Direkte Antwort
Via-in-Pad ist eine Routing-Strategie, bei der ein Via direkt in einem Komponenten-Pad platziert wird. Es ist nützlich für BGA-Escape-Routing mit feinem Rastermaß, HDI-Stackups, kurze Strompfade und Wärmeübertragung. Es ist riskant, wenn es wie eine normale Durchkontaktierung behandelt wird, da das gleiche Element den Galvanisierungsstrom führen, die Herstellung überstehen und sich während der Montage immer noch wie ein flaches lötbares Pad verhalten muss.
Für die kürzere Referenzseitendefinition und RFQ-Grenze verwenden Sie Via-in-Pad PCB Design vor diesem längeren Implementierungsleitfaden.
Für eine zuverlässige Montage bedeutet Via-in-Pad normalerweise gebohrt, plattiert, gefüllt, planarisiert und abgedeckt. Wenn die Durchkontaktierung in einem Lötpad offen bleibt, kann beim Reflow geschmolzenes Lot in das Loch fließen. Aus diesem Grund muss Via-in-Pad zusammen mit Demystifying BGA PCBs: An In-Depth Overview betrachtet werden, und nicht nur als Layout-Trick.
Technische Prinzipien
Das Grundproblem ist die Lautstärkeregelung. Eine BGA-Kugel oder ein QFN-Wärmeleitpad benötigt ein vorhersehbares Lotvolumen, um eine zuverlässige Verbindung zu bilden. Ein offenes Via fügt ein unkontrolliertes Reservoir hinzu. Beim Reflow kann durch die Kapillarwirkung Lot in die Durchkontaktierungshülse gezogen werden. Das Polster sieht im CAD möglicherweise korrekt aus, aber die Verbindung kann im Ofen verhungern.
Das zweite Problem ist die Ebenheit. Fine-Pitch-Gehäuse erfordern eine konsistente Pad-Koplanarität, damit der Lotpastendruck und das Zusammenfallen der Komponenten wiederholbar sind. Das gefüllte und verschlossene Via-In-Pad stellt eine planare Kupferoberfläche wieder her. Ohne Planarisierung kann eine Vertiefung über der Durchkontaktierung die Form der Pastenablagerung verändern, Flussmittel einfangen oder die Bildung von Hohlräumen verstärken.
Prozessoptionen
| Option | Where it fits | Assembly risk | Cost impact |
|---|---|---|---|
| Dog-bone fanout | Larger BGA pitch and enough routing room | Low when spacing is adequate | Lowest |
| Tented via near pad | Non-critical escape when solder cannot enter pad | Mask tent can open during processing | Niedrig |
| Via-in-pad, open | Prototypes only when risk is accepted | High solder wicking risk | Low fabrication cost, high assembly risk |
| Via-in-pad, filled and capped | Fine-pitch BGA, QFN thermal pads, HDI | Lowest practical risk | Higher fabrication cost |
Arbeitsbeispiel
Angenommen, ein BGA-Pitch lässt keinen Platz für eine Dog-Bone-Leiterbahn und eine Durchkontaktierung zwischen den Pads. Via-in-Pad kann gerechtfertigt sein. In der korrekten Versionsmitteilung sollte nicht nur „Durchkontaktierungen in Pads zulässig“ stehen. Es sollte festgelegt werden, dass Pad-Durchkontaktierungen gefüllt, planarisiert und mit Kupfer abgedeckt werden müssen. Die Montagezeichnung sollte auch das Design der Schablonenöffnung an der endgültigen Pad-Oberfläche ausrichten.
Wenn der Pitch ein Dog-Bone-Fanout zulässt, wählen Sie diese Option, es sei denn, der elektrische Pfad, der Strompfad oder das thermische Design erfordern die Durchkontaktierung unter dem Pad. Via-in-Pad ist leistungsstark, fügt jedoch Prozessschritte hinzu, die bezahlt und überprüft werden müssen.
DFM-Prüfungen vor der Veröffentlichung
Überprüfen Sie die Mindestgröße des Laser- oder mechanischen Bohrers, die Größe des fertigen Lochs, das Seitenverhältnis, das Füllmaterial, die Dicke der Kappenbeschichtung und die Fähigkeit des Herstellers, Hohlräume oder Grübchen nach der Planarisierung zu prüfen. Prüfen Sie bei HDI-Boards, ob gestapelte Microvias zulässig sind oder ob versetzte Microvias aus Gründen der Zuverlässigkeit sicherer sind. Der Artikel Decoding High-Density Interconnect (HDI) PCB Technology bietet einen breiteren Stackup-Kontext.
Via-in-Pad ändert auch die Inspektionsstrategie. Versteckte Verbindungen unter BGA-Gehäusen können nicht durch optische Inspektion beurteilt werden, daher ist die Röntgeninspektion wichtig. Lesen Sie AOI- und Röntgeninspektion bei der Leiterplattenbestückung, wenn das Pad-Feld dicht ist oder wenn Void-Grenzwerte Teil des Qualitätsplans sind.
Häufige Fehler
Der häufigste Fehler ist die Verwendung von Via-in-Pad in der Footprint-Bibliothek, ohne Angaben zur Herstellung oder Montage zu machen. Die Platine kann über den Prozess als Standard angeboten, dann im CAM blockiert werden oder während des SMT ausfallen. Ein weiterer Fehler besteht darin, nur thermische Durchkontaktierungen unter einem großen freiliegenden Pad zu füllen, während nahegelegene Signal-Pad-Durchkontaktierungen offen bleiben. Das Lot folgt dem ihm zur Verfügung stehenden Weg.
Auch die Oberflächenbeschaffenheit ist wichtig. Ein flaches Finish wie ENIG ist für dichte BGA-Arbeiten üblich, während eine ungleichmäßige Pad-Topographie für zusätzliche Druckvariationen sorgt. Vergleichen Sie die Oberflächenauswahl in ENIG vs. OSP vs. HASL für die Leiterplattenherstellung.