VIPPO-piirilevyjen valmistus BGA- ja lämpötyynyjen suunnitteluun

Highleap Electronics tarjoaa VIPPO-piirilevyjen valmistusta malleihin, jotka vaativat läpivienti-pad-rakenteita, joissa on määritelty täyttö ja pinnoitettu pinta. VIPPO:ta käytetään usein hienojakoisissa BGA- tai LGA-koteloissa, paljaissa lämpötyynyissä ja tiheissä asetteluissa, joissa tavalliset avoimet tai telttailliset läpiviennit eivät sovellu. Jos nykyinen piirilevytoimittajasi ei pysty täyttämään läpivienti-täyttö-, kansi- tai valmiiden tyynyjen vaatimuksia, lähetä meille valmistustiedostot tarkastettavaksi.

Luotettavan VIPPO-piirilevyjen valmistustarjouksen on määriteltävä läpivientireiän rakenne eikä perustuttava pelkästään ilmaisuun "läpivienti padissa". Läpiviennin halkaisija, padin geometria, täyttötyyppi, kuparikansi, tasaisuus, pinnanlaatu ja tarkastuskriteerit vaikuttavat kaikki kustannuksiin, toimitusaikaan ja kokoonpanotuloksiin. Highleap tarkistaa nämä tiedot aiottua sovellusta ajatellen, jotta tarjottu rakenne vastaa vaadittua rakennetta.

Mikä on VIPPO-piirilevyjen valmistus?

VIPPO on lyhenne sanoista Via-In-Pad Plated Over. Läpivienti sijaitsee komponenttipadissa, täytettynä määritellyllä prosessilla, tasoitettuna tarpeen mukaan ja päällystettynä kuparilla yhtenäisen pad-pinnan luomiseksi. ”Open” ei ole osa lyhennettä; se kuvaa aukkoa tai altistumista ja se tulisi määritellä erikseen tarvittaessa.

• Via-in-pad-sijainti: Läpivienti sijaitsee komponentin maa-alueella eikä sen vieressä.
• Täytetiedot: Piirustuksissa tai valmistustiedoissa on yksilöity vaadittu täytemateriaali ja hyväksymiskriteerit; hartsi- ja johtavat täytemateriaalit eivät ole keskenään vaihdettavissa.
• Päällystetty pinta: Kupari kerrostetaan täytetyn läpiviennin päälle muodostaen yhtenäisen, juotettavan pinnan. Tasoisuus, kannen eheys ja pinnan viimeistely on määriteltävä sovelluskohtaisesti.

Tämän eron merkitys piilee siinä, että useat näistä vaiheista ovat valinnaisia ​​vakiolevyssä, ja jokainen lisätty vaihe muuttaa sitä, mitä valmistajan on hallittava. Porattu ja teloitettu läpivienti on käytännössä vapaa. VIPPO-rakenne vaatii hallitun täytön, tarpeen mukaan tasoituksen, kuparikorkin ja pinnan viimeistelyjärjestyksen. Juotosmaskin aukko valmiin padin ympärillä määritetään erikseen; sitä ei pidä sekoittaa avoimeen tai täyttämättömään läpivientiin. Materiaalitoimittaja saattaa kertoa "teemme läpiviennit padissa" ja tarkoittaa täytettyä ja teloitettua versiota, teloitettua versiota tai hartsitulpattua versiota, joten terminologia on määriteltävä piirustustiedoissa.

VIPPO vs. avoimet läpiviennit ja täytetyt läpiviennit piirilevymalleissa

Tämä on se ero, joka useimmiten aiheuttaa tarjouksen muutoksen. Jokainen alla oleva rivi edustaa eri fyysistä rakennetta, jolla on erilainen lämpöreitti, erilainen hinta ja erilainen vikaantumisriski.

Vain kolmas rivi on aito VIPPO. Jos suunnittelussa lukee ”via in pad, open” ilman, että täyttöä määritellään, valmistaja voi toimittaa minkä tahansa neljästä. Läpivientien täyttö- ja kuparipinnoitusoppaamme kattaa täyttö- ja kansiprosessit yksityiskohtaisesti, ja hartsi- ja metallitäyttömenetelmien erot on esitetty hartsitulppaisessa läpivientirakenteessamme.

Miksi käyttää kuparipäällysteistä Via-in-Padia BGA-piirilevyissä?

Lämpötyynyn tavoitteena on ennustettava lämpöpolku tyynystä piirilevyn kuparirakenteeseen. Oikein täytetty ja pinnoitettu läpivienti tarjoaa jatkuvan pinnan juottamiselle ja välttää täyttämättömään läpivientiin liittyvän avoimen reiän aiheuttaman juotosnesteen siirtymisen. Lämpösuorituskyky riippuu edelleen täytemateriaalista, läpivientimatriisista, liitetyistä kuparikerroksista ja ympäröivästä kerroksesta.

Sama argumentti pätee radiotaajuusalueeseen. Maatasoalueen keskellä oleva läpivienti, joka on telttakuvioitu, on pieni epäjatkuvuuskohta; täytetty ja pinnoitettu läpivienti on jatkuvaa kuparia. Suunnitelmassa, jossa läpivienti on tarkoituksella sijoitettu katkaisemaan taso tai luomaan tunnettu tynkä, pätee päinvastainen logiikka ja läpiviennin tulisi olla avoin, ei telttakuvioitu, jotta rakenne on määritelty eikä vahingossa syntynyt.

Koska läpivienti on avoin, pinnan viimeistelystä tulee toiminnallinen vaatimus pikemminkin kuin kosmeettinen. ENIG on tavallisin valinta juotettavaksi läpivienniksi, koska se pysyy tasaisena ja juotettavana pitkän säilyvyyden ajan. ENEPIGiä käytetään silloin, kun halutaan immersiohopean lämpöominaisuuksia sekä juotettavaa pintaa. Immersiohopea tummuu rikkiä sisältävässä ilmassa, millä on merkitystä, jos piirilevyt varastoidaan ennen kokoonpanoa. RF- ja mikroaaltopiirilevyjen pintakäsittelyvalikoimamme kattaa tämän kompromissin, ja yleisiä vaihtoehtoja vertaillaan ENIG- pinnankäsittelyprosessissamme.

VIPPO-piirilevyjen valmistusprosessi: Täytön ja kuparikorkituksen kautta

Alla oleva järjestys selittää, miksi VIPPO-lauta ei ole vain tavallinen lauta, johon on liitetty muistiinpano. Jokainen vaihe on erillinen sykli omine säätimineen, eikä järjestystä voida säätää vapaasti.

Kaksi taulukon yksityiskohtaa ratkaisee prosessin toimivuuden. Ensimmäinen on täytteen ja pinnan esikäsittelyn hallinta ennen korkin kiinnittämistä, mikä vaikuttaa korkin tarttuvuuteen ja tasomaisuuteen. Toinen on juotosmaskin määrittely valmiin pinnan ympärillä: maskin aukon on vastattava pakkauksen liitoskohtaa, eikä se saa jättää ei-toivottuja maskijäämiä juotettavalle pinnalle. Täytteen, korkin ja maskin välistä suhdetta käsitellään tarkemmin HDI-piirilevyjen valmistusta käsittelevässä ohjeessamme.

Kuparitäytteiset vs. hartsitäytteiset VIPPO-läpiviennit

Jos suunnittelussa vaaditaan täytettyä, pinnoitettua läpivientiä, täytemateriaalilla on todellisia seurauksia. Kaksi yleisintä vaihtoehtoa ovat metalli ja hartsi, eivätkä ne ole keskenään vaihdettavissa.

• Kuparipastatäyte Muodostaa kiinteän metallikolonnin. Se johtaa lämpöä ja virtaa, ja sen päälle voidaan pinnoittaa suoraan. Se kutistuu sintrauksen aikana, joten reiän on oltava hieman kohdetta pienempi, ja se vaatii sintrausprofiilin, joka ei vahingoita laminaattia. Tämä on oikea valinta, kun läpiviennin on johdettava lämpöä tai virtaa sisäkerrokseen.
• Hartsitäyte tiivistää läpiviennin ja voi tarjota pinnan myöhemmälle tasoitukselle ja peittämiselle. Hartsi on yleensä vähemmän lämpöä johtavaa kuin kupari, joten lämpötie on arvioitava suunnittelutavoitteeseen nähden sen sijaan, että oletettaisiin hartsitäytteen ja kuparitäytteen toimivan samalla tavalla.

Kaksi muutakin vaihtoehtoa on olemassa. Laminoimalla tehtävässä läpivientitäyttössä käytetään täyteainekalvoa prepregissä, jotta täyte levitetään samassa puristussyklissä kuin laminointi, mikä on mikroläpivientirakenteiden standardimenetelmä peräkkäisissä kokoonpanoissa. Valikoiva täyttö täyttää vain tietyt läpivientireiät paneelissa, joka sisältää sekä täytettyjä että täyttämättömiä läpivientirakenteita, ja näin valmistetaan levy, jossa on lämpöläpiviennit toisella puolella ja hartsitiivistetyt läpiviennit muualla. Hartsilähestymistavan kompromissit on kuvattu hartsitulppareikien sivullamme, ja prosessin järjestyksestä riippuva luonne on esitetty HDI-piirilevyjen peräkkäisessä laminoinnissamme.

VIPPO-piirilevyjen kokoonpano- ja juotosvaatimukset BGA:lle

Juotosaineen imeytyminen on ensisijaisesti huolenaihe, kun juote voi päästä avoimeen tai epätäydellisesti peitettyyn läpivientiin. Oikein täytetty ja pinnoitettu VIPPO-liitäntäpinta on suunniteltu tarjoamaan yhtenäinen juotettava pinta. Kokoonpanoriski voi silti syntyä liitäntäpinnan vioista, liiallisesta kuperasta muotoilusta, huonosta tasomaisuudesta, sopimattomasta liitäntäpinnan geometriasta tai väärästä juotospastan määrästä, joten valmistajan ja kokoonpanijan tulisi sopia hyväksymiskriteereistä ennen ensimmäistä rakennelmaa.

Tätä voidaan hallita kolmella tavalla, ja niitä käytetään yhdessä:

• Määritelty pad- ja läpivientigeometria. Määritä läpimitan halkaisija, juotosalustan koko, nousu ja tarvittava kuparisuoja, jotta valmis juotosalus tukee komponentin jalanjälkeä ja juotosmaskin suunnittelua.
• Sapluunan aukon pienennys alustalla. Paljaan juotoskohdan pastasapluunan pinta-alaa pienennetään, jotta juotoksen alkuperäinen tilavuus vastaa liitoksen tarpeita eikä juotoskohdan pinta-alan edellyttämää tilavuutta. Tämä on kokoonpanopuolen säätö, ja siitä on sovittava kokoonpanijan, ei vain valmistajan, kanssa.
• Täytön, peiton ja tasomaisuuden tarkistus. Määritelty täytemateriaali, kannen eheys ja valmiin pinnan tasaisuus on tarkistettava piirustusta vasten. Paras täytemateriaalivalinta riippuu sähköisistä, lämpöön liittyvistä, mekaanisista ja luotettavuuteen liittyvistä vaatimuksista.

Suunnittelusäännöt, jotka tekevät tästä toimimaan, on esitetty RF-piirilevyn suunnitteluohjeessamme , ja kokoonpanopuolen prosessi on kuvattu piirilevyn kokoonpanoprosessissamme . Kun suunnittelussa on sekä VIPPO että vaativa lämpötilaympäristö, kannattaa sopia sapluunan pienennys ja läpivientikuvio sekä valmistajan että kokoonpanijan kanssa ennen ensimmäistä artikkelia, koska molempien puolien on oltava yhdenmukaisia.

Yleisiä VIPPO-piirilevyjen vikoja ja luotettavuusriskejä

Nämä ovat vikoja, jotka VIPPO-rakenne voi läpäistä silmämääräisen tarkastuksen ja silti epäonnistua käytössä.

• Täytä tyhjät kohdat. Keskellä oleva onteloinen pilari johtaa sähköä vähemmän kuin piirustuksissa annetaan ymmärtää, ja se on näkymätön pinnalta. Kun terminen suorituskyky on suunnittelun kannalta tärkein tekijä, tämä on tärkein vika, ja siksi neuvoteltavana on täyttöprosessin hallinta eikä niinkään täyttöjen ulkonäkö.
• Korkin delaminaatio. Peiteliitos irtoaa täytteestä jättäen tyhjän tilan rakenteen rasittuneimpaan kohtaan. Tämä näkyy avoimena virtapiirinä lämpökäsittelyn jälkeen.
• Korkin tai pinnan viat. Valmiin pinnan kohoumat, tyhjät kohdat, juotospinnan irtoaminen tai juotosmaskin kontaminaatio voivat heikentää juotettavuutta ja tasaisuutta. Hyväksymiskriteerien tulisi erottaa täyttövirhe pinnan viimeistelyyn tai kokoonpanoprosessiin liittyvästä ongelmasta.
• Liian vähän juotetta liitoksessa. Tämä voi johtua sapluunan suunnittelusta, pastan määrästä, juotoskohdan geometriasta tai kokoonpanoasetuksista. Oikein suljetun VIPPO-jousituskohdan tapauksessa älä oleta juotoksen imeytymistä syyksi tarkastamatta valmista läpivientiä ja juotosliitosta.
• Paljaan kuparin näkyvyys ja korroosio. Avoin johdinside on paljasta kuparia ilman maskisuojaa. Jos rakenteessa on avoin läpivienti eikä pintakäsittelyä ole määritelty tai pintakäsittely ei ole juotettavissa, johdinside on korroosiokohta.

Pinnoitettujen reikien eheyden varmistaminen käsitellään yhteenliitäntöjen jännityskokeessamme (IST) , ja yleisiä pinnoitettujen reikien luotettavuutta koskevia huomioita on piirilevyjen luotettavuussivullamme.

VIPPO-piirilevyjen suunnitteluohjeet hienojakoiselle BGA:lle

Nämä ovat säännöt, jotka ratkaisevat, onko levy valmistettavissa, ja ne tulisi korjata ennen taideteoksen julkaisua sen sijaan, että ne huomattaisiin vasta tarkistuksen aikana.

Kun läpivienti kulkee lähellä maahan tai umpinaisen läpivientirakenteen lähellä tai sen läpi, näiden kahden prosessin välinen vuorovaikutus on tarkistettava eikä oletettava, ja tätä käsitellään umpinaisia ​​ja maahan haudattuja läpivientejä käsittelevällä sivullamme. Yleinen katsaus kuvitusta standardisääntöjä vasten on saatavilla piirilevysuunnittelun valmistettavuuskatsauksessamme (DFM).

VIPPO-piirilevyvalmistaja täytettyihin ja pinnoitettuihin reikiin

VIPPO-piirilevyvalmistajaa etsivissä projekteissa Highleap voi tarkistaa määritellyn täytetyn ja peitetyn läpivientirakenteen, ympäröivän pad-rakenteen ja tarkastusvaatimukset. Tarjouksesta tulee ilmetä selvästi, käytetäänkö pyydetyssä rakenteessa hartsitäyttöä, johtavaa täytettä vai muuta hyväksyttyä reittiä, ja mitä viimeistellyn pinnan kriteerejä sovelletaan. Tämä on erityisen tärkeää BGA-käyttöön tarkoitettujen VIPPO-piirilevyjen valmistuksessa , jossa pad-tasapaino ja juotosmäärän säätö voivat vaikuttaa kokoonpanon saantoon.

Saadaksesi tarkan tarjouksen täytetyistä ja peitetyistä läpivienti-/liitäntälevyrei'istä , toimita poraustiedosto, läpiviennin halkaisija, nousu, liitäntälevyn mitat, kerrosliitokset, piirilevyn pinoaminen, pintakäsittely, täyttöspesifikaatiot ja mahdolliset asiakkaan hyväksyntästandardit. Jos piirilevy kootaan, liitä mukaan osaluettelo, keräys- ja sijoitustiedosto ja kokoonpanopiirustus, jotta valmistus- ja kokoonpanovaatimukset voidaan tarkistaa yhdessä.

Highleapin läpivientien täyttö- ja pinnoitusprosessitiedot ovat olennaisia ​​täyttö- ja pinnoituskeskusteluissa, kun taas HDI-piirilevyjen valmistus on olennaista silloin, kun VIPPO on osa tiheää mikroläpivientiä tai kokoonpanorakennetta. Avaimet käteen -rakenteessa keskustele piirilevystä ja kokoonpanon laajuudesta piirilevyjen kokoonpanopalvelutiimimme kanssa.

• Tarjouspaketti: Gerber/ODB++-tiedot, poraustiedosto, pinoaminen, läpivientien/tyynyjen geometria, täyttö- ja kansimääritykset, pinnanlaatu, määrä ja tarkastuskriteerit.

VIPPO-piirilevyjen valmistuksen usein kysytyt kysymykset

Onko VIPPO sama kuin via padissa?

No. “Via-in-pad” describes the location of the via. VIPPO means Via-In-Pad Plated Over and specifies a filled via with a plated-over surface. The fill material, cap requirements, solder-mask opening and surface finish should be defined separately on the fabrication drawing.

Voidaanko VIPPOa yhdistää sokko- ja maahan kaivettuihin reikiin?

Kyllä, mutta nämä kaksi prosessia häiritsevät toisiaan ja järjestyksellä on merkitystä. Laminoinnilla täytetty läpivienti on täytettävä puristussyklin aikana, ja samaan laminaattiin haudattu sokkoaukko on ehkä tarpeen paljastaa ja pinnoittaa myöhemmässä syklissä. On olemassa levyjä, jotka yhdistävät molempia, mutta ne tarvitsevat tarkoituksellisen prosessireitin eikä pinon itsenäisiä nuotteja.

Vaikuttaako VIPPO kyseisten verkkojen impedanssiin?

Se voi, ja useimmissa tapauksissa suotuisasti teho- ja maadoitusverkoille, koska täytetty ja pinnoitettu läpivienti käyttäytyy kuin kiinteä kuparipylväs eikä kuin pinnoitettu putki, jossa on dielektrinen ydin. Kontrolloidun impedanssin omaavassa signaaliverkossa täytetyllä läpiviennillä on eri impedanssi kuin täyttämättömällä, joten simulaation läpivientimallin tulisi heijastaa valmista rakennetta.

Voidaanko levyt koota VIPPO-valmistuksen jälkeen?

Kyllä. Oikein valmistetut VIPPO-liitäntälevyt on tarkoitettu tukemaan komponenttien juottamista suoraan pinnoitetulle pinnalle. Kokoonpanijan tulisi silti tarkistaa liitäntälevyn geometria, sapluunan aukko, juotospastan määrä ja kotelon lämpötyynyjen suositukset, erityisesti suurien näkyvien liitäntälevyjen tai hienojakoisten BGA-koteloiden osalta.

Miten VIPPO vahvistetaan?

Tarkistetaan näytekappaleiden täytetyistä läpivienneistä poikkileikkausten avulla täytteen ja kannen kunto, mitataan jatkuvuus ja lämmönkestävyys, jos suunnittelu on siitä riippuvainen, ja tarkastetaan paljastunut tyyny maskijäämien varalta. Näytesuunnitelma ja mittausmenetelmä tulisi sopia tarjouksessa eikä niitä tulisi olettaa.