Milline on PCB-plaadi resiiniga täidetud augu funktsioon?

Milline on PCB-plaadi resiiniga täidetud augu funktsioon?

HDI-PCB resiiniplugiaugu protsess ja rakendused

Sissejuhatus: miks on PCB resiiniplugimine tänapäeva elektroonikas oluline

Tänapäeva digitaalsete seadmete väiksemaks muutumise ajastul on nõuded väljatoodud elektroonikaplaatidele kõrgemad kui kunagi varem. Alates väikestest, äärmiselt usaldusväärsetest plaatidest mobiiltelefonides ja satelliitides kuni keerukateni mitmekihiliste HDI-PCB-dega meditsiiniseadmetes ja iseseisvates kaubakasvatussõidukites – iga detail PCB tootmisprotsessis mõjutab lõppprodukti usaldusväärsust. Üks olulisemaid, kuid sageli valesti mõistetud aspekte on resiiniplugimine – mida nimetatakse ka PCB toote ühendamiseks, toote augu täitmiseks või täitmiseks.  

PCB materjalide ühendamine on spetsiifiline PCB tootmisprotsess, mis hõlmab augu-, mikroaugu- ja läbipuurumisaukude täitmist kõrgtehnoloogiliste materjalitoodetega, näiteks epoksi. Õige materjali laadimisega muudetakse standardne protsess turvaliseks, usaldusväärseks ja elektriselt isoleeritud raamiks. See parandus kaitseb PCB monteerimisel solderi lekkimise eest, võimaldab selliste komponentide nagu BGA-d ja QFN-id paigutada otse via-in-pad kohale ning suurendab PCB eluiga purunemise, deleminatsiooni ja keskkonnasaaste suhtes.

Miks on toote ühendamine oluline PCB stabiilsuse ja tõhususe jaoks?

Vähendab PCB tootmisega seotud probleeme, näiteks läbipuurumisi, materjali kokkutõmbumisest põhjustatud pragusid ja saastumist.

Võimaldab täiustatud konstruktsioone (BGA, kihistatud läbipuurumised, väga väikese sammuga paigutus ja via-in-pad tehnoloogia arendus).

Parandab HDI PCB tulemusi, vähendades õhumullide, tühimike ja solderi sillade tekke ohtu.

Avab suurema osa tiheduse, palju parema signaali aususe kõrgkiirusel kihtidel ning olulise pikaajalise usaldusväärsuse.

Kas te aru saatsite? Turu-uuringute kohaselt võib maksimeeritud materjali ühendamise tehnoloogia kasutamine vähendada läbipõikega seotud PCB-de defektide esinemist kuni 85% võrreldes tavalise tintühenduse või soldermaski täitmismenetlusega.

PCB-sektorid, mis sõltuvad oluliselt kvaliteetsest materjali ühendamisest

HDI (kõrgtihedusega ühendus) PCB-d.

Meditsiinilised ja kosmosevaldkonna elektroonikaseadmed.

Autotööstus ja edasijõudnud tööstuslikud juhtimissüsteemid.

Tarbijatele mõeldud digitaalsed seadmed, millel on väga väikese kaugusega kontaktid ja ultraväikesed komponendid.

Igasugune emaplaat, kus usaldusväärsus, puhtus ja komponentide paksus on tingimata nõutavad.

Mis on materjaliga täidetud auk PCB-s?

Rešiinumplugi avamine PCB-s (trükitud juhtplaadil) kirjeldab läbivat, mikrovia või läbipuuraugu, mille on tegelikult täidetud ja kaitstud spetsialiseeritud materjaliga – tavaliselt epoksi – kogu PCB materjali ühendamisel. Erinevalt tavapärasest värv- või lihtsast soldermaski ühendamisest loovad PCB materjali plugiavamised vastupidavat, hermeetilist õhukindlat sulgu, mis suurendab oluliselt mehaanilist, elektrilist ja keskkonnakindlust.

Kuidas just materjali ühendamine PCB-de puhul töötab?

Materjali kinnitamise protsess nõuab eelnevat ettevalmistust: kasutatava ava või augu puhastamine, lihvumine ja tavaliselt ka sisepinna eelplaatimine. See toiming tagab maksimaalse materjali kinnitumise ja saastajate eemaldamise. Seejärel rakendatakse vaakumkinnituse, praeguse trükkimise või rõhu abil täitmise meetoditega resiini – tavaliselt madala kontraktsiooniga ja kuumuskindla epoksiresiini. Pärast resiini rakendamist kuumutatakse seda, et see kõveneks ja täidis kindlaks kinnituks. Pinnatöötlemine (nt täpsuslihvimine või hõõrumine) loob seejärel tasase pinna, mis on oluline via-in-pad ja HDI PCB-de paigaldamise nõuetes.

Tooteaugu täitmiste tüübid

Via-in-pad resiini täitmise ava: viiad asuvad otseselt oluliste SMD-padjade all, mis on oluline BGA ja väikese sammuga QFN-i puhul.

Mikrovia täitmise ava: kasutatakse koormatud, pimedate ja maetud läbipuurumiste korral mitmekihilistes HDI PCB-des.

Läbipuurumise toote täitmine: täidetakse täielikult läbivaid aukusid paksudes või suurte voolutugevustega PCB-des.

Resiinipluuriaukute eesmärk ja funktsioonid on

Toote pluuriavade kasutamine trükitud juhtplaatidel (PCB) täidab mitmeid üksteisega seotud eesmärke, millest igaüks keskendub kas tooriku omaduste, tootmise võimaluste või pikaajalise tugevuse parandamisele.

Trükitud juhtplaatide (PCB) materjali pluuri meetodite funktsioonid

Väldib solderipasta lekkimist: sulgeb läbilõike (via-in-pad) solderitavate kontaktplaatide all, takistades solderi liikumist ja ühenduste teket komponentide paigaldamisel.

Võimaldab via-in-pad ja kõrgtiheduse paigutust: oluline õhukese sammuga BGA-de, QFN-de ja edasijõudnud integraalskeemide paigutamiseks kõrgtihedusega (HDI) trükitud juhtplaatidel.

Kaitseb niiskuse ja saasteainete eest: materjaliga täidetud avad takistavad puhastuslahuste, niiskuse, temperatuurimuutuste ja õhus leiduvate osakeste sattumist, mis võivad ohustada trükitud juhtplaatide pikaajalist terviklikkust.

Parandab tasapinnasust paigaldamiseks: loob tasase ja stabiilse pinnatasapinna ka keerukate koormuste või väga kõrge komponentide tihedusega aladel.

Parandab elektrilist isoleerimist: raamstruktuuride kaudu pakendamine ja kaetmine suurendab materjali ühendust, tõstes läbitõrkepinget ja vältides elektrilisi lühisühendeid.

Mehaaniline tugevdamine: tugevdab nõrgu kohad, eriti õhuke plaadid või need, mis on kõverdumisele väga altuva, vähendades pragunemise või kihtide eraldumise ohtu.

Materjali ühendamise protsess vereringe parandamiseks: samm-sammult

PCB-de materjali täitmise protsess on mitmest etapist koosnev, täpselt reguleeritud operatsioon, mille eesmärk on täita viiad, läbipuuritud augud või mikroviiad materjaliga, et parandada nii mehaanilist kui ka elektrilist tõhusust. Iga etapi optimaalne kasutamine on oluline tavapäraste toote ummistumisvigade vähendamiseks ja tagamaks kõrge tootlikkuse keerukate HDI-PCB-de tootmisel.

Avamise ettevalmistus

Ettevalmistustöö on usaldusväärse PCB-materjali täitmise alus. Protsess algab pärast viia või avade puurimist ja puhastamist.

Mikroetšitamine ja karedamaks tegemine: avatud pindu töödeldakse keemiliselt mikroetšitamisega või mehaaniliselt karedamaks tegemisega. See oluline tegevus suurendab pindala ja parandab polümeeri kleepumist vaskele, vähendades polümeeri lagunemise ohtu protsessi käigus.

Särmade eemaldamine: läbipuurimisel tekkinud jääkide, tolmu ja loodusliku materjali eemaldamine tagab saastumatu pinnatsooni ning parandab materjali täitmise stabiilsust.

Niiskuse kontroll: avatud pindade kuivatus on vajalik; niiskus läbilõike või läbipuurumiste sees võib põhjustada õhupuksi, materjalilüngi või kleepumiseta kaotust pärast materjali töötlemist.

Toote ühendamine

PCB avatud pindade täitmiseks on mitmeid meetodeid, millest igaüks sobib kindlate plaatide konstruktsioonide ja tootmismahtude jaoks.

Trükkimise ühendamine: traditsiooniline, kuluefektiivne meetod. Materjal surutakse augustesse stentsili kaudu. Seda kasutatakse laialdaselt lihtsate plaatide puhul, kuid seda usaldatakse palju vähem mikroaukude või kõrga aspektisuhetega aukude puhul, kus on oluline täielik läbipõhja täitmine ja tühimikuta lõppresultaat.

Vakuumühendus: praegu kuldstandard täpsete PCB-de ja HDI-PCB-de tootmiseks. PCB paigutatakse vaakumisse enne, ajal või pärast materjali kandmist, mis eemaldab kinni jäänud õhu ja tagab sügava ning täieliku augutäitmise ka kihistatud ja kõrgtihedusega aukude puhul. Vakuumtäitmine on levinud autotööstuses, meditsiinias ja kosmosetööstuses, kus usaldusväärsus on kriitiliselt oluline.

Seadmete võrdlus:

Puhastusaine kuumutamine/küpsetamine

Pärast materjali kohaldamist parandab ravitsus täitmist ja kindlustab selle vasu- või plaatimiskihiga.

Tavaline ravitsusüklus: Enamik epoksi materjalisüsteeme ravitakse umbes 150 ° C juures umbes 1 tund. Täpne tsükkel määratakse toote keemia, plaadi paksuse ja augu geomeetria järgi.

Miks töötlemine on oluline: Täielik ja pidev töötlemine on oluline. Ebapiisavalt kuumutatud materjal võib tekitada pikaajalisi usaldusväärsuse probleeme, näiteks materjali puhkumine, kokkutõmbumise kahjustused või soojusüleskäigul lagunemine.

Pindala töötlemine ja lõpetamine

Pärast järelkuumutamist tuleb ühendatud pindalad tasandada ülejäänud PCB-ga tasasuse saavutamiseks – see on vajalik via-in-pad-konstruktsiooni ja komponentide, nagu BGA, LGA ja QFN, jaoks.

Ebameeldiv beltlihvimine: Kõige laialdasemalt kasutatav meetod, mille eesmärk on eemaldada liigne materjal, et paljastada sujuv ja tasapinnaline kattekiht.

Keraamilise harja lihvimine: Tagab täpsema kattekihi ja on palju vähem tõenäoline, et lihvib liialt ja kahjustab vasuplatsi.

Põhjused, millele tuleb tähelepanu pöörata poliirides: on oluline saavutada ühtlane poliirumine, vältida liialt suurt vaskkihi vähenemist ning kompenseerida kerget toote kokkutõmbumist, et tagada esmaklassiline pad/via.

Materjalist täidetud augude tüübid ja kasutusvaldkonnad HDI PCB-plaatidel

HDI (kõrgelt tihedalt ühendatud) PCB-plaadid on andnud tõuke keerukate elektroonikaseadmete arengule, võimaldades selliseid funktsioone nagu kuhjatud viad, mikroviad ja via-in-pad tehnoloogia – kõik see sõltub usaldusväärsetest materjalist täidetud augudest.

Tavalised materjalist täidetud augud HDI PCB-plaatidel

Peamised rakendused

Mobiiltelefonid: Piiratud mõju, maksimaalne komponentide tihedus.

Meditsiin ja kosmosetehnika: Kõrge terviklikkus, puhtus ja isoleerimine.

Autotööstus: vastupidavus resonantsile ja äärmuslikele keskkonnatingimustele.

Tööstuslikud regulaatorid: kõrged olemasolevad ja signaaliturbega seotud nõudmised.  

Uuring: suur tarkvaratelefonide OEM-tootja kasutas HDI-PCB toodete pinnakontaktide (BGA) ja mikroaukudega padide struktuuride jaoks täitmist, vähendades nii oma pindala tagasitulekuid 40% võrra, kuna solderühenduste lüngad kaotati ja niiskuse sissepääs muutus vastupidavamaks.

Kujunduses olid läbipuurid otse padidele löödud ja mitte kaitstud. Tervikliku solderdamise ajal liikus soldermass läbipuuridesse, mis põhjustas vale solderdamise. ZEON ELECTRONICS soovitas tarbijal kasutada materjalide ühendamise ja elektroplaatimise (POFV) protseduuri. Kuigi see tõstis hinda veidi, lahendas see täielikult SMT-solderdamise stabiilsuse probleemi.

Kummalise ühenduse eelised: jõudlus, terviklikkus ja miniaturiseerimine

Kahekordne paranev mõju: tõhusus ja efektiivsus

1. Ülima toote usaldusväärsus

Eemaldab solderi lekkimise kogu paigaldusprotsessi jooksul, tagades korterühenduste, lahtiste ühenduste ja nõrkade BGA-ühenduste ennetamise.

Takistab niiskuse ja saaste tungimist, mis on oluline missioonikriitiliste või välitingimustes kasutatavate digitaalsete seadmete puhul.

Vähendab juhtiva anoodse filamendi (CAF) teket, mis on oluline põhjus, miks püsivad PCB-d kaovad töökorras olemisest.

Ennetab õhu kinnijäämist ja tühimikke, mis võivad ohustada struktuurilist terviklikkust.  

2. Parandatud signaalistabiilsus

Tavaline pinnas tasasus: täidetud ja tasandatud läbiviigud tagavad suure kiirusega ja kõrgsageduslike PCB-kihtide puhul sileda ja regulaarse takistuse.

Vähendatud ristmõju ja häired: hästi täidetud ja hästi isoleeritud läbiviigud vähendavad signaalide vahelise soovimatute ühenduste tekke tõenäosust.  

3. Suurem komponendi paksus ja miniaturiseerumine

Võimaldab otse läbiviigu paigaldamist kontaktplatsile, mis võimaldab disaineritel vähendada komponendi pindala, samal ajal kui neil on võimalik paigaldada palju rohkem funktsioone.

Toetab kihistatud ja mitmerida läbiviigu lahendusi kompaktsete ja multifunktsionaalsete plaatide jaoks.

4. Tugevdatud vastupidavus ja tugevus

Tugevdab mehaanilise koormusega kohasid, mis on oluline kaartel või paksudes vasestes PCB-des.

Parandab lagunemis- ja keemilist vastupidavust, laiendades kasutust kaubikutes, lennukitööstuses või muudes nõrgematel äriolukordades.

Tavalised probleemid resiini ühendamisel: põhjused ja lahendused

PCB-materjalide kinnitumisvigade tekkimisele võib kaasa aidata protsessi täielik ebaoptimaalsus. Allpool on loetletud tavalised probleemid, nende põhjused ning sihipäraselt suunatud parandusmeetmed protessi optimeerimiseks.

Materjalivalikud: kuidas valida sobivaim materjal

PCB-de ühendamiseks sobiva materjali valimine on oluline edu saavutamiseks, eriti nõudvates HDI- ja täiustatud PCB-valmistusoludes

Mida materjalivalikus silmas pidada

Liik: Kõige levinumad on kõrgpuhtad epoksiühendid, kuid spetsiaalsetel eesmärkidel kasutatakse ka polüuretaane ja termoplastikuid

Füüsikalised omadused:

Väiksem paksus: liigub kergesti mikrovia- ja kõrgesuhteliste avade kaudu.

Vähenenud kontraktseerumine: vältib pragusid ja sügavusi pärast kuumutamist.

Kõrge Tg (klaasülemineku temperatuur): vastab solderimis- ja töötemperatuuridele.

Vähenenud CTE (soojuspaisumise kordaja): sobib plaadi kihtidega maksimaalse terviklikkuse saavutamiseks.

Keemilised omadused:

Resistentne muutustele, puhastusprotseduuridele ja funktsionaalsetele keemilistele ainetele.

Erakordne ühendus vaske, dielektrikute ja plaatimisproduktidega.

Töödeldavus:

Töödeldakse tõhusalt standardsetel PCB-küpsetustemperatuuridel (tavaliselt 150 ° C 1 tund.

Lihtne tasandamine piirjuhtumites pärast põhjatöötlemist või tasasuse probleemide korral.

Ekoloogilised muutujad, millele tuleb tähelepanu pöörata:

Praktilisus kõrgtemperatuursetes, kõrgniiskustes või rasketes keskkondades.

Materjali ühendamise täpsustamine ilma vigadeta

PCB-de nullvigade materjali täitmisel on oluline protsessikontroll ja optimeerimine.

Parimad tavapraksised PCB-de resiiniga täitmise optimeerimiseks

Vakuumühenduse kriteeriumid: täpsed vakuumetapid eemaldavad kinni jäänud õhu, tagavad täieliku läbitungimise koormamisel ning vähendavad materjali ühenduste tühimikke.

Kinnitumise pinge ja kiirus: ühtlane ja reguleeritud pinge vältib nii liialdatud täitmist kui ka materjali kaotust; kiirust tuleb muuta kõrgtihedusega ja sügavate avade korral.

Avade puhastamine ja pindtöötlemine: täielik mustuse eemaldamine ja usaldusväärne mikroetch parandab resiini sidumist ja täitmise ühtlust.

Ühendusvahendid: Regulaarselt vahetada tolmuimeja ühendusmasinaid ja põhjutusseadmeid korduvuse tagamiseks.

Teine pistikupesa paigaldamine: Kõrgema tahuka suhtega või sügavate läbipunktide puhul võib nõuda korduvat tsüklit või „lisatäitmist“.

Optimeerimise taastamine: Sobita toode, plaadi kihtumine ja kuumutamisnõuded (aeg, temperatuur, õhuvool) kahanevate nähtuste vähendamiseks, mehaanilise vastupidavuse optimeerimiseks ja jääkpingete põhjustatud pragude vältimiseks.

Põhjutus/tasandamise optimeerimine: Kasutada mitmesuunalist.

Põhjutus/tasandamise optimeerimine

Kui töö on lõpetatud, on PCB pinnatöötlemine (põhjutamine) oluline tasase pinna saavutamiseks, eriti kohtades, kus nõutakse komponentide paigaldamist läbipunktidega padile või paksude läbipunktidega valikutel. Selle sammuga seotud nõuded on:

Täpselt põhjutamine ja tasasuse kontroll: Mitmesuunaline põhjutamine tugevate vööde või keramiliste harjadega tagab täiesti tasase pinna ilma PCB vaske liialt õhendamata, mis võib ohustada mehaanilist või elektrilist usaldusväärsust.

Materjali kokkutõmbumise arvestamine: Professionaalid peavad tähelepanu pöörama materjali kokkutõmbumisele, kui määravad täitmise kogust, et vältida probleeme ja tagada, et iga ava oleks enne lihvimist veidi ületäidetud.

Ülelihvimise vältimine: Ettevaatlik protsessikontroll aitab vältida külmavahusüdamiku servade väljapanekut või solderitavate pindade kahjustamist, mis kindlasti halvendaks solderitavust ja konstruktsiooni stabiilsust.  

Juhtumiuuring: Pärast tavalise lihvimisoptimeerimise rakendamist oma materjalide ühendamisprotsessis vähendas HDI-PCB tootja dentidega seotud paigaldusprobleeme 70% ja parandas tagasitulu viia-sisalduvates PCB-des, mis toetavad 0.4 mm sammuga BGAsid.  

Materjali täitmise tehnoloogia vs soldermaski ühendamine

Kuigi nii materjali täitmine kui ka soldermaski täitmine sulgema PCB avad, on nende kasutamisel olulised erinevused – eriti kõrgelt usaldusväärses või HDI-PCB tootmisel.

Kvaliteedikontroll ja hindamine PCB-resiiniga täitmisel

Süsteemne kvaliteedikontroll on puuduste vabade PCB-materjalide ühendamise alus ja võtmetähtsusega iga tüüpi innovaatilise PCB-tootmisprotsessi jaoks.

1. Materjalide kontroll

Materjalide omadused: paksus, kontraktsioonikulu, klaasüleminekutemperatuur (Tg) peavad vastama disainispetsifikatsioonidele ja testide andmetele.

Laadimise eelne test: kõik tooted läbivad eluiga, puhastus- ja ladustamistingimuste testid.

2. Tööriistade hooldus

Täitmis-/lihvismasinad: vaakumühenduse ja lihvimisliinide kalibreerimine ning ennetav hooldus, et vältida töötlemise kõrvalekaldumist.

Vaakumsüsteem: lekkimise tuvastamine, piisav vaakum, regulaarne tsükli aeg

3. Standardiseerimise täpsustamine

Kasutage nõuete optimeerimiseks eksperimentide stiili (DOE): koormus, tolmuimeja, kiirus, temperatuur.

Pidev dokumentatsioon ja toimingute kontroll iga tegevuse korral.

4. Esimese eksemplari ja protsessi käigus toimuva hindamise

Ristlõike hindamine: kinnitatakse täielik suu täitmine, tühimikute puudumine ning pistikuga seotud augu seinale lisatud pind.

Pindala tasasuse/kõrguse mõõtmine: tagab õige põhjendamise ja vältib toote dentsi või kokku surutud vaske.

5. Sõidukijuhi koolitus

Peamine koolitus uue toote hooldamiseks, kasutades kaasaegseid tehnoloogiaid, vaakumtsükli stiili ja protsessi optimeerimist.

Parimad meetodid probleemide tuvastamiseks ja tagasiside andmiseks.

6. Pidev aususe hindamine

Soojus- ja löögiuuringud: tagavad, et ülemaailmsed pistikupesade avad vastavad töötingimuste äärmustele.

Kihitumise ja põhjustatud kihilise lahtipõhjustamise testid: kinnitavad, et mehaaniline ja keemiline haardumine vastab nõuetele.

Kohustuslik väljaandmine

Materjalide täitmise protsess PCB-de puhul on oluline protseduur, mis ühendab olulise kasutuskaitse ja järgmise põlvkonna elektroonika nõudmised. See võimaldab disaineritel piire tõsta – muutes võimalikuks kandvate läbipunktide ja kihistatud mikrovias-truktuuride kasutamise, säilitades HDI-PCB-de usaldusväärsuse ning loomaks tugeva raamistruktuuri autotööstusele, telekommunikatsioonile, kosmosetööstusele ja professionaalsetele turule.