Hver er hlutverk hols í PCB-plötu sem er fyllt með hræringu?

Hver er hlutverk hols í PCB-plötu sem er fyllt með hræringu?

Ferli smjörpluggunar HDI prentplatu og notkunarmöguleikar

Inngangur: Af hverju er smjörpluggun prentplatu mikilvæg í nútímalegri rafrænni tækni

Í daglegu tímabili stafrænna tæknisvara og minnkunar á stærðum hefur kröfun á nýjum rásplötutækni aldrei verið hærri. Frá litlum, mjög áreiðanlegum plötum í farsíma og geimskipum til flókinnar fjölhópa HDI prentplötu í læknavélar- og sjálfstæðum þyrlum áhrifar allur einstakur þáttur í framleiðslu prentplötu á áreiðanleika endanlega vörus. Einn af mikilvægustu, en oft misuppfattaða, þáttum er smjörpluggun – sem er líka kölluð tenging á prentplötu, pluggun á holunum í plötunni eða innsetning á hlutum.  

PCB efna tenging er sérstök PCB framleiðsluferli sem felur í sér að fylla gegnumholum, mikroholum og gegnumholum með hávirkum efnaafurðum eins og epóx. Rétt efnaálagning breytir staðlaðri ferli í örugga, treystanlega og rafmagnsinsuleraða rammar. Þessi úrbæting verndar gegn lek á vaxi í PCB samsetningu, gerir það mögulegt að setja hluti eins og BGAs og QFNs beint á gegnumhola-í-pöddu svæði og bætir heildarlíftíð PCB gegn brotlagningu, afskiljunni og umhverfisþáttum.

Af hverju er efna tenging mikilvæg fyrir PCB stöðugleika og árangur?

Minnkar PCB framleiðsluvandamál eins og gegnumsvæði, smjörunarskemmdir í efnum og sauma.

Gerir mögulega framfarin hönnun (BGA, hröðuð gegnumholum, fín píts og innbyggðar gegnumholum-í-pöddu þróun).

Bætir HDI PCB afkomu með því að minnka loftbubblur, bil og hættu við vaxbrú.

Opnar hærra hlutfall þéttleika, miklu betri trúverðugleika merkisins á hraðlagum og lykilatriði fyrir langvarandi áreiðanleika.

Skilduð þið þetta? Samkvæmt markaðsrannsóknum getur notkun hámarkaðrar efna tengingar minnkað mistök í PCB með upp að 85% miðað við venjulega inktengingu eða lakkþéttun, samanborin við venjulegar aðferðir.

PCB-gehir sem háttlega eru háðar hágæða efna tengingum

HDI (High-Density Interconnect) PCBs.

Læknavæði og geimflugvélateggi.

Ökutæki og framþróaðir iðnaðarstýringar.

Notendavæði með þykkum pínnaástandi og mjög litlum skiptum.

Alls konar móðurplötur þar sem áreiðanleiki, hreinlæti og þéttleiki hluta eru óumgangsefni.

Hvað er efnaþéttunargat í PCB?

Opnun í prentuðum kringlum (PCB - Printed Circuit Board) sem er fyllt með efni lýsir gegnumhola, mikrovia eða gegnumhola sem hafa verið fyllt og vernduð með sérstökum efni – oftast epóxí – í gegnum meðferð PCB-matsins. Ólíkt venjulegri lit- eða einfaldri sáumskjöldmeðferð, býr efnaþéttun á PCB-opnum til sterkra, hermetískra læsja sem aukar verkfræðilega, rafmagns- og umhverfisþol áttungar.

Hvernig virkar efnaþéttun fyrir PCB?

Ferlið við að festa efnið krefst fyrst þess að undirbúa notkunarsvæðið eða holuna með því að hreinsa, grófa upp og oftast framkvæma forskífun á innri yfirborðum. Þessi aðgerð tryggir hámarksfestingu efnisins og fjarlægir óhreinindi. Síðan er smjör (venjulega lítilsammuköfnuð, hitaþoln epóx) sett í holuna með ferlum eins og vakúumfestingu, núverandi prentun eða ýtingarstyrtu fyllingu. Eftir að smjörið hefur verið sett er það stífnað við hita til að stífna og festa fyllinguna á stað. Yfirborðsmeðferð (t.d. nákvæm slífu eða reibun) gerir síðan jafnt yfirborð, sem er mikilvægt fyrir via-in-pad og HDI PCB uppsetningu.

Tegundir af vörupluggaðra gata

Via-in-pad smjörfyllingargata: Inniheldur vias beint undir mikilvægar SMD-svæðisplötur, mikilvægt fyrir BGA og fín-gata QFN.

Mikrovia smjörfyllingargata: Notuð í þéttum, blindum og grafinnigata í marglageða HDI PCB.

Gata með gegnum-hola vörupluggun: Fyrir fullkomlega gegnum-gata í þykktum eða hástraum PCB.

Tilgangur og virkni hráefna í holur hafa

Vörunarpluggun opna í PCB notar margar samvirkjar virkni, hver þeirra fókuserar á að bæta annað hvort virkni, framleiðslu eða langvarandi styrk.

Aðferðarvirkni pluggunar PCB efna

Kemur í veg fyrir lek seldupasta: Loka viðum undir seldaðar pöddur (via-in-pad), sem kemur í veg fyrir selduflæði og brúun í gegnum sameiningu hluta.

Gerir via-in-pad og háþéttar skipanir mögulegar: Mikilvægt til að leiða undir fína BGA, QFN og framþróuð IC hönnun á HDI PCB.

Verndar gegn rúmlegri rými og óhreinindi: Efna pluggun opna krefur aðgangs að hreinsunarsjóðum, rúmlegri rými, breytingum og loftberum rúmlegum þáttum sem geta hættat langvarandi heild PCB.

Bætir jafnvægi fyrir uppsetningu: Býr til jafna, staðfestan yfirborð í svæðum með flókinni útfyllingu eða mjög háa hlutþétthet.

Aukar rafskilningu: Með því að pakka og innhylja með hjálp af rammaplötum eykst tenging á efni, sem lægir rafspennuna og krefur rafskorts.

Virkjar mekanískt: Styrkir viðkvæma svæði, sérstaklega fínar plötur eða þær sem eru útsett fyrir beygingu, sem minnkar líkurnar á brot eða skiljun.

Uppfæring tengingar efna: Skref fyrir skref

Ferlið til að tengja efni á PCB-plötum er margþætt, nákvæmt stýrt aðgerð til að fylla gegnumhol, gegnumholum eða mikroholum með efni til að bæta bæði mekaníska og rafvirkni. Að nýta hvert skref best er mikilvægt til að draga úr algengum vandamálum við að fylla hol og tryggja hágaða í framleiðslu á snjallsjávar PCB-plötum.

Opnun fyrir undirbúning

Undirbúningur er grundvöllur áreiðanlegrar PCB-efnatengingar. Ferlið hefst eftir að holin eru borin og hreinsuð.

Míkróetving og ójöfnun: Yfirborð veggar eru kemískt míkróetvuð eða vélt mekanískt til að gera þau ójafn. Þessi mikilvæga aðgerð aukar yfirborðsflatarmál og bætir viðhengi hráefnis við kopar, sem minnkar líkurnar á að hráefnið skiljist í gegnum framleiðsluferlið.

Hreinsun frá smeur: Afgangsvef, dust og öll náttúruleg efni frá borunum eru fjarlægð til að tryggja hreint yfirborð og bæta staðgildi hráefnisins.

Rýmstýring: Að tryggja þurrun opna er nauðsynlegt; rými innan gegnvíða eða gegnholss getur valdið loftbolur, bil á milli efna eða tap á viðhengi eftir meðferð hráefnis.

Tenging vörur

Það eru margar aðferðir til að setja hráefni í opin PCB, hver þeirra viðeigandi fyrir ákveðna borðagerðir og framleiðslumagn.

Sýna prentunar tengingu: Hefðbundin, kostnaðarhræð efnaaðferð. Efni er skipt í holurnar með stensil. Algengast notað fyrir grunnplötur en miklu minna treytt fyrir mikroholur eða holur með háum hlutfallsstöðu þar sem fullkomin gegnum-holufylling og niðurstöður án tóma rýmis eru nauðsynlegar.

Vöku-tenging á vörum: Núverandi gullstaðall fyrir snjalls PCB framleiðslu og HDI PCB. PCB-platan er sett undir vöku áður, á meðan eða eftir að efnið er beitt, sem fjarlægir innfangaða loft og tryggir djúpa, fullkomna holufyllingu, jafnvel fyrir hröðuðar og háþéttar holur. Vöku-fylling er algengust í bílagerð, lyfja- og geimferðaforritum þar sem áreiðanleiki er mikilvægur.

Tölva samanburður:

Hartun/bakað resín

Eftir að efni hefur verið sett á, hjálpar lækningu að fylla og festa það við koparlag eða plötulag:

Venjuleg lækningarskeið: Flest epóxiefniskerfi eru læknuð við umkringaðlega 150 ° °C í um það bil klukkutíma. Nákvæm skýrðing á skeiðinu er sett upp miðað við efnafræði vörunar, þykkt borðsins og holuskipulag.

Af hverju er meðferð mikilvæg: Full og samfelld meðferð er nauðsynleg. Ef efnið er ekki fullkomlega hörfað getur það valdið varanlegum áhyggjuefnum um áreiðanleika, svo sem blöskrun efnis, samsjáningarskaða eða brot á efni undir hitaskiptum.

Yfirborðsflatarmál framleiðsla og ljúkflokka

Eftir að hörfað er, þarf að jafna tengd yfirborðsflatarmál við restina af PCB til að ná planarit – nauðsyn fyrir via-in-pad hönnun og fyrir hluti eins og BGA, LGA og QFN.

Óþægileg grindun á belti: Algengasta aðferðin til að fjarlægja ofskot efnis til að birta slétt, samplönuð yfirborð.

Grindun með keramískum brush: Gefur nákvæmri yfirborðsmeðferð og er miklu ólíklegra að ofgrinda og minnka koparpöddur.

Þættir sem þarf að huga að við slífu: Það er mikilvægt að slífa jafnt, koma í veg fyrir of mikla minnkun á koparþykkt og kompensera lítinn samdrátt vörur til að vernda framúrskarandi pad-/via-tölur.

Tegundir og notkun á efnaþéttunargöngum í HDI-pöntuðum borðum

HDI (High-Density Interconnect) pöntuð borð hafa reyndar skapað uppsprettu í flókinni rafrænni tækni með því að leyfa eiginleika eins og hröfnuð via-göng, mikrovia-göng og via-in-pad-nýjungar – allt byggir á treyjuðum efnaþéttunargöngum.

Algengar tegundir efnaþéttunargagna í HDI-pöntuðum borðum

Aðalforrit

Farsími: Lág áhrif, hámarkstétthet hluta.

Læknisfræði og geimferð: Há gæði, hreinlæti og einangrun.

Tæknibílar: Mótstaða við rýmdarhringun og alvarleg umhverfi.

Iðnaður: Háir kröfur um tilvist og öryggi tákna.  

Rannsókn: Aðalframleiðandi snjallsíma notaði HDI PCB vörur með innbyggðum pössum fyrir allar BGA- og mikrovía-á-pad-styrktir, sem minnkaði flatarmálsbrotinu um 40% vegna þess að burtuvarp á skiljum í lóðréttum tengingum og aukinnar móttöku gegn rúmmi í rúm.

Í hönnuninni voru gegnsæðir holur beint dregnar í kísilpössurnar og ekki vernduðar. Í gegnum endurhitunarlestrarferlið flutti lestrarþéttanin sig inn í gegnsæða holurnar, sem leiddi til rangra lestrara. ZEON ELECTRONICS mælti með því að notandi tæki upp efni tengingar- og rafmálasýrufyllingu (POFV). Þótt þetta hækkaði verðið nokkuð, leysti það alveg vandamálið við SMT-lestrarsöfnun.

Undirstöður resin-tengingar: Árangur, heildarráð, og minnkun

Tvöföld útbót: Árangur og ávinningur

1. Yfirráðandi áreiðanleiki vöru

Fjarlægir lekið löður í gegnum allan samsetningaraðferðina, sem tryggir gegn röskunum, opnum tengingum og veikum BGA-tengingum.

Kemur í veg fyrir rýk og feittu, það er gagnlegt fyrir stafrænar tæki sem eru mikilvæg fyrir ábyrgð eða notað úti í reyndinni.

Minnkar líkurnar á myndun leiðilegrar anódískrar vefja (CAF), sem er mikilvæg ástæða fyrir endurtekna brot á PCB.

Kemur í veg fyrir loftþrýsting og holur sem gætu hættat heildarstöðu.  

2. Þátttaka stöðugleika

Venjuleg yfirborðs jafnvægi: Fylltir og jafnaðir gegnholur býða upp á slétt, jafnt viðmót fyrir háhraða og háþýðu PCB-lög.

Minnkaður yfirfylgni- og truflunarskyn: Vel fylltir og vel einangraðir gegnholur minnka líkurnar á óvartri samspili milli tákna.  

3. Hærra hlutastærð og minnkvæðun

Gerir mögulegt beint innsettur gegnholur í pöddu, svo hönnuðir geta minnkað staðbundna rúmstæðu en samt sett inn marga fleiri aðgerðir.

Styrkir hróður og margar raðir af gegnholum fyrir þétta, margfölduða borð.

4. Aukin styrkur og þéttleiki

Styrkir svæði sem eru viðkvæm fyrir vélarlega áreynslu, mikilvægt í boginum eða þykku kopar-PCB.

Aukir móttölu gegn brotun og efnaáhrifum, svo að notkun hennar er víða útbreiðsla í þyngri iðnaði, loft- og geimferðum eða öðrum þungum viðskiptamálum.

Algengar vandamál við smurðefni: Ástæður og lausnir

Vandamál með festingu PCB-matsjóðs geta komið upp ef ferlið er ekki fullkomlega stillt. Hér fylgja algeng vandamál, ástæður og áttfærðar lausnir til að bæta ferlinu:

Valkostir: Hvernig á að velja rétta efnið.

Að velja rétt efni fyrir PCB tengingar er mikilvægt fyrir árangur, sérstaklega í kröfuhríðum HDI og í framleiðslu á háþróaðum PCB.

Hvað á að leita að í efni

Tegund: Algengustu eru hárhrein epóx efni, en pólýúreþán og hitþolnir plasti eru einnig notaðir fyrir sérsníða þarfir.

Eiginleikar efnafræðilegar:

Lægri þykkt: Flæðir auðveldlega í mikrovíur og opnun með háum hlutfalli á milli þátta.

Lægra minnkun: Kvarðar brot og dökkunar eftir stífun.

Há Tg (Glerbreytingarhitastig): Heldur út fyrir veðurhiti og virkis hita.

Lægri CTE (Hitaflettingarstuðull): Passar við lag borðsins til að tryggja bestu heild.

Eiginleikar efnafræðilegar:

Þolir breytingum, hreinsunargöngum og virkum efnum.

Frábær viðbót við kopar, dielektrík og plötunarförgun.

Vinna má auðveldlega:

Meðferð á venjulegum hitastigi fyrir PCB (venjulega 150 ° C í eina klukkustund).

Auðvelt jöfnun fyrir lítinn eftirvinnslu eða flatness-vandamál.

Umhverfisbreytur sem þarf að hugsa um:

Notagildi við háar hitastig, háa rýmihlýðu eða alvarlega umhverfi.

Aukning á efni sem tengir og finnur til að koma í veg fyrir vökva.

Lykillinn að núll-vökva efnaþéttun fyrir PCB er ferli stjórnun og aukning.

Bestar venjur fyrir PCB efnaþéttun aukningu.

Gæði tómrumyndunar: Nákvæmur tómrumyndunarstigir fjarlægja fastan loft, tryggja fullt magn í hleðslu og minnka tæmi í efna tengingum.

Viðhenging á spennu og hraða: Jafnspenna og stjórnuð spenna koma í veg fyrir bæði of litla fyllingu og tap á efni; breyta hraða fyrir háþétt, djúp opnun.

Hreinsun á opnum og yfirborðsmeðferð: Fullkomin fjarlæging á rusli og áreiðanleg mikroetving aukar festingu og samræmi við efnaþéttun.

Tengiverkfæri: Skipta reglulega um þurrkunartæki fyrir vélræna þurrkunaraðferð og slífu- eða jafnvægiskerf fyrir endurtekningu.

Önnur innstopping: Fyrir holur með hátt flötstofuhlutfall eða dýprar holur gæti verið krafist endurtekinnar ferðar eða „aukauppfyllingar“.

Endurheimt aðlagunar: Passa vörur, borðsamsetningu og hörðunarkröfur (tími, hitastig, loftflæði) til að minnka afslækkun, auka vélarlega þolmæti og forðast restspennuhola.

Aðlagun slífunar/jafnvægis: Nota fjöldáttar slífun.

Aðlagun slífunar/jafnvægis

Þegar meðferð er lokið er slífun yfirborðs PCB mikilvæg til að ná jafnu yfirborði, sérstaklega á svæðum þar sem hlutar eru settir upp á holur í pöddunni eða þykkar gegnumholur. Þessi skref krefst:

Nákvæm slífun og stjórn jafnvægis: Fjöldáttar slífun með grófum beltum eða keramískum borstum tryggir fullkomlega jafnt yfirborð án þess að ofþunnva kopar PCB, sem gæti hrundið vélarlega eða rafmagnstölustöðu.

Uppáhald fyrir samdrátt vöru: Kennimenn þurfa að taka tillit til samdrátt efna við að ákvarða uppfyllingu, til að koma í veg fyrir vandamál og tryggja að hver stöng sé aðeins of full áður en henni er sleift.

Undgöngur ofmikillar sleifingar: Vörusamræða hjálpar til að koma í veg fyrir að birta miskunnarlega koparhringi eða skada lóðsælanlegar plötur, sem myndi örugglega minnka lóðsælu og hönnunarsömu.  

Dæmi: Eftir að hafa veitt venjulega sleifingaroptímun í efna tengingarferli sínu, minnkaði framleiðandi HDI PCB dökkunarleysa tengdar uppsetningarvandamál um 70% og aukði afkomu á PCB með inní-hola-tengingum sem styðja 0.4 mm BGA.  

Efna-stöngu-opnunartækni vs lóðsælumynd-tenging

Þótt bæði efna-stöngun og lóðsælumynd-stöngun lokki PCB-opnunum, eru mikilvægar mismunir sem ákvarða notkun þeirra – sérstaklega í framleiðslu á hávirkis- eða HDI-PCB.

Gæðakönnun og mat á PCB-hólfvöxtum

Skipulagð gæðastjórnun er grundvallarsteinn óskekkilegrar tengingar á PCB-matériáli og lykillinn að hverri tegund nýsköpunar í framleiðslu PCB.

1. Mat á efnum

Efniseigindi: Þykkt, samdráttur, glóðpunktur (Tg) þurfa að passa við hönnunarspecifikationar og prófunaraðferðir.

Prófun fyrir sendingu: Allar vörur eru prófaðar fyrir líftíma, hreinleika og geymsluverðmæti.

2. Viðhald tækja

Hólfvöxt- og slípuforrit: Stillun og aðalviðhald á vacúumtengingum og slípulínum til að koma í veg fyrir breytingar í meðferð.

Vacúumkerfi: Leitar að lekkjum, nægilegur dregikraftur, regluleg tímaröð á ferlum.

3. Nákvæm staðlun

Nota tilraunastíl (DOE) til að valda kröfum: áþrýsting, dufur, hraði, hitastig.

Samfelld skjalavinnsla og stjórnun við hverja aðgerð.

4. Fyrsta vöruflokkun og áframhaldandi mat

Þversniðsmat: Staðfesting á fullri munnafyllingu, vantar bil, og viðbót á yfirborði milli stöngvar og holu.

Flatnessmál á svæði / hæðarmál: Tryggir rétta slípningu og krefur þess að vöruhlutir séu án deyfinga eða útsettar kopar.

5. Ökumannatréning

Aðalþjálfun í umhaldi nýjum vöruforritum með nútímasamspili, dufurferli og ferlisoptímun.

Bestu aðferðirnar við að greina vandamál og veita endurgildi.

6. Samfelld mat á heimild

Hitakæli og skokkprófun: Tryggir að allsherjar stöðugildi opnaðar rásir standa á móti hámarkskröfum í rekstri.

Afbrjóstagreining/afdrífgreining: Staðfestir að vélar- og efnaþol uppfylli kröfur.

Ályktun

Efnaþétting fyrir PCB er lyklaferlið sem tengir bilin á milli grundvallarverns gegn notkun og kröfum næsta kynslóðar rafrænna tæknis. Það gefur hönnuðum möguleika á að reka markaðinn – og gerir það mögulegt að nota færilega „via-in-pad“- og hrúgfölduð „microvia“-gerð, viðhalda áreiðanleika HDI-PCB og byggja vörnustu ramma fyrir bílagerð, fjarskipti, geimferð og faglega markaðsvið.