PCB Tecnico - PCBA: Il principio di elaborazione della via nel pad

Vias-in-pad o vias-on-pad è un problema molto difficile per gli impianti di assemblaggio e produzione di PCB, soprattutto quando i vias sono posizionati su pad BGA (Ball Grind Array), ma le unità di progettazione spesso costringono le fabbriche di assemblaggio a seguire l'esempio sulla base di spazio di progettazione insufficiente o altri motivi insormontabili.

Infatti, con il restringimento dei prodotti elettronici, la densità dei circuiti stampati sta diventando sempre più alta e il numero di strati sta aumentando. Pertanto, molti ingegneri di progettazione e cablaggio PCB (engager CAD layout) posizionano i fori passanti sui cuscinetti di saldatura, in particolare sulle sfere. I pad BGA a passo ridotto non hanno molto spazio per i vias.

Tuttavia, posizionare vias sui cuscinetti di saldatura consente di risparmiare spazio sul circuito stampato, ma è una catastrofe per SMT e gli ingegneri di produzione, perché è probabile che causi i seguenti problemi di qualità. Senza dubbio, è stato RD stesso a tornare alla carabina alla fine:

1. Se la via è posizionata sul cuscinetto di saldatura del BGA, è probabile che si formi una testa-in-cuscino (effetto cuscino o effetto doppia testa) o bolle all'interno della palla di saldatura (bolle).

Poiché la pasta di saldatura è stampata sul foro via, l'aria sarà racchiusa nel foro via. Quando il circuito stampato scorre attraverso la zona ad alta temperatura del forno a riflusso, l'aria nel foro via si espanderà a causa del calore e cercherà di fuggire. L'aria che non esce formerà fori (vuoto/bolla) nelle sfere di saldatura BGA, e in casi gravi, può anche causare la testa nel cuscino.

2. Quando l'aria accumulata nel foro passante scorre attraverso il forno di riflusso (forno di riflusso), l'aria sarà espansa termicamente e c'è il pericolo di fuorigas.

Questo di solito si verifica in un profilo di riflusso mal preriscaldato. Quando la temperatura sale troppo velocemente, l'aria si espande rapidamente e il gas non può sfuggire efficacemente e alla fine scoppierà fuori dalla sfera di saldatura.

3. La pasta di saldatura fluirà nel foro passante a causa di pertinenza del capillare, con conseguente quantità insufficiente di stagno che deve essere saldato a contatto o mancanza di saldatura, ecc.; o anche fluire verso il lato opposto della scheda, causando un cortocircuito.

Tuttavia, poiché i progetti di prodotti PCB stanno diventando sempre più piccoli, gli ingegneri di layout PCB hanno raggiunto il punto in cui devono confrontare il territorio dei circuiti stampati e a volte ci dovrebbe essere spazio per compromessi. Pertanto, ci sono alcuni metodi alternativi per affrontare i fori passanti sui cuscinetti di saldatura. La figura seguente mostra cinque tipi di fori passanti da A a E e il loro impatto sul processo SMT:

Cinque disegni di vias-in-pad

A) I vias non sono affatto elaborati.

Questo non dovrebbe essere accettato dagli ingegneri di fabbricazione, perché lo stagno fluirà attraverso questo foro dopo essere stato riscaldato, con conseguente saldatura insufficiente, saldatura vuota e altri fenomeni indesiderabili e la quantità di stagno è completamente incontrollabile e può influenzare le parti dall'altro lato della scheda. Causa un cortocircuito.

C) Foro cieco.

Può essere utilizzato a malapena, ma c'è ancora un grande rischio. La quantità di stagno può essere controllata, ma quando la pasta di saldatura copre il foro semi-sepolto, l'aria sarà sigillata nel foro semi-sepolto. Quando il circuito stampato passa attraverso il forno di riflusso (riflusso) Dopo il riscaldamento, l'aria esploderà la pasta di saldatura a causa dell'espansione, o formerà un canale di fuga. L'uso a breve termine non può essere un problema, ma dopo l'uso a lungo termine, può lentamente rompersi dal canale di fuga, con conseguente scarso contatto.

B) e D) sono i migliori via progettazione.

Non ci sono fori sul pad di pasta di saldatura per influenzare la quantità di pasta di saldatura e non si formano bolle aggiuntive.

E) Può essere utilizzato, ma il prezzo è più costoso.

Un processo di galvanizzazione del rame può essere aggiunto dopo il processo del circuito stampato per riempire i fori semi-sepolti o fori passanti. I fori riempiti saranno leggermente affondati, quindi devono essere controllati entro una certa dimensione, in particolare 0,5 mm di passo. Consiglio BGA. Nota: La scheda di questo processo aumenta generalmente il prezzo di circa il 10%.

In alcuni cablaggi BGA, al fine di migliorare la resistenza del pad di saldatura collegato al circuito stampato, il foro passante è progettato al centro del pad di saldatura BGA e il foro passante è riempito di rame, che è simile a punzonare un rivetto sul pad di saldatura per aumentare la sua resistenza.

Di seguito è riportato un esempio del pad di messa a terra intermedio QFN recentemente manomesso. Al giorno d'oggi, la maggior parte del QFN viene utilizzato come regolatore di potenza, quindi i suoi requisiti di messa a terra e dissipazione del calore sono particolarmente elevati. I fori densi come questo possono essere utilizzati direttamente. Il destino della stampa di pasta di saldatura è davvero strani risultati che accadranno.

↓Questo è il disegno peggiore. I fori passanti sono posizionati direttamente sul pad di dissipazione del calore di messa a terra QFN e la quantità di stagno non può essere garantita nella produzione e quindi, una buona saldatura non può essere garantita. Anche questo è un cattivo design, ma alcuni dei fori passanti sono stati coperti con vernice verde (maschera), ma ci sono ancora alcuni fori passanti che non sono tappati. Questo design è appena accettabile, solo un foro passante nel mezzo è lasciato senza un foro della spina e anche il diametro del foro è ridotto.

Questo è il peggior disegno PCB attraverso il foro. I fori passanti sono posizionati direttamente sul pad di dissipazione del calore di messa a terra QFN e la quantità di stagno non può essere garantita nella produzione e quindi non può essere garantita una buona saldatura. Questo è anche un cattivo disegno del foro passante, ma alcuni dei fori passanti sono stati coperti con vernice verde (maschera), ma ci sono ancora alcuni fori passanti che non sono tappati. Il design di questo foro passante è appena accettabile, solo il foro passante medio non è inserito e anche il diametro del foro è ridotto.