VIPPO PCB-fabricage voor BGA- en thermische pad-ontwerpen

Highleap Electronics levert VIPPO-printplaatproductie voor ontwerpen die via-in-pad-structuren vereisen met een gedefinieerde vulling en een geplateerd oppervlak. VIPPO wordt vaak gespecificeerd voor BGA- of LGA-pakketten met fijne pitch, blootliggende thermische pads en dichte lay-outs waar gewone open of afgeschermde via's niet geschikt zijn. Als uw huidige printplaatleverancier niet kan voldoen aan de eisen voor via-vulling, kap of afgewerkte pads, stuur ons dan de productiebestanden ter beoordeling.

Een betrouwbare VIPPO PCB-productieofferte moet de via-constructie specificeren in plaats van alleen te vertrouwen op de term "via in pad". Via-diameter, pad-geometrie, vultype, koperen kap, vlakheid, oppervlakteafwerking en inspectiecriteria hebben allemaal invloed op de kosten, levertijd en het uiteindelijke assemblageresultaat. Highleap beoordeelt deze details met de beoogde toepassing in gedachten, zodat de offerte aansluit op de vereiste structuur.

Wat is VIPPO PCB-fabricage?

VIPPO staat voor Via-In-Pad Plated Over. De via bevindt zich in een componentpad, wordt gevuld met behulp van het gespecificeerde proces, indien nodig gevlakt en vervolgens bedekt met koper om een ​​doorlopend padoppervlak te creëren. "Open" maakt geen deel uit van het acroniem; het beschrijft een opening of blootstellingstoestand en moet waar relevant apart worden gespecificeerd.

• Via-in-pad locatie: De via ligt binnen het betreffende perceel en niet ernaast.
• Vulspecificaties in: De tekening of fabricage-instructies vermelden het vereiste vulmateriaal en de acceptatiecriteria; hars en geleidende vullingen zijn niet onderling verwisselbaar.
• Geplateerd oppervlak: Koper wordt over de gevulde via aangebracht om een ​​continu, soldeerbaar oppervlak te vormen. Vlakheid, integriteit van de kap en oppervlakteafwerking moeten voor de toepassing worden gespecificeerd.

Het onderscheid is belangrijk omdat verschillende van deze stappen optioneel zijn bij een standaard printplaat en elke toegevoegde stap de controle van de fabrikant verandert. Een via die geboord en afgedekt is, is in principe gratis. Een VIPPO-structuur vereist een gecontroleerde vulling, planarizatie indien nodig, een koperen kap en een oppervlakteafwerking. De opening in het soldeermasker rond de afgewerkte pad wordt apart gespecificeerd; deze mag niet worden verward met een open of ongevulde via. De materiaalleverancier kan zeggen "wij maken via's in pads" en daarmee de gevulde en afgedekte versie, de afgedekte versie of de met hars gevulde versie bedoelen, dus de terminologie moet worden vastgelegd in de artwork-notities.

VIPPO versus open via- en gevulde via-in-pad PCB-ontwerpen

Dit onderscheid is het meest voorkomende dat een offerte beïnvloedt. Elke rij hieronder vertegenwoordigt een andere fysieke structuur met een ander thermisch pad, andere kosten en een ander risico op storingen.

Alleen de derde rij is een echte VIPPO. Als een ontwerp aangeeft "via in pad, open" zonder de vulling te specificeren, kan de fabrikant elk van de vier opties leveren. Onze handleiding voor het vullen en koperplateren van via's beschrijft de vul- en afdekprocessen in detail, en de verschillen tussen de hars- en metaalvulling worden uiteengezet in onze handleiding voor via-constructies met harspluggen.

Waarom koperen via-in-pad-contactpunten gebruiken voor BGA-printplaten?

Bij een thermische pad is het doel een voorspelbaar thermisch pad van de pad naar de koperen structuur van de printplaat. Een correct gevulde en geplateerde via zorgt voor een continu oppervlak om te solderen en voorkomt het open-gat soldeerpad dat kenmerkend is voor een ongevulde via. De thermische prestaties zijn echter nog steeds afhankelijk van het vulmateriaal, de via-array, de verbonden koperlagen en de omliggende opbouw.

Hetzelfde argument geldt voor RF. Een via die is afgedicht en zich midden in een aardingsvlak bevindt, is een kleine onderbreking; een via die is opgevuld en bedekt met een koperlaag is een doorlopend koperen gedeelte. In een ontwerp waarbij een via opzettelijk is geplaatst om een ​​vlak te onderbreken of een bekende stub te creëren, geldt de omgekeerde logica en moet de via open zijn, niet afgedicht, zodat de structuur gedefinieerd is in plaats van toevallig.

Omdat de via open is, is de oppervlakteafwerking een functionele vereiste in plaats van een cosmetische. ENIG is de gebruikelijke keuze voor een via die gesoldeerd wordt, omdat deze vlak en soldeerbaar blijft gedurende een lange opslagperiode. ENEPIG wordt gebruikt wanneer de thermische prestaties van immersiezilver gewenst zijn in combinatie met een soldeerbaar oppervlak. Immersiezilver zal aantasten in zwavelhoudende lucht, wat van belang is als de printplaten worden opgeslagen voordat ze worden geassembleerd. Onze selectie van oppervlakteafwerkingen voor RF- en microgolfprintplaten houdt rekening met deze afweging, en de algemene opties worden vergeleken in ons ENIG-oppervlakteafwerkingsproces.

VIPPO PCB-productieproces: Via-vulling en koperen afdekking

De onderstaande reeks legt uit waarom een ​​VIPPO-bord niet zomaar een standaardbord met een bijgevoegde notitie is. Elke stap is een aparte cyclus met eigen bedieningselementen, en de volgorde is niet vrij aan te passen.

Twee details in die tabel bepalen of het proces werkt. Het eerste is de controle van de vulling en de oppervlaktevoorbereiding vóór het afdekken, wat van invloed is op de hechting en vlakheid van de kap. Het tweede is de definitie van het soldeermasker rond de afgewerkte pad: de maskeropening moet overeenkomen met het patroon van de printplaat en mag geen ongewenste maskerresten achterlaten op het soldeerbare oppervlak. De relatie tussen vulling, kap en masker wordt uitgebreider behandeld in onze HDI PCB-productiehandleiding.

Kopergevulde versus harsgevulde VIPPO-vias

Als het ontwerp een gevulde, geplateerde via vereist, is de keuze van het vulmateriaal een beslissing met reële gevolgen. De twee meest voorkomende opties zijn metaal en hars, en deze zijn niet onderling verwisselbaar.

• Koperpasta vulling Het produceert een massieve metalen kolom. Deze geleidt warmte en stroom en kan direct worden geplateerd. Tijdens het sinteren krimpt het materiaal, waardoor het gat iets kleiner moet zijn dan het doeloppervlak. Bovendien is een sinterprofiel nodig dat het laminaat niet beschadigt. Dit is de juiste keuze wanneer de via warmte of stroom naar een binnenste laag moet transporteren.
• Harsvulling Het dicht de via af en kan een oppervlak bieden voor latere vlakmaking en afdekking. Hars is over het algemeen minder thermisch geleidend dan koper, dus het thermische pad moet worden beoordeeld aan de hand van het ontwerpdoel in plaats van aan te nemen dat harsvulling en kopervulling zich op dezelfde manier gedragen.

Er bestaan ​​nog twee varianten. Bij het vullen van via's door lamineren wordt een vulmiddelfilm in de prepreg aangebracht, zodat de vulling in dezelfde perscyclus als het lamineren plaatsvindt. Dit is de standaardmethode voor microvia-structuren in sequentiële builds. Bij selectief vullen worden alleen de aangewezen via's op een paneel gevuld dat zowel gevulde als ongevulde via-structuren bevat. Zo wordt een printplaat gemaakt met thermische via's in het ene gebied en met hars afgedichte via's elders. De voor- en nadelen van de harsmethode worden beschreven op onze pagina over harspluggaten, en het sequentieafhankelijke karakter van het proces wordt uiteengezet in onze pagina over sequentiële laminering voor HDI-printplaten.

VIPPO PCB-assemblage- en soldeervereisten voor BGA

Soldeerophoping is vooral een probleem wanneer soldeer in een open of onvolledig afgedichte via kan komen. Een correct gevulde en geplateerde VIPPO-pad is ontworpen om een ​​continu soldeerbaar oppervlak te bieden. Montagerisico's kunnen echter nog steeds ontstaan ​​door defecten aan de afdekking, overmatige kromming, slechte vlakheid, ongeschikte padgeometrie of een onjuiste hoeveelheid soldeerpasta. Daarom moeten de fabrikant en de assembleur de acceptatiecriteria vóór de eerste productie overeenkomen.

Dit wordt op drie manieren geregeld, en ze worden in combinatie gebruikt:

• Gedefinieerde pad- en via-geometrie. Specificeer de diameter, padgrootte, pitch en de benodigde koperen kap zodat de afgewerkte pad de componentvoetafdruk en het soldeermaskerontwerp ondersteunt.
• Het verkleinen van de stencilopening op de pad. Het sjabloon voor de soldeerpasta op het blootgelegde pad wordt kleiner gemaakt, zodat het initiële soldeervolume wordt afgestemd op wat de verbinding nodig heeft, in plaats van op het volume dat het padoppervlak zou suggereren. Dit is een controle aan de assemblagezijde en moet worden overeengekomen met de assembleur, niet alleen met de fabrikant.
• Controle van vulling, dop en vlakheid. Het gespecificeerde vulmateriaal, de integriteit van de afdeklaag en de vlakheid van het afgewerkte oppervlak moeten worden gecontroleerd aan de hand van de tekening. De beste keuze voor het vulmateriaal hangt af van de elektrische, thermische, mechanische en betrouwbaarheidseisen.

De ontwerpvoorschriften die dit mogelijk maken, staan ​​beschreven in ons RF PCB via-ontwerp , en het assemblageproces wordt beschreven in ons PCB-assemblageproces . Wanneer een ontwerp zowel VIPPO als een veeleisende thermische omgeving heeft, is het raadzaam om de stencilreductie en het via-patroon vóór de productie van het eerste exemplaar af te stemmen met zowel de fabrikant als de assembleur, omdat beide partijen consistent moeten zijn.

Veelvoorkomende defecten en betrouwbaarheidsrisico's van VIPPO-printplaten

Dit zijn de gebreken waardoor een VIPPO-product de visuele inspectie kan doorstaan, maar toch in de praktijk defect kan raken.

• Vul de lege ruimtes op. Een kolom met een holte in het midden geleidt minder dan de tekening suggereert en is vanaf het oppervlak niet zichtbaar. Wanneer thermische prestaties de belangrijkste ontwerpcriterium zijn, is dit het defect dat er het meest toe doet, en daarom is de controle van het vulproces belangrijker dan het uiterlijk van de vulling om over te onderhandelen.
• Delaminatie van de kap. De afdeklaag laat los van de vulling, waardoor een holte ontstaat op het meest belaste punt in de structuur. Dit wordt na thermische cycli zichtbaar als een onderbreking in het circuit.
• Defecten aan de dop of het oppervlak. Verzakkingen, holtes, loslating van de kap of verontreiniging van het soldeermasker op de afgewerkte pad kunnen de soldeerbaarheid en vlakheid beïnvloeden. Acceptatiecriteria moeten onderscheid maken tussen een vuldefect en een probleem met de oppervlakteafwerking of het assemblageproces.
• Onvoldoende soldeer bij de verbinding. Dit kan het gevolg zijn van het stencilontwerp, de hoeveelheid soldeerpasta, de padgeometrie of de assemblage-instellingen. Ga er bij een correct afgedekte VIPPO-pad niet van uit dat soldeerophoping de oorzaak is zonder de afgewerkte via en soldeerverbinding te inspecteren.
• Blootstelling van blank koper en corrosie. Een open pad is kaal koper zonder maskerbescherming. Als het ontwerp een open via heeft en er geen oppervlakteafwerking is gespecificeerd, of een afwerking die niet soldeerbaar is, is het pad een corrosiegevoelige plek.

Het controleren van de integriteit van de geplateerde gaten wordt behandeld in onze interconnect stresstest (IST) , en algemene overwegingen met betrekking tot de betrouwbaarheid van geplateerde gaten vindt u op onze pagina over PCB-betrouwbaarheid.

VIPPO PCB-ontwerprichtlijnen voor BGA's met fijne pitch

Dit zijn de regels die bepalen of het bord produceerbaar is, en ze zouden vastgelegd moeten worden voordat het ontwerp wordt vrijgegeven, in plaats van dat ze tijdens de beoordeling worden ontdekt.

Wanneer een via dicht langs of door een verborgen of blinde via-structuur loopt, moet de interactie tussen de twee processen worden gecontroleerd in plaats van aangenomen. Dit wordt behandeld op onze pagina over blinde en verborgen via's. Een algemene beoordeling van het ontwerp aan de hand van standaardregels is beschikbaar via onze DFM-beoordeling (Printplaatontwerp voor maakbaarheid).

VIPPO PCB-fabrikant voor gevulde en geplateerde via's

Voor projecten die op zoek zijn naar een VIPPO PCB-fabrikant , kan Highleap de gespecificeerde gevulde-en-afgedekte via-structuur, het ontwerp van de omliggende pads en de inspectie-eisen beoordelen. De offerte moet duidelijk vermelden of de gevraagde constructie gebruikmaakt van harsvulling, geleidende vulling of een andere goedgekeurde methode, en welke criteria voor het afgewerkte oppervlak van toepassing zijn. Dit is met name belangrijk voor VIPPO PCB-fabricage voor BGA , waar pad-coplanariteit en controle van het soldeervolume de assemblageopbrengst kunnen beïnvloeden.

Voor een nauwkeurige offerte voor een PCB met gevulde en afgedekte via's in pads , dient u het boorbestand, de via-diameter, de pitch, de padafmetingen, de laagaansluiting, de printplaatopbouw, de oppervlakteafwerking, de vullingsspecificatie en eventuele klantacceptatienormen aan te leveren. Indien de printplaat geassembleerd moet worden, dient u ook de stuklijst (BOM), het pick-and-place-bestand en de assemblagetekening bij te voegen, zodat de fabricage- en assemblagevereisten gezamenlijk kunnen worden beoordeeld.

De informatie over het via-vul- en galvaniseerproces van Highleap is relevant voor de discussie over vulling en afdekking, terwijl de HDI PCB-productie relevant is wanneer VIPPO deel uitmaakt van een dichte microvia- of opbouwconstructie. Voor een turnkey-oplossing kunt u de omvang van de printplaat en de assemblage bespreken met ons PCB-assemblageteam.

• Offertepakket: Gerber/ODB++-gegevens, boorbestand, opbouw, via/pad-geometrie, specificatie van vulling en afdekking, oppervlakteafwerking, hoeveelheid en inspectiecriteria.

Veelgestelde vragen over VIPPO PCB-fabricage

Is VIPPO hetzelfde als via in pad?

Nee. "Via-in-pad" beschrijft de locatie van de via. VIPPO staat voor Via-In-Pad Plated Over en specificeert een gevulde via met een geplateerd oppervlak. Het vulmateriaal, de kapvereisten, de opening voor het soldeermasker en de oppervlakteafwerking moeten afzonderlijk op de fabricagetekening worden gedefinieerd.

Kan VIPPO gecombineerd worden met blinde en verzonken via's?

Ja, maar de twee processen beïnvloeden elkaar en de volgorde is belangrijk. Een via die wordt opgevuld door laminering moet in een perscyclus worden opgevuld, en een blinde via die in hetzelfde laminaat is ingebed, moet mogelijk in een latere cyclus worden blootgelegd en geplateerd. Er bestaan ​​printplaten die beide processen combineren, maar die vereisen een weloverwogen procesroute in plaats van een stapel losse instructies.

Heeft VIPPO invloed op de impedantie van de betreffende netten?

Dat kan, en in de meeste gevallen is dat gunstig voor voedings- en aardingsnetten, omdat een gevulde en geplateerde via zich gedraagt ​​als een massieve koperen kolom in plaats van een geplateerde buis met een diëlektrische kern. Op een signaalnet met gecontroleerde impedantie heeft de gevulde via een andere impedantie dan een ongevulde, dus het via-model in de simulatie moet de uiteindelijke constructie weerspiegelen.

Kunnen de printplaten na de VIPPO-fabricage worden geassembleerd?

Ja. Goed gefabriceerde VIPPO-pads zijn bedoeld om componenten direct op het geplateerde oppervlak te solderen. De assembleur moet echter nog steeds de padgeometrie, de stencilopening, het soldeerpastavolume en de aanbevelingen voor de thermische pad van de behuizing controleren, met name voor grote, blootliggende pads of BGA-behuizingen met een fijne pitch.

Hoe wordt VIPPO geverifieerd?

Door middel van dwarsdoorsneden van gevulde via's op proefstukken om de vulling en de afdekking te controleren, door middel van continuïteits- en thermische weerstandsmetingen waar het ontwerp daarvan afhankelijk is, en door inspectie van het blootgelegde pad op maskerresten. Het proefplan en de meetmethode dienen in de offerte te worden overeengekomen en niet als vanzelfsprekend te worden beschouwd.