Réponse directe
Via-in-pad est une stratégie de routage dans laquelle un via est placé directement dans un pad de composant. Il est utile pour le routage d'échappement BGA à pas fin, les empilements HDI, les trajets de courant courts et le transfert thermique. Il est risqué lorsqu'il est traité comme un via normal, car le même élément doit transporter le courant de placage, survivre à la fabrication et toujours se comporter comme un plot plat soudable lors de l'assemblage.
Pour la définition de page de référence plus courte et la limite RFQ, utilisez Via-in-Pad PCB Design avant ce guide de mise en œuvre plus long.
Pour un assemblage fiable, via-in-pad signifie généralement percé, plaqué, rempli, planarisé et coiffé. Si le via est laissé ouvert dans un plot de soudure, de la soudure fondue peut s'écouler dans le trou pendant la refusion. C'est pourquoi via-in-pad doit être examiné avec Démystifier les PCB BGA : un aperçu détaillé, pas seulement comme une astuce de mise en page.
Principes d'ingénierie
Le problème racine est le contrôle du volume. Une bille BGA ou un tampon thermique QFN a besoin d'un volume de soudure prévisible pour former un joint fiable. Un via ouvert ajoute un réservoir incontrôlé. Pendant la refusion, l'action capillaire peut attirer la soudure dans le canon via. Le tampon peut sembler correct en CAO, mais le joint peut mourir de faim au four.
Le deuxième problème est la planéité. Les boîtiers à pas fin nécessitent une coplanarité constante des tampons afin que l'impression de la pâte à souder et l'effondrement des composants soient reproductibles. Le via-in-pad rempli et bouché restaure une surface de cuivre plane. Sans planarisation, une fossette sur le via peut modifier la forme du dépôt de pâte, piéger le flux ou augmenter les vides.
Options de processus
| 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 | Faible |
| 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 |
Exemple travaillé
Supposons qu'un emplacement BGA ne laisse aucune place à une trace en os de chien et à un via entre les pads. Via-in-pad peut être justifié. La note de version correcte ne doit pas dire uniquement « vias dans les pads autorisés ». Il doit préciser que les vias des plots doivent être remplis, planarisés et recouverts de cuivre. Le dessin d'assemblage doit également aligner la conception de l'ouverture du pochoir avec la surface finale du tampon.
Si le pas permet une répartition en os de chien, choisissez-le à moins que le chemin électrique, le chemin de courant ou la conception thermique ne nécessitent le via sous le coussinet. Via-in-pad est puissant, mais il ajoute des étapes de processus qui doivent être payées et inspectées.
Vérifications DFM avant la publication
Vérifiez la taille minimale du foret laser ou mécanique, la taille du trou fini, le rapport hauteur/largeur, le matériau de remplissage, l'épaisseur du revêtement de finition et la capacité du fabricant à inspecter les vides ou les fossettes après la planarisation. Pour les cartes HDI, vérifiez si les microvias empilés sont autorisés ou si les microvias décalés sont plus sûrs pour la fiabilité. L'article Decoding High-Density Interconnect (HDI) PCB Technology donne un contexte d'empilement plus large.
Via-in-pad modifie également la stratégie d'inspection. Les joints cachés sous les boîtiers BGA ne peuvent pas être jugés par inspection optique, l'inspection aux rayons X devient donc importante. Consultez AOI et inspection aux rayons X dans l'assemblage de circuits imprimés lorsque le champ de tampons est dense ou lorsque les limites de vide font partie du plan qualité.
Erreurs courantes
L'erreur la plus courante consiste à utiliser via-in-pad dans la bibliothèque d'empreintes sans indiquer la fabrication ou l'assemblage. La carte peut être citée comme standard via un processus, puis bloquée en CAM ou échouer en SMT. Une autre erreur consiste à remplir uniquement les vias thermiques sous un grand plot exposé tout en laissant ouverts les vias du plot de signal à proximité. La soudure suivra le chemin qui s'offre à elle.
La finition de la surface compte également. Une finition plate telle que ENIG est courante pour les travaux BGA denses, tandis qu'une topographie inégale des tampons crée une variation d'impression supplémentaire. Comparez les choix de finition dans ENIG vs OSP vs HASL pour la fabrication de PCB.