. И не просто с переходами, а с достаточно мощными переходами, потому что по этим переходам предполагается протекание сравнительно больших токов.

Первой мыслью было сделать дополнительные площадки и соединить слои медными заклёпками из подходящего провода, но подсознание протестовало – решение-то неуклюжее…

Идея пришла неожиданно. Обжимные наконечники для многожильного монтажного провода я использую в работе регулярно,

но как-то не ассоциировались они у меня с заклёпками, пока у одного наконечника не свалился изолятор…

Вот тут-то всё и встало на свои места. В первый момент в голову стали приходить всякого рода развальцовки с фигурной формой рабочей части, весьма желательно, из подзакалённой стали, с отполированной поверхностью. Но, в конечном итоге, решил не заморачиваться и работать подручным инструментом.

Кусачки, пассатижики, керн по диаметру отверстий и молоток. Конусное шило – важный инструмент в этом деле. У меня было заточенное в незапамятные времена (сейчас даже не представляю для чего), сверло – как раз впору пришлось. Ну и самое главное – многофункциональный инструмент, в домашнем обиходе именуемый «консервная банка», играющий роль наковальни.

Эксперименты показали, что получается вполне функционально, не по заводскому, конечно, но это не важно — неровные края заклёпок скрываются под припоем.

Итак, берём наконечник.
Удаляем изолятор.
Получается вот такая штука.

Вставляем развальцованную трубку в плату. Лучше, если отверстие в ПП будет максимально соответствовать наружному диаметру трубки наконечника, трубка должна входить плотно, с трудом. Максимально осаживаем пальцами. Специальную трубчатую осадку с молотком применять не стал. Получающийся в результате неполного прилегания развальцовки к плате запас, как раз и идёт на развальцовку заклёпки с другой стороны платы.

Обкусываем заклёпку заподлицо с фольгой. Как показала практика, обкусывать лучше всего бокорезами с плоскими (без фаски) режущими поверхностями.

Трубка, естественно, сжимается на резе, я пробовал, перед обкусыванием, вставлять внутрь трубки кусок обмоточного провода, но результат получился не шибко складным. Оказалось, что гораздо проще вставить со стороны развальцовки подходящее конусное шило и расправить этот сжим.

Дальше совсем просто. Осталось взять керн и развальцевать получившуюся заклёпку.

Пара лёгких ударов по выступающим краям и новенькая заклёпка стоит на своём месте. Иногда, по ситуации, бывает нужно слегка расширить отверстие конусным шилом.

Обрезок наконечника — сплющенную трубку слегка сжимаем пассатижами,

Расправляем шилом, вставляем в плату и развальцовываем расправленный конец

Получаем новую заготовку для пустотелой заклёпки

А дальше – всё по кругу… Вот результат – плата односторонняя

С другой стороны

Плата двухсторонняя

С другой стороны.

После установки всех заклёпок нужно сразу всё облудить и пропаять. Иначе придётся использовать активный флюс вместо канифоли, т.к. заклёпки довольно быстро окисляются.
Вот так это выглядит после пролуживания заклёпок и подготовки к окончательной пайке.

В плату вставлены как раз те детали, из за которых всё и затевалось.

Надеюсь, моя идея использования кабельных наконечников пригодится согражданам.
Спасибо за внимание!

Камрад, рассмотри датагорские рекомендации

🌼 Полезные и проверенные железяки, можно брать

Опробовано в лаборатории редакции или читателями.

 

Ремонт переходных отверстий в многослойных печатных платах

В приведенном примере переходное отверстие на многослойной печатной плате ошибочно соединено с 9 слоем, а должно быть соединено с 15. Проблема решается «микро-хирургической операцией», но для этого потребуется аккуратность, выверенная техника и опытные руки исполнителя.

Порядок действий

1. Начиная с первого слоя просверливаем металлизацию плату насквозь через переходное отверстие, чтобы разорвать соединение с 9 слоем, но так чтобы при этом не повредить контактную площадку и проводник к ней на наружной стороне платы (Рис. 1).
2. С обратной стороны на сверлильном станке аккуратно сверлим плату на глубину до 15 «земляного» слоя так, чтобы обеспечить доступ к месту пайки нового проводника (место пайки в форме полумесяца — Рис. 2).

Рис. 1. Разрываем соединение с 9 слоем

Рис. 2.Рассверливаем плату с обратной стороны до 15 слоя

3. Припаиваем проводник к подготовленному месту на 15 слое и пропускаем проводник через плату (Рис. 3).
4. Припаиваем второй конец проводника к контактной площадке рядом с переходным отверстием первого слоя платы (Рис. 4).

Рис. 3. Припаиваем новый проводник к 15 слою

Рис. 4. Припаиваем второй конец проводника к контактной площадке

5. Теперь переходим снова на обратную сторону и сначала запаиваем, а потом заполняем просверленное отверстие высокопрочным эпоксидным композитом, тонированным нужным цветовым оттенком (Рис. 5).
6. Повторяем ту же операцию на наружной стороне платы (Рис. 6). Все готово!

Рис. 5. Запаиваем и заполняем просверленное отверстие эпоксидным композитом

Рис. 6. Повторяем операцию для первого слоя

Процедура кажется довольно сложной и трудно выполнимой, но на самом деле при должной сноровке, опыте и нужных инструментов – все становится простым и возможным.

Еще статьи о монтаже печатных плат:

29.01.2021Юрий Суркис

Проектирование для производства (DFM). Часть 2. Подготовка стратегии конструирования печатного узла

Рисунок 12 – Вскрытые и закрытые переходные отверстия

В статье рассмотрены вопросы детальной проработки будущей печатной платы, которые позволят вам спланировать размещение элементов платы с учетом технологических требований производства. Рассмотрена специфика поверхностного и «врубного» монтажа, особенности слоёв шелкографии и паяльной маски, переходные отверстия и элементы сглаживания (teardrops). Рассмотрены возможности САПР Altium Designer, позволяющие учесть эти требования и рекомендации.

Введение

Данная статья продолжает цикл статей, посвященных проектированию печатных плат с учетом технологии производства и технологических требований или, другими словами, проектированию для производства (DFM). DFM – это способ организации процесса проектирования изделий на основе печатных плат. Достижение корректного результата может вызвать проблемы, если не соблюдать все требования.

После того, как выбор материалов завершен, необходимо более детально проработать основные параметры печатной платы, влияющие как на последующий процесс проектирования, так и на ее последующее изготовление. Подход к проектированию печатной платы может отличаться от проекта к проекту, однако существует ряд основных конструктивных рекомендаций, которые позволяют учесть ряд требований DFM и позволят довести проект платы до завершения без проблем, связанных с производством.

Необходимо учитывать вопросы проектирования печатных плат с компонентами поверхностного монтажа и монтируемых в отверстия (так называемого «врубного» монтажа), особенности работы со слоями паяльной маски и слоями маркировки (слои шелкографии), особенности создания переходных отверстий и другие вопросы, которые позволят спланировать подход к проектированию печатной платы и избежать проблем на старте.

Сквозные или поверхностные контактные площадки

В процессе проектирования печатной платы перед конструкторами стоит выбор между компонентами, монтируемыми по технологии поверхностного монтажа (surface mount technology – SMT) или компонентами, монтируемыми по технологии монтажа в сквозные отверстия (through-hole). При применении в печатной плате сразу двух типов технологий, такая плата будет считаться гибридной. Согласно современным отраслевым тенденциям в области проектирования печатных плат, рекомендуется стремиться к тому, чтобы на плате преобладали именно поверхностно монтируемые компоненты (surface mounted devices – SMD).

Компоненты, монтируемые в металлизированные сквозные отверстия (plated through-hole devices – PTH) требуют большего времени на изготовление и проектирование печатных плат с их применением. Технология SMT доминирует на рынке проектирования печатных плат с 1990-х годов и имеет много преимуществ, например, более высокую плотность размещения компонентов при более низкой стоимости. В процессе выбора между SMT и through-hole необходимо помнить следующий перечень рекомендаций:

• Печатные платы с компонентами PTH чаще всего монтируются по технологии групповой пайки волной, в то время как печатные платы с компонентами типа SMD могут быть смонтированы как по технологии групповой пайки волной припоя, так и по технологии оплавления паяльной пасты. А также, стоит учитывать, что компоненты типа SMD, в большинстве своем, подходят для автоматизированного способа установки в отличии компонентов типа PTH.
• Гибридная печатная плата значительно усложняет процесс ее изготовления, и как следствие, увеличиваются сроки и стоимость изготовления.
• Ручной способ монтажа применим ко всем компонентам PTH и к части корпусов компонентов типа SMD, но его применение нецелесообразно как с точки зрения сроков/стоимости изготовления, так и с точки зрения использования человеческих ресурсов.

 

От выбранного способа установки компонентов напрямую зависят последующие затраты, и время изготовления. Рекомендуется придерживаться именно технологии SMT при разработке профессиональных конструкций, так как она позволяет более эффективно использовать пространство вашей платы, позволяет увеличить скорость изготовления (особенно заметно при серийном изготовлении) и снизить ее стоимость. Также платы с компонентами типа SMD отличаются более высокой надежностью.

Большая часть проблем при монтаже элементов на печатную плату зависит от качества создания посадочных мест. В редакторе посадочных мест, входящем в состав Altium Designer, можно создавать все типы посадочных мест компонентов, от простых (резисторов, конденсаторов, микросхем) стандартной формы для поверхностного и «врубного» монтажа, до самых сложных и нестандартных. Так же имеется ряд Мастеров, которые помогают автоматизировать процесс создания посадочных мест компонентов.

Для стандартизированных корпусов поверхностного монтажа (см. Рисунок 1) в Altium Designer разработан мастер создания посадочных мест, основанный на стандарте IPC-7351 (IPC Compliant Footprint Wizard), который позволяет избежать ошибок.

Рисунок 1 – Перечень корпусов по стандарту IPC-7351

Мастер посадочных мест последовательно запрашивает исходные данные для построения посадочного места. Для формирования посадочного места с использованием данного мастера потребуется ввести только параметры корпуса – расположение контактных площадок и формирование линий на слое шелкографии будет выполнено автоматически по заложенным в мастер формулам.

Если корпус элемента для разрабатываемого посадочного места не входит в перечень корпусов стандарта IPC-7351, но он основан на типовых принципах построения корпусов, таких как BGA, Capacitors, Diodes, DIP, Edge Connectors, LCC, PGA, QUAD, Resistors, SOP, SBGA, SPGA, то вы можете воспользоваться Мастером создания посадочных мест (Footprint Wizard).

В данном случае будет необходимо ввести все параметры контактных площадок (ширину, глубину, длину, диаметр отверстия), их шаг расположения и количество, отступы от линий шелкографии. Используя возможности данного мастера, возможно создать посадочные места для большинства типов компонентов.

При необходимости создания посадочного места для нестандартного компонента можно воспользоваться возможностями редактора посадочных мест, который позволяет сформировать посадочное место для любого компонента (см. Рисунок 2).

Рисунок 2 – Нестандартный корпус

Редактор позволяет загрузить 3D-модель в посадочное место, после чего можно проконтролировать совмещение выводов элемента с контактными площадками посадочного места. У некоторых компонентов контактные поверхности имеют нестандартную форму, однако в редакторе посадочных мест возможно создавать контактные площадки любой формы (см. Рисунок 3).

Рисунок 3 – Контактная площадка сложной формы

Шелкография и позиционные обозначения компонентов

Слой шелкографии (так же известный как слой маркировки), предназначен для облегчения монтажа печатного узла, его ремонта или для размещения дополнительной справочной информации, помогающей понять его интерфейсы. Все компоненты на плате обычно имеют контурные линии обозначающие зоны, в которых они должны быть установлены. Все контуры компонентов на слое шелкографии должны быть помечены обозначением этих компонентов, а также должны иметь дополнительные указания по ориентации компонента на печатной плате (ключи) или иметь индикаторы полярности.

Необходимо убедиться, что все элементы шелкографии читаемы и видимы даже после установки компонентов, что упрощает проверку после монтажа компонентов. В таблице №1 (скачать по ссылке Таблица 1) приведены рекомендации по созданию слоя шелкографии для различных типов компонентов, а именно размещение обозначений компонентов и их индикаторов/ключей, а также создания контуров и линий, позволяющих правильно понять места установок компонентов с учетом их габаритов.

Для осуществления управления и контроля за процессом создания маркировки на слое шелкографии в Altium Designer имеется возможность установить ряд правил в редакторе правил и ограничений. Одно правило, Silk to Solder Mask Clearance (см. Рисунок 4), позволяет контролировать наложение рисунка маркировки на контактные площадки, так как ее наличие на площадках может помешать процессу пайки и привести к нарушению монтажа ЭРИ.

Рисунок 4 – Правило контроля за пересечением элементов маркировки контактных поверхностей

Другое правило, Silk to Silk Clearance (см. Рисунок 5), призвано осуществлять контроль зазоров между элементами маркировки для обеспечения ее читаемости и корректного размещения.

Рисунок 5 – Правило контроля за зазорами между элементами маркировки

Обозначения компонентов

На рисунке 6 приведен список стандартных обозначений компонентов по ГОСТ 2.710, которые используются при разработке схем электрических принципиальных. Список обозначений приведенный на рисунке 6 не является полным.

Рисунок 6 – Буквенные коды наиболее распространённых видов элементов в соответствии с ГОСТ 2.710-81

Рекомендуется использовать эти обозначения для нанесения маркировки во все печатные платы, с целью унификации обозначений и сокращения затрат на стандартизацию конструкторской документации. Использование стандартных обозначений также позволит повысить читаемость печатной платы при изготовлении, доработках или ремонтах.

Паяльная маска

Паяльная маска представляет собой тонкий лакоподобный слой, нанесенный в качестве окончательного покрытия на печатную плату, чтобы защитить проводящий рисунок, не предназначенный для пайки. Паяльная маска обладает рядом преимуществ:

• Защита печатной платы от повреждений, вызванных в следствие протекания окислительно-восстановительных реакций в паре медь – атмосферный кислород;
• Предотвращение образование мостиков из припоя между элементами проводящего рисунка, паяльная маска в данном случае выступает в роли барьера, так как не обладает смачиваемостью припоем;
• При нанесении маски непосредственно на медные проводники (без финишного покрытия), она позволит предотвратить эффекты отслаивания во время процесса сборки.

Одно из основных производственных требований, которое влияет на процесс нанесения защитной паяльной маски в проекте, это соблюдение зазоров.

Вскрытия защитной паяльной маски с отступами от элементов проводящего рисунка нужны везде, где требуется пайка или электрический контакт (вокруг контактных площадок SMD и PTH, контактных поверхностей/отверстий для измерительных инструментов, реперных знаков и др.).

Указание зазоров паяльной маски позволит избежать ее попадания на контактные площадки в процессе изготовления. Нормальными значениями отступа считаются 0,05мм, для получения точных значений допустимых зазоров обратитесь к вашему изготовителю. Однако не следует использовать минимальные значения зазоров на всей печатной плате, минимальные значения целесообразно использовать только для элементов с малым шагом выводов.

Второе основное производственное требование, которое необходимо учитывать при проектировании, это минимальная ширина паяльной маски (масочный мостик).

Как уже упоминалось выше, паяльная маска может выступать в роли барьера при пайке элементов и предотвращать образование мостиков из припоя. Стандартное значение ширины паяльной маски, которая будет устойчива к внешним воздействиям это 0,15 мм.  Однако, для элементов с малым шагом выводов для обеспечения качественной пайки, допускается локальное уменьшение ширины масочных мостиков с одновременным уменьшением отступов маски от контактных площадок. В некоторых случаях целесообразно уменьшить ширину контактных площадок для увеличения зазоров между ними. Предельные значения необходимо узнавать у производителя.

Для осуществления управления и контролем за процессом создания паяльной маски в Altium Designer имеется возможность установить ряд правил в редакторе правил и ограничений. Одно правило, Minimum Solder Mask Sliver (см. Рисунок 7), осуществляет контроль минимальных зазоров на слое паяльной маски.

Рисунок 7 – Правило контроля за зазорами на слое паяльной маски

Другое правило, Solder Mask Expansion (см. Рисунок 8), позволяет установить и контролировать отступ для зоны вскрытия паяльной маски от края переходного отверстия или края контактной площадки.

Рисунок 8 – Правило контроля за отступом паяльной маски

Переходные отверстия

Переходные отверстия являются важной частью любой печатной платы, так как они позволяют осуществить электрическую связь слоев между собой. Однако, при проектировании переходных отверстий необходимо также учитывать ряд особенностей, которые могут повлиять на дальнейшее изготовление печатной платы.

В обычном случае, переходные отверстия должны иметь отступ от соседних проводников. В значительной степени, на зазор будет влиять то, каким образом будет нанесена на него паяльная маска, будет ли это закрытое переходное отверстие или отверстие с открытой маской. Для открытых переходных отверстий требуются увеличенные отступы до проводников.

При выборе размера металлизированных отверстий в процессе проектирования необходимо учитывать то, что не любое переходное отверстие возможно металлизировать. Необходимо учитывать допустимое соотношение сторон, которое способно обеспечить производство. Если придерживаться соотношения 1:5 между диаметром и толщиной печатной платы, то можно утверждать, что большинство современных производителей будет способно изготовить печатную плату с такими переходными отверстиями.

Так, например, при толщине печатной платы 1,5 мм можно использовать переходные отверстия диаметром 0,3 мм. Однако, большинство производителей способны изготовить переходные отверстия и с большим соотношением, но в этом случае могут возникнуть дополнительные ограничения на итоговую толщину печатной платы. Так же при выборе размера отверстия следует помнить, что готовое сквозное металлизированное отверстие получится меньше внутреннего диаметра, так как на него будет нанесен проводящий слой меди (среднее значение этого слоя составляет 15-20 мкм).

В менеджере слоев Layer Stack Manager, входящем в состав Altium Designer, о котором упоминалось в первой части данного цикла статей, имеется возможность создавать все типы переходных отверстий, существующих в настоящее время (см. Рисунок 9).

Рисунок 9 – Возможности создания переходных отверстий

Гарантийный поясок переходных отверстий

Поясок металлизации переходного отверстия – это разница между диаметром контактной площадки отверстия и соответствующим диаметром сверла, или областью на площадке, которая окружает переходное отверстие (см. Рисунок 10). Размер пояска металлизации переходного отверстия закладывается на этапе проектирования печатной платы.

Рисунок 10 – Рекомендуемая ширина гарантийного пояска

Гарантийный поясок (annular ring) переходного отверстия – это минимально допустимое расстояние между краем отверстия и краем соответствующей контактной площадки в самом узком месте, оставшееся после травления печатного рисунка.

В процессе изготовления есть ряд факторов, которые могут приводить к смещению центра отверстия относительно площадки. В зависимости от класса разрабатываемой печатной платы, отверстие может выступать за границы площадки, быть касаться ее или иметь минимальное значение ширины (см. Рисунок 11).

Рисунок 11 – Смещение отверстия в переходном отверстии

С учетом выставляемых требований к гарантийному пояску после изготовления, производитель печатной платы может потребовать увеличения размеров контактной площадки для обеспечения этих требований.

Открытые переходные отверстия представляют собой открытые межслойные переходы, которые не покрыты паяльной маской. Между такими элементами на плате минимальная ширина паяльной маски должна составлять следующие значения: рекомендуемое значение 0,5 мм и минимальное 0,4 мм (см. Рисунок 12).

Рисунок 12 – Вскрытые и закрытые переходные отверстия

Покрытие паяльной маской сквозных переходных отверстий вместе с контактной площадкой должно быть установлено в проекте печатной платы как значение по умолчанию. Производитель печатных плат не будет делать это за вас. Закрытие переходных отверстий паяльной маской особенно важно в конструкциях с элементами типа BGA, где контактные площадки расположены близко друг к другу (см. Рисунок 12).

Для осуществления управления и контроля выбора диаметра переходного отверстия и выбора толщины гарантийного пояска в Altium Designer имеется возможность установить ряд правил в редакторе правил и ограничений. Одно правило, Minimum Annular Ring (см. Рисунок 13), осуществляет контроль за минимальной шириной гарантийного пояска.

Рисунок 13 – Правило контроля за шириной гарантийного пояска

Другое правило, Hole Size (см. рисунок 14), позволяет установить и контролировать диапазон допустимых диаметров переходных отверстий.

Рисунок 14 – Правило контроля за размерами переходных отверстий

Переходные отверстия на контактных площадках и микропереходы

Еще один тип переходных отверстий, которые вы можете применять в своих проектах, это переходные отверстия на контактных площадках и микропереходы. Использование технологии сквозных переходных отверстий может позволить упростить процесс трассировки элементов в корпусах типа BGA и процесс размещения фильтрующих конденсаторов, а также упростит решение вопросов теплопередачи и заземления. Для проектирования печатных плат с такими отверстиями есть ряд рекомендаций:

• Переходные отверстия, расположенные внутри контактных площадок должны быть закрыты медным слоем. Также обратная сторона таких отверстий должна быть либо так же закрыта медным слоем, либо должна быть закрыта паяльной маской, чтобы не допустить попадания химических растворов внутрь отверстия.
• Следует закрывать такие переходные отверстия, иначе в процессе монтажа могут возникнуть проблемы, связанные с перераспределением припоя от места соединения через переходное отверстие. Что в свою очередь может привести к недостатку припоя и образованию пустот в паяном соединении.

Однако процесс создания закрытых сквозных переходных отверстий, расположенных на контактных площадках может сделать далеко не каждый производитель печатных плат, в связи со спецификой их создания. Выходом из данной ситуации может стать применение переходных отверстий в виде микропереходов. Микропереходы, или microVia, выполняются по технологии сверления на заданную глубину фрезеровкой или лазерным методом, после чего на этапе металлизации всей многослойной печатной платы металлизируются и такие переходные отверстия.

Использование таких переходных отверстий также имеет ряд своих особенностей, например, создавать такие переходные отверстия на большую глубину нецелесообразно, так как соотношение глубины такого перехода к его диаметру обычно составляет 0,7. При диаметре отверстия 0,2 мм мы можем углубиться на глубину 0,14мм, а это значение обычно соответствует второму с края слою. Еще одной немаловажной особенностью печатных плат с микропереходами является большая толщина осажденной меди на верхних слоях, а как следствие для толстого слоя меди, производитель может потребовать увеличения ширины и зазоров между проводниками.

Глухие и скрытые переходные отверстия

Так же, как и обычные сквозные переходные отверстия глухие и скрытые переходные отверстия (blind and/or buried vias – BBV) представляют собой отверстия, которые соединяют один или несколько слоев. Глухие переходные отверстия соединяют один из внешних слоев с одним или нескольким внутренними слоями. Скрытые переходные отверстия соединяют внутренние слои между собой.

Пример таких переходных отверстий показан на рисунке 15. Особенностью таких переходных отверстий является то, что для создания каждого такого отверстия производитель печатных плат должен выполнить дополнительную операцию металлизации отверстий, что в свою очередь будет увеличивать толщину проводников на крайних слоях таких отверстий.

Рисунок 15 – Глухие и скрытые переходные отверстия

Переходные отверстия и компоненты поверхностного монтажа

В процессе оплавления паяльной пасты при пайке компонентов в корпусах для поверхностного монтажа (наиболее критично для корпусов BGA), они могут смещаться или перекашиваться, в результате чего может возникнуть ситуация возникновения короткого замыкания вывода компонента с близкорасположенным переходным отверстием. Поэтому нужно стараться использовать именно закрытые маской переходные отверстия при расположении их под корпусом или рядом с контактными площадками корпусов SMD. При необходимости использования именно открытых переходных отверстий следует придерживаться следующих правил:

• Если переходное отверстие расположено в одной плоскости с контактной площадкой SMD компонента (не обязательно BGA), то расстояние между переходным отверстием и такой контактной площадкой должно составлять не менее 50% от ширины контактной площадки.
• Если переходное отверстие расположено со стороны торца контактной площадки, то оно должно располагаться с отступом от него. Обычно требуется отступ порядка 0,4 мм.

В таблице 2 (скачать по ссылке Таблица 2) показаны примеры того как рекомендуется и не рекомендуется располагать переходные отверстия относительно SMD компонентов.

Каплеобразное сглаживание, или Teardrop

Целью создания дополнительных каплеобразных элементов (teardrop), призванных сгладить переходы между широким медным участком и узким, является плавное снижение термического и механического напряжений, в этом случае проводник при соединении с контактной площадкой имеет дополнительную медную опору. Добавление таких элементов также позволит облегчить изготовителю обеспечение наличие минимального гарантийного пояска при сверлении отверстия через контактную площадку переходного отверстия.

Добавление таких элементов особенно актуально при применении тонких проводников. Для проводников шире 0,5 мм добавление сглаживаний обычно не требуется. Если разрабатываемая печатная плата не является частью высокоскоростного или радиочастотного устройства, то старайтесь всегда добавлять элементы сглаживания на завершающих этапах разработки печатной платы. На рисунке 16 показаны примеры таких элементов сглаживания.

Рисунок 16 – Пример teardrops

В Altium Designer имеется специальный инструмент, который позволяет создавать/удалять элементы сглаживания (капли) на печатной плате (см. Рисунок 17). Вы сможете создавать такие “капли” и только для выделенных элементов проводящего рисунка, и для всех элементов сразу.

Рисунок 17 – Инструмент для создания teardrops

Доступен выбор стиля формирования “капли”, выбор осуществляется в зависимости от предпочтений проектировщика либо в зависимости от рекомендаций производителя. Также доступен выбор объектов, для которых будет осуществляться сглаживание: переходные/контактные отверстия, поверхностные контактные площадки, разноширинные либо Т-образные проводники.

Заключение

Подводя итог, можно сказать, что в процессе подготовки стратегии для проектирования печатной платы пригодной для производства вам необходимо определиться с типами компонентов, которые будут применяться в проекте. А именно: будут ли это компоненты поверхностного / “врубного” монтажа или же это будет гибридная печатная плата.

Необходимо учитывать все особенности доступных типов переходных отверстий, знать их достоинства и недостатки и применять их в соответствии с рекомендациями. Особое внимание необходимо уделять созданию слоя с маркировкой/шелкографией, так как это может повлиять на дальнейший процесс изготовления печатной платы и работы с ней. Работа со слоем паяльной маски также содержит в себе ряд требований, которые необходимо учитывать.

Используя информацию, изложенную в данной статье вы сможете избежать проблем при изготовлении печатной платы.

Спроектировать посадочные места с корректным слоем шелкографии, выполнить настройку типов переходных отверстий, определить правила и осуществлять контроль за слоем паяльной маски, а также осуществить добавление элементов сглаживания (teardrop), влияющих на последующее изготовление платы, поможет набор инструментов, входящих в состав САПР Altium Designer.

В следующей статье цикла будет продолжена тема подготовки стратегии конструирования печатного узла и рассказано о том, как размещать переходные отверстия, а также будут даны рекомендации по расположению проводников на печатной плате. Будут рассмотрены различные варианты размещения переходных отверстий, с указанием рекомендуемых отступов от контактных площадок, будут рассмотрены различные варианты соединения проводников и полигонов с контактными площадками посадочных мест компонентов, а также будут рассмотрены вопросы установки термобарьеров.

Переходное отверстие в печатной плате PAD (VIP)

Переходное отверстие в печатной плате PAD (VIP)

При проектировании печатных плат технология сквозных отверстий (VIP) широко используется в печатных платах небольшого размера с ограниченным пространством для BGA. Процесс перехода через контактную площадку позволяет покрыть переходные отверстия и спрятать их под контактными площадками BGA. Это потребовало от производителя печатной платы заделать переходные отверстия эпоксидной смолой, а затем покрыть их медью, что сделало их практически невидимыми.

Технология печатной платы через контактную площадку

Преимущества технологии переходных отверстий в контактных площадках:

• Переход в Pad может улучшить маршрутизацию трассировки.
• Переходные отверстия в PAD могут способствовать рассеиванию тепла.
• Переходное отверстие в контактной площадке может помочь снизить индуктивность высокочастотной платы.
• переходное отверстие в контактной площадке может обеспечить плоскую поверхность для компонента.

Однако есть и недостаток:

Цена высока по сравнению с обычной печатной платой как сложным производственным процессом .

Рискуйте припаять контактную площадку BGA, если получите низкое качество.

переходное отверстие в контактной площадке

Переход через панель Технический принцип

Закройте отверстие во внутреннем слое смолой, а затем прижмите. Этот метод уравновешивает противоречие между контролем толщины связанного диэлектрического слоя и конструкцией внутреннего отверстия.

дизайн наполнения.

• Если внутреннее отверстие не заполнено смолой, плата взорвется при тепловом ударе, и лом сразу утилизируется;
• Если вы не используете заглушку из смолы, то для удовлетворения требований к адгезии потребуется прессование многолистового полипропилена, но при этом толщина диэлектрического слоя между слоями будет увеличиваться из-за слишком толстого полипропилена.

Применение переходного отверстия в панели

• Смола для заглушки переходных отверстий в подушке, широко используемая в изделиях HDI для удовлетворения требований к конструкции тонкого диэлектрического слоя.
• Для проектирования заглубленных и глухих отверстий во внутреннем слое часто также необходимо увеличить процесс заполнения внутренней смолой, потому что средний средний дизайн сочетает частично тонкий.
• Некоторые продукты, поскольку толщина глухого отверстия превышает 0,5 мм, не могут вдавить клей для заполнения отверстия, также необходимо залить смолой для заполнения переходных отверстий, чтобы избежать глухих отверстий без проблем с медью.

Процесс производства

Ножницы для ламината-> Сверление-> PTH-> Покрытие панели-> Заглушка смолой-> Полировка-> Сверление PTH> PTH-> Покрытие панели-> Изображение внешнего слоя-> Покрытие рисунка-> Травление-> Покрытие S / M-> Поверхность

Отделка-> Маршрутизация-> Тест-> Backpacking & Shipping

Профилактика и меры по устранению проблемы сквозного отверстия в подушечке

• Используйте соответствующие чернила, контролируйте условия хранения и срок годности чернил.
• Стандартная процедура проверки, чтобы избежать пустот в отверстиях колодок. Несмотря на то, что превосходная технология и хорошие условия для повышения выхода закупорки переходных отверстий, вероятность 1/10000 также может привести к браку, иногда только потому, что избегайте свинца в лом. Это можно сделать, только проверив расположение пустотного отверстия и выполнив ремонт. Конечно, всегда обсуждалась проблема закупорки отверстий для смолы, но, похоже, нет хорошего оборудования для решения этой проблемы.
• Выбор подходящей смолы, особенно выбор материала Tg и коэффициента расширения, правильного производственного процесса и соответствующих параметров удаления, может избежать проблемы отделения подушки от смолы после нагревания.
• Что касается проблемы расслоения между смолой и медью, мы обнаружили, что толщина меди по всей поверхности превышает 15 мкм, и проблема расслоения между этой смолой и медью может быть значительно решена.

печатных плат через дизайн | Цепи Сьерра

Переходные отверстия — это крошечные проводящие пути, которые устанавливают электрическое соединение между различными слоями печатной платы. Узнайте больше о печатных платах через дизайн. Узнайте больше о дизайне печатных плат, прокрутив страницу ниже.

» ЕЩЕ

Самая надежная сборка печатных плат в Кремниевой долине

Избегайте задержек с закупкой компонентов, пользуясь услугами одного поставщика. Прозрачное ценообразование. Быстрые повороты.

Начните расчет онлайн.

Каково назначение переходных отверстий на печатных платах?

Переходные отверстия — это крошечные токопроводящие пути, которые устанавливают электрические соединения между различными слоями печатной платы. В зависимости от их функциональности переходные отверстия подразделяются на сквозные, глухие, заглубленные и микроотверстия. Микроотверстия далее делятся на многослойные и расположенные в шахматном порядке.

Переходное отверстие состоит из цилиндра, прокладки и антипрокладки. Цилиндр представляет собой проводящую трубку, которая заполняет просверленное отверстие, а прокладка соединяет каждый конец цилиндра с компонентом, плоскостью или дорожкой.Антипад представляет собой зазор между стволом и несоединяемым металлическим слоем.

Типы переходных отверстий для печатных плат

• Переходные отверстия: Переходные отверстия проходят через всю плату от верхнего слоя к нижнему. Они могут быть либо PTH (сквозное отверстие с покрытием), либо NPTH (сквозное отверстие без покрытия).
• Глухие и скрытые переходные отверстия: Глухие переходные отверстия — это отверстия, которые проходят от внешнего слоя к внутреннему слою, но не проходят через всю печатную плату.Погребенные сквозные проходы между одним или несколькими внутренними слоями. Эти переходные отверстия обеспечивают лучшую целостность сигнала, более низкий уровень шума, электромагнитных помех и перекрестных помех благодаря низкому соотношению сторон. Полностью заполненные скрытые переходные отверстия снижают вероятность растрескивания и расслоения. Стандарты IPC указывают, что скрытые и глухие переходные отверстия должны иметь диаметр 6 мил (150 микрометров) или меньше.
• Микроотверстия: Согласно IPC-T-50M, микроотверстия представляют собой глухую структуру с идеальным соотношением сторон 0,75:1. Он просверлен лазером и имеет диаметр менее 150 мкм.Его целевая длина не должна превышать 0,25 мм, измеренная от земли захвата до целевой земли.

Микроотверстия обычно используются в платах HDI. Глубина микроперехода обычно не превышает двух слоев, так как процесс меднения внутри этих переходов является утомительной задачей.

Почему микроотверстия предпочтительнее в конструкции платы HDI?

Микроотверстия

улучшают электрические характеристики и помогают миниатюризировать печатную плату.Они обеспечивают более высокую плотность маршрутизации за счет уменьшения количества слоев. Это устраняет необходимость в сквозных переходных отверстиях. Эти переходные отверстия также увеличивают вычислительную мощность. Внедрение микропереходов помогает облегчить отсоединение BGA.

Соотношение сторон для переходных отверстий

Соотношение сторон (AR) — это способность эффективно наносить (осаждать) медь внутри переходных отверстий. Математически AR представляет собой отношение толщины печатной платы к диаметру просверленного отверстия. От него зависит надежность печатной платы.

Идеальное соотношение сторон для микроотверстия составляет 0,75:1, а для сквозного отверстия — 10:1.

Через контактную площадку

Высокие скорости передачи сигналов, большая плотность компонентов и увеличивающаяся толщина требуют реализации переходных отверстий в контактной площадке. Инженеры-конструкторы печатных плат внедряют VIPPO вместе с обычными структурами переходных отверстий для удовлетворения требований маршрутизации и целостности сигнала.

Преимущества VIP

• Обеспечивает управление температурным режимом: Процесс с переходными отверстиями позволяет размещать переходные отверстия на плоской поверхности.После этого переходные отверстия покрываются и заполняются проводящей или непроводящей эпоксидной смолой для облегчения управления температурой. Наконец, выполняется укупорка и покрытие, чтобы сделать его невидимым.
• Сокращает требования к пространству: Также позволяет миниатюризировать печатную плату за счет уменьшения места, занимаемого трассировкой.
• VIP упрощает трассировку BGA с малым шагом, которые могут быть меньше 32 и 40 мил (0,8 мм и 1 мм).

Печатная плата с использованием EDA

При реализации переходных отверстий на печатной плате с помощью EDA вы как проектировщик должны придерживаться следующих рекомендаций:

• Создание переходного отверстия: Первым шагом является создание переходного отверстия путем редактирования размеров стека переходных отверстий, как показано на рисунке выше.Эта функция также называется редактором padstack. Затем вы можете указать форму и размер площадки для различных слоев, а также изменить допуски, размеры сверла и многое другое.
Библиотеки плат
• : после создания переходных отверстий полезно сохранить сгенерированные переходные отверстия в библиотечном элементе в инструменте EDA. Это упростит использование предварительно созданных переходных отверстий и сэкономит время при разработке будущих проектов.
• Инструменты для разводки: после проектирования переходных отверстий вам нужно будет использовать их на этапе разводки при проектировании платы.Вы можете разместить экземпляры переходных отверстий при трассировке вручную или использовать параметры автоматической трассировки, такие как разветвленные маршрутизаторы, которые обычно встроены в программное обеспечение EDA.

• Проверка правил проектирования (DRC): Проверка правил проектирования — это набор правил, используемых разработчиком для обеспечения соответствия схемы всем производственным соображениям и допускам на размеры, установленным для платы.

Чтобы убедиться, что размещение переходного отверстия соответствует проектным требованиям, вы можете использовать функцию DRC в инструменте EDA.

• Расширенные функции: Расширенные функции направлены на повышение уровня использования переходных отверстий. Например, функция «переходные структуры» будет комбинировать переходные отверстия с трассами, формами и заглушками для создания автоматических ответвлений, обеспечивающих высокоскоростные свойства.

Советы по проектированию печатных плат для переходных отверстий

• Выбирайте переходные отверстия, расположенные в шахматном порядке, вместо многослойных, так как многоярусные переходные отверстия должны быть заполнены и выровнены. Этот процесс занимает много времени и требует дополнительных затрат.
• Реализовать контролируемую глубину для глухих и скрытых переходных отверстий.
• Сохраняйте минимальное соотношение сторон для высокоскоростных переходных отверстий, чтобы избежать отражения сигнала. Это обеспечивает лучшие электрические характеристики и целостность сигнала, низкий уровень шума и перекрестных помех, а также снижение электромагнитных/радиочастотных помех.
• Используйте переходные отверстия меньшего размера, особенно в платах HDI, чтобы свести к минимуму паразитную емкость и индуктивность.
• Прокладки с переходными отверстиями должны быть заполнены, если только они не находятся внутри термопрокладок.
• Площадка, на которой будет установлен BGA, может использовать глухие и сквозные переходные отверстия, при условии, что отверстия заполнены и выровнены.Если они не выровнены, могут быть нарушены паяные соединения.
• Предусмотрите сквозные отверстия в термопрокладках под QFN, чтобы припой протекал к токопроводящим поверхностям. Эти сквозные отверстия обеспечивают надежное припойное соединение для термопрокладки и, следовательно, предотвращают всплывание корпуса припоем во время сборки. Это может ухудшить качество пайки на контактах QFN.
• Сборочный цех может компенсировать отсутствие сквозных отверстий в термопрокладке, добавив отверстие в форме оконного стекла в трафарете паяльной пасты над прокладкой.Это снижает скопление припоя и выделение газов.
• Проверьте наличие минимального зазора дорожек и переходных отверстий от кромок с фрезерованными/надрезанными краями.
• Проверьте положение переходных отверстий в корпусах BGA.
• В дизайне «собачья кость» каждое переходное отверстие отделено от своей контактной площадки предопределенной короткой дорожкой. Убедитесь, что для переходных отверстий под BGA не предусмотрен зазор маски.
• Допуски для переходных отверстий печатных плат включают:
  • Кольцевое кольцо с минимальным наружным слоем и кольцевое кольцо с минимальным внутренним слоем разработаны в соответствии со стандартами IPC
  • Зазор между сверлом и плоскостью: 8 мил
  • Диаметр: предпочтительнее ±3 мил
  • Местоположение: 1 мил
  • Регистрация: 1 мил
  • Через зазор паяльной маски: 2.на 5 милов больше, чем через прокладку размера
  • Попадание паяльной маски на переходное отверстие: размер переходного отверстия +3 мил
  • Антипрокладка: на 16 милов больше, чем размер отверстия и предпочтительный рельеф поверхности 8 милов

Дизайн Via является важной частью проектирования и разработки. Разработчики печатных плат должны освоить это, чтобы реализовать отличные стратегии разводки на плате.

» ЕЩЕ

Комплексные услуги по сборке печатных плат, возможности и тестирование

Мы поставляем компоненты от производителей микросхем со всего мира, включая Mouser, Digi-Key, Arrow Electronics и других.Мы также храним значительный запас общих частей. Если мы не можем найти конкретный компонент, наши инженеры порекомендуют альтернативы по справедливой цене. Начать сейчас.

Что это такое и какой тип выбрать?

Концепция производства печатных плат Vias напоминает игры с искривлениями, поскольку цель состоит в том, чтобы максимально использовать доступное пространство. Однако, в отличие от акробата, который пользуется свободой использования любых средств, доступных в коробке, вы должны следовать определенным правилам при проектировании переходных отверстий на печатной плате.Соблюдение этих правил и указаний жизненно важно для успеха вашего проекта проектирования печатной платы.

Бесспорно, переходные отверстия играют неотъемлемую роль в процессе проектирования и производства печатных плат, но насколько хорошо вы о них знаете? Какие существуют типы переходных отверстий и чем они отличаются друг от друга? Зачем нужны переходные отверстия при проектировании печатной платы? В этой статье представлены все основы, не говоря уже о процессе создания переходных отверстий, основных типах и советах по проектированию печатных плат для переходных отверстий.

 

1.Что такое PCB Via?

 

Переходное отверстие — это сквозное металлизированное отверстие в печатной плате, которое можно использовать для прокладки дорожки от поверхностного слоя платы к внутреннему и другим слоям. Важно понимать, что отверстия для печатных плат можно просверливать механически, а можно наносить на них пластины для создания электрических соединений.

Переходные отверстия

необходимы для многослойных плат, которые сложно проектировать и производить. Они создают пути для достаточного потока электрического и теплового тока между различными слоями платы.Говоря простым языком, переходные отверстия — это в основном «каналы», которые различаются по размеру и типу.

 

2. Типы переходных отверстий для печатных плат

 

Сквозное отверстие — оно проходит через печатную плату с верхней стороны на нижнюю, и вы можете использовать его для соединения любого слоя вашей платы. Сквозное сквозное отверстие является самым распространенным и простым переходным отверстием, которое вы можете сделать.

Слепой переход. Вы можете использовать слепой переход для соединения поверхностного слоя вашей платы со следующим слоем. Мы называем это глухим переходным отверстием, потому что его нельзя увидеть на другой части печатной платы.

Похоронен через — вы можете использовать его, чтобы связать внутренний слой вашей доски. Мы называем это скрытым переходным отверстием, поскольку его нельзя увидеть на поверхности печатной платы.

 

 

3. Компоненты переходного отверстия

 

 

Бочка — это токопроводящая трубка, заполняющая перколяционное отверстие.

Pad — соединяет все концы ствола с компонентами или дорожками.

Antipad- Это зазор, который разделяет ствол и несоединительный слой.

 

4. Отверстие для печатной платы: микроотверстия и стек

 

 

Микроотверстия

имеют меньший диаметр, чем сквозные отверстия, и их можно просверлить с помощью лазера. Также полезно отметить, что вы можете использовать Microvias в платах High-Density Interconnection (HDI).

Микроотверстия имеют глубину менее двух слоев, потому что медь трудно покрыть внутри. Следовательно, чем меньше диаметр переходного отверстия, тем выше производительность ванны для нанесения покрытия для получения покрытия из меди методом химического восстановления.

Мы можем классифицировать микроотверстия на составные и расположенные в шахматном порядке, в зависимости от их положения в слоях платы.

Составные переходные отверстия. Вы можете создавать составные переходные отверстия, накладывая их друг на друга отдельными слоями.

Ступенчатые переходные отверстия — вы разбрасываете их разными слоями, и они немного дороже.

Пропустить переходные отверстия. Вы пропускаете их через слой и гарантируете отсутствие электрического контакта с этим слоем. Это означает, что пропущенный слой не сможет создать электрическую связь с переходным отверстием.

 

5. Плата через: Via-In-Pad

 

 

Высокая скорость передачи сигнала, плотность и толщина компонентов печатной платы стимулировали изобретение метода переходных отверстий в контактных площадках. Вы можете использовать VIPPO и стандартные переходные структуры для создания функций маршрутизации и целостности сигнала.

 

5.1 Что такое Via-In-Pad?

 

В стандартных переходных отверстиях производители направляют дорожку сигнала от контактной площадки к переходным отверстиям. Они делают это, чтобы предотвратить просачивание слоя припоя в переходные отверстия.В переходных отверстиях в контактной площадке вы должны поместить переходные отверстия в контактную площадку внешнего монтажного компонента.

Первое, что вы должны сделать, это заполнить переходное отверстие непроводящей эпоксидной смолой в соответствии с требованиями производителя вашей печатной платы. Тогда было бы лучше, если бы вы перекрыли проход и нанесли покрытие, чтобы вернуть себе земельное пространство. По этой причине путь сигнала растягивается, что устраняет влияние оппортунистической индуктивности и емкости.

Также приятно отметить, что переходные отверстия в пэдах имеют небольшой размер шага и минимизируют общий размер вашей платы.Этот метод лучше всего подходит для деталей в корпусе BGA.

Вы должны реализовать процесс обратного сверления с переходным отверстием для достижения лучших результатов. Вы выполняете обратное сверление, чтобы удалить любые эхо-сигналы в оставшихся частях переходного отверстия.

 

6. Важность переходных отверстий при проектировании печатной платы

 

Если у вас простая печатная плата, переходные отверстия могут не понадобиться. Но вам нужны переходные отверстия, когда вы имеете дело с многослойной платой, как упоминалось ранее.

• Переходные отверстия помогут вам установить превосходную плотность компонентов в многослойных платах.
• Кроме того, они также повышают плотность дорожек на многослойных платах, поскольку их можно перемещать друг над другом и под ним в разных направлениях. Переходные отверстия позволяют различным трассам связываться друг с другом. В этом случае они выступают в качестве факторов вертикальной связи.
• Если вам не удастся включить переходные отверстия в многоуровневый процесс трассировки печатных плат, вы в конечном итоге разместите свои компоненты плотно.
• Наконец, вам нужны переходные отверстия для облегчения передачи сигналов и питания между слоями. Если вы не хотите использовать переходные отверстия, вам следует разводить компоненты печатной платы на одной плоскости. Помните, что компоненты поверхностного монтажа на многослойной печатной плате делают невозможной разводку компонентов в одной плоскости.

 

7. Как сделать переходное отверстие в печатной плате

 

Было бы лучше сделать переходные отверстия в процессе проектирования печатной платы, если у вас нет самодельного пистолета для заклепок.

Сначала просверлите отверстия в медных контактных площадках на плате.

Во-вторых, нанесите химикат на просверленные отверстия, чтобы разжижить эпоксидную смолу на внутренних слоях печатной платы. Кроме того, это еще больше обнажит внутренние слои медных площадок.

Наконец, нанесите немного меди на отверстия с гальваническим покрытием.

Большинство производителей печатных плат размещают заменяемые переходные отверстия на частях проектной платы. Затем они нарезают их и сканируют поперечные сечения, чтобы определить эффективность процесса электроосаждения.

Вы можете посмотреть это видео, чтобы получить лучшее наглядное представление о том, как создавать переходные отверстия на печатной плате.

 

8. Советы Genius по проектированию печатных плат для Vias

 

Ниже приведены несколько гениальных советов, которые следует учитывать при использовании переходных отверстий в проекте печатной платы.

• Было бы полезно, если бы вы использовали максимальное количество переходных отверстий в дизайне вашей печатной платы.
• В случае, если вы используете стек между расположенными друг над другом и расположенными в шахматном порядке переходными отверстиями, выберите переходные отверстия, расположенные в шахматном порядке, поскольку вам может потребоваться заполнить и выровнять расположенные друг над другом переходные отверстия.
• Максимально уменьшите соотношение сторон для достижения отличных электрических характеристик и эффективности передачи сигнала. Кроме того, уменьшите шум, перекрестные помехи и электромагнитные помехи.

 

Используйте переходные отверстия меньшего размера.

 

• Это позволит вам создать качественную плату HDI, минимизировав паразитную емкость и индуктивность.
• Всегда заполняйте переходные прокладки, если они не существуют внутри термопрокладок.
• Помните, что матрица контактной площадки, на которой вы будете закреплять BGA, может состоять из сквозных и глухих переходных отверстий.Имея это в виду, заполните и выровняйте их, чтобы не нарушить паяные соединения.
• Включите переходные отверстия в термопрокладки QFN, чтобы обеспечить быстрое перемещение припоя к плоскостям передачи.
• Помните, что переходные отверстия облегчают пайку термопрокладок и стержней припоя от засорения набора во время проектирования печатной платы. Это может помешать созданию качественных паяных соединений в соединениях QFN.
• Можно использовать сборочный цех вместо сквозного отверстия в случае термопрокладок.Было бы полезно, если бы вы сделали отверстия в виде оконных стекол в трафарете слоя припоя поверх контактной площадки для достижения этой цели. Делая это, вы избавитесь от эффектов слияния припоя и выделения газов во время сборки.
• Было бы лучше, если бы вы искали наименьший след и сквозной зазор от фрезерованных деталей.
• Проверьте расположение ваших корпусов BGA.
• Всегда не забывайте заполнять сборку переходных отверстий.
• Для сборки «собачья кость» изолируйте каждое переходное отверстие от его площадки с помощью предварительно определенной короткой дорожки.
• В документации по печатной плате должен быть шаблон сверления с кодами элементов и точками X-Y для каждого отверстия.
• Шаблоны Gerber должны содержать сквозные отверстия, если это необходимо.

 

8.1 Через Требования к типу и обработке

 

Чтобы избежать проблем с печатной платой у вашего производителя, вы должны соответствующим образом определить требования к переходным отверстиям, чтобы получить то, что вам нужно. Кроме того, вы также можете создать отдельный документ для каждого набора переходных отверстий, который вы используете в проекте.

 

8.2 Какого размера должны быть переходные отверстия?

 

Всегда проверяйте наименьший размер сверла и кольцевого кольца, которые использует ваш производитель. Стандартные механические буры обычно имеют диаметр более 12 миль. Таким образом, производитель может добавить расходы на любое сломанное сверло.

Кроме того, кольцевые кольца обычно имеют диаметр более шести милов для стандартного производства. Следовательно, наименьшее отверстие, которое вы сделаете, должно иметь диаметр отверстия 12 мил, а контактная площадка должна быть в два раза больше размера отверстия.

 

8.3 Какой тип переходного отверстия следует использовать?

 

Размер и роль вашей печатной платы должны определять тип переходных отверстий, которые вы выбираете для конструкции печатной платы. Если вы планируете использовать свою печатную плату для старого большого компьютера, вам, скорее всего, потребуется конструкция печатной платы, которая хорошо сочетается со старыми версиями. Более новый стандарт может не ладить с рассматриваемым гаджетом.

Сквозные переходные отверстия являются наиболее экономичными в использовании. Вы должны связаться с вашим производителем, чтобы обсудить глухие и скрытые переходные отверстия перед проектированием печатной платы, чтобы определить их возможности.

 

8.4 Когда следует использовать переходное отверстие?

 

Перемычки служат путями для передачи сигналов и тепловой энергии от одного слоя к другому. По сути, чем больше ваша ИС рассеивает энергию, тем больше переходных отверстий требуется, чтобы связать термопрокладку с поверхностными слоями, распределяя тепло.

Для компонентов платы, несущих питание или быстрые сигналы, вы должны использовать несколько переходных отверстий для соединения слоев. Более того, лучше иметь несколько переходных отверстий вместо одного большого.Этот метод минимизирует индуктивность и обеспечивает дополнительные пути тока в случае выхода из строя одного из переходных отверстий.

 

Заключение

 

Как видно из обсуждения, при проектировании печатной платы можно выбрать множество переходных отверстий. Для современных миниатюрных плат переходные отверстия Micro больше всего подходят для использования в машинах с несколькими функциями.

Переходные отверстия для печатных плат

очень важны, особенно в многослойных печатных платах. Без переходных отверстий вам будет довольно сложно сделать надежные и качественные многослойные платы.Крайне важно иметь команду профессионалов, которые могут рассмотреть ваши требования к типу и обработке, чтобы избежать получения неправильных конечных продуктов. Свяжитесь с нами сегодня, чтобы узнать стоимость продуктов и услуг для печатных плат.

 

 

Все, что вам нужно знать [Слепые переходы и закопанные переходы]

Переходные отверстия

являются неотъемлемой частью процесса проектирования и производства многослойных печатных плат (ПП), но что это такое? И чем разные виды отличаются друг от друга? В этой статье мы рассмотрим все основы, включая процесс создания переходных отверстий, наиболее распространенные типы и то, как выбрать лучшие переходные отверстия для вашего следующего проекта.

Что такое печатная плата?
Что такое Via In-Pad?
Что такое антипрокладка?
Процесс создания переходных отверстий
4 наиболее распространенных типа переходных отверстий
Как правильно выбрать переходное отверстие – плюс советы по дизайну

Что такое печатная плата?

Вертикальное межсоединение (или сквозное отверстие) представляет собой сквозное металлизированное отверстие в печатной плате, которое используется для вертикальной прокладки дорожки на плате от одного слоя к другому. Переходные отверстия можно просверливать механически или с помощью лазера, и они покрываются металлическим покрытием для формирования электрических соединений.

Почему важны переходные отверстия? Переходные отверстия для печатных плат необходимы для многослойных печатных плат, которые могут быть сложными при проектировании и производстве. Переходные отверстия обеспечивают маршрут, по которому электрическая и тепловая энергия могут перемещаться между слоями. Другими словами, переходные отверстия — это, по сути, «каналы», которые могут различаться по размеру и типу.

Что такое Via In-Pad?

Переходная площадка представляет собой просверленное лазером отверстие, которое соединяет медные пути от одного слоя к другому, чтобы создать лучшее тепловое или электрическое соединение.

Вы можете просверлить лазером и, возможно, сквозное отверстие в колодке в зависимости от размера колодки.

Что такое анти-пад?

Антиплощадка — это открытое пространство между контактной площадкой и слоями меди, не имеющее соединения. С помощью антиплощадок, которые также называются зазорами, изолируйте контактную площадку от окружающей меди.

Процесс создания переходов

Механические переходные отверстия содержат пакет данных, который иллюстрирует дорожки, которые будут соединяться с механически просверленным отверстием, которое в конечном итоге будет покрыто металлом.

Просверленные лазером сквозные отверстия и/или просверленные лазером переходные площадки переходят от одного слоя к другому (или они могут находиться в наборе структур переходных отверстий). Лазерное сверление через медь и подложку откроет медь на дне отверстия, после чего отверстие можно будет закрыть металлическим покрытием. В этот момент верхний и нижний слои соединяются без необходимости сверления отверстия в проекте.

4 наиболее распространенных типа печатных плат Vias

• Слепое переходное отверстие: Этот тип переходного отверстия всегда относится к лазеру, который проходит только от одного слоя к другому.
• Скрытое переходное отверстие : Скрытое переходное отверстие необходимо, когда у вас есть то, что обычно называют проектами последовательного ламинирования (или мультиламинирования).
• Сквозное переходное отверстие: Сквозное сквозное отверстие соединяет два внешних слоя путем просверливания насквозь от верхнего до нижнего слоя.
• Слепое сквозное отверстие: Это сквозное отверстие относится к лазеру, который переходит только от одного слоя к другому.

6 факторов, которые следует учитывать при правильном выборе с помощью Plus Design Tips

Важно, чтобы вы и ваш поставщик решений для печатных плат выбрали правильное переходное отверстие для вашего проекта, а также чтобы вы понимали конструкцию для технологичности.Вот 6 факторов, которые следует учитывать, когда вы думаете о своем следующем проекте:

• Переходное отверстие. Что лучше для вашего проекта: заглубленное, глухое или сквозное? Если у вас есть одно ламинирование без заполнения переходных отверстий или технологии, у вас будет много места для отверстий большего размера.
• Размер переходного отверстия. Наиболее распространенный размер переходного отверстия составляет 10 мил, после покрытия это будет 7 мил, но размер переходного отверстия зависит от толщины платы. Это уравнение соотношения сторон. Микропереходные отверстия, как просверленные лазером, так и механически просверленные отверстия диаметром 4 мила, связаны с толщиной плат.
• Через допуск. Важно указать допуск на размер отверстия, но поставщики печатных плат часто предоставляют внутренние рекомендации.
• Поддержка соответствующей технологии. Если вам нужны глухие или скрытые переходные отверстия, проконсультируйтесь с вашим поставщиком печатных плат, чтобы начать разработку стека, поддерживающего эту технологию.
• Руководство по ИКФ. Очень важно всегда следовать рекомендациям IPC для соответствующей технологии, которые включают в себя такие положения, как расстояние между переходными отверстиями.Рекомендации по проектированию IPC для класса 2, класса 3, класса 3DS и военного оборудования особенно важны, поскольку все они немного различаются.
• Кольцевое кольцо. Помните о требованиях к кольцевым кольцам для классов 2 и 3. Кольцевое кольцо — это то, что остается после просверливания контактных площадок каждого слоя. Вы наносите покрытие через отверстие и просверливаете площадку, и вы все еще выполняете электрическое соединение с медью, но у вас есть много допусков, с которыми приходится иметь дело при вертикальном сверлении.Вам придется иметь дело с допусками на перемещение материалов, а также с тем, как сверло проникает в материал. Кольцевое кольцо обеспечивает достаточную площадь контактной поверхности во внутренних областях, чтобы по-прежнему поддерживать медное соединение с дорожкой на конкретном слое до металлизации сквозного отверстия. Другими словами, речь идет об обеспечении того, чтобы в соответствии с Классом 2 или Классом 3 вы поддерживали электрическое соединение и имели необходимый допуск в зависимости от материалов и расположения сверла.

Покрытие и заполнение Vias

Заполнение переходных отверстий должно предотвращать попадание химикатов или других веществ в отверстия, что в конечном итоге может привести к дефектам печатной платы.Переходные отверстия заполняются проводящей или непроводящей пастой. Глухие переходные отверстия и переходные отверстия в контактных площадках заполнены специально разработанным гальваническим покрытием.

Если вы хотите переместить тепло с одной стороны печатной платы на другую, вы, скорее всего, выберете проводящую заливку.

Переходные отверстия должны быть герметизированы или покрыты защитным покрытием. Сочетание последовательного наращивания технологии и механических процессов может нарушить заглубленное сквозное покрытие, что приведет к проблемам с платой.Чтобы предотвратить эту проблему, переходные отверстия заполняются смолой перед покрытием.

Площадка переходного отверстия должна быть покрыта металлом, потому что вы вставляете компонентное соединение, и у вас не может быть углубления.

—

Cirexx — лучшее в своем классе решение для компоновки, изготовления и сборки печатных плат. Обладая более чем сорокалетним опытом, мы изготовили макеты печатных плат почти для каждой ведущей технологической компании, и мы работали с отраслями по всему миру. Свяжитесь с нами сегодня, чтобы узнать больше о наших ценных комплексных возможностях решения или связаться с нашим отделом продаж.

Как наносятся переходные отверстия для печатных плат?

Одна из первых вещей, которые я узнал о разводке печатных плат, заключалась в том, что для передачи электрического сигнала с одного слоя на другой используется так называемое «переходное отверстие». Я всегда думал, что переходные отверстия — это просто отверстия в плате, но на самом деле ответ немного сложнее. Для проектировщика печатных плат «отверстие» в плате предназначено для вставки и пайки сквозных выводов компонента. Также могут быть отверстия большего размера для крепления механических объектов болтами или другими крепежными элементами, которые могут быть припаяны или нет.Но все остальные маленькие отверстия, в которых не было штифта, назывались переходными отверстиями.

Merriam-Webster сообщает, что «через» означает либо «через», либо «посредством». Если подумать, это довольно хорошо описывает назначение переходного отверстия на печатной плате. Электрический сигнал проводится через это маленькое отверстие, называемое переходным отверстием. Давайте немного углубимся в эту тему и узнаем больше о том, что такое переходные отверстия, и ответим на вопрос, как наносятся переходные отверстия для печатных плат.

Различные типы печатных плат Vias

Прежде всего, давайте рассмотрим различные типы переходных отверстий, которые используются при изготовлении печатной платы:

• Сквозное отверстие : Это стандартное сквозное отверстие, которое используется на печатных платах для обеспечения токопроводящего пути для сигналов, идущих от одного слоя к другому.Эти переходные отверстия механически просверлены на всем протяжении платы и могут достигать размера 0,006 дюйма.
• Слепой : переход, который начинается на внешнем слое, но проходит через плату только частично, известен как слепой переход.
• Погребенный : Это переходное отверстие похоже на глухое переходное отверстие, но оно охватывает только внутренние слои без какой-либо связи с внешними слоями платы.
• Microvia : Эти переходы просверливаются с помощью лазера вместо механической дрели, что позволяет им быть меньше 0.006 дюймов. Микроотверстие охватывает только 2 слоя, а его меньший размер делает его более подходящим для конструкций печатных плат высокой плотности. Микропереходные отверстия можно укладывать друг на друга, укладывать на заглубленные переходные отверстия или располагать в шахматном порядке в зависимости от требований проекта.

Переходные отверстия часто улучшают позже в процессе изготовления, чтобы увеличить их теплопроводность или повысить эффективность сборки. Эти усовершенствования известны как палатка, закупорка или заполнение. Переходные отверстия, не усиленные таким образом, могут впитать в них припой, особенно если они используются в контактной площадке.Закрытие переходного отверстия паяльной маской является одним из вариантов, если переходное отверстие не используется в контактной площадке, но это также позволяет создать давление в стволе переходного отверстия. Это потенциально может привести к выделению газа во время процесса пайки и либо к разрыву паяных соединений, либо к разбрызгиванию припоя, вызывающему короткое замыкание в близлежащих цепях. Заполнение переходных отверстий непроводящими материалами является лучшим решением, в то время как заполнение переходных отверстий проводящими материалами обеспечит наилучшие тепловые характеристики, хотя это также и самый дорогой вариант.

Для переходных отверстий

требуется достаточное кольцевое кольцо вокруг отверстия, чтобы предотвратить прорыв во время сверления.Это может произойти из-за того, что механические сверла имеют тенденцию немного блуждать в процессе изготовления. Размеры сверла Via также должны быть рассчитаны с правильным соотношением сторон для успешного сверления. Соотношение размеров переходных отверстий для стандартной печатной платы толщиной 0,062 дюйма обычно составляет 10:1, а это означает, что производитель не будет сверлить в плате отверстие размером менее 0,006 дюйма. Еще один важный момент, о котором следует помнить разработчикам печатных плат, заключается в том, что переходные отверстия могут негативно влиять на качество сигнала платы.Например, сквозное отверстие в 10-слойной плате, которое соединяет только первые два слоя, по-прежнему будет иметь восемь слоев, которые могут излучать помехи. Чтобы исправить это, в высокоскоростных конструкциях часто просверливают переходные отверстия, чтобы удалить неиспользуемую часть.

Теперь, когда мы рассмотрели различные типы переходных отверстий, давайте посмотрим, как они изготавливаются.

Пример различных типов переходных отверстий, которые можно использовать при проектировании печатных плат

Теперь вопрос: как покрываются переходные отверстия для печатных плат?

Переходные отверстия покрываются вместе с остальной частью печатной платы во время ее обычного производственного процесса.Микроотверстия отличаются тем, что они просверлены лазером, и в зависимости от того, на каких слоях они находятся, процесс будет различаться. Существуют также различные процессы для глухих и скрытых переходных отверстий. Но для стандартных переходных отверстий процесс можно обобщить следующим образом:

• После соединения различных слоев платы просверливаются все сквозные отверстия. Сюда входят отверстия для штифтов компонентов, отверстия без покрытия и переходные отверстия.
• Отверстия очищены от мусора после бурения.Это может варьироваться от заусенцев на краях отверстий до остатков смолы внутри отверстий. Для этого используется сочетание абразивных механических и химических процессов.
• Тонкий слой медного покрытия добавляется химическим путем в отверстия и на поверхность платы посредством процесса, называемого химическим осаждением меди. Это дает медному покрытию основу для наращивания.
• Теперь на открытые металлические участки платы, включая переходные отверстия, нанесено полное количество меди.Это делается путем подключения платы к электрическому заряду, чтобы платы действовали как катоды для процесса гальваники, а затем погружаются в химические ванны. Плата проходит через многочисленные ванны для очистки и покрытия, и весь процесс строго контролируется, чтобы обеспечить равномерное количество меди. Химические растворы и процесс разработаны так, чтобы иметь хорошую «метательную способность» для равномерного покрытия медью сквозных отверстий.
• После того, как медь полностью нанесена на поверхность платы и в отверстия, поверх нее наносится олово в качестве резиста для травления.
• Наконец, любой участок меди, не защищенный оловом, вытравливается, оставляя только нужные следы, заливки и, конечно же, покрытие сквозных отверстий.

Есть много других аспектов изготовления печатной платы, которые мы не включили в этот список. К ним относятся растрирование изображений на слои платы, подготовка внутренних слоев к композитингу и нанесение паяльной маски, и это лишь некоторые из них. Но это даст вам базовый процесс покрытия переходных отверстий.

Чтобы узнать правду о «дырах», обратитесь к экспертам, вашему контрактному производителю печатных плат

Есть много деталей о переходных отверстиях, которые вам нужно понять, прежде чем вы примете решение об определенном размере при проектировании вашей печатной платы.Мы уже упоминали о важности соотношений сторон, и то, как указываются размеры отверстий и допуски, может иметь огромное значение в том, можно ли изготовить плату или нет. Вы также захотите использовать переходное отверстие с самым большим кольцевым кольцом для повышения производительности, в то же время переходные отверстия должны быть достаточно маленькими для лучшей целостности сигнала.

За этим нужно следить, и, к счастью, у вас есть отличный ресурс в вашем распоряжении у вашего контрактного производителя печатных плат.В VSE мы производим печатные платы для наших клиентов уже более 30 лет, и мы понимаем, что необходимо для наилучшей производительности производства и проектных характеристик. Мы можем работать вместе с вами над всеми аспектами вашего дизайна, включая принятие основных решений о том, какие переходные отверстия использовать.

Если вы ищете CM, который понимает каждую деталь конструкции, например размеры переходных отверстий, чтобы гарантировать, что ваша сборка печатной платы будет построена в соответствии с самыми высокими стандартами, обратите внимание на VSE. Свяжитесь с нами сегодня, чтобы узнать больше о партнерстве с нами для вашего следующего проекта.

Автор: ВСЕ | Инженерная группа

У вас есть потребность. Мы можем предоставить решение. Основываясь на 30-летнем опыте, программном обеспечении для всего предприятия и приверженности руководства, у нас есть ответы на ваши проблемы с печатными платами.

Переходные отверстия для печатных плат — все, что вам нужно знать

По мере того, как современные печатные платы (ПП) становятся меньше, в них используется все меньше и меньше компонентов со сквозными отверстиями. Становится все труднее обосновать выделение драгоценного места для относительно больших металлизированных сквозных отверстий компонентов и сопутствующих им площадок.Вместо этого необходимо по возможности использовать компоненты поверхностного монтажа. Поскольку технология поверхностного монтажа становится все более распространенной, большинство металлизированных сквозных отверстий в большинстве современных конструкций печатных плат в конечном итоге являются переходными отверстиями.

Основная цель любого переходного отверстия на печатной плате — обеспечить токопроводящий путь для передачи электрического сигнала от одного слоя схемы к другому посредством металлизированной стенки отверстия. Однако существуют разные типы переходных отверстий и различные варианты окончательного вида переходных отверстий на поверхности печатной платы.Хотя все переходные отверстия выполняют по существу одну и ту же функцию, каждый тип должен быть точно определен в вашей документации, чтобы сборка прошла гладко, а ваша печатная плата работала надежно.

 

Виа Структуры – Сквозные, Слепые, Погребенные: 

Первый тип переходных отверстий: от до переходного отверстия . Это отверстие, просверленное насквозь от верхнего слоя к нижнему слою. Он открыт с обоих концов, чтобы обеспечить протекание гальванического раствора и покрытие стенки отверстия, чтобы сделать его проводящим.Нет ничего сложного в сверлении сквозных отверстий, если вы соблюдаете правила вашего изготовителя в отношении минимального диаметра, максимального соотношения сторон (толщина платы, деленная на диаметр отверстия) и смежности (минимально допустимое расстояние от края одного переходного отверстия до ближайшего соседнего).

Далее идут механически просверленные глухие переходные отверстия . Глухие переходные отверстия просверливаются в верхнем или нижнем слое, но останавливаются в какой-то момент, прежде чем пройти полное расстояние через печатную плату. Механически просверленные глухие отверстия могут использоваться для соединения внешнего слоя с соседним слоем и, в некоторых случаях, с другим слоем ниже, но требуется тщательное планирование, чтобы гарантировать хороший результат.В отличие от сквозного отверстия, глухое отверстие открыто только с одного конца, поэтому раствор для покрытия не может полностью пройти через отверстие. Это усложняет процесс нанесения покрытия.

Наиболее распространенное осложнение заключается в том, что пузырьки воздуха могут попасть на дно отверстий, что приведет к образованию пустот, не покрытых медью. Для борьбы с пустотами лучше всего использовать отверстия большего размера, меньшее соотношение сторон и более агрессивное перемешивание покрытия, которое позволит выйти пузырькам воздуха и обнажить стенки отверстия для надежного покрытия.Изучите правила проектирования вашего производителя и применяйте их, когда вам нужно использовать этот тип переходных отверстий. Надлежащий дизайн в сочетании с хорошим контролем процесса приведет к высокой производительности.

Далее механически сверлятся заглубленные переходные отверстия . Они используются только для соединения структур внутреннего слоя. Первоначально они просверливаются как сквозные отверстия сверху вниз в ламинированной внутренней структуре (например, от L2-L7 8-слойной печатной платы), а затем покрываются и заполняются для подготовки к окончательному ламинированию.

Иногда глухие отверстия соединяют только пары внутренних слоев перед ламинированием. В некоторых приложениях с высокой плотностью очень маленькие элементы внешнего слоя, такие как контактные площадки BGA или QFP, могут быть подключены к скрытым структурам с помощью лазерных микроотверстий. Полученная «сложенная» структура образует эквивалент сквозного отверстия, но использует меньше пространства внешнего слоя, чем потребовалось бы для механически просверленного сквозного отверстия.

Лазерные микроотверстия — это наименьшие переходные отверстия, обычно около 0.003” — 0,004” в диаметре. Самым большим преимуществом микроотверстий является их способность размещаться на очень узких участках земли, чаще всего в виде переходных отверстий в контактных площадках в пределах посадочных мест SMT или BGA с малым шагом. После нанесения покрытия контактные площадки выравниваются до их первоначального гладкого состояния, восстанавливая поверхности контактных площадок, чтобы их можно было использовать для пайки компонентов.

Максимальное соотношение сторон для лазерных микроотверстий очень мало — обычно около 1:1 — поэтому для большинства применений практично соединить один слой с соседним слоем только через очень тонкий диэлектрический лист.В чрезвычайно плотных конструкциях их можно укладывать друг на друга таким же образом, как при укладке скрытых переходных отверстий с использованием последовательного ламинирования.

Во-первых, переходные отверстия просверливаются лазером, наносятся гальванические покрытия и выравниваются, чтобы образовать соединение от самого внешнего слоя к следующему слою под ним. Когда эти шаги завершены, другой слой ламинируется снаружи стопки. После ламинирования новый слой подвергается еще одному циклу слепого сверления и нанесения покрытия. Это соединяет самый внешний слой с соседним слоем.При необходимости этот процесс можно повторить 3-4 раза.

Методы закрытия или заполнения отверстий:

Часто желательно выполнить дополнительную обработку переходных отверстий позже в производственной последовательности, чтобы улучшить либо тепловые характеристики, либо производительность сборки. Они могут включать заполнение отверстий эпоксидной смолой, вторичную маскировку припоем или их комбинацию.

Эти дополнительные этапы процесса чаще всего предназначены для устранения проблем сборки, таких как короткое замыкание припоя между контактной площадкой компонента и контактной площадкой или перемещение припоя вниз через цилиндр переходного отверстия, которое было просверлено в контактную площадку компонента.Эти проблемы приводят к дорогостоящему устранению неполадок и доработке. К счастью, большинство проблем можно устранить, указав соответствующее лечение.

Тентованные переходные отверстия имеют непроводящую паяльную маску, закрывающую контактную площадку на обоих концах отверстия. Тентинг был популярен, когда паяльная маска из сухой пленки была в расцвете сил, потому что толщина сухой пленки 0,004 дюйма позволяла очень надежно закрывать даже относительно большие отверстия без особых шансов на поломку. Однако сегодня сухая пленочная маска больше не используется, поскольку ее высота вызывает трудности при современной пайке поверхностным монтажом.Сокращение и исчезновение сухой пленки сделало эту старую форму палатки непрактичной, потому что современные маски для пайки LPI имеют толщину лишь примерно в 10 раз меньше и не образуют настоящую палатку.

Закрытые переходные отверстия имеют паяльную маску на большей части контактной площадки, но маска не доходит до отверстия на несколько тысячных дюйма. Это хороший компромисс на печатных платах средней плотности между полным штекером и вообще ничегонеделанием. Наличие паяльной маски эффективно увеличивает расстояние между переходным отверстием и ближайшей контактной площадкой для пайки, снижая вероятность перекрытия припоем контактной площадки и переходного отверстия.Поскольку отверстие открыто, не возникает опасений по поводу захвата загрязняющих веществ или образования воздушных карманов в стволе отверстия. При подготовке файлов Gerber размер отверстий паяльной маски для соответствующих отверстий должен быть равен диаметру отверстия + 0,004 дюйма. Пример: переходное отверстие 0,010 дюйма, отверстие маски Gerber 0,014 дюйма.

 

ПХД с помощью обработки

Кнопочный оттиск и заглушенные переходные отверстия являются вариантами заполненных переходных отверстий. Они защищают от протекания (миграции) припоя, поэтому во время сборки на контактной площадке остается необходимое количество припоя.Рекомендуемым материалом для этих процессов является непроводящая эпоксидная смола для заполнения отверстий. Ограничьте переходные отверстия максимальным диаметром 0,020 дюйма, чтобы эпоксидная смола могла эффективно заполнить отверстие. Для этих типов предоставьте свои файлы Gerber без отверстий паяльной маски для рассматриваемых переходных отверстий.

Active pad не только закрывает отверстие, но и накрывает заглушку. Обычно известный как переходное отверстие в контактной площадке, крышка и пластина или VIPPO, это необходимо, если контактная площадка, через которую первоначально было просверлено переходное отверстие, будет использоваться позже для пайки компонента поверхностного монтажа.Это также полезно для охлаждения горячего компонента, отводя тепло через сквозное отверстие на противоположную сторону платы, где оно может рассеиваться.

При активной обработке контактной площадки заглушка вставляется, протягивается через отверстие с помощью вакуума, сглаживается и покрывается металлическим покрытием. Полученная поверхность часто неотличима от других контактных площадок SMT, которые никогда не подвергались сверлению. Для этого типа предоставьте файл Gerber без отверстий паяльной маски для рассматриваемых переходных отверстий.

Для получения дополнительной информации об описанных выше методах обработки переходных отверстий, включая плюсы и минусы, виды поперечного сечения и т. д., обратитесь к нашей заглушке для печатной платы на странице процесса.

Как определить через требования:

Во избежание проблем с печатными платами важно четко указать требования к переходным отверстиям для TYPE и TREATMENT в производственной документации, чтобы вы получили то, что ожидаете. Во всех случаях предоставьте отдельный файл для каждого набора переходных отверстий, используемых в проекте.

Для ТИПА предоставьте производителю следующую информацию:

• Переходное отверстие (сквозное, глухое или скрытое)
• Диаметр переходного отверстия (рекомендуется от 0.008” — 0,020”)
• Допуск (обычно +/-0,003 дюйма, хотя маленькие или заглушенные переходные отверстия могут иметь +000/-диаметр отверстия)
• пар слоев, которые должны быть соединены каждым файлом сверления, если он слепой или заглубленный.

Пример: Глухие переходные отверстия, просверленные 0,008 дюйма, законченные 0,008 дюйма + 0,000 дюйма/-0,008 дюйма, от верхнего слоя 1 до слоя GND 2.

Для ОБРАБОТКИ предоставьте производителю следующую информацию:

• Обработайте все переходные отверстия диаметром _____ с паяльной маской, проникающей в контактную площадку, но не заполняющей отверстие, согласно файлу Gerber (название.)
• Переходные отверстия заглушек (частичное заполнение): Используйте печать в виде кнопок или обработку IPC типа 4 для всех переходных отверстий диаметром _____ с использованием непроводящей эпоксидной смолы.
• Заглушка переходного отверстия (100 % заполнение): используйте обработку IPC типа 5 для всех переходных отверстий диаметром _____ с использованием непроводящей эпоксидной смолы.
• Заполните и закройте все переходные отверстия диаметром _____ в соответствии с IPC Type VII. Заполните отверстия непроводящей эпоксидной смолой, выровняйте и накройте пластиной. Нанесите отделку поверхности поверх колодки.

Будьте конкретными для достижения наилучших результатов

Любое отсутствие ясности в ваших примечаниях и документации по изготовлению печатных плат может привести к задержке вашего предложения, повлиять на поставку чистой печатной платы или усложнить цикл сборки.С появлением конструкций с более высокой плотностью четкие требования к типу и обработке переходных отверстий приобретают большее значение, чем в прошлом. Помните, что разные контрактные производители имеют разные предпочтения, и разные производители печатных плат могут использовать не одно и то же оборудование и материалы. Это делает рискованным для вас просто поставлять файлы паяльной маски Gerber без отверстий для переходных отверстий, ожидая, что один производитель поставит платы, обработанные точно так же, как другой. Вместо этого четко укажите все требования и убедитесь, что ваши файлы данных соответствуют этим требованиям.Немного времени, потраченное на точное описание вашего проекта, устранит неприятные сюрпризы позже.

Переходные отверстия для печатных плат — кое-что, что вам нужно знать

Переходные отверстия для печатных плат — кое-что, что вам нужно знать

Как известно, текстолит представляет собой многослойную конструкцию с различными связями и переходами между двумя и более соседними слоями. Переходные отверстия на печатных платах чрезвычайно важны для многослойных печатных плат, потому что спроектировать и реализовать многослойную плату сложно и сложно.Таким образом, невозможно создать многослойную плату с высоким качеством и надежностью без переходных отверстий.

Переходные отверстия для печатных плат в основном обеспечивают токопроводящий путь для передачи электрического сигнала от одного слоя печатной платы к другому через металлизированную стенку отверстия. Но существуют разные типы переходных отверстий и различные варианты окончательного вида переходных отверстий на поверхности печатной платы. Даже если все переходные отверстия в основном имеют одну и ту же функцию, необходимо точно определить каждый тип печатной платы, чтобы последующий процесс печатной платы работал хорошо.

W Шляпа через печатную плату?

Via является одним из наиболее важных компонентов при проектировании многослойной печатной платы. Фактически переходное отверстие для печатной платы представляет собой отверстие на печатной плате, которое используется для контактных площадок, дорожек электрического и термического соединения, а также многоугольников на различных слоях печатной платы. Более того, он играет роль в создании соединения между различными слоями многослойной печатной платы.

Три типа печатных плат через

Существуют различные типы переходных отверстий для печатных плат в зависимости от их функциональности, однако три наиболее часто используемых переходных отверстия — это глухие переходные отверстия, заглубленные переходные отверстия, а также сквозные отверстия.

P сквозное отверстие (PTH)

Металлизированное сквозное отверстие является наиболее распространенным типом переходных отверстий, фактически это отверстие, полностью вырытое в нескольких слоях печатной платы. Кроме того, это самый простой тип переходных отверстий и чрезвычайно экономичный. Но это займет больше места на вашей печатной плате, оставив вам немного места для ваших компонентов.

B Линд Виа

Слепое отверстие трудно просверлить, потому что оно соединяет внешнюю часть схемы с внутренним слоем, расположенным прямо под ним.И вам нужно уделить больше внимания глубине отверстия при создании глухого переходного отверстия.

Похоронен через

Скрытый переход — это отверстие с медным покрытием, которое соединяет два или более внутренних слоя платы и недоступно для внешних слоев. И невозможно обнаружить скрытые переходные отверстия в печатной плате, потому что они «похоронены» под поверхностями внешнего слоя платы. Более того, для скрытых переходных отверстий также нужен отдельный файл для сверления.Как правило, скрытые переходные отверстия используются для печатных плат межсоединений высокой плотности (HDI).

W Зачем вам нужны переходные отверстия при проектировании печатной платы?

 

Там не потребуются переходные отверстия, если схема очень проста. Но переходные отверстия требуются при проектировании многослойной печатной платы.

1. В случае многослойной платы имеется приличная плотность компонентов в переходных отверстиях.

2. С увеличением количества многослойных печатных плат плотность дорожек будет увеличиваться.Трассировки могут проходить друг над другом и под ним в противоположных направлениях по разным слоям. А переходные отверстия могут соединять различные дорожки, присутствующие на разных слоях печатной платы, друг с другом. Кроме того, переходные отверстия играют роль вертикальных соединительных элементов.

3. Легко попасть в неприятности в процессе трассировки, если вы не используете переходные отверстия, а они будут размещены очень плотно, начиная от BGA, коннекторов и заканчивая даже компонентами на многослойной печатной плате.

4.Переходные отверстия позволяют питанию и сигналам проходить между слоями. А разводить все нужно в одной плоскости, а наличие элементов поверхностного монтажа, если не используются переходные отверстия, к тому же затрудняет это в многослойной плате.

Изготовление вашей печатной платы с переходными отверстиями в PCBGOGO

 

PCBGOGO уже более 10 лет является лидером отрасли и является одним из самых опытных производителей печатных плат и сборок печатных плат в Китае.Специализируется не только на быстром изготовлении прототипов печатных плат и сборке печатных плат, но и на производстве средних и малых объемов печатных плат. И мы сделаем все возможное, чтобы изготовить вашу печатную плату HDI со скрытыми переходными отверстиями или глухими переходными отверстиями, а также печатную плату с металлизированным сквозным отверстием, которая будет соответствовать вашим требованиям с высоким качеством и сделает экономически эффективным уменьшение слоев или размера печатной платы.

Если у вас есть какие-либо вопросы, свяжитесь с нами по адресу [email protected], и мы будем рады вам помочь.

PCB Via-Ultimate Руководство по всем вещам, которые вам нужно знать

PCB Via необходим в случае многослойной печатной платы.ПКБ представляет собой многоэтажную конструкцию с различными переходами и связями между двумя и более смежными этажами. Как бы сложно это ни звучало, проектирование и реализация многослойной печатной платы — очень сложный процесс. Без переходных отверстий создание надежной и качественной многослойной печатной платы практически невозможно.

Итак, эта статья посвящена тому, что я узнал о переходных разъемах для печатных плат. Давайте начнем.

1. Отверстие для печатной платы Требуемый размер Переходные отверстия для печатных плат

помогают создавать более сжатые конструкции, прокладывая дорожки через печатную плату, а не по поверхности.Он обеспечивает проводящий путь для прохождения электрического сигнала от одного уровня схемы к другому. Этот токопроводящий путь представляет собой металлизированную стенку отверстия. В любом случае, у вас будут различные варианты окончательного вида переходных отверстий для печатных плат.

1.1 Печатная плата через размер

Во-первых, вам нужно запросить у производителя самое миниатюрное кольцевое кольцо и наименьший размер сверла, которые они будут использовать в процессе изготовления переходных отверстий для печатных плат. Обычное механическое упражнение будет иметь размеры диаметра не более миниатюрных, чем 12 миль без регулярного разрыва.Следовательно, ваш производитель может увеличить расходы, чтобы компенсировать поломку сверл.

Вы увидите, что кольцевые кольца не будут иметь диаметра менее шести миль для стандартной обработки. Таким образом, минимальный размер, который вы можете получить, будет иметь подушечку диаметром 24 мил и отверстие диаметром 12 мил.

На рис. 1 показан микрочип для поверхностного монтажа (SMT), размещенный на печатной плате с переходным отверстием.

1.2 Стандартная печатная плата через размеры

Вы должны знать, что, говоря простым языком, переходные отверстия — это отверстия.Таким образом, производители могут создавать сверла всех типоразмеров. Однако имейте в виду, что процесс разработки будет качественным, если на печатной плате есть переходные отверстия одинакового размера.

Если переходные отверстия печатных плат имеют одинаковый размер, это также значительно сэкономит ваше время и затраты на производство. Можете ли вы догадаться, почему? Это потому, что это сделает процесс сверления проще. Вы можете сверлить переходные отверстия с минимальным размером 0,15 мм и контактной площадкой 0,3 мм. И максимальный размер сверла может быть сколь угодно большим.

С другой стороны, для различных размеров переходных отверстий печатных плат может потребоваться ручное сверление, что повысит производственные затраты. На многих печатных платах чаще всего встречаются переходные отверстия с контактной площадкой 1 мм и размером отверстия 0,6 мм. Тем не менее, вы можете сделать переходные отверстия для печатных плат меньше 0,15 мм, используя лазерную дрель.

В этом разделе я обсудил различные возможные размеры переходных отверстий на печатной плате. А в следующем разделе я расскажу вам о различных типах переходных отверстий для печатных плат.

2.Типы переходных отверстий для печатных плат

2.1 Покрытие сквозного отверстия Переходные отверстия для печатных плат

можно разделить на три различных типа: глухие переходные отверстия, заглубленные переходные отверстия и сквозные переходные отверстия. Однако в этом подразделе я буду обсуждать сквозные переходные отверстия, а в следующих будут рассмотрены два других типа.

Каждый тип классифицируется в зависимости от его положения на печатной плате. Сквозные отверстия соединяют нижний и верхний слои печатной платы, перемещаясь через внутренние слои.

Вы обнаружите, что эти типы переходных отверстий в основном самые дешевые. Кроме того, их также проще разработать, поскольку для них требуется только металлизированное сквозное отверстие. А металлизированное сквозное отверстие может быть вырезано лазером или сверлом.

На рис. 2 показаны электронные компоненты, припаянные к металлизированным сквозным отверстиям.

2.2 Заглушка Через

Приближаясь к глухим переходным отверстиям, они просверлены механически. Однако они ломаются в точке, прежде чем пройти через всю печатную плату.Вы увидите, что глухие переходные отверстия устают от нижнего или верхнего слоя.

Глухие переходные отверстия, просверленные механическим способом, могут соединять внешний слой с соседним слоем. Кроме того, в некоторых случаях для достижения лучших результатов требуется дополнительный слой под ним и тщательное планирование.

Глухое переходное отверстие можно увидеть только на одной стороне печатной платы по сравнению со сквозным переходным отверстием. Следовательно, раствор для нанесения покрытия не может протекать через все отверстие, что усложняет часть покрытия.

В отличие от сквозного отверстия, глухое отверстие открыто только с одного конца, поэтому раствор для покрытия не может постоянно течь через отверстие.Это усложняет процесс нанесения покрытия. Более того, глухие переходные отверстия для печатных плат обычно соединяют заземляющие шины, питание и внутренние слои.

2.3 Скрытый через печатную плату

Что касается скрытых переходных отверстий, то они также просверливаются механическим способом. Они используются только для соединения между узлами внутреннего слоя. Первоначально они просверливаются как сквозные отверстия сверху вниз во внутренней многослойной структуре, которая будет ламинироваться. Например, из L2-L4 5-слойной печатной платы.После этого его гальванизируют и готовят к последней ламинации.

Другими словами, можно сказать, что скрытые переходные отверстия встроены в печатную плату. Это потому, что он соединяет два внутренних слоя печатной платы. В этой главе мы познакомили вас с типами переходных отверстий для печатных плат. В следующем разделе мы дадим вам советы по выбору лучшего переходного типа печатной платы.

3. Советы по выбору наилучшего варианта с помощью

В предыдущем разделе мы рассказали вам о трех основных типах переходных отверстий для печатных плат.Теперь вам нужно задаться вопросом, какой тип вы должны использовать и когда. Этот раздел посвящен тому, чтобы дать вам советы по выбору лучшего вида или варианта.

Прежде всего, вы должны принять во внимание следующие основные моменты перед внедрением любой печатной платы через:

• Рассмотрите использование.
• Учитывать сложность.
• Также подумайте, как выбранная печатная плата повлияет на время производства вашей платы.
• И, наконец, я также учитываю расходы, на которые это вас повлечет.

Теперь мы упомянем еще несколько советов, которые помогут вам выбрать лучший тип переходного отверстия печатной платы в зависимости от вашего дизайна.

• 1: Выберите наименее сложную печатную плату типа, который может соответствовать требованиям вашего проекта. Это уменьшит ваши производственные затраты и время выполнения заказа.
• 2: По возможности используйте непроводящую эпоксидную заливку. Это дешевле и в основном достаточно для маршрутизации многих сигналов.
• 3: Используйте скрытые и глухие переходные отверстия для удаления шлейфов при маршрутизации мультимедийного интерфейса высокой четкости (HDMI) или аналогичных высокоскоростных сигналов.
• 4: Используйте токопроводящее заполнение для переходных отверстий, требующих высокой мощности. Способность к более высокой теплопроводности может быть полезной для быстрого отвода тепла от мощных компонентов.
• 5: Убедитесь, что поверхность металлизированного отверстия плоская при использовании шатровых переходных отверстий. Это обеспечит размещение компонентов на одном уровне. Кроме того, это также обеспечит захоронение компонентов.
•  6. Сделайте последний вариант использования вкладышей и убедитесь, что ваш производитель может их надежно изготовить.
• 7: Используйте сквозные переходные отверстия, если вы ищете самый дешевый тип или вариант переходного отверстия.
• 8: Обсудите с производителем, планируете ли вы использовать скрытые или глухие переходные отверстия. Вы должны сделать это перед созданием макета доски, чтобы узнать об их возможностях.

Надеюсь, эти советы принесут вам большую пользу. Следующий раздел расскажет вам об основных различиях между переходным отверстием на печатной плате и контактной площадкой.

На рис. 3 показано множество различных типов переходных отверстий для печатных плат, расположенных на печатной плате.Рука припаивает сквозной компонент.

4. В чем разница между контактной площадкой и переходным отверстием?

Если вы посмотрите на них физически, переходные отверстия и контактная площадка идентичны. Оба они создаются с использованием одной и той же процедуры. Далее их соединяет металлизированное сквозное отверстие, и оба они имеют медные кольца на нижнем и верхнем слоях.

Возможно, вы захотите использовать контактные площадки в местах, где вы хотите припаять вывод компонента. Помогло бы, если бы вы не стеснялись подключать трассы к месту на любом слое.Переходные отверстия на печатных платах используются, когда вы хотите послать сигнал от слоя к слою. Их нельзя использовать для пайки электронных компонентов.

На рис. 4 показана контактная площадка на печатной плате. Мы надеемся, что после прочтения этого раздела вы больше не перепутаете печатную плату с контактной площадкой. В следующей главе мы расскажем вам о трех различных процедурах заполнения переходных отверстий печатной платы. Пристегнитесь.

5. С помощью натяжения, заглушки и заполнения

5.1 Через тент

Создание переходных отверстий — это процедура создания сквозных переходных отверстий.Они покрыты непроводящей паяльной маской. В этом случае можно не беспокоиться о заполнении переходных отверстий печатной платы. Эта процедура также может создать небольшое пространство с воздухом, находящимся в переходном отверстии.

Та же проблема существует и с шатровыми переходными отверстиями, так как процесс пайки печатной платы требует нагрева. И вы бы знали, что нагревательный газ может дать вам мини-взрыв из-за расширения. Следовательно, вам следует избегать этой проблемы, оставляя небольшое пространство в центре палатки. Это небольшое пространство позволит проходу с тентом дышать.

Кроме того, это позволит располагать переходное отверстие близко к контактной площадке, не допуская проникновения припоя в отверстие.

5.2 Через заглушку

Как правило, вам необходимо заполнить переходное отверстие паяльной маской с низким уровнем вязкости. Это даст вам подключенные переходные отверстия. Другие подходящие материалы, такие как смола, используемая в конструкции ламината, также могут использоваться для заполнения переходных отверстий.

Заполнение защищает медь, поэтому дополнительная защита поверхности не требуется.Ваши производственные затраты также снизятся. Тем не менее, вы не получите от них никакого теплового преимущества или получите небольшое тепловое преимущество по сравнению с переходными отверстиями с токопроводящим заполнением. Доступны различные наполнители, поскольку многие материалы для плит растут в разных пропорциях.

На рис. 5 показано множество различных типов переходных отверстий для печатных плат, которые мы обсуждали до сих пор. Вы можете проверить это, чтобы прояснить свои представления об отдельных типах печатных плат.

5.3 Через заполнение

Сквозное заполнение — это процесс, при котором вам необходимо заполнить медью печатные платы со сквозными отверстиями.Таким образом, вы также можете сказать, что они являются проводящими переходными отверстиями для печатных плат. В этой процедуре производитель вашей печатной платы должен сделать все возможное, чтобы создать ровный слой меди внутри переходных отверстий печатной платы без образования толстого внешнего слоя.

Если вы не используете надлежащие методы, вы можете получить накопление меди. Этот переизбыток может нанести слишком много меди на дорожки или увеличить вес печатной платы. Таким образом, вы не сможете соответствовать спецификациям вашего дизайна.

День за днем ​​сквозные отверстия становятся меньше.Очень важно, чтобы вы строго соответствовали вашим требованиям к дизайну. Стандартный метод сквозного заполнения включает использование чистой меди для заполнения зазора. Но этот метод часто приводит к образованию пустот, где примеси могут попасть в медь.

Кроме того, эта пустота также может выделять газ при нагревании на следующих стадиях производства. В нем появятся дыры, которые нарушат соединения между медными слоями печатной платы. Тем не менее, вы можете избежать этой проблемы, выполнив соединение по схеме «X» в сквозных переходных отверстиях.Кроме того, вы можете оставить разрыв вверху, когда заполняете глухое переходное отверстие.

В следующей главе вы узнаете, чем печатные платы с помощью покрытия отличаются от печатных плат с помощью наполнения.

Печатная плата с нанесением покрытия

Без сомнения, вы увеличите емкость, если заполните переходные отверстия печатных плат медью. Но это также будет стоить вам дороже по сравнению с переходными отверстиями для печатных плат с медным покрытием. Некоторым приложениям может потребоваться дополнительная надежность, но не всем. Таким образом, вы также можете использовать печатную плату, которая имеет только медное покрытие, размазанное по медным дорожкам.

Вы всегда должны учитывать требования к напряжению и нагреву приложения, где вам нужны переходные отверстия для печатных плат. Точно разработанная печатная плата с металлизированными сквозными отверстиями может достаточно хорошо работать без сбоев при использовании с низким энергопотреблением.

На рис. 6 показаны электронные компоненты, размещенные в металлизированных сквозных отверстиях.

Аналогичным образом, в приложениях, требующих высокой рабочей мощности, следует использовать медные переходные отверстия. В следующей главе мы расскажем вам о печатной плате с помощью заклепок и ее индуктивности.

Печатная плата с помощью калькулятора индуктивности

Надеюсь, к настоящему моменту у всех вас будет четкое представление о переходных отверстиях для печатных плат. Итак, напоследок мы расскажем вам, как рассчитать индуктивность любого переходного отверстия печатной платы. По словам Говарда Джонсона, эту простую формулу можно использовать для расчета печатных плат через индуктивность:

Где толщина его печатной платы указана в дюймах, а d — длина печатной платы через ствол в дюймах.

На этом этапе мы также хотели бы рассказать вам о печатных платах с помощью заклепок, чтобы еще больше расширить ваши знания.И, не волнуйтесь, они не являются чем-то сложным. Вы можете использовать их для крепления клемм к печатной плате.

На рис. 7 показана печатная плата с серебряными шипами или заклепками.

Заключение

По мере развития конструкций с высокой плотностью требования к печатным платам в отношении типов и обращения с ними становятся все более сложными и высокими.