VIPPO PCB制造,适用于BGA和散热焊盘设计

VIPPO PCB制造工艺,采用填充式和铜帽式过孔横截面

Highleap Electronics 为需要具有特定填充和镀覆表面的焊盘内过孔结构的 PCB 设计提供 VIPPO PCB 制造服务。VIPPO 通常用于细间距 BGA 或 LGA 封装、裸露散热焊盘以及普通开放式或封闭式过孔不适用的密集布局。如果您的 PCB 供应商无法满足过孔填充、盖层或成品焊盘的要求,请将制造文件发送给我们进行审核。

一份可靠的VIPPO PCB制造报价必须明确过孔结构,而不能仅仅依赖于“焊盘内过孔”这样的表述。过孔直径、焊盘几何形状、填充类型、铜盖、平面度、表面光洁度和检验标准都会影响成本、交货时间和组装结果。Highleap会结合预期应用仔细审查这些细节,确保报价中的产品结构与所需结构完全匹配。

通孔垫,填充并镀覆概念横截面——必须明确填充材料和验收标准。 桶镀 指定填充 铜帽/焊盘表面 通孔焊盘位置 唯品会焊盘内通孔镀层 未按比例绘制。树脂填充和导电填充的规格不同;请勿假定为实心铜柱。

VIPPO 指的是通孔内镀层。请分别指定填充材料、盖层质量、平面度和表面光洁度。

VIPPO PCB制造是什么?

VIPPO 代表 Via-In-Pad Plated Over(焊盘内过孔镀覆)。过孔位于元件焊盘内,采用特定工艺填充,根据需要进行平坦化处理,并镀覆铜层以形成连续的焊盘表面。“Open”(开口)并非 VIPPO 的缩写;它指的是开口或暴露状态,应在相关情况下单独说明。

  • Via-in-pad 位置: 过孔位于元件焊盘内部,而不是在其旁边。
  • 填充规格: 图纸或制造说明中明确规定了所需的填充材料和验收标准;树脂填充物和导电填充物不可互换。
  • 镀层表面: 在填充好的过孔上沉积铜,形成连续的可焊表面。平面度、盖层完整性和表面光洁度应根据应用情况进行定义。

区分这些步骤之所以重要,是因为在标准电路板中,其中一些步骤是可选的,而每增加一个步骤,制造商需要控制的内容就会有所不同。钻孔并覆盖遮蔽层的过孔基本上是免费的。VIPPO 结构则需要控制填充、根据需要进行平坦化处理、铜盖层和表面处理顺序。成品焊盘周围的阻焊层开口是单独指定的;它不应与开放或未填充的过孔混淆。材料供应商可能会说“我们在焊盘上做过孔”,但实际上指的是填充并覆盖遮蔽层的过孔、覆盖遮蔽层的过孔或树脂塞入的过孔,因此必须在设计稿注释中明确定义这些术语。

VIPPO 与开孔和填充式焊盘通孔 PCB 设计

这种区别通常是导致报价变动的最主要原因。以下每一行都代表不同的物理结构,具有不同的散热路径、不同的成本和不同的故障风险。

建筑业 物理结构 热行为 成本和风险
帐篷 普通镀层枪管,表面覆盖阻焊层 热量仍然会沿着枪管传导,但导热路径在枪托垫表面被阻断了。 最低成本;未指定时的默认值
上限 过孔镀层后,用铜帽覆盖,焊盘仍处于遮蔽状态。 很好;盖子恢复了铜表面的连续性。 增加了一个封盖循环;需要控制封盖层的粘附性和共面性。
通过填充和封盖 筒体镀层,过孔内填充铜膏或树脂,填充物上再镀一层盖层。 最佳;从表面到内层的实心铜柱 成本最高,路线最长;填充收缩和盖粘连是主要风险。
树脂塞孔 桶镀层,通孔填充树脂,表面保留树脂 导热性能差;树脂是绝缘体。 用于密封过孔,以确保射频或洁净度,而非出于散热目的。

只有第三排才是真正的VIPPO(过孔封装)。如果设计中只写了“焊盘内过孔,开放”,而没有具体说明填充方式,则制造商可能会提供四种过孔中的任何一种。我们的过孔填充和镀铜指南详细介绍了填充和封盖工艺,树脂填充和金属填充方法的区别则在我们的树脂封堵过孔结构部分进行了阐述。

为什么BGA PCB要使用铜帽通孔?

对于散热焊盘而言,目标是建立从焊盘到电路板铜结构的稳定热通路。填充良好且镀覆到位的过孔可提供连续的焊接表面,避免未填充过孔造成的焊锡渗漏路径。散热性能仍然取决于填充材料、过孔阵列、连接的铜层以及周围的叠层结构。

同样的道理也适用于射频电路。位于接地层中间且被遮盖的过孔是一小块不连续区域;而填充并镀覆的过孔则是连续的铜层。在设计中,如果过孔的目的是为了打破接地层或形成已知的短截线,则逻辑相反,过孔应该是开放的,而不是被遮盖的,这样才能确保结构是预先定义的,而不是偶然形成的。

由于过孔是开放式的,表面处理就成为功能性要求而非外观要求。对于需要焊接的过孔,通常选择ENIG表面处理,因为它在较长的储存期内都能保持平整和可焊性。而ENEPIG表面处理则适用于既需要浸银的热性能又需要可焊性的情况。浸银在含硫空气中会氧化变色,如果电路板在组装前存放一段时间,这一点就非常重要。我们针对射频和微波电路板的表面处理方案充分考虑了这种权衡,并在ENIG表面处理工艺中对各种方案进行了比较。

VIPPO PCB制造工艺:过孔填充和铜箔覆盖

以下序列解释了为什么 VIPPO 板并非只是在标准板的基础上附加一个音符。每个步骤都是一个独立的循环,拥有各自的控制功能,且顺序无法自由调整。

步骤 工艺应用 它必须达到的目标
钻探 采用机械或激光钻孔至指定直径 干净的枪管壁。对于激光钻孔,长宽比和孔径决定了使用哪种激光源。
去毛刺和去污渍 机械去毛刺加化学或等离子去污 用于容纳电镀层和填充材料的壁。如果树脂塞的这一部分被省略或缩短,则会导致填充材料粘合失败。
电镀 先进行化学镀铜籽晶,再进行电镀,如果需要填充,则需使用桶形遮罩保护填充表面。 所需厚度的桶形铜片。桶形掩膜必须能经受电镀槽的考验,并且孔内的镀层必须均匀。
填 对于较大的孔,可通过丝网印刷或模板填充;对于微孔和高密度阵列,可通过真空层压法填充。 避免塔内出现空隙。空隙是导致VIPPO无法有效导流或导热的主要原因。
旋盖 填充物上镀有一层薄铜片,或者在填充物上层压一层单独的铜箔。 过孔上方覆盖连续铜层,并与填充层和周围焊盘粘合。
遮盖和完成 涂覆阻焊层时,VIPPO焊盘保持开放状态。 掩膜不得留在过孔内,也不得撕掉盖子。这是VIPPO板上最常见的缺陷。

表格中的两个细节决定了工艺是否成功。首先是封盖前的填充和表面处理的控制,这会影响封盖的附着力和平整度。其次是成品焊盘周围的阻焊层定义:阻焊层开口必须与封装焊盘图案匹配,并且不应在可焊表面上留下不必要的阻焊层残留物。填充、封盖和阻焊层之间的关系在我们的HDI PCB制造文档中有更详细的介绍。

铜填充型与树脂填充型VIPPO过孔

如果设计需要填充并镀覆过孔,那么填充材料的选择至关重要。常见的两种选择是金属和树脂,但它们不能互换使用。

  • 铜膏填充 它可以形成实心金属柱。它能导热导电,并且可以直接在其上进行电镀。烧结过程中它会收缩,因此孔径必须略小于目标尺寸,并且需要采用不会损坏层压板的烧结工艺。当过孔需要将热量或电流导入内层时,这是正确的选择。
  • 树脂填充 它能密封过孔,并为后续的平坦化和封盖提供表面。树脂的导热性通常低于铜,因此必须根据设计目标评估热路径,而不能假设树脂填充和铜填充的性能相同。

还有两种其他变体。层压填充法是在预浸料中加入填充膜,使填充与层压在同一压制周期内完成,这是顺序构建中微孔结构的标准方法。选择性填充法仅填充面板上指定的孔,该面板包含已填充和未填充的孔结构,例如,在电路板的某一区域使用导热孔,而在其他区域使用树脂密封孔。树脂密封法的优缺点在我们的树脂塞孔页面中有详细描述,而该工艺的顺序依赖性在我们的HDI PCB顺序层压页面中有阐述。

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VIPPO PCB组装和焊接要求(适用于BGA封装)

焊锡渗漏问题主要出现在焊锡可能进入开口或未完全覆盖的过孔时。正确填充并镀覆的VIPPO焊盘旨在提供连续的可焊表面。然而,焊盘盖缺陷、过度凹陷、平面度差、焊盘几何形状不合适或焊膏用量不正确等因素仍可能导致组装风险,因此制造商和组装商应在首次组装前就验收标准达成一致。

控制这种情况有三种方法,而且这三种方法通常会结合使用:

  • 定义焊盘和过孔几何形状。 指定过孔直径、焊盘尺寸、间距和所需的铜盖,以便成品焊盘能够满足元件封装和阻焊层设计要求。
  • 缩小焊盘上的模板孔径。 裸露焊盘的焊膏模板面积会缩小,以使初始焊料量与焊点的实际需求相匹配,而不是根据焊盘面积来判断。这是装配端的控制措施,需要与装配商协商,而不仅仅是与焊料制造商协商。
  • 填充、封顶和平整度验证。 应根据图纸检查指定的填充材料、盖板完整性和成品表面平整度。最佳填充材料的选择取决于电气、热学、机械和可靠性要求。

实现此功能的规则已在我们的射频PCB过孔设计文档中列出,组装工艺流程则在我们的PCB组装工艺流程文档中描述。当设计同时包含VIPPO(垂直极化保护)和严苛的散热环境时,建议在首件生产前与制造商和组装商就钢网缩减和过孔布局达成一致,因为双方必须保持一致。

VIPPO PCB常见缺陷及可靠性风险

这些是VIPPO产品外观检查可能通过,但在使用中仍可能出现故障的缺陷。

  • 填补空隙。 中间有空隙的柱体导热系数低于图纸所示,且从表面无法察觉。如果设计以热性能为主要考量因素,那么这种缺陷就至关重要,因此,填充过程控制而非填充外观才是需要重点关注的问题。
  • 盖层分层。 盖层粘结层与填充层分离,在结构受力最大的点处留下空隙。经过热循环后,该空隙会表现为开路。
  • 帽盖或表面缺陷。 成品焊盘上的凹陷、空隙、盖层分离或阻焊层污染都会影响焊盘的可焊性和平面度。验收标准应区分填充缺陷与表面处理或组装工艺问题。
  • 焊点焊料不足。 这可能是由于钢网设计、焊膏用量、焊盘几何形状或装配设置造成的。对于正确封盖的 VIPPO 焊盘,在未检查成品过孔和焊点之前,不要想当然地认为焊锡吸液是造成问题的原因。
  • 裸露的铜和腐蚀。 裸露的焊盘是指没有掩膜保护的裸铜。如果设计中存在开放式过孔且未指定表面处理,或者表面处理不可焊接,则该焊盘容易发生腐蚀。

验证镀层孔完整性已包含在我们的互连应力测试 (IST)中,而一般的镀层孔可靠性考虑因素则在我们的 PCB 可靠性页面上。

VIPPO PCB 细间距 BGA 设计指南

这些规则决定了电路板是否可以生产,而且应该在发布设计稿之前就加以解决,而不是在审核过程中发现。

违反的规则 常用值 原因
避免过孔位于阻焊层开口边缘之外。 与焊盘边缘保持一定的后退距离,使过孔筒完全位于焊盘内部。 防止掩模桥接到通孔上,并防止焊盘边缘的焊筒暴露出来。
填充阵列中最小过孔直径和间距 通常成品孔径为0.20-0.25毫米,孔间距为0.20-0.30毫米。 允许填料流动,并使电镀液到达料筒内部。
限制热过孔的填充空隙 设计中规定的空隙率限值,通过剖面样品验证。 空隙会减少预期的热传导和导电路径。
指定填充材料 铜膏、树脂或层压填充物,需明确说明。 这两种填充材料具有不同的热学、电学和组装性能。
指定开放式焊盘的表面光洁度。 通常情况下,ENIG 或 ENEPIG 表示焊接的开路焊盘。 裸露的焊盘是裸铜,如果没有明确的表面处理,就无法可靠地焊接。

当过孔靠近或穿过埋孔或盲孔结构时,必须检查两种工艺之间的相互作用,而不能想当然,这在我们的“盲孔和埋孔”页面中有详细介绍。您可以通过我们的PCB可制造性设计(DFM)审查服务,对电路板设计稿进行标准规则方面的全面审查。

VIPPO PCB制造商,生产填充式和镀覆式过孔

对于正在寻找VIPPO PCB制造商的项目,Highleap可以审核指定的填充和封盖过孔结构、周围焊盘设计以及检验要求。报价单应明确说明所要求的结构是采用树脂填充、导电填充还是其他认可的填充方式,以及适用的表面处理标准。这对于用于BGA的VIPPO PCB制造尤为重要,因为焊盘共面性和焊料量控制会影响组装良率。

为了获得准确的填充和封盖式焊盘内通孔PCB报价,请提供钻孔文件、通孔直径、间距、焊盘尺寸、层连接方式、电路板叠层结构、表面处理、填充规格以及任何客户验收标准。如果电路板需要组装,请提供物料清单 (BOM)、贴片文件和装配图,以便我们能够一起审核制造和组装要求。

Highleap 的过孔填充和电镀工艺信息与填充和盖层的讨论相关,而 HDI PCB 制造则与 VIPPO 作为高密度微孔或堆叠结构的一部分相关。如需交钥匙工程,请联系我们的 PCB 组装服务团队,讨论电路板和组装范围。

  • 报价套餐: Gerber/ODB++ 数据、钻孔文件、叠层结构、过孔/焊盘几何形状、填充和盖层规格、表面光洁度、数量和检验标准。

VIPPO PCB制造常见问题解答

VIPPO 和 via in pad 是一样的吗?

否。“Via-in-pad”描述的是过孔的位置。VIPPO是指Via-In-Pad Plated Over,指的是表面镀覆的填充过孔。填充材料、盖层要求、阻焊层开口和表面处理等细节应在制造图纸上单独定义。

VIPPO技术能否与盲孔和埋孔结合使用?

是的,但这两个工艺会相互干扰,顺序至关重要。层压工艺填充的过孔必须在一次压制循环中完成填充,而埋在同一层压板中的盲孔可能需要在后续循环中暴露并进行电镀。虽然存在结合了这两种工艺的电路板,但它们需要精心设计的工艺流程,而不是一系列独立的步骤。

VIPPO是否会影响受影响网络的阻抗?

在大多数情况下,填充并镀覆的过孔有利于电源和接地网络,因为填充并镀覆的过孔表现得像一根实心铜柱,而不是一个带有介质芯的镀覆管。在阻抗受控信号网络中,填充的过孔与未填充的过孔的阻抗不同,因此仿真中的过孔模型应反映最终的实际结构。

VIPPO制造完成后,电路板可以组装吗?

是的。设计合理的 VIPPO 焊盘旨在支持元件直接在镀层表面焊接。组装人员仍应检查焊盘几何形状、钢网开口、焊膏用量和封装散热焊盘建议,尤其对于大面积裸露焊盘或小间距 BGA 封装。

VIPPO是如何认证的?

通过对样品单元上的填充过孔进行横截面分析,检查填充情况和覆盖层;在设计依赖于连续性和热阻的情况下,进行测量;并检查裸露焊盘上是否存在掩模残留物。样品方案和测量方法应在报价中明确约定,而非想当然。

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