De Röntgenfoto de afbeelding vertelde het hele verhaal, maar niemand had de bedoeling om deze te bekijken. Een klantenspecifieke printplaat – een dikke module gebaseerd op een BGA met een pitch van 0,5 mm – was daadwerkelijk teruggekomen van reflow met een eerste-doorloop-foutpercentage van 9%. De defecte verbindingen ontbraken niet. Ze waren dun. De röntgenopname toonde soldeerovergangen die leken alsof ze op dieet hadden gezeten: gedeeltelijk gevuld, tekort aan soldeermateriaal, en enkele duidelijk grensgevallen van open verbindingen.
We onderzochten de gebruikelijke verdachten. De stencils waren gecontroleerd – in orde. De soldeerpasta volume lag binnen de specificatie – fout. Het refluxprofiel volgde de aanbeveling van de producent van de soldeerpasta – fout.
Toen draaide een ingenieur de printplaat om en merkte iets op de onderzijde. Precies onder het BGA-gebied zaten de via’s vol soldeermateriaal. Niet een beetje. Volledig gevuld, als minuscule metalen rietjes.
De ontwerper had via’s rechtstreeks in de pads geplaatst -- via-in-pad, de formaatmethode die dichte BGA-leiding mogelijk maakt -- en niemand had eigenlijk ooit gedefinieerd wat ‘via pluggen’ betekent. Tijdens de reflux wordt het gesmolten soldeermateriaal precies wat gesmolten soldeermateriaal altijd doet wanneer het een open gat tegenkomt: het stroomt erin. De verbindingen daaronder waren hierdoor verloren.
Dit is het mechanisme, teruggebracht tot zijn basisvorm. Wanneer soldeersel paste smelt in de refluxoven, wordt het vloeibaar. Vloeibaar soldeermateriaal bevochtigt koper – dat is precies wat solderen in eerste instantie mogelijk maakt. Een open doorverbinding in het midden van een pad is een koperbeklede buis die rechtstreeks naar beneden door de printplaat loopt. Het gesmolten soldeermateriaal hoeft niet geduwd te worden. Capillaire kracht trekt het in de doorverbinding, net zoals water omhoog trekt in een papieren handdoek.
De hoeveelheid soldeermateriaal die een doorvoeropening kan opnemen, is niet onbelangrijk. Denk aan een gangbare opstelling: een 0,25 mm gat in een BGA-pad met een pitch van 0,4 mm. Een 0,25 mm gat in een 1,6 mm dikke printplaat heeft een binnenvolume van ongeveer 0,08 kubieke millimeter. Een standaard stencil voor dat pad brengt tussen de 0,1 en 0,15 kubieke millimeter pasta aan — en na het verwijderen van de vluchtige bestanddelen bevat de pasta slechts ongeveer 50 procent metaal op volumebasis. Met andere woorden: één enkele open doorvoeropening kan bijna al het soldeermateriaal opnemen dat bedoeld was om de verbinding te vormen. In sommige gevallen zelfs het gehele soldeermateriaal.
Dat is de wiskunde achter het probleem. Het is geen lage kans. Het is geen ‘vaak krijg je een wat zwakkere verbinding’. Een onafgedichte doorvoeropening in een BGA-pad kan de volledige hoeveelheid soldeermateriaal voor die verbinding opnemen, waardoor een verbinding overblijft die ofwel onderbroken is, ofwel zo sterk verarmd dat deze binnen enkele maanden faalt onder thermische cycli.
Niemand tekent bewust een open via in een pad. De via-in-pad-strategie bestaat omdat het de enige manier is om de pinnen van een fijn-pitch BGA te ontsnappen. Onder ongeveer 0,5 mm pitch is er geen ruimte tussen de pads voor dog-bone-routing – de gebruikelijke optie om een korte trace vanaf het pad naar een zijwaarts geplaatste via te leiden. Het pad zelf moet de via bevatten, anders kan de lay-out helemaal niet worden uitgevoerd.
De techniek is dus legitiem en zelfs sterk noodzakelijk. Wat mensen verwarrend vindt, is de doelstelling: een via in een pad is alleen toegestaan als deze op de juiste wijze wordt verwerkt. De ontwerpgegevens vermelden ‘through below’. De fabricageopdracht moet expliciet aangeven ‘deze via vullen en afdekken’ – en als dat niet gebeurt, produceert de fabriek de via als een eenvoudig geplateerde doorverbinding, precies zoals getekend, en wordt de printplaat geleverd met talloze kleine, soldeerdorstige rietjes onder de BGA.
Ik heb de reeks eigenlijk al drie keer gezien afspelen in de afgelopen twee jaar. Een ontwikkelaar gebruikt via-in-pad om een compact apparaat uit te breiden. De uitstekende notities bespreken de stack-up, het product, het kopergewicht – alles behalve de via-behandeling. De PCB-fabrikant citeert en bouwt de printplaat zonder vragen te stellen, omdat zijn systeem een ongespecificeerde via als een open through beschouwt. Tijdens de eerste montage wordt het probleem ontdekt. Het schuldspel begint. Niemand wint.
De foutmodi door soldeerverzuipting zijn niet beperkt tot dunne verbindingen. Er zijn er vier, en ze stapelen zich op:
Solderhonger en onderbroken verbindingen. De verbindingen bevatten minder soldeer dan nodig is. In de ergste gevallen nat de BGA-bal helemaal niet op het pad, en krijgt u een onderbroken verbinding die pas bij functionele testen zichtbaar wordt – of nog erger, in gebruik ter plaatse.
Kloven. Zelfs wanneer de verbinding er geschikt uitziet, laat het soldeermateriaal dat niet goed in de via is gestroomd vaak luchtkamers achter. Lege ruimten in BGA-verbindingen verhogen de elektrische weerstand en vormen spanningsconcentratiepunten. Tijdens thermische cycli zetten ze uit. Een ongeldige verbinding slaagt wel voor de röntgeninspectie in de fabriek, maar faalt pas na 14 maanden.
Uitgassing. Via’s die niet zijn verbonden, kunnen fluxresten, vocht en handelschemicaliën opsluiten in de buisvormige opening. Tijdens de refluxprocedure verdampt deze verontreiniging en duwt luchtbelletjes omhoog door het gesmolten soldeermateriaal. In de ergste gevallen veroorzaakt dit dat soldeermateriaal uit de via spuit op aangrenzende pads — een gebrek dat twee niet-verbonden netwerken kortsluit en een storing veroorzaakt die zeer moeilijk te traceren is.
Soldeerkorrels. Soldeermateriaal dat van een niet-afgesloten doorvoering aan de tweede zijde komt, kan losse bolletjes onder de printplaat vormen. Losse geleidende deeltjes binnen een behuizing zijn een periodieke kortsluiting die op uitbarsten staat.
Elk van deze mislukte instellingen is te voorkomen. Elk ervan wordt momenteel niet gezien zodra het wordt ontwikkeld – de schade treedt op binnen de via-buis gedurende een venster van 30 seconden in de refluxoven.
Gelukkig: dit probleem heeft een duidelijk omschreven, standaardoplossing. Het probleem: deze moet worden gespecificeerd, omdat het geld kost en niet automatisch plaatsvindt.
Via-verbinding is de minimumvereiste – het vullen van de via-buis met een materiaal zodat soldeersel er niet in kan dringen. Voor via-in-pad toepassingen is de gebruikelijke praktijk via-vulling plus kapplatering : de via wordt gevuld met een geleidend of niet-geleidend hars, de hars wordt gehard en vlakgeslepen, waarna een koperen kap bovenop wordt aangebracht. Het resultaat is een padoppervlak dat identiek is aan een pad zonder via. De soldeerpasta rust op massief koper, precies zoals het stencilontwerp bedoelt.
De sector classificeert dit onder veiligheid volgens IPC-4761 , waarin zeven soorten veiligheidsmaatregelen worden gespecificeerd, van eenvoudige tenting tot volledig gevulde en afgedichte constructies. Voor via-in-pad zijn de relevante soorten de gevulde varianten: Soort IV (gevuld en bedekt) en Soort VII (gevuld en afgedekt met extra masker). Hieronder staat het verschil dat veel mensen in de war brengt: tenting -- waarbij de via aan beide zijden alleen wordt bedekt met soldeermasker -- is NIET geschikt voor via-in-pad. Tenting houdt soldeervloeistof uit het gat aan de oppervlakte, maar het masker kan barsten onder thermische spanning, en het biedt geen oplossing voor uitgassing of verontreiniging die in de buiswand blijft zitten. Tenting wordt gebruikt voor via’s tussen pads, niet in pads.
twee extra productiegerelateerde informatiepunten:
Ten eerste de keuze van het vulproduct. Geleidend materialen voor het vullen (meestal kopergevulde epoxy) worden gekozen wanneer de via stroom moet geleiden — dit behoudt het elektrische pad via de pad. Niet-leidend hars is toegestaan waarbij de via alleen mechanisch hoeft te worden afgesloten. Deze keuze heeft invloed op de kosten en elektrische prestaties, en dient te worden genomen op basis van een stijltestimonium, niet pas tijdens de fabricage.
Ten tweede: de vulkwaliteit. Een gedeeltelijk gevulde via is even onaanvaardbaar als een open via – als het materiaal halverwege de barrel stopt, blijft er nog steeds een ruimte onder de pad over waarin verontreinigingen kunnen worden opgevangen en tijdens de reflux kunnen uitgassen. Volgens de IPC-richtlijnen moet de vuling in de BGA-regio vrijwel volledig vrij zijn van holtes, en zal een ervaren fabrikant zeker een dwarsdoorsnede maken van een coupon van elk productiepaneel om dit te bewijzen. Als uw leverancier u deze dwarsdoorsnededata niet kan tonen, vraag dan waarom.
Als de printplaatontwerp dit toelaat, is de schoonste oplossing om via-in-pad geheel te vermijden. Dog-bone-routing — een korte trace van het pad naar een via die dicht bij het pad is geplaatst — is de klassieke optie en elimineert het probleem bij de bron. Het nadeel is ruimte: de ‘dog-bone’-opstelling neemt meer oppervlakte in beslag, en bij een pitch onder de 0,4 mm past deze vaak gewoon niet. Daarom bestaat via-in-pad in de eerste plaats.
Er is ook de optie van via-in-pad alleen waar nodig . Een printplaat kan de meeste traces met dog-bones aanleggen en via-in-pad toepassen voor de rijen BGA-pinnen die op geen andere manier te realiseren zijn. Deze hybride methode vermindert het aantal vias dat moet worden gevuld — en juist daar zit de grootste fabricagekost — zonder de routability te compromitteren.
De oplossing voor deze hele groep problemen komt neer op één regel in de fabricage-aanwijzingen: vul en bedek alle vias in componentpads conform IPC-4761 Type IV/VII, met lekvrij vullen bevestigd door dwarsdoorsnede.
Die zin kost u bijna niets om te schrijven. Hij bespaart herwerk, afval, gebrekkige oppervlakten en geschillen over wie de schuld draagt.
Hier is een controle die u kunt uitvoeren op uw volgende printplaat voordat deze naar de productieafdeling gaat: open uw ontwerpdata, tel de via’s die de soldeerpads raken of erin vallen, en vraag uzelf af wat er voorkomt dat gesmolten soldeer van het binnendringen in deze via’s weerhoudt. Als het antwoord ‘niets’ is, hebt u het probleem gevonden voordat het u een volledige productierun heeft gekost. Dat is de goedkoopste oplossing in deze sector – en iedereen die dertig seconden neemt om te kijken, kan deze toepassen.
Actueel nieuws2026-09-07
2026-09-04
2026-09-03
2026-09-01
2026-08-31
2026-08-27
2026-08-26
2026-08-24
EN
