Γεμισμένο με ρητίνη Via

Ιστορικό

Η διεργασία μέσω ρητίνης χρησιμοποιείται όλο και περισσότερο στην κατασκευή PCB. Είναι συνηθισμένη σε πλακέτες με πολλά στρώματα και σε PCB υψηλής ακρίβειας. Η πλήρωση με ρητίνη μπορεί να λύσει πολλά προβλήματα που δεν μπορούν να λύσουν οι ρητίνες πλήρωσης συγκολλητικής μάσκας ή οι ρητίνες πλήρωσης πλαστικοποίησης. Ταυτόχρονα, οι ρητίνες που χρησιμοποιούνται σε αυτή τη διαδικασία έχουν ειδικές ιδιότητες. Αυτές οι ιδιότητες φέρνουν πολλά δύσκολα σημεία στα στάδια κατασκευής της πλακέτας.

Ορισμός

Το φράξιμο με ρητίνη σημαίνει τη χρήση ρητίνης για να γεμίσει τα θαμμένα vias στα εσωτερικά στρώματα και στη συνέχεια να γίνει η πλαστικοποίηση. Αυτή η μέθοδος χρησιμοποιείται ευρέως σε πλακέτες υψηλών συχνοτήτων και πλακέτες HDI. Υπάρχουν δύο βασικοί τύποι: η παραδοσιακή τοποθέτηση ρητίνης με οθόνη και η τοποθέτηση ρητίνης υπό κενό. Τα περισσότερα προϊόντα χρησιμοποιούν την παραδοσιακή μέθοδο ρητίνης με εκτύπωση σε οθόνη. Αυτή είναι επίσης η πιο κοινή μέθοδος στον κλάδο.

Τι είναι ένα “συνδεδεμένο via” σε μια πλακέτα PCB;

Μέσω της λειτουργίας και των αναγκών του κλάδου

Ένα via (plated through hole, PTH) συνδέει διαφορετικά στρώματα σε μια πλακέτα. Η ανάπτυξη της ηλεκτρονικής βιομηχανίας ωθεί την τεχνολογία των PCB προς τα εμπρός. Αυξάνει επίσης την ανάγκη για καλύτερη κατασκευή πλακετών και εργασίες επιφανειακής τοποθέτησης. Η διαδικασία plugged via φαίνεται να καλύπτει αυτές τις ανάγκες. Το plugging πρέπει να πληροί τους εξής κανόνες:

1. Το via πρέπει να έχει χαλκό στο εσωτερικό του. Το via μπορεί να είναι γεμάτο ή μη γεμάτο κάτω από τη μάσκα συγκόλλησης.

2. Το εσωτερικό της διάβασης πρέπει να έχει συγκόλληση (κασσίτερος-μόλυβδος) με συγκεκριμένο πάχος (για παράδειγμα 4 μm). Το μελάνι της μάσκας συγκόλλησης δεν πρέπει να εισέρχεται στην οπή και να προκαλεί παγιδευμένες χάντρες συγκόλλησης.

3. Το σημείο διέλευσης πρέπει να καλύπτεται από μάσκα συγκόλλησης ώστε να μην μπορεί να περάσει το φως. Η οπή δεν πρέπει να έχει δακτυλίους συγκόλλησης ή χάντρες συγκόλλησης. Η γεμισμένη οπή πρέπει να είναι επίπεδη.

Καθώς τα ηλεκτρονικά προϊόντα γίνονται ελαφρύτερα, λεπτότερα, κοντύτερα και μικρότερα, τα PCB κινούνται επίσης προς την κατεύθυνση της υψηλής πυκνότητας και της υψηλότερης δυσκολίας. Αυτό φέρνει πολλά SMT και BGA σανίδες. Όταν οι πελάτες συναρμολογούν εξαρτήματα, συχνά ζητούν βυσματωμένα vias. Η τοποθέτηση εξυπηρετεί πέντε κύριους σκοπούς:

1. Για να σταματήσει η συγκόλληση από το να περάσει μέσα από το via κατά τη διάρκεια της κυματοσυγκόλλησης και να βραχυκυκλώσει την πλευρά του εξαρτήματος. Αυτό είναι το κλειδί όταν ένα via τοποθετείται σε ένα pad BGA. Στη συνέχεια, γίνεται πρώτα το βούλωμα και στη συνέχεια η επιχρύσωση, για να διευκολυνθεί η συγκόλληση BGA.

2. Για να αποφύγετε τα υπολείμματα ροής που παραμένουν στο εσωτερικό του via.

3. Για να επιτρέπονται τα βήματα pick-and-place σε κενό ή τα βήματα δοκιμής σε κενό μετά την επιφανειακή τοποθέτηση και συναρμολόγηση. Για να λειτουργήσει το κενό απαιτείται μια σφραγισμένη κορυφή.

4. Για να σταματήσει η πάστα να ρέει μέσα στο via και να προκαλέσει αδύναμες ενώσεις συγκόλλησης ή κακή τοποθέτηση.

5. Για να σταματήσει τις μπάλες συγκόλλησης από το να πεταχτούν έξω κατά τη διάρκεια της κυματοειδούς συγκόλλησης και να προκαλέσουν βραχυκυκλώματα.

Πλεονεκτήματα των γεμισμένων με ρητίνη Vias

1. Σε πλακέτες πολλαπλών στρώσεων με BGA, η παρεμβολή ρητίνης μπορεί να μειώσει το κενό μεταξύ των vias. Αυτό βοηθά στη δρομολόγηση και τη διάταξη των ιχνών.

2. Για θαμμένα vias σε εσωτερικά στρώματα HDI, η πλήρωση ρητίνης βοηθά στην εξισορρόπηση του ελέγχου του πάχους του prepreg κατά τη διάρκεια της πλαστικοποίησης και του σχεδιασμού της πλήρωσης ρητίνης του θαμμένου via.

3. Για πλακέτες μεγάλου πάχους με μεγάλες διαμπερείς οπές, η πλήρωση ρητίνης βελτιώνει την αξιοπιστία του προϊόντος.

4. Τα vias με γέμιση ρητίνης χρησιμοποιούνται συχνά λόγω των εξαρτημάτων BGA. Στην παραδοσιακή BGA, ένα via μπορεί να περάσει από το pad στην πίσω πλευρά. Εάν το BGA είναι πυκνό και το via δεν μπορεί να δρομολογηθεί προς τα έξω, μπορείτε να τρυπήσετε ένα via στο pad και να το δρομολογήσετε σε άλλο στρώμα. Στη συνέχεια γεμίζετε την οπή με ρητίνη και τοποθετείτε χαλκό για να την κάνετε pad. Αυτό ονομάζεται διαδικασία VIP (via in pad). Εάν τρυπήσετε ένα via στο pad και δεν χρησιμοποιήσετε πλήρωση με ρητίνη, η κόλληση μπορεί να διαρρεύσει και να προκαλέσει βραχυκύκλωμα στην πίσω πλευρά ή κακή σύνδεση στο pad.

Ροή διεργασίας για Vias γεμισμένα με ρητίνη

Γενική διαδικασία πλήρωσης με ρητίνη:

1. Τρυπήστε τρύπες.

2. Τοποθετήστε χαλκό στις διαμπερείς οπές.

3. Γεμίστε τις τρύπες με ρητίνη και ψήστε.

4. Αλέστε ή φρεζάρετε επίπεδα (πλαναρίστε).

Μετά τη λείανση, το τμήμα ρητίνης δεν έχει χαλκό. Στη συνέχεια, απαιτείται ένα νέο βήμα χαλκοποίησης για να μετατραπεί η γεμισμένη περιοχή σε μαξιλάρι. Αυτό το βήμα επιμετάλλωσης γίνεται πριν από την κανονική διάνοιξη άλλων οπών. Εν ολίγοις, χειριστείτε πρώτα τα vias που θα γεμίσουν, στη συνέχεια τρυπήστε άλλες οπές και ακολουθήστε την κανονική ροή.

Ακολουθούν ορισμένα βασικά βήματα και σταθμοί που μπορεί να δείτε σε ένα εργοστάσιο:

• Επιμετάλλωση VIP και λείανση πάνελ

• Οθόνη φύλλων αλουμινίου / μαξιλάρια

• Τοποθετήστε το φύλλο αλουμινίου και την πλακέτα pad για την κατασκευή του σκάφους

• Δοκιμάστε την ευθυγράμμιση του φιλμ εκτύπωσης και αναμείξτε το μελάνι

• Δοκιμαστική εκτύπωση

• Αυτοέλεγχος γραμμής NG, OK για παραγωγή παρτίδων, σκλήρυνση τμημάτων

• Δειγματοληψία IPQC

• Λείανση κεραμικών πάνελ

Εξωτερικό στρώμα και συνθήκες φωτογραφικής μεμβράνης

1. Εάν το έργο του εξωτερικού στρώματος πληροί τα όρια του αρνητικού φιλμ και ο λόγος διαστάσεων PTH ≤ 6:1:

• Συνθήκες που πρέπει να πληρούνται: το πλάτος γραμμής και το διάκενο είναι αρκετά μεγάλα, η μέγιστη οπή PTH είναι μικρότερη από το όριο στεγανοποίησης ξηρού φιλμ, το πάχος της πλακέτας είναι μικρότερο από το μέγιστο πάχος ξηρού φιλμ και δεν υπάρχουν ειδικές απαιτήσεις όπως τοπικές πλακέτες ηλεκτρολυτικού χρυσού, πλακέτες νικελίου-χρυσού, πλακέτες με μισή οπή, πλακέτες plug-in, χωρίς δακτυλιοειδή PTH ή οπές υποδοχής PTH.

• Τυπική κατασκευή εσωτερικού στρώματος → πλαστικοποίηση → καφέ οξείδιο → διάτρηση με λέιζερ → απο-καφέ → εξωτερική διάτρηση → χαλκός εμβάπτισης → ηλεκτρολυτική επίστρωση πλήρωσης πάνελ → ανάλυση διατομής → εξωτερικό μοτίβο → εξωτερική όξινη χάραξη → εξωτερική AOI → ακολουθήστε την κανονική ροή.

2. Εάν το εξωτερικό στρώμα συναντά το αρνητικό φιλμ αλλά ο λόγος διαστάσεων PTH > 6:1:

• Όταν ο λόγος διαστάσεων είναι > 6:1, η επιμετάλλωση πλήρους γεμίσματος του διαύλου δεν μπορεί να επιτύχει το απαιτούμενο πάχος χαλκού στο διαύλου. Μετά την επιμετάλλωση πλήρωσης πάνελ, απαιτείται μια δεύτερη ηλεκτρολυτική επιμετάλλωση πλήρους πλακέτας για να αυξηθεί το πάχος χαλκού των διαύλων. Ροή:
  κατασκευή εσωτερικού στρώματος → πλαστικοποίηση → καφέ οξείδιο → διάτρηση με λέιζερ → απο-καφέ → εξωτερική διάτρηση → χαλκός εμβάπτισης → ηλεκτρολυτική επίστρωση πλήρωσης πάνελ → ηλεκτρολυτική επίστρωση πλήρους πάνελ → ανάλυση διατομής → εξωτερικό μοτίβο → εξωτερική όξινη χάραξη → ακολουθήστε την κανονική ροή.

3. Εάν το εξωτερικό στρώμα ΔΕΝ συναντά το αρνητικό φιλμ, αλλά το πλάτος γραμμής/διάκενο ≥ a και ο λόγος διαστάσεων του εξωτερικού PTH ≤ 6:1:

• κατασκευή εσωτερικού στρώματος → πλαστικοποίηση → καφέ οξείδιο → διάτρηση με λέιζερ → απο-καφέ → εξωτερική διάτρηση → χαλκός εμβάπτισης → ηλεκτρολυτική επίστρωση πλήρωσης πάνελ → ανάλυση διατομής → εξωτερικό μοτίβο → εξωτερική ηλεκτρολυτική επίστρωση → εξωτερική αλκαλική χάραξη → εξωτερική AOI → ακολουθήστε την κανονική ροή.

4. Εάν το εξωτερικό στρώμα ΔΕΝ ανταποκρίνεται στο αρνητικό φιλμ, ή πλάτος γραμμής/διάκενο 6:1:

• κατασκευή εσωτερικού στρώματος → πλαστικοποίηση → καφέ οξείδιο → διάτρηση με λέιζερ → αποχρωματισμός → χαλκός εμβάπτισης → ηλεκτρολυτική επίστρωση πλήρωσης πάνελ → ανάλυση διατομής → μείωση χαλκού → εξωτερική διάτρηση → χαλκός εμβάπτισης → ηλεκτρολυτική επίστρωση πλήρους πάνελ → εξωτερικό μοτίβο → ηλεκτρολυτική επίστρωση μοτίβου → εξωτερική αλκαλική χάραξη → εξωτερική AOI → ακολουθήστε την κανονική ροή.

Σημειώσεις διατομής και ποιότητας

Διατομή βύσματος ρητίνης

Από την ανάλυση της διατομής, μια καλή ρητίνη-μελάνη που έχει συνδεθεί μέσω δείχνει πλήρη πλήρωση με ρητίνη. Η ρητίνη γεμίζει την οπή σε 100%. Η επιφάνεια της ρητίνης στο πάνω και στο κάτω μέρος είναι ομοιόμορφα ελαφρώς κυρτή. Μετά από αυτό, χρησιμοποιείται λείανση κεραμικών πάνελ για την ισοπέδωση της επιφάνειας.

Ποιότητα πλήρωσης και έλεγχοι

• Το γέμισμα με ρητίνη πρέπει να είναι πλήρες χωρίς κενά.

• Η επιφάνεια του βύσματος πρέπει να είναι επίπεδη μετά τη λείανση.

• Ο χαλκός πρέπει να πληροί τους κανόνες πάχους μετά την τελική ηλεκτρολυτική επίστρωση.

• Ελέγξτε για παγιδευμένες μπάλες κόλλησης ή δακτυλίους κόλλησης. Αυτά δεν πρέπει να υπάρχουν.

• Ελέγξτε ότι το βύσμα δεν εκπέμπει φως μετά τη μάσκα ή το κάλυμμα.

Πρακτικές σημειώσεις και βέλτιστες πρακτικές

• Για εργασίες VIP (via in pad), κάντε την πλήρωση του via και κατασκευάστε το pad σε αυτά τα σημεία πριν από την κανονική διάτρηση και τα άλλα βήματα. Αυτό αποτρέπει την κακή επεξεργασία και βοηθά στην τελική ποιότητα της επιμετάλλωσης.

• Όταν μια πλακέτα έχει πολλά θαμμένα ή τυφλά vias, σχεδιάστε τα βήματα πλήρωσης και γεμίσματος για να διατηρήσετε σταθερό το πάχος της πλαστικοποίησης.

• Χρησιμοποιήστε τον κατάλληλο τύπο ρητίνης και το κατάλληλο προφίλ σκλήρυνσης. Η επιλογή της ρητίνης επηρεάζει τη ροή, τη σκλήρυνση και τη συμπεριφορά λείανσης.

• Χρησιμοποιήστε δειγματοληψία IPQC και ελέγχους διατομών μετά το στάδιο πλήρωσης του πάνελ για να επιβεβαιώσετε τον χαλκό μέσα στο πέρασμα και την ποιότητα πλήρωσης με ρητίνη.

• Χρησιμοποιήστε AOI και άλλες τελικές δοκιμές για να διασφαλίσετε ότι δεν παραμένουν προβλήματα με τη μάσκα συγκόλλησης ή την πάστα.

Περίληψη

Η γεμισμένη με ρητίνη διάβαση είναι μια βασική διαδικασία για τις σύγχρονες πλακέτες HDI και BGA. Βοηθά στη δρομολόγηση, βελτιώνει την αξιοπιστία και προστατεύει από ελαττώματα συγκόλλησης. Απαιτεί προσεκτικό έλεγχο της διάτρησης, της επιμετάλλωσης, της πλήρωσης με ρητίνη, του ψησίματος και της λείανσης. Όταν σχεδιάζεται σωστά, η πλήρωση με ρητίνη σας επιτρέπει να χρησιμοποιείτε σχέδια VIP και να καλύπτετε τις στενές ανάγκες σε μαξιλάρια BGA.