Сравнение заглушенных переходных отверстий и других технологий переходных отверстий для современных конструкций печатных плат

В эпоху высокой плотности печатных пластмасс (PCB) √ питание устройств от смартфонов 5G до медицинских имплантатов √ через технологию является фактором, определяющим.Виа (небольшие отверстия, соединяющие слои ПКБ) определяют, насколько хорошо плата обрабатывает сигналыСреди многих типов, технология Capped Vias выделяется своей способностью уплотнять отверстия, предотвращать утечки сварки,и повысить надежность, что имеет решающее значение для конструкций HDI (высокоплотных соединений) и тонких компонентов, таких как BGA.Однако традиционные каналы (проходные, слепые, закопанные) по-прежнему имеют свое место в более простых, экономичных проектах.,их производительность, производительность и как выбрать правильный для вашего дизайна ПКБ.

Ключевые выводы
1Закрытые проемы превосходят по надежности: запечатанные, заполненные отверстия предотвращают размывание сварки, проникновение влаги и тепловое повреждение, идеально подходят для среды с высоким уровнем напряжения (автомобильные, аэрокосмические).
2Сигнальные и тепловые преимущества: закрытые каналы уменьшают потерю сигнала на 20-30% (плоские прокладки = более короткие пути) и улучшают теплопередачу на 15% по сравнению с незаполненными каналами.
3Стоимость по сравнению с стоимостью: прокладки с крышкой увеличивают затраты на ПКЖ на 10-20%, но уменьшают дефекты сборки на 40%, что делает их полезными для HDI / тонких конструкций.
4Традиционные проходки для простоты: проходки с отверстиями дешевые и прочные для досок с низкой плотностью; слепые/зарытые проходки экономят пространство без затрат на перекрытие.
5.Стандарты имеют значение: следуйте IPC 4761 типа VII для закрытых проходов, чтобы избежать дефектов, таких как ямы или пустоты.

Определение и основные преимущества
Покрытые виасы - это специализированная технология, предназначенная для решения двух критических проблем в современных печатных пластинках: утечки сварки (во время сборки) и повреждения окружающей среды (влажность, пыль).прокладки с крышкой заполнены проводящим/непроводящим материалом (эпоксидный), медь) и запечатан плоской крышкой (паяльная маска, медная покрытие), создавая гладкую, непроницаемую поверхность.

Основное определение
Покрытая пробка - это пробка, которая проходит два ключевых этапа после бурения и покрытия:

1Наполнение: отверстие через заполняется эпоксидной смолой (для непроводящих нужд) или медной пастой (для тепловой/электрической проводимости).
2Закрытие: тонкий плоский слой (паяльная маска или медь) наносится на верхнюю/нижнюю часть заполненного отверстия, полностью закрывая его.

Этот процесс устраняет пустое пространство в канале, предотвращая поток сварки в отверстие во время повторной сварки и блокируя попадание загрязнителей в ПХБ.

Ключевые особенности крытых проемов

Почему для современного дизайна важны крытые проемы
В HDI-PCB (часто используемых в смартфонах, носимых устройствах) пространство является преимуществом. Компоненты, такие как BGA, имеют прокладки размером до 0,4 мм. Не заполненные каналы в этих конструкциях вызывают две основные проблемы:

1.Сплавление: Сплав попадает в канал во время повторного потока, оставляя прокладку пустой и создавая слабые соединения.
2Неравномерность подложки: не заполненные проемы создают отверстия в подложке, что приводит к неправильному выравниванию компонентов.

Покрытые проемы решают оба вопроса, создавая гладкую, плоскую прокладку, уменьшая дефекты сборки на 40% в проектах HDI.

Как изготавливают крышки: Производственный процесс
Закрытые прокладки требуют больше шагов, чем традиционные прокладки, но дополнительные усилия окупаются в надежности.

1Подготовка основы: начните с ламината, покрытого медью (например, FR-4), вырезанного по размеру.
2.Прецизионное бурение: используйте лазерное бурение (для микровиа < 150 мкм) или механическое бурение (для больших виа) для создания отверстий.
3.Пластика: Стены прокладки электропластируются медью (25-30μm толщиной) для создания электрического соединения между слоями.
4Наполнение:
Эпоксидная начинка: для непроводящих нужд (например, сигнальных каналов) эпоксидная смола вводится в каналы и отверждается при температуре 120-150 °C.
Медная наполнитель: для теплопроводности/электрической проводимости (например, проводки питания) применяется медная паста и синтерируется, чтобы сформировать твердый проводник.
5Плоскость: заполненный провод измельчается, чтобы создать плоскую поверхность, обеспечивая отсутствие выпуклов или ямочек (критически важных для сварки).
6.Закрытие: тонкий слой сварной маски (для непроводящих крышек) или меди (для проводящих крышек) наносится для уплотнения прохода.Этот шаг соответствует стандартам IPC 4761 типа VII для предотвращения отверстий.
7Инспекция: рентгеновские аппараты проверяют наличие пустоты; AOI (автоматическая оптическая инспекция) проверяет плоскость и выравнивание крышки.

Профессиональный совет: лазерное бурение является обязательным для микровиа (< 150 мкм) в покрытых с помощью конструкций механические сверла не могут достичь точности, необходимой для тонкозвуковых компонентов.

Традиционные технологии: как они сравниваются с закрытыми
Традиционные провода (прозрачные, слепые, погребенные, микроводы) проще и дешевле, чем закрытые провода, но не обладают свойствами уплотнения и надежности.Ниже приведена разбивка каждого типа и их соотношение.

1Прохожие пути.
Самые старые и распространенные через типовые отверстия, которые проходят полностью через ПКБ, с медно-покрытыми стенами.

Ключевые черты
a.Структура: соединяет верхний и нижний слои; часто используется для проходных компонентов (DIP IC, конденсаторы).
b.Стабильность: может переносить 2 ‰ 3A тока (1 мм отверстия, 1 унция меди) и выдерживать вибрации ≈ идеально подходит для промышленных / военных ПКБ.
c.Стоимость: Самая низкая из всех типов (без заполнения/закрытия этапов).

Ограничения против закрытых полос
a. Неэффективность использования пространства: они занимают в 2 раза больше места на ПКБ, чем микровиа с крышкой, что делает их непригодными для разработки HDI.
b. Проблемы с сваркой: не заполненные отверстия рискуют привести к сварке, особенно с тонкими компонентами.
c. Потеря сигнала: длинные пути (через всю панель) приводят к 30% большему ослаблению сигнала при высоких частотах (>1 ГГц).

Лучше всего для:
Простые печатные платы (например, платы Arduino), конструкции с низкой плотностью и компоненты с отверстиями, где стоимость и прочность имеют большее значение, чем миниатюризация.

2Слепые пути.
Проемы, соединяющие внешний слой с одним или несколькими внутренними слоями, но не проходящие через всю доску.

Ключевые черты
a.Сохранение пространства: уменьшение размера ПКБ до 30% по сравнению с проходными каналами, распространенными в смартфонах и планшетах.
b.Качество сигнала: более короткие пути снижают перекрестную связь на 25% по сравнению с проходками через отверстие.

Ограничения против закрытых полос
a.Нет уплотнения: не заполненные слепые проемы все еще рискуют утечкой сварки и проникновением влаги.
b.Сложность изготовления: требует лазерного бурения и точного контроля глубины (± 10μm), что увеличивает стоимость в сравнении с проходкой через отверстие, но меньше, чем с закрытыми проходами.

Лучше всего для:
ПКБ средней плотности (например, планшеты умных телевизоров), где пространство ограничено, но ограничение дополнительных затрат не оправдано.

3Похороненный Виас.
Пробелы, соединяющие только внутренние слои, никогда не достигающие верхней или нижней части ПКБ.

Ключевые черты
a. Максимальная эффективность использования пространства: высвобождение внешних слоев для компонентов, что обеспечивает на 40% более высокую плотность по сравнению с слепыми виами.
b.Независимость сигнала: отсутствие воздействия внешних загрязнителей, что делает их идеальными для высокоскоростных сигналов (например, PCIe 5.0).

Ограничения против закрытых полос
a.Скрытые дефекты: невозможна визуальная проверка, требуется рентген, что увеличивает расходы на тестирование.
b.Нет тепловых преимуществ: незаполненные погруженные каналы плохо переносят тепло по сравнению с закрытыми каналами.

Лучше всего для:
ПКЖ с высоким уровнем (например, серверные материнские платы), где соединения внутреннего уровня критичны, а пространство внешнего уровня ограничено.

4Микровиа
Маленькие проемы (<150 мкм в диаметре), пробуренные лазерами, используемые в конструкциях HDI.

Ключевые черты
a.Ультра-миниатюра: позволяет использовать подкладки размером до 0,2 мм, идеально подходят для BGA и носимых устройств.
b. Скорость сигнала: поддерживает частоты до 40 ГГц с минимальными потерями.

Ограничения против закрытых полос
a.Хрупкость: незаполненные микровиа легко трескаются при тепловом напряжении (например, при повторной сварке).
b.Риск сварки: небольшие отверстия склонны к сварке.

Лучше всего для:
Ультракомпактные устройства (например, умные часы, слуховые аппараты), где для повышения надежности часто используются микровиа с крышкой.

Покрытые и традиционные дороги: сравнение между ними
Чтобы выбрать правильный тип, нужно взвесить производительность, стоимость и производительность.

Реальный пример: сборка BGA
Для BGA с диаметром звука 0,4 мм (часто используется в смартфонах):

a.Закрытые проемы: плоские подкладки предотвращают размывание сварки, что приводит к доходности соединения в 99,5%.
b.Не заполненные микроволы: сварка проникает в отверстия, в результате чего 15% соединений не работают.
d.Проходные каналы: невозможно использовать, они занимают слишком много места.

Когда следует использовать крытые проемы (и когда их избегать)
Покрытые каналы не являются универсальным решением. Используйте их, когда их преимущества оправдывают стоимость, и выбирайте традиционные каналы, когда простота или бюджет являются ключевыми.

Когда выбрать крытые проемы
1.HDI или конструкции с тонким наклоном: BGA, QFN или компоненты с плоскими прокладками с диаметром наклона <0,5 мм обеспечивают надежное запорство.
2.Окружения с высоким уровнем напряжения: Автомобильные (под капотом), аэрокосмические или медицинские устройства.
3.Сигналы высокой скорости: >1 ГГц (5G, PCIe), где ограниченная пропускная способность с низкой потерей сигнала является критической.
4.Силовые компоненты: регуляторы напряжения или усилители ∙ заполненные каналы улучшают теплопередачу, предотвращая перегрев.

Когда следует избегать закрытых дорожек
1Низкозатратные простые печатные платы: платы Arduino, базовые датчики через отверстия более дешевые и достаточные.
2Проекты с низкой плотностью: отсутствие необходимости в HDI-слепых/погребаных проемах, экономия места без ограничения затрат.
3.Прототип: быстрые итерации получают выгоду от более дешевых традиционных путей; ограничение только в том случае, если надежность критична.

Производственные проблемы и решения для крытых проемов
Закрытые проемы требуют точной изготовления — ошибки приводят к дефектам, таким как пустоты, ямочки или неправильное выравнивание.
1Заполнять пустоты
Проблема: воздушные пузыри в эпоксидной/медной начинке вызывают слабые точки и плохую теплопередачу.
Раствор: для удаления воздуха используйте вакуумное наполнение; отвердите при температуре 150°C в течение 60 минут, чтобы обеспечить полное отверждение.

2- Капканы.
Проблема: неравномерная плоскость оставляет небольшие впадины в крышке, что приводит к проблемам с сваркой.
Решение: Следуйте стандартам IPC 4761 типа VII для шлифования (используйте абразивные подкладки 1μm) и проверьте AOI для проверки плоскости (толерантность ±2μm).

3Тепловые трещины.
Проблема: медь и ПХБ расширяются с разной скоростью, вызывая трещины в стенке.
Раствор: используйте высоко Tg FR-4 (Tg > 170 °C), чтобы соответствовать тепловому расширению меди; пластинки с медью толщиной 30 мкм для повышения прочности.

4. Ошибки выравнивания
Проблема: неправильно выровненные проемы приводят к плохим соединениям слоев.
Решение: использовать лазерное бурение с выравниванием зрения (точность ± 1 мкм); рентгеновский осмотр после бурения для проверки положения.

Стандарты для крытых проемов: IPC 4761 тип VII
Для обеспечения качества пропускные трубы с крышкой должны соответствовать стандарту IPC 4761 типа VII, отраслевому стандарту для заполненных и закрытых пропускных труб.

a. Материал наполнения: эпоксид должен иметь температуру стеклянного перехода (Tg) > 120°C; медная паста должна иметь > 95% проводимости.
b. Толщина крышки: крышки для сварных масок должны быть толщиной 1020 мкм; медные крышки должны быть толщиной 510 мкм.
c. Плоскость: поверхность крышки должна иметь максимальное отклонение ±2μm для обеспечения надежности сварного соединения.
d.Инспекция: 100% рентгеновская инспекция на заполнение пустоты; AOI на плоскость и выравнивание крышки.

Соблюдение этих стандартов уменьшает дефекты на 50% и обеспечивает совместимость с глобальными производственными процессами.

Частые вопросы
1Улучшают ли закрытые камеры целостность сигнала?
Да-закрытые провода создают более короткие, плоские сигнальные пути, уменьшая индуктивность паразитов на 20% по сравнению с незаполненными проводами.

2- Сколько увеличивается стоимость ПХБ?
Покрытые прокладки добавляют 10~20% к общим затратам на печатные платы (наполнение + покрытие + инспекция).

3Могут ли крытые виасы использоваться в гибких печатных пластинках?
Да, гибкие печатные платы используют полимидные субстраты и эпоксидные крышки. Наполненный материал добавляет жесткости в критические области (например, подкладки соединителей), не ущемляя гибкость.

4Существуют ли альтернативы закрытым шлюзам для утечки сварки?
Покрытые сварной маской (покрытые сварной маской) являются более дешевой альтернативой, но менее эффективной - сварная маска может очищаться, что позволяет избегать утечки.

5В чем разница между закрытыми и встроенными (VIP)?
Via-in-pad (VIP) помещает шланги непосредственно под компонентные шланги √ крытые шланги - это тип VIP, который использует заполнение и закрытие, чтобы предотвратить проблемы с сваркой.VIP-офицеры решили это..

Заключение
Ключевые прокладки являются переломным моментом для современных конструкций печатных плат, удовлетворяя критические потребности HDI, тонкозвуковых компонентов и среды высокого напряжения.заполненная структура предотвращает дефекты сварки, повышает целостность сигнала и продлевает срок службы печатных плат, что делает их необходимыми для смартфонов, автомобильной электроники и медицинских устройств.Так что традиционные проходки (через отверстие), слепые, похороненные) остаются лучшим выбором для простых, недорогих проектов.

Ключ к выбору правильной технологии заключается в ее соответствии целям дизайна:

a.Приоритет надежности и плотности: выбирать крытые каналы (по IPC 4761 типа VII).
b.Приоритизировать стоимость и простоту: выбирать проходные или слепые/зарытые каналы.
c. Уделять первоочередное внимание ультраминиатюризации: выбирать микровиа с крышкой.

Поскольку ПХБ продолжают сокращаться, а компоненты становятся тоньше, прокладки с крышкой будут только расти в важности.Вы будете строить более мелкие ПХБ., более надежный и лучше подходит для требований современной электроники.