Leiterplattentechnisch - Wie man PCB Design verbessert

Wenn es keine Vias gibt, die Leiterplatte wird nicht funktionieren. Vias sind Leitungen, die Signale zwischen Leiterplattenschichten übertragen. Während der Leiterplattenproduktion, Leiterplattenhersteller Fügen Sie eine Kupferschicht auf das Substrat. Diese Kupferschicht macht die Spuren nicht nur leitfähig, aber verbindet auch jede Leiterplattenschicht durch Löcher in die Platine gebohrt. Dann, Der Hersteller kann das Via so lassen, wie es ist und die Kupferbeschichtung verwenden, um das Signal eigenständig zu übertragen. Allerdings, um die Kapazität zu erhöhen, Es ist auch möglich, den Durchgang mit einem anderen leitfähigen Material zu füllen.

Um kupfergefüllte Vias herzustellen, Der Hersteller füllt die Vias mit Epoxid und Kupfer. Die zusätzlichen Materialien erhöhen die Kosten der Leiterplattenherstellung, Aber kupfergefüllte Durchkontaktierungen machen Leiterplatten für bestimmte Anwendungen besser geeignet. Kupfergefüllte Vias haben auch Funktionen, die andere leitfähige Füllstoffe nicht bieten können. Im Folgenden werden die wichtigsten Anwendungen von kupfergefüllten Vias vorgestellt und wie sie verbessert werden können PCB-Design.

1. Durch das Füllen von Löchern

Beim Befüllen des Durchgangs mit Kupfer muss der Hersteller darauf achten, dass eine gleichmäßige Kupferschicht im Durchgang entsteht, ohne dass eine zu dicke Außenschicht entsteht. Wenn die verwendete Technologie nicht korrekt ist, wird zu viel Kupfer produziert, wodurch das Gewicht der Leiterplatte erhöht oder zu viel Kupfer hinzugefügt wird, was zu Nichteinhaltung von Spezifikationen, Fehlern oder erhöhten Kosten führt. Da Durchgangsbohrungen kleiner werden als je zuvor, ist die Einhaltung dieser Anforderungen entscheidend, um strenge Konstruktionsspezifikationen zu erfüllen.

Bei der klassischen Kupferfüllmethode wird das Loch mit reinem Kupfer gefüllt. Diese Methode erzeugt jedoch oft Hohlräume, wodurch Verunreinigungen im Kupfer eingeschlossen werden können. Bei Erwärmung in zukünftigen Produktionsschritten wird dieser Hohlraum Gas freisetzen, wodurch Löcher entstehen, die die Verbindungen zwischen den Kupferschichten der Leiterplatte brechen. Aktuelle Strategien, um dieses Problem zu verhindern, umfassen das Hinterlassen von Nuten in den gefüllten Vias und die Bildung von "X"-Musterverbindungen in den Vias.

2. Die Vorteile von kupfergefüllten Vias

Eine Leiterplatte mit kupfergefüllten Durchkontaktierungen hat folgende Vorteile gegenüber einer Leiterplatte mit nur kupferbeschichteten Durchkontaktierungen:

Wärmeleitfähigkeit: Das Befüllen des Durchgangs mit Kupfer kann seine Wärmeleitfähigkeit verbessern.

Bei Anwendungen mit hohen Temperaturen kann das Halten von Wärme von der Leiterplatte ihre Lebensdauer verlängern und Defekte verhindern.

Die hohe Wärmeleitfähigkeit von Kupfer zieht diese Wärme an und hält sie von kritischen Bereichen der Leiterplatte fern.

Leitfähigkeit: Kupfergefüllte Durchkontaktierungen eignen sich auch für Anwendungen, bei denen starker Strom von einer Seite der Leiterplatte auf die andere geleitet werden muss.

Die Leitfähigkeit von Kupfer ermöglicht es, große Ströme durch tiefere Schichten zu passieren, ohne die Leiterplatte zu überlasten.

Aufgrund dieser Fähigkeit benötigen Designer oft kupfergefüllte Durchkontaktierungen auf der Leiterplatte, die höheren Spannungen standhalten können.

3. Anwendung von gefüllten Vias und galvanisierten Vias

Obwohl Leiterplatten mit kupfergefüllten Vias die Kapazität erhöhen, sind sie auch teurer in der Herstellung als Leiterplatten mit plattierten Vias. In einigen Fällen ist es auch notwendig, die Zuverlässigkeit von kupfergefüllten Vias zu verbessern. Einige Anwendungen können jedoch auch kupferbeschichtete Vias neben den Kupferspuren anbringen.

Wenn Sie sich für die Leiterplatten-Durchgänge entscheiden, müssen Sie die Wärme- und Spannungsintensität der Anwendung berücksichtigen. Bei Anwendungen mit geringer Beanspruchung können qualifizierte Leiterplatten mit plattierten Durchkontaktierungen einwandfrei arbeiten. Gleichzeitig können Leiterplatten mit kupfergefüllten Durchkontaktierungen den Bedingungen standhalten, die für Anwendungen mit hoher Leistung, Hochfrequenz, Mikrowelle und LED erforderlich sind. Hochleistungs-integrierte Schaltungen, die diese Arten von Leiterplatten betreiben, müssen kupfergefüllte Durchgänge anstelle von plattierten Durchgängen verwenden, um dem Strom standzuhalten.

4. Kupfer, Silber leitfähiges Epoxidharz und Gold gefüllte Vias

Zusätzlich zum Befüllen von Leiterplatten-Durchkontaktierungen mit Kupfer, Leiterplattenfabriken Kann auch Silber leitfähiges Epoxid verwenden. Allerdings, obwohl Silber leitfähiges Epoxid eine gute Wahl zu sein scheint, es ist teurer und nicht so effizient wie Kupfer. Darüber hinaus, Sie können auch wählen, vergoldete Vias zu verwenden, aber im Vergleich zu Gold, Kupfer hat folgende Vorteile:

Höhere Wärmeleitfähigkeit

Höhere Leitfähigkeit

Kostengünstigerer Preis

Längere Lebensdauer

zuverlässiger

Bessere Kapazität für Hochleistungsanwendungen

Selbst zu einem niedrigeren Preis sind kupfergefüllte Vias immer noch besser als vergoldete Vias. Ihre höhere thermische und elektrische Leitfähigkeit ermöglicht es ihnen, überschüssige Wärme effizienter zu leiten. Kupferdurchführungen können auch höhere Spannungen ohne Überlastung bewältigen.