Pryskyřicí plněné Via

Pozadí

Při výrobě desek plošných spojů se stále častěji používá proces via plněné pryskyřicí. Je běžný u desek s mnoha vrstvami a u vysoce přesných desek plošných spojů. Pryskyřicová výplň může vyřešit mnoho problémů, které pájení maskou nebo laminovací výplňové pryskyřice vyřešit nemohou. Zároveň mají pryskyřice používané v tomto procesu zvláštní vlastnosti. Tyto vlastnosti přinášejí mnoho obtížných bodů v krocích výroby desek.

Definice

Pryskyřičné zátky znamenají použití pryskyřice k vyplnění pohřbených průchodek na vnitřních vrstvách a následné laminování. Tato metoda se široce používá u vysokofrekvenčních desek a desek HDI. Existují dva hlavní typy: tradiční sítotisková pryskyřicová zátka a vakuová pryskyřicová zátka. Většina výrobků používá tradiční metodu sítotisku pryskyřice. Jedná se také o nejběžnější metodu v průmyslu.

Co je to “zapojená průchodka” na desce plošných spojů?

Prostřednictvím funkce a potřeby odvětví

Průchodka (plated through hole, PTH) spojuje různé vrstvy na desce. Růst elektronického průmyslu posouvá technologii desek plošných spojů vpřed. To také vyvolává potřebu lepší výroby desek a povrchové montáže. Zdá se, že proces zasouvané průchodky tyto potřeby splňuje. Zásuvný průchod musí splňovat tato pravidla:

1. Via musí mít uvnitř měď. Průchodka může být pod pájecí maskou vyplněna nebo nevyplněna.

2. Průchodka musí mít uvnitř pájku (cín) o určité tloušťce (např. 4 μm). Do otvoru se nesmí dostat pájecí barva a způsobit zachycení pájecích kuliček.

3. Průchodka musí být zakryta pájecí maskou, aby nepropouštěla světlo. V otvoru nesmí být pájecí kroužky ani pájecí kuličky. Vyplněný otvor musí být plochý.

S tím, jak se elektronické výrobky stávají lehčími, tenčími, kratšími a menšími, přechází i desky plošných spojů na vyšší hustotu a náročnost. To přináší mnoho SMT a BGA desky. Když zákazníci osazují součástky, často požadují zapojené průchodky. Zapojení slouží k pěti hlavním účelům:

1. Aby pájka neprocházela průchodkou při pájení vlnou a nezkratovala stranu dílu. To je klíčové, když je průchodka umístěna na BGA podložce. Pak se nejprve provede zasunutí a teprve potom pozlacení, aby se usnadnilo pájení BGA.

2. Aby se zabránilo zbytkům tavidla uvnitř průchodky.

3. Umožňuje vakuové vyzvednutí a umístění nebo vakuové testování po povrchové montáži a montáži. Pro fungování vakua je nutná uzavřená horní část.

4. Aby pasta nevytékala do průchodky a nezpůsobovala slabé pájecí spoje nebo špatné umístění.

5. Aby při pájení vlnou nevyskočily pájecí kuličky a nezpůsobily zkrat.

Výhody pryskyřicí plněných průchodek

1. Na vícevrstvých deskách s BGA může pryskyřičná zátka zmenšit mezeru mezi průchodkami. To pomáhá při směrování a rozvržení stop.

2. V případě zakopaných průchodek ve vnitřních vrstvách HDI pomáhá pryskyřičná výplň vyvážit kontrolu tloušťky prepregu během laminace a konstrukci pryskyřičné výplně zakopané průchodky.

3. U silných desek s velkými průchozími otvory zvyšuje pryskyřičná výplň spolehlivost výrobku.

4. Průchodky plněné pryskyřicí se často používají kvůli součástkám BGA. V tradičních BGA může průchodka vést od podložky až k zadní straně. Pokud je BGA hustý a průchodka nemůže vést ven, můžete vyvrtat průchodku v podložce a vést ji do jiné vrstvy. Poté otvor vyplníte pryskyřicí a měděnou destičkou, aby se z něj stala podložka. Tomuto postupu se říká VIP (via in pad). Pokud vyvrtáte průchodku do podložky a nepoužijete pryskyřičnou výplň, může dojít k úniku pájky a ke zkratu na zadní straně nebo ke špatnému spoji na podložce.

Procesní postup pro pryskyřicí plněné průchodky

Obecný proces plnění pryskyřicí:

1. Vrtání otvorů.

2. Průchozí otvory pokryjte mědí.

3. Vyplňte otvory pryskyřicí a zapečte.

4. Broušení nebo frézování na plocho (planarizace).

Po broušení nemá pryskyřičná část měď. Pak je třeba provést nový krok pokovení mědí, aby se z vyplněné plochy stala podložka. Tento krok pokovení se provádí před běžným vrtáním dalších otvorů. Stručně řečeno, nejprve zpracujte průchodky, které budou vyplněny, poté vyvrtejte další otvory a postupujte podle normálního postupu.

Níže jsou uvedeny některé klíčové kroky a stanice, které můžete v továrně vidět:

• VIP pokovování a broušení panelů

• Hliníkové plechové stínění / podložky

• Montáž hliníkového plechu a podložky pro výrobu desek

• Zkouška zarovnání tiskové fólie a míchání inkoustu

• Zkušební tisk

• Samokontrola linky NG, OK pro sériovou výrobu, vytvrzování sekcí

• Odběr vzorků IPQC

• Broušení keramických desek

Podmínky vnější vrstvy a fotografické fólie

1. Pokud práce s vnější vrstvou splňuje limity negativního filmu a poměr stran PTH ≤ 6:1:

• Podmínky, které je třeba splnit: šířka čáry a mezera jsou dostatečně velké, maximální otvor PTH je menší než limit těsnění suché fólie, tloušťka desky je menší než maximální tloušťka suché fólie a neexistují žádné zvláštní požadavky, jako je místní elektrolytické zlato, desky s niklem a zlatem, desky s polovičními otvory, zásuvné desky, žádné prstencové otvory PTH nebo otvory se štěrbinami PTH.

• Standardní zhotovení vnitřní vrstvy → laminace → hnědý oxid → laserové vrtání → odstranění hnědé → vnější vrtání → ponorná měď → galvanické pokovení výplně panelu → analýza průřezu → vnější vzor → vnější leptání kyselinou → vnější AOI → sledování normálního toku.

2. Pokud vnější vrstva odpovídá negativnímu filmu, ale poměr stran PTH > 6:1:

• Při poměru stran > 6:1 nelze dosáhnout požadované tloušťky mědi v průchodce při plném pokovení průchodky. Po pokovení panelu je nutné provést druhé celoplošné galvanické pokovení, aby se zvýšila tloušťka mědi v průchodce. Průtok:
  zhotovení vnitřní vrstvy → laminování → hnědý oxid → laserové vrtání → odstranění hnědé → vnější vrtání → ponorná měď → galvanické pokovení panelu → galvanické pokovení celého panelu → analýza průřezu → vnější vzor → vnější kyselý lept → následný normální tok.

3. Pokud se vnější vrstva nesetkává s negativní fólií, ale šířka čáry/mezera ≥ a a poměr stran vnějšího PTH ≤ 6:1:

• zhotovení vnitřní vrstvy → laminace → hnědý oxid → laserové vrtání → odstranění hnědé → vnější vrtání → ponorná měď → galvanické pokovení panelu → analýza průřezu → vnější vzor → vnější galvanický lept → vnější alkalický lept → vnější AOI → následný normální tok.

4. Pokud se vnější vrstva neshoduje s negativní fólií nebo šířka čáry/mezera 6:1:

• zhotovení vnitřní vrstvy → laminace → hnědý oxid → laserové vrtání → odstranění hnědé → ponorná měď → galvanické pokovení výplně panelu → analýza průřezu → redukce mědi → vnější vrtání → ponorná měď → galvanické pokovení celého panelu → vnější vzor → galvanické pokovení vzoru → vnější alkalické leptání → vnější AOI → sledování normálního toku.

Poznámky k průřezu a kvalitě

Průřez pryskyřicové zátky

Z analýzy příčného řezu vyplývá, že dobrá zátka pryskyřice a inkoustu je plně vyplněna pryskyřicí. Pryskyřice vyplní otvor do 100%. Povrch pryskyřice je nahoře i dole rovnoměrně mírně vypouklý. Poté se k vyrovnání povrchu použije broušení keramických desek.

Kvalita plnění a kontroly

• Pryskyřičná výplň musí být plná, bez dutin.

• Povrch zátky musí být po broušení rovný.

• Měděná průchodka musí po konečném galvanickém pokovení splňovat pravidla pro tloušťku.

• Zkontrolujte, zda nejsou zachyceny pájecí kuličky nebo pájecí kroužky. Ty se nesmí vyskytovat.

• Zkontrolujte, zda zástrčka nepropouští světlo po masce nebo krytu.

Praktické poznámky a osvědčené postupy

• Při práci s VIP (via in pad) proveďte vyplnění via a zhotovení podložky na těchto místech před běžným vrtáním a dalšími kroky. Tím se zabrání chybnému postupu a pomůže to konečné kvalitě pokovení.

• Pokud má deska mnoho zakopaných nebo slepých průchodek, naplánujte kroky pro podložky a výplně, abyste udrželi stabilní tloušťku laminace.

• Použijte správný typ pryskyřice a vytvrzovací profil. Volba pryskyřice ovlivňuje tok, vytvrzování a broušení.

• Pro potvrzení kvality mědi uvnitř průchodky a kvality výplně pryskyřicí použijte odběr vzorků IPQC a kontrolu průřezu po vyplnění panelu.

• Použijte AOI a další závěrečné testy, abyste se ujistili, že nezůstaly žádné problémy s pájecí maskou nebo pastou.

Souhrn

Průchodky plněné pryskyřicí jsou klíčovým procesem pro moderní desky HDI a BGA. Pomáhá při směrování, zvyšuje spolehlivost a chrání před vadami pájky. Vyžaduje pečlivou kontrolu vrtání, pokovování, plnění pryskyřicí, zapékání a broušení. Při dobrém naplánování umožňuje zalévání pryskyřicí používat návrhy VIP a splnit těsné požadavky na podložky BGA.