Компания VIPPO производит печатные платы для BGA-компонентов и термопрокладок.

Компания Highleap Electronics предлагает изготовление печатных плат с использованием технологии VIPPO для проектов, требующих структур с переходными отверстиями в контактных площадках, заданным заполнением и металлизированной поверхностью. Технология VIPPO часто используется в корпусах BGA или LGA с малым шагом выводов, открытых тепловых площадках и плотной компоновке, где обычные открытые или закрытые переходные отверстия не подходят. Если ваш текущий поставщик печатных плат не может удовлетворить требованиям к заполнению переходных отверстий, их закрытию или готовой поверхности контактных площадок, отправьте нам файлы для изготовления на рассмотрение.

В надежном коммерческом предложении по изготовлению печатных плат VIPPO необходимо указать конструкцию переходных отверстий, а не полагаться только на фразу «переходное отверстие в контактной площадке». Диаметр переходного отверстия, геометрия контактной площадки, тип заполнения, медный колпачок, плоскостность, качество поверхности и критерии контроля — все это влияет на стоимость, сроки выполнения и результаты сборки. Компания Highleap анализирует эти детали с учетом предполагаемого применения, чтобы предложенная конструкция соответствовала требуемой структуре.

Что такое изготовление печатных плат VIPPO?

VIPPO расшифровывается как Via-In-Pad Plated Over (переходное отверстие внутри контактной площадки, покрытое медью). Переходное отверстие расположено внутри контактной площадки компонента, заполнено с использованием указанного процесса, выровнено по мере необходимости и покрыто медью для создания сплошной поверхности площадки. Слово «открыто» не является частью аббревиатуры; оно описывает отверстие или состояние контакта и должно указываться отдельно, если это необходимо.

• Расположение на площадке: Вводное отверстие расположено в пределах прилегающей к участку земли, а не рядом с ней.
• Спецификация наполнения: На чертеже или в примечаниях к изготовлению указаны требуемый заполняющий материал и критерии приемки; смоляные и токопроводящие наполнители не взаимозаменяемы.
• Покрытая поверхность: Медь наносится на заполненное сквозное отверстие, образуя сплошную, пригодную для пайки поверхность. Плоскостность, целостность крышки и качество поверхности должны быть определены в соответствии с конкретным применением.

Важность этого различия заключается в том, что некоторые из этих этапов являются необязательными на стандартной плате, и каждый добавленный этап меняет то, что должен контролировать производитель. Отверстие, просверленное и закрытое защитным слоем, по сути, является бесплатным. Структура VIPPO требует контролируемого заполнения, планаризации при необходимости, медного покрытия и последовательности обработки поверхности. Отверстие под паяльной маской вокруг готовой контактной площадки указывается отдельно; его не следует путать с открытым или незаполненным отверстием. Поставщик материалов может сказать вам «мы делаем отверстия в контактной площадке», имея в виду заполненный и закрытый вариант, вариант с защитным слоем или вариант с заглушкой смолой, поэтому терминологию необходимо четко указать в примечаниях к чертежу.

Сравнение схем печатных плат с открытыми и заполненными переходными отверстиями (VIPPO) и схем с контактными площадками (Filled Via-in-Pad) на основе VIPPO.

Именно это различие чаще всего приводит к изменению ценового предложения. Каждая строка ниже представляет собой различную физическую структуру с различным тепловым путем, различной стоимостью и различным риском отказа.

Только третий ряд является настоящим VIPPO. Если в проекте указано «переходное отверстие в контактной площадке, открытое», но не указан способ заполнения, производитель может поставить любое из четырех. В нашем руководстве по заполнению переходных отверстий и меднению подробно описаны процессы заполнения и герметизации, а различия между методами заполнения смолой и металлом изложены в нашем руководстве по созданию переходных отверстий, заглушенных смолой.

Почему для BGA-печатных плат используются контактные площадки с медным покрытием?

Целью создания теплоотводящей площадки является предсказуемый путь распространения тепла от площадки к медной структуре платы. Правильно заполненные и покрытые металлом переходные отверстия обеспечивают непрерывную поверхность для пайки и предотвращают растекание припоя через открытые отверстия, характерное для незаполненных переходных отверстий. Тепловые характеристики по-прежнему зависят от заполняющего материала, массива переходных отверстий, соединенных медных слоев и окружающей структуры платы.

Тот же аргумент применим и к радиочастотам. Переходное отверстие, имеющее выпуклую форму и расположенное посередине области заземляющей плоскости, представляет собой небольшой участок разрыва; переходное отверстие, заполненное и покрытое металлом, представляет собой сплошную медную цепь. В конструкции, где переходное отверстие преднамеренно размещено для разрыва плоскости или создания известного ответвления, применяется обратная логика, и переходное отверстие должно быть открытым, а не выпуклым, чтобы структура была определена, а не случайна.

Поскольку переходное отверстие открыто, качество обработки поверхности становится функциональным, а не косметическим требованием. ENIG обычно выбирают для переходных отверстий, к которым будет производиться пайка, поскольку он сохраняет ровную поверхность и пригоден для пайки в течение длительного срока хранения. ENEPIG используется там, где требуется сочетание тепловых характеристик иммерсионного серебра и паяемой поверхности. Иммерсионное серебро тускнеет в воздухе, содержащем серу, что важно, если платы хранятся до сборки. Наш выбор материалов для обработки поверхности ВЧ и СВЧ плат охватывает этот компромисс, а общие варианты сравниваются в нашем описании процесса обработки поверхности ENIG.

Технологический процесс производства печатных плат VIPPO: заполнение сквозных отверстий и медное покрытие.

Приведенная ниже последовательность объясняет, почему плата VIPPO — это не просто стандартная плата с прикрепленной нотой. Каждый шаг представляет собой отдельный цикл со своими собственными элементами управления, и порядок шагов не может быть свободно изменен.

В таблице указаны два момента, определяющие работоспособность процесса. Первый — это контроль заполнения и подготовки поверхности перед нанесением защитного слоя, что влияет на адгезию и плоскостность защитного слоя. Второй — это определение паяльной маски вокруг готовой контактной площадки: отверстие маски должно соответствовать рисунку контактных площадок корпуса и не должно оставлять нежелательных остатков маски на паяемой поверхности. Взаимосвязь между заполнением, защитным слоем и маской более подробно описана в нашем руководстве по производству печатных плат HDI.

Медные и смоляные сквозные отверстия VIPPO

Если конструкция предусматривает заполненные, покрытые металлом сквозные отверстия, то выбор заполняющего материала имеет реальные последствия. Наиболее распространенные варианты — металл и смола, и они не взаимозаменяемы.

• Медная паста для заполнения Образует сплошной металлический столбик. Он проводит тепло и ток, и на него можно наносить металлическое покрытие напрямую. В процессе спекания он сжимается, поэтому отверстие должно быть немного меньше целевого размера, и требуется такой профиль спекания, который не повредит ламинат. Это правильный выбор, когда переходное отверстие должно передавать тепло или ток во внутренний слой.
• Смола для заполнения Смола герметизирует переходное отверстие и может служить поверхностью для последующей выравнивания и покрытия. Смола, как правило, обладает меньшей теплопроводностью, чем медь, поэтому тепловой путь необходимо оценивать с учетом проектных параметров, а не предполагать, что заполнение смолой и медью будет одинаковым.

Существуют еще два варианта. Заполнение переходных отверстий методом ламинирования предполагает нанесение пленки наполнителя в препрег, так что наполнение происходит в том же цикле прессования, что и ламинирование, что является стандартным методом для микропереходных структур при последовательной сборке. Селективное заполнение заполняет только определенные переходные отверстия на панели, содержащей как заполненные, так и незаполненные структуры переходных отверстий, именно так изготавливается плата с теплоотводящими переходными отверстиями в одной области и герметизированными смолой переходными отверстиями в других местах. Компромиссы подхода с использованием смолы описаны на нашей странице, посвященной отверстиям для герметизации смолой, а зависимость процесса от последовательности изложена в нашей статье о последовательном ламинировании для печатных плат HDI.

Требования к сборке и пайке печатной платы VIPPO для BGA

Проблема растекания припоя возникает в первую очередь тогда, когда припой может проникнуть в незакрытый или не полностью закрытый переходной канал. Правильно заполненная и покрытая металлом контактная площадка VIPPO предназначена для обеспечения непрерывной поверхности, пригодной для пайки. Риск при сборке все еще может возникнуть из-за дефектов покрытия, чрезмерного углубления, плохой плоскостности, неподходящей геометрии площадки или неправильного объема паяльной пасты, поэтому изготовитель и сборщик должны согласовать критерии приемки до начала первой сборки.

Существует три способа контроля этого процесса, и они используются в сочетании:

• Заданная геометрия контактных площадок и переходных отверстий. Укажите диаметр переходного отверстия, размер контактной площадки, шаг и необходимое количество медного колпачка, чтобы готовая контактная площадка соответствовала посадочному месту компонента и конструкции защитной маски для пайки.
• Уменьшение размера апертуры трафарета на площадке. Площадь трафарета для пасты на открытой контактной площадке уменьшается, чтобы начальный объем припоя соответствовал потребностям соединения, а не объему, который предполагает площадь площадки. Это контроль со стороны сборщика, и его необходимо согласовать со сборщиком, а не только с изготовителем.
• Проверка заполнения, покрытия и плоскостности. Указанный наполнитель, целостность покрытия и плоскостность готовой поверхности должны быть проверены по чертежу. Выбор оптимального наполнителя зависит от электрических, тепловых, механических требований и требований к надежности.

Правила проектирования, обеспечивающие такую ​​работу, изложены в нашем руководстве по проектированию переходных отверстий на ВЧ-печатных платах , а процесс сборки описан в нашем руководстве по сборке печатных плат . Если в проекте присутствуют VIPPO и сложные тепловые условия, целесообразно согласовать уменьшение размера трафарета и схему расположения переходных отверстий как с производителем, так и с сборщиком до изготовления первого образца, поскольку обе стороны должны быть согласованы.

Распространенные дефекты печатных плат VIPPO и риски для надежности

Это те дефекты, из-за которых собранная система VIPPO может пройти визуальный осмотр, но при этом выйти из строя в процессе эксплуатации.

• Заполните пробелы. Колонна с пустотой посередине проводит тепло меньше, чем показано на чертеже, и не видна с поверхности. В тех случаях, когда определяющим фактором при проектировании является тепловая эффективность, именно этот дефект имеет наибольшее значение, и поэтому контроль процесса заполнения, а не внешний вид заполнения, является тем, что следует обсуждать.
• Расслоение крышки. Клеевой слой отслаивается от наполнителя, образуя пустоту в наиболее напряженном месте конструкции. Это становится видимым как обрыв цепи после термических циклов.
• Дефекты покрытия или поверхности. Вмятины, пустоты, отслоение колпачка или загрязнение паяльной маски на готовой контактной площадке могут ухудшить паяемость и плоскостность. Критерии приемки должны отличать дефект заполнения от проблемы, связанной с качеством поверхности или процессом сборки.
• Недостаточное количество припоя в месте соединения. Это может быть вызвано конструкцией трафарета, объемом пасты, геометрией контактной площадки или настройками сборки. В случае правильно закрытой контактной площадки VIPPO не следует предполагать, что причиной является растекание припоя, не проверив готовое переходное отверстие и паяное соединение.
• Открытое обнажение меди и коррозия. Открытая контактная площадка — это чистая медь без защитной маски. Если в конструкции имеется открытое переходное отверстие и не указано покрытие поверхности, или покрытие, которое не припаивается, то эта площадка является местом коррозии.

Проверка целостности металлизированных отверстий рассматривается в разделе «Стресс-тестирование межсоединений» (IST) , а общие вопросы надежности металлизированных отверстий изложены на нашей странице, посвященной надежности печатных плат.

Рекомендации VIPPO по проектированию печатных плат для BGA с малым шагом выводов.

Именно эти правила определяют, пригоден ли данный печатный платный модуль для производства, и их следует исправлять до выпуска макета, а не обнаруживать в процессе проверки.

В тех случаях, когда переходное отверстие проходит близко к скрытому или глухому переходному отверстию или проходит сквозь него, взаимодействие между этими двумя процессами необходимо проверять, а не предполагать, и это рассматривается на нашей странице, посвященной глухим и скрытым переходным отверстиям. Общий обзор графического изображения на соответствие стандартным правилам доступен в нашем обзоре проектирования печатных плат с учетом технологичности изготовления (DFM).

VIPPO — производитель печатных плат с заполненными и покрытыми металлом переходными отверстиями.

Для проектов, ищущих производителя печатных плат VIPPO , компания Highleap может проанализировать указанную структуру заполненных и заглушенных переходных отверстий, конструкцию окружающих контактных площадок и требования к контролю качества. В коммерческом предложении должно быть четко указано, используется ли в запрашиваемой конструкции заполнение смолой, токопроводящим наполнителем или другим утвержденным способом, а также какие критерии качества поверхности применяются. Это особенно важно для изготовления печатных плат VIPPO для BGA , где соосность контактных площадок и контроль объема припоя могут влиять на выход годных изделий при сборке.

Для получения точной сметы на печатную плату с заполненными и закрытыми переходными отверстиями в контактных площадках , предоставьте файл сверления, диаметр переходного отверстия, шаг, размеры контактных площадок, тип слоев, структуру платы, качество поверхности, спецификацию заполнения и любые стандарты приемки заказчика. Если плата будет собираться, приложите спецификацию материалов, файл установки компонентов и сборочный чертеж, чтобы можно было совместно рассмотреть требования к изготовлению и сборке.

Информация о процессе заполнения и нанесения покрытий от Highleap актуальна для обсуждения заполнения и покрытия, а информация о производстве печатных плат HDI актуальна, когда VIPPO является частью плотной микропереходной или многослойной конструкции. Для изготовления платы «под ключ» обсудите объем работ по сборке и монтажу с нашей командой специалистов по сборке печатных плат.

• Пакет предложений: Данные Gerber/ODB++, файл сверления, структура слоев, геометрия переходных отверстий/контактных площадок, спецификация заполнения и закрытия, качество поверхности, количество и критерии контроля.

Часто задаваемые вопросы о производстве печатных плат VIPPO

VIPPO — это то же самое, что и VIA на клавиатуре?

Нет. «Via-in-pad» описывает расположение переходного отверстия. VIPPO означает Via-In-Pad Plated Over (переходное отверстие в контактной площадке с металлизированной поверхностью) и обозначает заполненное переходное отверстие с металлизированной поверхностью. Материал заполнения, требования к колпачку, отверстие в защитной маске и качество поверхности должны быть определены отдельно на чертеже для изготовления.

Можно ли комбинировать VIPPO с глухими и скрытыми переходными отверстиями?

Да, но эти два процесса мешают друг другу, и последовательность имеет значение. Переходное отверстие, заполняемое методом ламинирования, должно быть заполнено в процессе прессования, а глухое переходное отверстие, скрытое в том же ламинате, может потребовать обнажения и гальванического покрытия в более позднем цикле. Платы, сочетающие оба процесса, существуют, но для их создания требуется продуманный технологический процесс, а не множество отдельных инструкций.

Влияет ли VIPPO на импеданс затронутых сетей?

Это возможно, и в большинстве случаев благоприятно для силовых и заземляющих сетей, поскольку заполненное и покрытое металлом переходное отверстие ведет себя как сплошной медный столбик, а не как покрытая металлом трубка с диэлектрическим сердечником. В сигнальной сети с контролируемым импедансом заполненное переходное отверстие имеет иной импеданс, чем незаполненное, поэтому модель переходного отверстия в моделировании должна отражать готовую конструкцию.

Можно ли собрать платы после изготовления VIPPO?

Да. Правильно изготовленные контактные площадки VIPPO предназначены для пайки компонентов непосредственно на металлизированную поверхность. Сборщику все равно следует проверить геометрию контактных площадок, размер трафарета, объем паяльной пасты и рекомендации по теплоотводящим площадкам корпуса, особенно для больших открытых площадок или корпусов BGA с малым шагом выводов.

Как проходит верификация VIPPO?

Проверка заполнения и герметичности осуществляется путем поперечного сечения заполненных переходных отверстий на образцах, измерения целостности цепи и теплового сопротивления, если от этого зависит конструкция, а также осмотра открытой контактной площадки на наличие остатков маски. План образцов и метод измерения должны быть согласованы в коммерческом предложении, а не предполагаться.