Importance et norme de la technologie Via on PAD pour circuit imprimé

Pourquoi le circuit imprimé nécessite-t-il une conception de Via sur PAD

Dans la conception des circuits imprimés, la méthode de Via sur PAD est une approche spéciale qui remplit principalement les fonctions suivantes :

1. Répondre aux exigences de câblage haute densité

Augmenter l'espace de câblage

Avec le développement de la miniaturisation et de la multifonctionnalité des produits électroniques, la densité des composants sur le circuit imprimé devient de plus en plus élevée, et l'espace de câblage devient extrêmement limité.

La conception Via sur PAD permet de réaliser la connexion électrique entre différentes couches en plaçant des vias sur les pastilles dans l'espace plan limité, offrant ainsi plus d'options de chemin pour le câblage et augmentant efficacement l'espace disponible.

Par exemple, dans la conception de certaines cartes mères de smartphones haut de gamme, en raison de l'intégration de nombreux modules fonctionnels, la densité des composants est très élevée. L'utilisation de la conception Via sur PAD permet de répondre aux exigences de câblage complexes sans augmenter la taille du circuit imprimé.

Réaliser des connexions de circuit complexes

Dans certaines conceptions de circuits complexes, il peut être nécessaire d'établir des connexions entre plusieurs réseaux différents, mais les méthodes de câblage traditionnelles peuvent ne pas suffire.

La conception Via sur PAD permet de connecter différents réseaux en plaçant des vias sur des nœuds clés, réalisant ainsi des fonctions de circuit complexes.

Par exemple, dans les circuits numériques haute vitesse, pour garantir l'intégrité du signal, il est nécessaire de contrôler strictement l'impédance du signal. Grâce à la conception Via sur PAD, un via de mise à la terre peut être introduit à une position spécifique pour réaliser la commutation du plan de référence du signal, ajustant ainsi l'impédance du signal et répondant aux exigences de transmission des signaux haute vitesse.

2. Améliorer les performances électriques

Réduire l'impédance de transmission du signal

Lors de la transmission du signal sur le circuit imprimé, la discontinuité de l'impédance peut entraîner des problèmes tels que la réflexion et l'atténuation du signal, affectant ainsi sa qualité.

La conception Via sur PAD peut réduire la discontinuité d'impédance sur le chemin de transmission du signal en optimisant la position, la taille et la forme des vias, diminuant ainsi l'impédance de transmission et améliorant l'intégrité du signal.

Par exemple, dans la transmission de signaux différentiels haute vitesse, en concevant judicieusement la position et l'espacement des vias sur pastille, l'impédance de la paire différentielle peut être mieux adaptée, réduisant la diaphonie entre les signaux différentiels et améliorant la qualité de transmission.

Réduire les interférences électromagnétiques

Dans les produits électroniques, les interférences électromagnétiques sont un problème courant qui peut affecter le fonctionnement normal du circuit.

La conception Via sur PAD peut réduire l'impact des interférences électromagnétiques en isolant les signaux sensibles des sources d'interférence.

Par exemple, dans un circuit imprimé où coexistent des circuits analogiques et numériques, un Via sur PAD peut être placé entre la masse analogique et la masse numérique pour réaliser la division du plan de masse et réduire l'interférence des circuits numériques sur les circuits analogiques.

3. Améliorer les performances de refroidissement

Fournir un canal de dissipation thermique

Avec l'augmentation de la densité de puissance des composants électroniques, la dissipation thermique est devenue un facteur clé affectant la fiabilité des produits électroniques.

La conception Via sur PAD peut créer un canal de dissipation thermique sur le circuit imprimé, transférant la chaleur des éléments chauffants vers la couche de refroidissement ou un radiateur externe, améliorant ainsi l'efficacité du refroidissement.

Par exemple, dans la conception de circuit imprimé des luminaires à LED haute puissance, en plaçant des Via on PAD sur le plot de la LED, la chaleur générée par la LED peut être rapidement transmise à la couche de dissipation thermique du circuit imprimé, réduisant ainsi la température de fonctionnement de la LED et améliorant sa fiabilité et sa durée de vie.

Distribution uniforme de la dissipation thermique

Sur certains circuits imprimés de grande surface, si la dissipation thermique est inégale, cela peut entraîner une température locale excessive, affectant les performances et la durée de vie des composants électroniques.

La conception Via on PAD peut permettre une distribution plus uniforme de la chaleur sur le circuit imprimé en répartissant raisonnablement les trous traversants, évitant ainsi le problème de surchauffe locale.

Par exemple, dans la conception de grands circuits imprimés tels que les cartes mères de serveur, un grand nombre de Via on PAD sont généralement utilisés pour optimiser les performances de dissipation thermique et garantir que la température de l'ensemble de la carte mère reste dans une plage sûre.

4. S'adapter aux exigences d'emballage spéciales

Répondre aux formes d'emballage BGA et autres

L'emballage à matrice de billes (BGA) est une forme courante d'emballage de circuit intégré, avec un grand nombre de broches et un espacement réduit, ce qui impose des exigences élevées pour la conception du circuit imprimé.

La conception Via on PAD peut fournir une bonne connexion électrique et un canal de dissipation thermique pour les puces emballées en BGA, et répondre aux exigences de haute densité et haute performance.

Par exemple, dans la conception de certaines cartes mères d'ordinateur et cartes graphiques hautes performances, les puces emballées en BGA sont largement utilisées, et la conception Via on PAD devient un élément essentiel.

Supporter l'installation de composants spéciaux

Dans certains scénarios d'application spéciaux, il peut être nécessaire d'installer des composants électroniques de formes ou de dimensions particulières, tandis que la conception traditionnelle de circuit imprimé pourrait ne pas répondre aux exigences.

La conception Via on PAD peut être personnalisée selon les exigences d'installation des composants spéciaux pour fournir une connexion et une fixation fiables à ces composants.

Par exemple, dans certains équipements de contrôle industriel, il peut être nécessaire d'installer de grands dissipateurs thermiques ou des composants inductifs. En plaçant des Via on PAD sur le circuit imprimé, ces composants peuvent être solidement installés et bien connectés.

Quelle est la norme Via on PAD, s'il vous plaît ?

La norme acceptable pour la conception Via on PAD comprend principalement les aspects suivants :

1. Performances électriques

Continuité

Le Via on PAD doit assurer une bonne continuité électrique. Nous pouvons tester la valeur de résistance avec un multimètre ou un testeur de continuité spécial. La valeur de résistance doit correspondre à notre valeur de conception.

Par exemple, pour les circuits numériques ordinaires, la résistance de connexion du Via on PAD doit être inférieure à 50 milli-ohms ; pour les circuits analogiques de haute précision ou les lignes de transmission de signaux haute vitesse, la résistance de connexion requise est plus faible, pouvant être inférieure à 10 milli-ohms.

Contrôle d'impédance

Pour les circuits numériques haute vitesse et les circuits RF, l'impédance du Via on PAD doit répondre aux exigences de conception. Nous utilisons généralement un équipement d'impédance pour tester la valeur d'impédance, afin de garantir la qualité du Via on PAD sous notre contrôle, la valeur d'impédance doit être dans la plage de tolérance spécifiée.

Par exemple, pour une ligne de transmission de 50 ohms, l'impédance du Via on PAD doit être contrôlée entre 45 et 55 ohms.

Intégrité du signal

Grâce au test d'intégrité du signal, l'influence du Via on PAD sur la transmission du signal est évaluée.

Nous pouvons vérifier la forme d'onde, l'amplitude, le temps de montée, le temps de descente et d'autres paramètres du signal à l'aide d'un oscilloscope, d'un analyseur de réseau et d'autres appareils, afin de nous assurer qu'il n'y a pas de distorsion, d'atténuation ou de réflexion notable lorsque le signal traverse le Via on PAD.

Par exemple, pour les signaux numériques haute vitesse, il est requis que le temps de montée et de descente du signal ne varie pas de plus de 10% après avoir traversé le trou sur plot ; pour les signaux RF, le coefficient de réflexion doit être inférieur à -15 dB.

2. Propriétés mécaniques

Qualité de la paroi du trou

La paroi du trou du Via sur PAD doit être lisse, exempte de fissures et de bavures. La paroi du trou peut être observée au microscope ou au microscope électronique pour vérifier les défauts.

La rugosité de la paroi du trou doit répondre aux exigences. Généralement, la rugosité doit être inférieure à 5 μm. Une paroi de trou rugueuse affectera la fiabilité de la connexion électrique et peut causer des problèmes de transmission du signal.

Précision de l'ouverture

Le diamètre du Via sur PAD doit répondre aux exigences de conception, et la tolérance est généralement de ± 0,05 mm. Nous devons mesurer le diamètre du via avec des appareils à rayons X ou de microsection, pour nous assurer que le diamètre du via se situe dans la plage spécifiée.

La position du Via sur PAD doit être précise, et l'écart par rapport au plan de conception doit être dans la plage de tolérance spécifiée. Un instrument de mesure de coordonnées ou un équipement de détection optique peut être utilisé pour mesurer la position du Via sur PAD afin de garantir que sa précision de position répond aux exigences.

Par exemple, pour une conception de circuit imprimé de haute précision, la déviation de position du Via sur PAD doit être inférieure à ± 0,05 mm. Une déviation de position excessive peut affecter la disposition du circuit et la fiabilité de la connexion électrique.

3. Fiabilité

Test de choc thermique

Le circuit imprimé est testé par un test de choc thermique pour simuler le changement de température des produits électroniques dans le processus d'utilisation réel. À travers des chocs répétés à haute et basse température, vérifiez si le Via sur PAD présente des phénomènes de fissuration, de délaminage, de chute, etc.

Par exemple, placez le circuit imprimé dans une plage de température de -55 °C à 125 °C pour 1000 cycles de test de choc thermique, et le trou dans le disque doit être exempt de tout dommage.

Test de vibration

Le circuit imprimé est testé pour la vibration afin de simuler l'environnement vibratoire des produits électroniques pendant le transport et l'utilisation. Nous devons vérifier si le Via sur PAD s'est desserré ou cassé après l'application d'une certaine fréquence et amplitude de vibration.

Par exemple, nous effectuons un test de vibration aléatoire avec une fréquence de 5-500 Hz et une accélération de 5g. La durée est de 2 heures, et le Via sur PAD doit être exempt de tout dommage.

Test de soudabilité

Effectuez un test de soudabilité sur le Via sur PAD pour vérifier ses performances pendant le processus de soudage. Immergez le circuit imprimé dans le bain d'étain pour mettre le Via sur PAD en contact avec la soudure, et observez si la soudure peut bien mouiller la paroi du trou pour former une couche de soudure uniforme.

Par exemple, il est requis que la hauteur de montée de la soudure dans le Via sur PAD soit d'au moins 75 % de la profondeur du trou, et que la surface de la soudure soit lisse, exempte de pores, de piqûres et autres défauts.

4. Inspection d'aspect

Planéité

La surface du circuit imprimé doit être plane, et il ne doit y avoir aucun renflement ou dépression évident autour du Via sur PAD. Un planimètre peut être utilisé pour mesurer la surface du circuit imprimé afin de s'assurer que sa planéité répond aux exigences.

Par exemple, pour un circuit imprimé ordinaire, la planéité de surface doit être inférieure à ± 0,1 mm. Pour un circuit imprimé de haute précision, la planéité requise est plus élevée, pouvant être de ± 0,05 mm.

Propreté

Le circuit imprimé doit être maintenu propre, et il ne doit y avoir aucun résidu d'huile, de poussière, de scorie de soudure ou autre impureté dans le Via sur PAD. La propreté du Via sur PAD peut être vérifiée par inspection visuelle ou observation microscopique.

S'il y a des impuretés dans le Via sur PAD, cela peut affecter la fiabilité de la connexion électrique, et même causer des défauts tels qu'un court-circuit.

Le Via sur PAD sur le circuit imprimé doit être clairement identifié pour la production et la maintenance. L'identification doit inclure le numéro de trou, le nom du réseau, la taille du trou et autres informations.

L'identification peut être réalisée par des moyens tels que la sérigraphie, le marquage laser, etc., et il doit être assuré que l'identification est claire, ferme et ne s'use ou ne se détache pas facilement.

5. Norme IPC-6012D ou IPC 4671 VII pour les vias sur pastille,

Adhérence du revêtement métallisé au remplissage du via et à la pastille de cuivre. Épaisseur du cuivre. Planéité entre le matériau de remplissage et la surface du cuivre. Incompatibilité de CTE entre le matériau de remplissage et la métallisation entraînant un espace d'air (retrait du matériau de remplissage). Un remplissage de via inférieur à 100 % peut entraîner un capuchon métallisé trop mince ou un creux qui peut également piéger de l'air, créant ainsi des vides dans les joints de soudure BGA. Les piqûres dans les revêtements métallisés créent des zones non soudables sur une pastille où le via bouché est destiné à un joint de soudure BGA. Le volume de soudure réduit est également une préoccupation avec les creux.

A : Situation idéale : sans creux ni bosse.

B : Avec creux ou bosse.