Hoe moet de afmetingen, de plaats en het soldeermasker van Hoe kunnen via's binnen PCB-pads worden beheerd?

In PCB-ontwerp, via’s (doorgaande gaten), blinde via’s (halfdoorgaande gaten) en verborgen via’s (via’s in de binnenlagen) vormen de kernstructuren voor het tot stand brengen van elektrische verbindingen tussen de lagen. De ontwerpkeuzes hiervoor hebben een directe invloed op de signaalintegriteit, de mechanische sterkte en de produceerbaarheid van de printplaat. Specificaties moeten worden vastgesteld op basis van drie aspecten: afstemming van de afmetingen, lay-outregels en impedantiecontrole. De parameters moeten worden geoptimaliseerd op basis van het toepassingsscenario om problemen zoals signaaloverspraak en breuken in de via-wand te voorkomen. Dit artikel, samengesteld door het PCB-engineeringteam van Geyuan Electronics, bespreekt hoe de afmetingen, de locatie en het soldeermasker van via's binnen PCB-pads kunnen worden beheerd. U kunt hier meer te weten komen over de relevante ontwerpideeën en basisprincipes.

De relatie tussen pads en via's in een printplaat

Een pad is een basisontwerpelement. Pads worden gebruikt om componenten op een printplaat te bevestigen en verbindingspunten tot stand te brengen tussen de aansluitdraden van componenten en de geleiders op de printplaat. Pads kunnen op één enkele laag voorkomen, zoals pads voor oppervlakte-gemonteerde componenten; of het kunnen driedimensionale doorvoergat-pads zijn, met een cilindrisch lichaam in het Z-vlak (verticale richting) en vlakke oppervlakken op elke (horizontale) koperlaag. Het cilindrische lichaam van de pad wordt gevormd tijdens het printplaatproductie proces bij het boren van gaten en het galvaniseren van de gatwanden op de printplaat. In het X- en Y-vlak kunnen pads cirkelvormig, rechthoekig, achthoekig, afgeronde rechthoeken, afgeschuinde rechthoeken of aangepaste vormen zijn. Pads kunnen onafhankelijk worden gebruikt als vrije-vorm-pads in een ontwerp, maar vaker worden ze in een PCB-bibliotheek-editor samen met andere basisobjecten gebruikt om componentpakketten te vormen.

Een via is een fundamenteel ontwerpelement. Via’s worden gebruikt om verticale elektrische verbindingen tot stand te brengen tussen twee of meer elektrische lagen op een printplaat. Een via is een driedimensionaal object met een cilindrisch lichaam in het Z-vlak (verticale richting) en een vlak, ringvormig gebied op elke (horizontale) koperlaag. Het cilindrische lichaam van een via wordt gevormd tijdens het productieproces bij het boren en het galvaniseren van de wandjes van het gat. Via’s zijn cirkelvormig in het X- en Y-vlak, net als cirkelvormige pads. Het belangrijkste verschil tussen via's en pads is dat via's alle lagen van een printplaat (van boven naar beneden) kunnen overspannen, en ook een brug kunnen vormen tussen een oppervlaktelaag en een binnenlaag, of tussen twee binnenlagen.

Waarom is het ontwerp van de via’s in PCB-pads belangrijk?

Als je met BGA- of fine-pitch-pakketten werkt, heb je vast wel eens gehoord van printplaten met doorvoergaten. In plaats van via’s naast de pads te plaatsen, plaatsen ingenieurs ze rechtstreeks in de pads. Waarom? Omdat dit ruimte bespaart en de inductie in ontwerpen voor hoge snelheden vermindert. Maar er is een probleem: deze via's moeten worden gevuld en geplateerd; anders stroomt er tijdens de assemblage soldeer in de via's, wat leidt tot slechte verbindingen. Daarom wordt bij through-hole-printplaatontwerpen altijd gebruikgemaakt van fill-in-printplaattechnologie.

Definitie van pads op een printplaat

De buitenvorm van doorvoergat-pads is doorgaans cirkelvormig, vierkant of ovaal. De specifieke afmetingen worden hieronder nader beschreven.

Diafragmaopening	Als de daadwerkelijke pen rond is: de diameter van het gat = de daadwerkelijke diameter van de pen + 0,20~0,30 mm (ongeveer 8,0~12,0 MIL); Als de daadwerkelijke pen vierkant of rechthoekig is: de diameter van het gat = de diagonaal van de daadwerkelijke pen + 0,10–0,20 mm (ongeveer 4,0–8,0 MIL).
Afmetingen van het kussentje	De standaardafmeting van het kussentje is ongeveer gelijk aan de diameter van het gat plus 0,50 mm (20,0 MIL).

Specificaties voor het ontwerp van printplaatpads

Bij het ontwerpen van printplaten moeten de pads ook worden ontworpen volgens de IPC-7351-norm. IPC-7351 bevat richtlijnen voor het ontwerp van pads met betrekking tot componenttypes, afmetingen en verpakking, wat het gebruik van meer componenten mogelijk maakt en helpt het materiaalverbruik te verminderen. Hoewel sommige elektronische componenten niet aan deze norm voldoen, kan IPC-7351 helpen bij het nauwkeurig positioneren en het verminderen van variatie.

Daarom mag de minimale diameter van elk pad niet kleiner zijn dan 0,25 mm, en mag de maximale diameter van het gehele pad niet meer bedragen dan driemaal de diameter van het componentgat. Over het algemeen worden voor doorvoergatcomponenten ronde pads gebruikt met een paddiameter van ten minste 1,8 keer de gatdiameter; de paddiameter voor enkelzijdige printplaten mag niet kleiner zijn dan 2 mm; de optimale verhouding tussen padgrootte en doorvoergatdiameter voor dubbelzijdige printplaten is 2,5. Voor componenten die geschikt zijn voor automatische inzetmachines, moet de padgrootte voor dubbelzijdige printplaten gelijk zijn aan de standaardgatdiameter + 0,5 tot + 0,6 mm.

De afstand tussen de randen van twee contactvlakken moet groter zijn dan 0,4 mm, en de afstand tussen de randen van twee contactvlakken in een rij die loodrecht op de richting van de golfkam staat, moet groter zijn dan 0,5 mm (in dit geval kan deze rij pads worden beschouwd als een draadgroep of aansluiting, en is de afstand ertussen te klein, wat gemakkelijk tot overbrugging kan leiden) .

Voor een dichte bedrading worden ovale en langwerpige aansluitpads aanbevolen. De diameter of minimale breedte van pads op enkelzijdige printplaten moet 1,6 mm bedragen, of zorg ervoor dat een enkelzijdige printplaat van 0,3 mm dik aan één zijde is voorzien van een soldeerring van 0,2 mm; te grote pads kunnen gemakkelijk onnodige brugvorming veroorzaken. Voor zeer dichte bedrading worden ronde en langwerpige pads aanbevolen. De diameter van deze pads is doorgaans 1,4 mm, of zelfs kleiner.

Pads met openingen groter dan 1,2 mm of met een diameter groter dan 3,0 mm moeten worden ontworpen als ster- of klaverbladpads. Om bij doorvoergatcomponenten te voorkomen dat de koperfolie tijdens het solderen scheurt, moeten de verbindingen van enkelzijdige printplaten volledig met koperfolie worden bedekt; dubbelzijdige printplaten moeten ten minste druppelvormige pads hebben.

Bij alle connectoren en andere dragende of zware componenten moet de koperen folie die de aansluitdraden binnen een afstand van 2 mm bedekt, zo groot mogelijk zijn, en mogen er geen lege pads zijn om voldoende opname van het soldeersel te garanderen. Dit voorkomt dat de koperen folie gemakkelijk loslaat wanneer de aansluiting wordt blootgesteld aan externe krachten. Voor grote componenten (zoals transformatoren, elektrolytische condensatoren met een diameter van 15,0 mm of meer, hoogstroomvoetjes, enz.) moet het dekkingsgebied van de koperfolie en het soldeer worden vergroot zoals weergegeven in de onderstaande afbeelding; het gearceerde gebied moet ten minste gelijk zijn aan het padoppervlak. Als alternatief kunt u ze ontwerpen als quincunx- of stervormige pads.

Alle machinaal geïsoleerde onderdelen moeten worden ontworpen met druipvlakken in de buigrichting om volledige soldeerverbindingen bij de buiging te garanderen. Bij horizontale componenten moeten de linker- en rechterpootjes naar binnen worden gebogen, en bij verticale componenten moet het linkerpootje naar buiten worden gebogen, terwijl het rechterpootje 15° naar beneden en het linkerpootje 15° naar boven moet worden gekanteld. Zorg ervoor dat de randafstand tussen de component en de omliggende pads minimaal 0,4 bedraagt.

Als er op de printplaat grote aardings- en voedingslijnen aanwezig zijn (met een oppervlakte van meer dan 500 mm²), moeten er plaatselijk openingen worden aangebracht of moet het gebied worden ontworpen als een rastervulling.

Basisontwerprichtlijnen voor de afmetingen en plaatsing van via’s en het soldeermasker in PCB-pads

Het ontwerp van via’s binnen PCB-pads is bepalend voor de soldeerbetrouwbaarheid en de signaalintegriteit. Te grote via’s kunnen leiden tot onvoldoende koperfolie op de pads (waardoor het moeilijk wordt om de pinnen tijdens het solderen vast te zetten), en een positieafwijking van meer dan 0,05 mm kan ervoor zorgen dat de rand van de via buiten de pad uitsteekt (wat leidt tot soldeerverlies). In tegenstelling tot de valkuil van “ontwerpen op basis van ervaring” moet wetenschappelijk ontwerp voldoen aan vier belangrijke specificaties: afstemming van de afmetingen, nauwkeurige positionering, compatibiliteit met het soldeermasker en voldoende koperfolie. Elke specificatie kent duidelijke parameternormen en kwantitatieve eisen om ontwerpfouten te voorkomen die tot latere productieproblemen leiden. Vandaag analyseren we de belangrijkste ontwerpspecificaties voor via’s binnen pads, waarbij we specifieke parameters combineren met praktijkvoorbeelden om u te helpen de belangrijkste ontwerppunten onder de knie te krijgen, van afmetingen tot soldeermasker.

Referentie voor afmetingen Besturing via Via en Pad Ontwerp

De verhouding tussen de afmetingen van de via’s en de pads vormt de kern van het ontwerp. Er moet voor worden gezorgd dat “de via’s niet buiten de randen van de pads uitsteken en dat er voldoende koperen folie op de pads overblijft om te kunnen solderen”. De belangrijkste parameters en normen zijn als volgt:

1. Besturing de verhouding tussen de diameter van de via (Dv) en de afmeting van het contactvlak (Dp)

Ronde kussentjes	De diameter van de via (Dv) is ≤ 1/2 van de diameter van het pad (Dp), en de resterende breedte van de koperfolie aan de rand van het pad is ≥ 0,1 mm (minimale vereiste soldeeroppervlakte).
Voorbeeld	De cirkelvormige pad van het onderdeel is Dp = 0,3 mm, en de maximale Dv is 0,15 mm (0,3 × 1/2). De resterende breedte van de koperfolie = (0,3 – 0,15) / 2 = 0,075 mm (dicht bij 0,1 mm, dus kies zorgvuldig; het wordt aanbevolen dat Dv = 0,12 mm is, met een resterende breedte van 0,09 mm).De cirkelvormige pad van de component Dp = 0,4 mm, Dv is maximaal 0,2 mm en de resterende breedte van de koperfolie = (0,4 – 0,2) / 2 = 0,1 mm (voldoet aan de vereisten).
vierkante kussentjes	De diameter Dv van de via is ≤ 1/2 van de zijlengte van het pad, en de resterende breedte van de koperfolie aan weerszijden van het pad is ≥ 0,1 mm;
Voorbeeld	Het vierkante kussentje heeft een zijlengte van 0,3 mm × 0,3 mm, een maximale Dv van 0,15 mm en een resterende breedte van 0,075 mm aan elke zijde (de Dv moet worden teruggebracht tot 0,12 mm, waardoor er 0,09 mm overblijft).
Het verbodsbeginsel	Dv mag nooit de padgrens overschrijden (d.w.z. Dv > Dp), anders komt de via buiten het pad te liggen en zal het soldeersel tijdens het solderen in de via vloeien, wat leidt tot onvoldoende soldeersel op het pad en een percentage koude soldeerverbindingen van meer dan 10%.

2. Door de diameters van de componentenpinnen op elkaar af te stemmen

De diameter van de via moet compatibel zijn met de afmeting van de aansluitpoot van de component, om te voorkomen dat de aansluitpoot niet kan worden ingebracht (bij doorvoercomponenten) of dat er onvoldoende soldeer wordt aangebracht (bij oppervlakte-gemonteerde componenten).

Componenten voor oppervlaktemontage	De diameter Dv van de via moet 0,05-0,1 mm kleiner zijn dan de breedte van de aansluitdraad van de component (bijvoorbeeld voor een 0402-weerstand met een aansluitdraadbreedte van 0,15 mm, Dv = 0,1–0,12 mm) om ervoor te zorgen dat het soldeersel zowel de aansluiting als de via kan bedekken.
Insteekbare componenten	De diameter Dv van de via is 0,05-0,1 mm groter dan de diameter van de aansluitdraad van de component (bijvoorbeeld: als de diameter van de aansluitdraad 0,2 mm is, dan is Dv = 0,25-0,3 mm) om het inbrengen van de aansluitdraad te vergemakkelijken en ervoor te zorgen dat de via volledig met soldeer wordt gevuld.
Voorbeelden uit de praktijk	Bij het ontwerpen van de via’s binnen de pads van de 0402-component, met Dp = 0,3 mm en Dv = 0,2 mm (op 1/2 schaal), bedroeg de resterende breedte van de koperfolie slechts 0,05 mm. Tijdens het solderen kon het soldeersel de pinnen niet volledig bedekken, wat resulteerde in een percentage koude soldeerverbindingen van 15%. Na aanpassing van Dv naar 0,12 mm bedroeg de resterende breedte 0,09 mm en daalde het percentage koude soldeerverbindingen tot 1,2%.

De plaatsing van pads en via’s in het ontwerp moeten zorg ervoor dat de doorvoergaten gecentreerd zijn en voorkom verschuivingen.

Een verkeerde uitlijning kan leiden tot een ongelijkmatige verdeling van de koperfolie over de pads, waarbij aan één kant de koperfolielaag te smal is (<0,05 mm). Dit kan tijdens het solderen leiden tot afwijkingen in de soldeerstroom. De belangrijkste specificaties zijn als volgt:

1. Afstand tussen het middelpunt van de via en het middelpunt van het pad

Afwijking ≤ 0,05 mm (ongeveer 1/3 van de diameter van de via), waarbij ervoor wordt gezorgd dat het verschil in breedte van de resterende koperfolie aan weerszijden van het pad ≤ 0,03 mm is;

Voorbeeld: Dv = 0,15 mm, pad Dp = 0,4 mm. Als de verschuiving 0,05 mm is, is de resterende breedte aan de ene kant = (0,4 - 0,15) / 2 - 0,05 = 0,125 - 0,05 = 0,075 mm, en de breedte aan de andere kant = 0,125 + 0,05 = 0,175 mm, een verschil van 0,1 mm (aanvaardbaar). Als de offset 0,08 mm is, is de resterende breedte aan één kant 0,045 mm, wat buiten de tolerantie valt.

Voor toepassingen die een hoge nauwkeurigheid vereisen (zoals RF-signaallagen): een offset van ≤ 0,03 mm om abrupte veranderingen in de impedantie als gevolg van asymmetrie in het signaalpad te voorkomen (een offset van 0,05 mm kan leiden tot een impedantieafwijking van meer dan 5%).

2. Minimale afstand tussen via en rand van het pad

De minimale afstand tussen de rand van de via en de rand van het pad moet ≥0,08 mm bedragen om te voorkomen dat de koperfolie scheurt doordat de via te dicht bij de rand van het pad ligt (tijdens het boren in de productie kan het pad gemakkelijk beschadigd raken).

Berekeningsmethode: Minimale afstand = (afmeting pad – afmeting via) / 2 – offset;

Voorbeeld: Dp = 0,4 mm, Dv = 0,2 mm, offset 0,03 mm, minimale afstand = (0,4 – 0,2) / 2 – 0,03 = 0,1 – 0,03 = 0,07 mm (bijna 0,08 mm, de offset moet worden aangepast naar 0,02 mm, minimale afstand 0,08 mm).

soldeerpunten, doorvoergaten en soldeermasker zou moeten voorkom dat het soldeermasker het soldeerproces beïnvloedt.

Een onjuist ontwerp van het soldeermasker kan ertoe leiden dat “het soldeermasker de pads bedekt” of “het soldeermasker in de via’s terechtkomt”, wat de bevochtigbaarheid van het soldeer beïnvloedt. De belangrijkste specificaties zijn als volgt:

1. Afmetingen van het lasweerstandsvenster

De opening in het soldeermasker voor via’s binnen de pads moet 0,1-0,2 mm groter zijn dan de afmeting van de pad (0,05-0,1 mm groter aan elke kant), om ervoor te zorgen dat het soldeermasker de pads niet bedekt.

Voorbeeld	De diameter van het ronde pad Dp bedraagt 0,4 mm, en de diameter van de opening in het soldeermasker is 0,4 + 0,2 = 0,6 mm (aan elke kant 0,1 mm groter).
verbieden	De afmetingen van het venster moeten kleiner zijn dan of gelijk zijn aan de afmetingen van het pad; anders bedekt de soldeerresist de rand van het pad (0,05 mm breed), waardoor het soldeer tijdens het solderen geen hechting kan vinden, wat leidt tot het defect “onvoldoende blootliggend koper op het pad”.

2. Behandeling van het soldeermasker bij doorvoergaten

Voor via's die met soldeer moeten worden gevuld: er hoeft geen soldeermasker aan de binnenkant van de via te worden aangebracht (d.w.z. de openingen in het soldeermasker bedekken de via), zodat het soldeer de via kan vullen (vulpercentage ≥ 80%).

Via’s waarvoor geen soldeervulling nodig is: Er kan soldeerresist worden aangebracht in de via (via-afdichting) om te voorkomen dat soldeer in de via stroomt en er onvoldoende soldeer op de pads terechtkomt. Er moet echter wel voor worden gezorgd dat de soldeerresistvulling vlak is (uitsteeksel ≤ 0,03 mm) en de plaatsing van componenten niet belemmert.

Bij het ontwerp van pads en via's, specificaties voor aansluitingen met koperfolie moet zorgen voor geleiding en warmteafvoer.

De koperfolieverbinding van via’s binnen de pads moet voldoen aan de eisen van “lage impedantie en hoge warmteafvoer”. De belangrijkste specificaties zijn als volgt:

Dikte van de koperfolie

De dikte van de koperfolie op de pads moet ≥35 μm (1 oz) bedragen. De koperen folie rond de via's moet volledig bedekt zijn zonder onderbrekingen of openingen (openingbreedte ≤ 0,03 mm) om te voorkomen dat de on-weerstand toeneemt (een opening van 0,05 mm kan de weerstand met 20% verhogen).

koperfolie voor warmteafvoer

Voor via’s in de pads van componenten met een hoog vermogen (zoals leds en vermogensweerstanden) moet rondom de pads koperen warmteafvoerfolie worden ontworpen (met een oppervlakte die ten minste twee keer zo groot is als die van de pad). Warmte wordt via de via's naar de binnenste warmteafvoerlaag geleid om te voorkomen dat de componenten oververhit raken (bijvoorbeeld: bij een 1W 0603-vermogensweerstand stijgt de temperatuur tot boven 120 ℃ wanneer er onvoldoende warmteafvoerende koperfolie is, en daalt deze tot 85 ℃ nadat de hoeveelheid is vergroot).

Het ontwerp van via’s binnen PCB-pads vereist “kwantificering van parameters en strikte aanpassing”. Het komt erop neer dat de afmetingsverhouding, de positionele verschuiving en de openingen in het soldeermasker tussen de via’s en de pads moeten worden beheerst om ontwerpfouten te voorkomen die tot latere soldeer- en signaalproblemen zouden kunnen leiden.

Parameterafstemming bron voor kussentje en via het ontwerp

Pad-via’s dringen door de gehele PCB-laag heen en zijn geschikt voor toepassingen waarbij geleiding over de gehele laag vereist is (zoals voedingslijnen en algemene signaallijnen). Bij het ontwerp moet de nadruk liggen op de diameter van de via, de afmetingen van de pad en de afstand tussen de via’s.

De diameter van het gat moet overeenkomen met de afmetingen van het kussen	De diameter van de via moet worden bepaald op basis van de vereisten voor de stroomdraagcapaciteit. Voor conventionele signaalvia’s wordt een diameter van 0,3-0,6 mm aanbevolen, en de bijbehorende paddiameter moet 2 tot 2,5 keer de via-diameter bedragen (bijvoorbeeld: bij een via-diameter van 0,4 mm moet een pad van 0,8 tot 1,0 mm worden gebruikt) om ervoor te zorgen dat het soldeersel de pad tijdens het solderen volledig kan bedekken en om koude soldeerverbindingen te voorkomen. Voor via's met hoge stroomsterkte (stromen boven 5 A) moet de via-diameter ≥ 1,0 mm zijn en de paddiameter ≥ 2,0 mm. Tegelijkertijd moet een “klaverblad”-padontwerp (4-6 kleine pads rondom de via) worden toegepast om de warmteafvoer en de mechanische sterkte te verbeteren.
Opmaakregels	De afstand tussen via’s en componentpads moet ≥0,5 mm bedragen om te voorkomen dat soldeer in de via’s stroomt en kortsluiting veroorzaakt tijdens het solderen; de afstand tussen via’s en de randen van de printplaat moet ≥1,0 mm bedragen om scheuren in de randen van de printplaat te voorkomen; de afstand tussen via’s in gebieden met hoge dichtheid moet ≥0,8 mm bedragen (afstand tussen de middelpunten). Als er gebruik wordt gemaakt van een “verspringende opstelling” (waarbij de positie van via’s in aangrenzende lagen meer dan 0,4 mm ten opzichte van elkaar is verschoven), kan de afstand worden teruggebracht tot 0,6 mm om de bedradingsdichtheid te verhogen.
Parameters voor impedantieregeling	Bij via’s voor hoogfrequente signalen (frequentie ≥ 1 GHz) moet de impedantieaanpassing worden geregeld. Dit wordt bereikt door de dikte van de via-wandbekleding (doorgaans 20-30 μm, 30-40 μm voor hoogfrequente scenario's) en de afmetingen van het pad en het anti-pad (de diameter van het anti-pad is 0,2-0,4 mm groter dan die van het pad) aan te passen. Bijvoorbeeld: voor een via met een impedantie van 50 Ω op een FR-4-substraat (diëlektrische constante 4,4) moet een via met een diameter van 0,4 mm worden gecombineerd met een pad van 0,8 mm en een anti-pad van 1,2 mm om ervoor te zorgen dat het signaalreflectieverlies ≤ -15 dB is.

Optimalisatie van de connectiviteit binnen de binnenste laag Verwijzing in Pad en Via Design begraven

Verborgen via’s komen alleen voor in de binnenlagen van een printplaat (zonder de oppervlaktelaag te doorboren). Ze zijn geschikt voor situaties waarin er geleiding tussen de lagen plaatsvindt en de ruimte voor het aanleggen van circuits in de oppervlaktelaag moet worden vergroot (zoals het stroomdistributienetwerk in de binnenlagen van een meerlaagse printplaat). Bij het ontwerp ligt de nadruk op de positionering in de binnenlagen en de isolatie van de via-wanden.

Plaatsing en afmetingen van de binnenste laag	Verborgen via’s moeten nauwkeurig worden geplaatst op het snijpunt van de sporen in de binnenlagen. De aanbevolen via-diameter is 0,2-0,5 mm, en de afmeting van het pad in de binnenlaag is 1,8-2 keer de via-diameter (bijv. een via-diameter van 0,3 mm moet worden gecombineerd met een pad in de binnenlaag van 0,54-0,6 mm). De afstand tussen de verborgen via en de sporen in de binnenste laag moet ≥ 0,2 mm bedragen om te voorkomen dat de sporen in de binnenste laag tijdens het boren worden beschadigd.
Isolatiebehandeling van gaten in de muur	Nadat de verzonken via is geboord, moet deze worden “geïsoleerd” door deze te vullen met epoxyhars (vuldiepte ≥ 95% van de gatdiepte). Na uitharding moet het glad worden geslepen voordat de schakelingen van de binnenste laag worden vervaardigd, om kortsluitingen tussen de verborgen via en aangrenzende schakelingen van de binnenste laag te voorkomen. De epoxyhars die voor het vullen wordt gebruikt, moet van een hittebestendig type zijn (Tg ≥ 150 ℃) om te voorkomen dat deze tijdens het daaropvolgende solderen zachter wordt en overloopt.
Aanpassing van de gelaagde structuur	De verborgen via’s moeten compatibel zijn met de opbouw van de printplaat. Als het bijvoorbeeld bij een 8-laagse printplaat nodig is om geleiding tussen de 2e en 3e laag te realiseren, moeten de verborgen via’s worden geboord en vervaardigd voordat de 2e en 3e laag worden gelamineerd. Als er geleiding tussen de 4e en 5e laag moet worden gerealiseerd, moeten de via's afzonderlijk tussen de 4e en 5e laag worden gelamineerd en vervolgens met de andere lagen worden gelamineerd, om ervoor te zorgen dat de verborgen via's alleen de beoogde binnenlaag doordringen en geen invloed hebben op andere lagen.

Dieptecontrole Verwijzing in Pad en Ontwerp van blinde via's

Blinde doorvoeren dringen alleen door de oppervlakte- en binnenlagen van de printplaat (zonder de onderste laag te doordringen). Ze zijn geschikt voor situaties waarin de oppervlakte- en binnenlagen met elkaar zijn verbonden en de ruimte aan de oppervlakte tot een minimum moet worden beperkt (zoals signaalaansluitingen aan de onderzijde bij BGA-pakketten). De belangrijkste ontwerpoverwegingen zijn de nauwkeurigheid van de diepte en de uitlijning tussen de lagen.

Verhouding tussen diepte en diafragma	De verhouding tussen de diepte van het blinde gat (afstand van het oppervlak tot de binnenste doellaag) en de diameter van het gat moet ≤1:1,5 zijn. Bij een blinde gat met een diameter van 0,3 mm is de maximale diepte bijvoorbeeld 0,45 mm. Overschrijding van deze verhouding leidt tot boorproblemen en een te hoge ruwheid van de gatwand (Ra > 1,0 μm). Als een dieper blindgat vereist is (bijvoorbeeld 0,6 mm diep), moet een “getrapt blindgat”-ontwerp worden toegepast (boren in twee fasen: eerst 0,3 mm diep tot aan de middelste laag, en vervolgens nog eens 0,3 mm diep tot aan de binnenste doellaag) om de kwaliteit van de gatwand te waarborgen.
Nauwkeurigheid van de uitlijning tussen de lagen	De uitlijningsafwijking tussen de bovenste en onderste lagen van blinde via’s moet ≤0,02 mm bedragen. Tijdens de ontwerpfase moeten er “uitlijningsmarkeringen” (zoals cirkelvormige referentiepunten met een diameter van 1,0 mm) op de printplaat worden aangebracht. Tijdens de productie wordt de uitlijning gekalibreerd met behulp van een röntgenpositioneringssysteem. Tegelijkertijd moet de afstand tussen de lagen van blinde doorgangen en aangrenzende blinde doorgangen ≥ 0,3 mm bedragen om te voorkomen dat de boor tijdens het boren verkeerd uitlijnt, wat zou kunnen leiden tot een verbinding tussen de wandjes van de gaten.
Aanpassing van de oppervlaktebehandeling	De opening aan het oppervlak van blinde via’s moet zijn afgestemd op het oppervlaktebehandelingsproces. Bij de verwerking met onderdompelingsgoud moet de dikte van het onderdompelingsgoud binnenin de blinde via ≥0,8 μm bedragen (waarbij het “pulse immersion gold”-proces wordt gebruikt om de uniformiteit van de beplating binnenin de via te verbeteren). Bij OSP-verwerking moet een OSP-coating (0,2-0,5 μm dik) worden aangebracht in de blinde via om oxidatie van de koperfolie in de via te voorkomen, wat de betrouwbaarheid van het solderen zou aantasten.

Toepassingen van verschillende PCB-doorgangen

Algemene elektronica	Standaard via's en doorvoergaten zijn geschikt voor alledaagse meerlaagse bedrading, verbindingen en kostenefficiënte constructies.
Mobiele apparaten en draagbare apparaten	Door gebruik te maken van ‘blind via’s’ in de printplaatconstructie kan het gebruik van BGA’s met een fijne pitch worden vermeden zonder dat er lagen doorbranden, waardoor de printplaat dun blijft en er toch ruimte is voor grote batterijen.
Lucht- en ruimtevaart/Medisch	Ingebouwde printplaatverbindingen houden de buitenste lagen schoon, vergemakkelijken het aanbrengen van componenten en beschermlagen, en beschermen de verbindingen in de binnenste lagen.
5G en supersnelle dataverwerking	Het stapelen van printplaten met microvia’s (verspringend of gestapeld) verkort de verticale overgang en onderdrukt parasitaire effecten in dichte HDI-ontwerpen.
Stroomvoorziening en verlichting	Een reeks thermische doorvoeren onder de regelaar, de MOSFET en de LED geleidt de warmte naar het vlak, waardoor het koellichaam optimaal kan functioneren.

Samenvatten

De via’s die in PCB-pads zijn ontworpen, zijn meer dan alleen maar gaten; ze vormen de robuuste architectuur die moderne hardware mogelijk maakt. Van gewone doorgaande via’s tot blinde via’s, verborgen via’s en microvia’s: dankzij een verscheidenheid aan PCB-stapelstructuren kunt u meer functionaliteit in een kleinere ruimte integreren zonder in te boeten aan betrouwbaarheid. Wanneer een extreem hoge dichtheid vereist is, zoals bij BGA-pakketten kleiner dan 0,8 mm, kunnen via’s binnen pads uitstekend presteren in combinatie met PCB-processen met opvulvia’s, waardoor een sterke soldeerhechting en een vlak pad worden gegarandeerd. Zelfs standaardafmetingen voor pad-via’s op printplaten moeten in de stuklijst (BOM) worden opgenomen: kleinere openingen verbeteren de signaalintegriteit en de routing, maar verhogen ook de kosten en verkorten de productiecycli. Als u extreme compactheid nodig hebt, maken blinde via’s en verborgen via’s echte HDI-lay-outs mogelijk voor mobiele telefoons, draagbare apparaten en IoT-apparaten met hoge dichtheid. Kortom, de keuze voor de juiste strategie voor pad-via’s hangt voor de helft af van het ontwerp en voor de helft van de productie. Als u onverwachte problemen wilt verminderen en de opbrengst wilt verbeteren, of als u een fabrikant nodig hebt die PCB’s in grote volumes kan produceren, neem dan contact op met ons team.