这种盘中孔的设计方式你是否做过(在盘子中的英文)

2023-03-02 15:28:02

 

作者:一博科技-PCB设计,PCB制板,SMT贴片,器件选型一站式服务高速先生成员 王辉东【关键词 keyword】一博科技-PCB设计,PCB制板,SMT贴片,器件选型一站式服务 塞孔 SMD PCBA DFM 虚焊

【正文】大家总认为世界完美无暇,个个都是王子和灰姑娘的童话,PCB的设计也不例外当早晨的太阳照耀在焊接厂的金属门框上,反射出一道道耀眼的光芒,门前的大地立刻展现出了一片斑斓的色彩,焊接厂内一片繁忙PMC的美女饶萧萧,一手拿着PCB板,一手拿着手机给客户阿毛打着电话。

阿毛接到美女的电话,心内一阵悸动女神是一道光,一打电话让你心发慌这大清早的打电话,要么是好事,要么是……果然不是好事情,萧萧让他有空来趟焊接厂,在线的板子有点问题阿毛到了车间,看到自己在线的PCB,盘中孔上面冒绿漆(油)。

阿毛说了一声:“这……”他说当初在外面工厂生产时,工程师说过,孔打SMD盘上,做POFV工艺,生产流程会变长,最少多三天,主要是会增加成本,这点老板也关心于是阿毛就问工程师有没有又快又不增加成本的方案工厂说:“有,看我的”。

于是当他收到工厂的EQ,就是毫不犹豫的回复了个2。

我们先来聊聊盘中孔。什么是盘中孔盘中孔,顾名思义,也就是过孔打在焊盘上,此处是指SMD盘,通常是指0603及以上的SMD及BGA焊盘,通常简称VIP(via in pad)。

有部分客户从交期和成本方面去考虑,通常不采用POFV的工艺,而选择绿油塞孔,结果对后面焊接造成了很大的压力,不良率攀升,可靠性降低。阿毛的做法就是一个很好的案例。

看了上面的图片,白花花的焊盘中间一点绿,是不是要心疼PCBA工厂的同事们一百次盘中孔(POFV)的主流程为了满足焊接的需求和过孔内部的导通,我们通常采用POFV (plate over filled via)工艺,也就是树脂塞孔电镀填平工艺,也有工厂叫VIPPO,很多工厂把POFV工艺叫做树脂塞孔,这一点是不严谨的。

钻盘中孔→镀孔铜→塞树脂→固化→打磨→减铜→去溢胶→钻其它非盘中孔(通常指元件孔和工具孔)→镀孔铜和VIP面铜→正常流程……

从上图中我们可以看出来,盘中孔流程中,PCB的成品面铜被电镀两次,一次是盘中孔的孔铜电镀,一次是非盘中孔的孔铜电镀。按照IPC-A-6012里面的二级标准,孔铜的厚度为:

那PCB的成品铜厚在基铜的基础上增加了最小40um的厚度。虽然中间有减铜的工艺流程,但是不能把PCB面铜减的太薄,否则会有分层起泡的风险。下图为减薄铜引起的PCBA回流焊后起泡的不良。

盘中孔的凹陷度因为盘中孔里面是先用树脂塞孔后固化,再加上打磨,因此对设备的要求比较苛刻,通常是采用真空塞孔机加树脂研磨机目前还有一些工厂采用网印的方法去塞树脂,导致成品PCB,有凸起和凹陷如下图所示

大部分工程师是见过凹陷的,但很少有人见过凸起。为了避免这两种情况超标,对后期PCBA焊接造成影响,出现不良,IPC-A-6012里面对这一方面做了规定,如下图所示:

从上面的数据来看,大家是不是觉得IPC给我们的规范很宽松通常为了更好的满足焊接需求,目前有好多客户在做POFV时,和工厂采用AABUS(用户和供应商协商确定)来制定凹陷和镀起的尺寸目前主流设备用真空塞孔机(二机做业),凹陷度可以做到1mil左右。

盘中孔对设计的要求前面有讲过POFV的流程,电镀两次后PCB的面铜(基铜+电镀铜厚)比较厚,通常面铜总厚度达到60um左右(如果不减薄铜,成品铜厚将达到2oz左右),所以原稿PCB外层线宽间距小于3.5/3.5mil(量产建议做4/4mil),如果采用树脂塞孔,生产过程中会很难管控成品的线宽线距,因为铜厚越厚,蚀刻时间越久,对线路的侧蚀越大,导致线幼甚至开路。

下图为IPC-A-600的侧蚀的图示:

如下图所示,0.5mm pitch的BGA内,夹线3mil,到焊盘的间距3.3mil,加工的不良率特别高,甚至部分厂家无法做POFV工艺。

盘中孔PCB加工能力,因为每一家厂家的工艺能力不一样,大家可以参考设计1. 成孔尺寸0.15-0.5mm2. 成品板厚0.5-4.0mm,厚径比18:13. PCB原稿设计线宽3.5/3.5mil(min)(因为有两次电镀)

听了潇潇的话,阿毛感觉鼻子一酸,眼睛里有泪花。问题来了:大家在设计盘中孔时, 是否注意到POFV对线宽线距的需求,你设置的规则是多少,工厂是否能顺利加工,大家可以畅聊一下。


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