Het Belang en de Standaard van Via on PAD-technologie voor Printplaten

Waarom heeft een printplaat Via on PAD Design nodig

In het ontwerp van een printplaat (PCB) is Via on PAD design een speciale ontwerpmethode, die voornamelijk de volgende functies heeft:

1. Voldoen aan hoge-dichtheid bedradingsvereisten

Vergroot de bedradingsruimte

Met de ontwikkeling van miniaturisatie en multifunctionaliteit van elektronische producten wordt de dichtheid van elektronische componenten op de printplaat steeds hoger, en de bedradingsruimte wordt extreem beperkt.

Het Via on PAD ontwerp kan de elektrische verbinding tussen verschillende lagen realiseren door via's op het pad in de beperkte vlakke ruimte te plaatsen, om zo meer padkeuzes voor bedrading te bieden en de bedradingsruimte effectief te vergroten.

Bijvoorbeeld, in het moederbordontwerp van sommige high-end smartphones, vanwege de integratie van vele functionele modules, is de componentdichtheid zeer hoog, en het gebruik van Via on PAD ontwerp kan aan de complexe bedradingsvereisten voldoen zonder de printplaatgrootte te vergroten.

Realiseer complexe circuitverbindingen

In sommige complexe circuitontwerpen kan het nodig zijn de verbinding tussen meerdere verschillende netwerken te realiseren, maar de traditionele bedradingsmethode voldoet mogelijk niet aan de eisen.

Via on PAD ontwerp kan verschillende netwerken verbinden door via's op cruciale knooppunten te plaatsen om complexe circuitfuncties te realiseren.

Bijvoorbeeld, in hoogfrequente digitale circuits, om de integriteit van het signaal te waarborgen, is het nodig de impedantie van het signaal strikt te controleren. Door het ontwerp van de Via on PAD, kan een aardingsvia op een specifieke positie worden geïntroduceerd om de referentievlakwisseling van het signaal te realiseren, zodat de impedantie van het signaal kan worden aangepast en voldaan wordt aan de eisen van hoogfrequente signaaloverdracht.

2. Verbeter de elektrische prestaties

Verminder de signaaloverdrachtsimpedantie

Wanneer het signaal over de printplaat wordt verzonden, zal de discontinuïteit van impedantie leiden tot problemen zoals signaalreflectie en verzwakking, wat de kwaliteit van het signaal beïnvloedt.

Het Via on PAD ontwerp kan de impedantiediscontinuïteit op het signaaloverdrachtspad verminderen door de positie, grootte en vorm van de doorgang te optimaliseren, om zo de signaaloverdrachtsimpedantie te verminderen en de integriteit van het signaal te verbeteren.

Bijvoorbeeld, in hoogfrequente differentiële signaaloverdracht, kan door het redelijk ontwerpen van de positie en afstand van de padgaten, de impedantie van het differentieelpaar beter gematcht worden, de kruistalk tussen differentiële signalen verminderd worden en de overdrachtskwaliteit van het signaal verbeterd worden.

Verminder elektromagnetische interferentie

In elektronische producten is elektromagnetische interferentie een veelvoorkomend probleem, dat de normale werking van het circuit beïnvloedt.

Via on PAD ontwerp kan de impact van elektromagnetische interferentie verminderen door gevoelige signalen te isoleren van interferentiebronnen.

Bijvoorbeeld, in een printplaat waar analoge en digitale circuits naast elkaar bestaan, kan een Via on PAD tussen de analoge aarde en digitale aarde worden geplaatst om de verdeling van het aardingsvlak te realiseren en de interferentie van digitale circuits op analoge circuits te verminderen.

3. Verbeter de koelprestaties

Bied een koelkanaal

Met de toenemende vermogensdichtheid van elektronische componenten is warmteafvoer een van de cruciale factoren geworden die de betrouwbaarheid van elektronische producten beïnvloeden.

Via on PAD ontwerp kan een warmteafvoerkanaal op de printplaat vormen om de warmte van het verwarmende element over te dragen naar de koellaag of externe radiator, om zo de koel efficiëntie te verbeteren.

Bijvoorbeeld, in het PCB-ontwerp van hoogvermogen LED-verlichtingsarmaturen, kan door het plaatsen van Via on PAD op het LED-pad, de door de LED gegenereerde warmte snel worden overgedragen naar de koellaag van de printplaat, waardoor de werkingstemperatuur van de LED wordt verlaagd en de betrouwbaarheid en levensduur ervan worden verbeterd.

Uniforme warmteafvoer verdeling

Op sommige grootschalige printplaten kan ongelijke warmteafvoer leiden tot overmatige lokale temperatuur, wat de prestaties en levensduur van elektronische componenten beïnvloedt.

Via on PAD-ontwerp kan de warmte gelijkmatiger over de printplaat verdelen door de doorvoergaten redelijk te verdelen, om het probleem van lokale oververhitting te voorkomen.

Bijvoorbeeld, in het ontwerp van grote printplaten zoals servermoederborden, worden meestal een groot aantal Via on PAD gebruikt om de warmteafvoerprestaties te optimaliseren en ervoor te zorgen dat de temperatuur van het hele moederbord binnen een veilig bereik blijft.

4. Aanpassen aan speciale verpakkingsvereisten

Voldoen aan BGA en andere verpakkingsvormen

Ball grid array (BGA)-verpakking is een veelvoorkomende vorm van geïntegreerde circuitverpakking, met een groot aantal pinnen en kleine afstand, wat hoge eisen stelt aan het printplaatontwerp.

Het Via on PAD-ontwerp kan goede elektrische verbinding en warmteafvoerkanaal bieden voor BGA-verpakte chips, en voldoet aan de eisen van hoge dichtheid en hoge prestaties.

Bijvoorbeeld, in het ontwerp van sommige hoogprestaties computermoederborden en grafische kaarten, worden BGA-verpakte chips veel gebruikt, en wordt het Via on PAD-ontwerp een essentieel onderdeel.

Ondersteuning installatie van speciale componenten

In sommige speciale toepassingsscenario's kan het nodig zijn om elektronische componenten met speciale vormen of afmetingen te installeren, terwijl het traditionele printplaatontwerp mogelijk niet aan de eisen voldoet.

Via on PAD-ontwerp kan worden aangepast volgens de installatie-eisen van speciale componenten, om betrouwbare verbinding en bevestiging voor speciale componenten te bieden.

Bijvoorbeeld, in sommige industriële regelapparatuur, kan het nodig zijn om grote koellichamen of inductieve componenten te installeren. Door Via on PAD op de printplaat te plaatsen, kunnen deze componenten stevig worden geïnstalleerd en goed worden aangesloten.

Wat is de Via on PAD-standaard alstublieft?

De aanvaardbare standaard voor Via on PAD-ontwerp omvat voornamelijk de volgende aspecten:

1. Elektrische prestaties

Continuïteit

Via on PAD moet goede elektrische continuïteit garanderen. We kunnen de weerstandswaarde testen met een multimeter of een speciale continuïteitstester. De weerstandswaarde moet voldoen aan onze ontwerpwaarde.

Bijvoorbeeld, voor gewone digitale circuits moet de aan-weerstand van de Via on PAD minder zijn dan 50 milliohm; Voor hoogprecisie analoge circuits of hoogfrequente signaaltransmissielijnen is een lagere aan-weerstand vereist, mogelijk minder dan 10 milliohm.

Impedantiecontrole

Voor hoogfrequente digitale circuits en RF-circuits moet de impedantie van de Via on PAD voldoen aan de ontwerpeisen. We gebruiken over het algemeen impedantieapparatuur om de impedantiewaarde te testen, om de kwaliteit van Via on PAD onder controle te houden, de impedantiewaarde moet binnen het gespecificeerde tolerantiebereik liggen.

Bijvoorbeeld, voor een 50 ohm transmissielijn moet de impedantie van de Via on PAD worden gecontroleerd tussen 45 en 55 ohm.

Signaalintegriteit

Door de signaalintegriteitstest wordt de invloed van Via on PAD op signaaltransmissie geëvalueerd.

We kunnen de golfvorm, amplitude, stijgtijd, daaltijd en andere parameters van het signaal controleren met oscilloscoop, netwerkanalysator en andere apparaten, zodat wordt gegarandeerd dat er geen duidelijke vervorming, verzwakking of reflectie is wanneer het signaal door de Via on PAD gaat.

Bijvoorbeeld, voor hoogfrequente digitale signalen is vereist dat de stijg- en daaltijd van het signaal niet meer dan 10% veranderen na passage door het padgat; Voor RF-signalen is vereist dat de reflectiecoëfficiënt minder is dan -15dB.

2. Mechanische eigenschappen

Kwaliteit van de gatwand

De gatwand van de Via on PAD moet glad zijn, vrij van scheuren en braam. De gatwand kan met een microscoop of een elektronenmicroscoop worden geobserveerd om op defecten te controleren.

De ruwheid van de gatwand moet aan de eisen voldoen. Over het algemeen wordt een ruwheid van minder dan 5 μm vereist. Een ruwe gatwand zal de betrouwbaarheid van de elektrische verbinding beïnvloeden en kan signaaltransmissieproblemen veroorzaken.

Nauwkeurigheid van de gatdiameter

De diameter van de Via on PAD moet voldoen aan de ontwerpeisen, en de tolerantie is meestal binnen ± 0,05 mm. We moeten de gatdiameter meten met röntgen- of microsectie-apparatuur om te zorgen dat de gatdiameter binnen het opgegeven bereik valt.

De positie van de Via on PAD moet nauwkeurig zijn, en de afwijking van de ontwerptekening moet binnen het opgegeven tolerantiebereik liggen. Coördinaatmeetinstrumenten of optische detectieapparatuur kunnen worden gebruikt om de positie van de Via on PAD te meten om te zorgen dat de positienauwkeurigheid aan de eisen voldoet.

Voor bijvoorbeeld een hoogprecisie printplaatontwerp moet de positieafwijking van de Via on PAD minder dan ± 0,05 mm zijn. Overmatige positieafwijking kan de lay-out van het circuit en de betrouwbaarheid van de elektrische verbinding beïnvloeden.

3. Betrouwbaarheid

Thermische schoktest

De printplaat wordt getest door een thermische schoktest om de temperatuurverandering van elektronische producten in het daadwerkelijke gebruik te simuleren. Door herhaalde hoge- en lage-temperatuurschokken wordt gecontroleerd of de Via on PAD scheuren, delaminatie, loslaten en andere verschijnselen vertoont.

Bijvoorbeeld: plaats de printplaat in het temperatuurbereik van -55 °C tot 125 °C voor 1000 cycli van thermische schoktest, en het gat in de pad moet vrij zijn van enige schade.

Trillingstest

De printplaat wordt getest op trillingen om de trillingsomgeving van elektronische producten tijdens transport en gebruik te simuleren. We moeten controleren of de Via on PAD losraakte of brak na het toepassen van trillingen met een bepaalde frequentie en amplitude.

Bijvoorbeeld: we voeren een willekeurige trillingstest uit met een frequentie van 5-500 Hz en een versnelling van 5g. De duur is 2 uur, en de Via on PAD moet vrij zijn van enige schade.

Soldeerbaarheidstest

Voer een soldeerbaarheidstest uit op de Via on PAD om de prestaties tijdens het soldeerproces te controleren. Dompel de printplaat onder in de soldeerpan zodat de Via on PAD contact maakt met het soldeer, en observeer of het soldeer de gatwand goed kan bevochtigen om een uniforme soldeerlaag te vormen.

Bijvoorbeeld: het is vereist dat de klimhoogte van het soldeer in de Via on PAD minimaal 75% van de gatdiepte moet zijn, en het soldeeroppervlak moet glad zijn, vrij van poriën, gaatjes en andere defecten.

4. Uiterlijke inspectie

Vlakheid

Het oppervlak van de printplaat moet vlak zijn, en er mag geen duidelijke bolling of indeuking rond de Via on PAD zijn. Een vlakheidsmeter kan worden gebruikt om het oppervlak van de printplaat te meten om te zorgen dat de vlakheid aan de eisen voldoet.

Voor bijvoorbeeld een gewone printplaat moet de oppervlaktevlakheid minder dan ± 0,1 mm zijn. Voor hoogprecisie printplaten is een hogere vlakheid vereist, mogelijk binnen ± 0,05 mm.

Reinheid

De printplaat moet schoon worden gehouden, en er mogen geen resterende olie, stof, soldeerslak en andere onzuiverheden in de Via on PAD zitten. De reinheid van de Via on PAD kan worden gecontroleerd door visuele inspectie of microscopische observatie.

Als er onzuiverheden in de Via on PAD zitten, kan dit de betrouwbaarheid van de elektrische verbinding beïnvloeden en zelfs storingen zoals kortsluiting veroorzaken.

De Via on PAD op de printplaat moet duidelijk geïdentificeerd zijn voor productie en onderhoud. De identificatie moet informatie bevatten zoals gatnummer, netwerknaam, gatgrootte, enzovoort.

De identificatie kan worden uitgevoerd door middel van zeefdrukken, lasermarkering, enz., en het moet worden gegarandeerd dat de identificatie duidelijk, stevig en niet gemakkelijk slijt of loslaat.

5. IPC-6012D of IPC 4671 VII standaard voor Via op PAD,

Hechting van de gemetalliseerde coating aan de via-vulling en het koperen pad. Koperdikte. De planairiteit tussen het vulmateriaal en het koperoppervlak. CTE-mismatch tussen het vulmateriaal en de metallisatie resulterend in een luchtspleet (krimp van het vulmateriaal). Minder dan 100% via-vulling kan resulteren in een te dunne gemetalliseerde kap of een kuiltje dat ook ingesloten lucht kan veroorzaken, wat leidt tot holtes in BGA-soldeerverbindingen. Pinholes in de gemetalliseerde coatings resulteren in niet-soldeerbare gebieden van een land waar de afgedekte via bedoeld is voor een BGA-soldeerverbinding. Verminderde soldeervolume is ook een zorg bij kuiltjes.

A: Ideale situatie: zonder kuiltje of bult.

B: Met kuiltje of bult.