Виасы являются важнейшими структурами в многослойных печатных платах. Они обеспечивают электрические соединения между различными медными слоями и позволяют выполнять компактную маршрутизацию в современных электронных системах.
Однако плохо спроектированные проходы могут создать серьезные проблемы с производством и надежностью, в том числе:
- слабое медное покрытие
- ненадежные электрические соединения
- Снижение выхода печатных плат
- увеличение стоимости изготовления
Чтобы избежать этих проблем, инженеры должны соблюдать следующие правила Правила проектирования печатных плат, соответствующие реальным производственным возможностям.
В этом руководстве объясняются наиболее важные аспекты проектирования и способы их оптимизации для надежного изготовления печатных плат.
Ii. Содержание
Что такое виа на печатной плате?
A Печатная плата через это отверстие с покрытием, соединяющее медные слои печатной платы.
Как правило, виасы создаются с помощью следующих шагов:
- сверление отверстия
- нанесение медного покрытия на отверстие
- формирование электрических соединений между слоями
Этот процесс является частью стандартного рабочего процесса изготовления печатных плат, описанного в: Процесс производства печатных плат объясняется
Поскольку межслойные отверстия требуют точного сверления и нанесения покрытия, их размеры должны оставаться в пределах допустимых для производства пределов.
Типы печатных плат
В зависимости от сложности печатной платы используются различные структуры переходов.
Сквозное отверстие
Самый распространенный тип.
Характеристики: 1
- просверлены через всю печатную плату
- соединяет все слои
- низкая стоимость производства
- высочайшая надежность
Эти отверстия широко используются в стандартных многослойных платах.
Слепая улица
Слепые проходы соединяют внешний слой с одним или несколькими внутренними слоями, но не проходят через всю плату.
Преимущества:
- экономит место для маршрутизации
- поддерживает высокую плотность компоновки
Ограничения:
- более сложное производство
- Более высокая стоимость изготовления
Похоронен на улице
Заглубленные каналы соединяют внутренние слои, но не видны с поверхности.
Характеристики: 1
- используется в сложных многослойных печатных платах
- требует последовательного ламинирования
- повышает сложность производства
Microvia
Микропроводы - это очень маленькие прокладки, используемые в Печатные платы HDI.
Характерные особенности:
- диаметр < 150 мкм
- лазерное сверление
- штабелированные или ступенчатые конструкции
Микровибрации требуют специальных процессов изготовления.
Технологии бурения, используемые при создании скважин, обсуждаются в статье: Сверление печатных плат в сравнении с лазерным сверлением
Основные правила проектирования печатных плат
Соблюдение правил проектирования помогает обеспечить надежное изготовление отверстий.
1. Размер отверстия
Диаметр готового отверстия - один из самых важных параметров.
Типичные стандартные значения:
| Через тип | Типовой размер |
|---|---|
| Стандарт через | 0,2-0,4 мм |
| Маленький через | 0,15-0,2 мм |
| Microvia | <0,15 мм |
Маленькие отверстия увеличивают сложность сверления и нанесения покрытия.
2. Через соотношение сторон
Соотношение сторон определяется как:
Толщина плиты ÷ диаметр отверстия
Пример:
Плата 1,6 мм / отверстие 0,3 мм = соотношение сторон 5,3
Типичные производственные пределы:
| В области технологии | Соотношение сторон |
|---|---|
| Стандартная печатная плата | 8:1 - 10:1 |
| Усовершенствованная печатная плата | до 12:1 |
Высокое соотношение сторон затрудняет равномерную укладку меди внутри канала.
Надежность медного покрытия описана в разделе: Процесс нанесения медного покрытия при производстве печатных плат
3. Размер кольцевого кольца
Кольцевое кольцо - это медная область, окружающая просверленное отверстие.
Минимальное кольцевое кольцо обеспечивает надлежащее электрическое соединение.
Типичный ориентир:
Минимальное кольцевое кольцо: 4-5 мил
Если кольцо станет слишком маленьким, допуск на сверление может привести к дефектам отрыва.
4. Расстояние между виа и виа
Близко расположенные отверстия могут вызвать проблемы со сверлением и нанесением покрытия.
Типичные рекомендации по расстояниям:
Межвитковый зазор ≥ 8 мил
Достаточное расстояние также предотвращает короткое замыкание между колодками.
5. Размер площадки
Прокладки должны быть достаточно большими, чтобы выдерживать допуски на сверление.
Типичные отношения:
Диаметр колодки = диаметр сверла + 10-12 мм
Пример:
Сверло 0,3 мм → прокладка 0,55 мм
Как разработать надежные виасы для печатных плат (практический процесс)
При определении сквозных структур инженеры обычно следуют простому процессу.
- Шаг 1 - Определите плотность маршрутизации
Для конструкций с высокой плотностью могут потребоваться микропроводы или глухие проходы.
- Шаг 2 - Выбор размера сверла для производства
Избегайте очень маленьких проходов, если это не требуется для HDI-конструкций.
Стандартные размеры сверл улучшают выход продукции. - Шаг 3 - Проверка соотношения сторон
Убедитесь, что диаметр сквозного отверстия обеспечивает надежное медное покрытие.
- Шаг 4 - Поддерживайте надлежащее кольцевое кольцо
Проверьте размеры накладок в соответствии с допусками на сверление.
- Шаг 5 - Выполнение проверок DFM
Анализ DFM обеспечивает соответствие конструкции производственным возможностям.
Процесс проверки DFM описан в:
→ Контрольный список PCB DFM перед отправкой Gerber-файлов
Распространенные ошибки при проектировании печатных плат
Несколько распространенных ошибок при проектировании могут стать причиной проблем с производством.
Неоправданное использование очень маленьких отверстий
Маленькие отверстия увеличивают сложность сверления и нанесения покрытия.
Игнорирование ограничений по соотношению сторон
Высокое соотношение сторон может привести к плохому осаждению меди.
Недостаточное количество кольцевых колец
Маленькие кольца повышают риск прорыва при бурении.
Чрезмерная плотность сквозных отверстий
Слишком большое количество отверстий может усложнить процесс изготовления панелей и повысить производительность.
Стратегии панелизации обсуждаются в: Руководство по проектированию панелей печатных плат
Производственные соображения для обеспечения надежности винтов
Профессиональные производители печатных плат обычно рассматривают сквозные структуры во время CAM-анализа.
Они оценивают:
- Размеры отверстий и таблицы сверления
- соотношения сторон
- допуски кольцевых колец
- требования к покрытию
У таких производителей, как 3. ТопфастИнженерные группы проводят проверку DFM до начала производства, чтобы убедиться, что готовые конструкции соответствуют производственным возможностям и требованиям надежности.
Iii. Выводы и рекомендации
Виасы являются основополагающими элементами при проектировании многослойных печатных плат, но их надежность в значительной степени зависит от правильных конструктивных параметров.
Следуя практическим правилам проектирования, включая соответствующие размеры отверстий, соотношение сторон, кольцевые кольца и расстояние между ними, инженеры могут значительно повысить технологичность и долговременную надежность печатных плат.
Правильная координация между командами разработчиков и производителями печатных плат также помогает обеспечить соответствие сквозных структур как электрическим, так и производственным требованиям.
PCB через FAQ
О: Типичные стандартные размеры сквозных отверстий варьируются от 0,2 мм - 0,4 ммв зависимости от сложности печатной платы и производственных возможностей.
О: Соотношение сторон - это отношение толщина платы к диаметру отверстия. Большинство стандартных ПХБ поддерживают соотношение ниже 10:1 для обеспечения надежного покрытия.
О: Высокое аспектное соотношение затрудняет равномерное распределение меди внутри отверстия, что может вызвать проблемы с электрической надежностью.
О: Микропроводы надежны при правильном проектировании, но они требуют специализированных производственных процессов HDI и стоят дороже стандартных проводов.