PCB tasarımında, mütevazı through ve kaplamalı delik (PTH) temel unsurlardır, ancak yanlış uygulamaları alan arızaları, termal sorunlar ve sinyal bozulmasının başlıca nedenlerinden biridir. Sıklıkla birbirinin yerine kullanılsa da, PTH'ler ve vialar elektrik, mekanik ve termal amaçlarla farklılaşır. Onları karıştırmak verimsiz tasarımlara, şişirilmiş maliyetlere ve güvenilirlikten ödün vermeye yol açar. Jerico'nun 25 yıllık üretim deneyimine dayanan bu rehber, kesin bir karşılaştırma sunuyor. Temel tanımların ötesine geçerek, yüksek akım uygulamaları için doldurulmuş via'lardan HDI için mikroviyalara kadar gelişmiş teknolojilerin, güç elektroniği, otomotiv sistemleri ve yüksek hızlı iletişimdeki modern zorlukların çözümünde ne kadar kritik olduğunu keşfediyoruz.
Kritik Ayrım: Kaplamalı Delik (PTH) ile Via
PTH ile via arasındaki temel fonksiyonel farkı anlamak, Üretim için Tasarım (DFM) mükemmelliğine doğru ilk adımdır. Bu seçim, montaj veriminden uzun vadeli güvenilirliğe kadar her şeyi etkiler.
| Özellik | Kaplamalı Delik (PTH) | Via (Through-Via, Blind, Buried) | Pratik Tasarım Etkisi |
|---|---|---|---|
| Ana Fonksiyon | Bileşen Montajı ve Elektrik Bağlantısı. Konnektörler, büyük kapasitörler veya güç cihazları gibi delik teknolojisi (THT) bileşenlerini mekanik olarak sabitlemek ve elektriksel olarak bağlamak için tasarlanmıştır. | Sadece Katmanlar arası Elektrik Bağlantısı. Yalnızca PCB'nin farklı katmanları arasında iletken bir yol sağlar. Bileşen kabloları için hiç kullanılmadı. | Bir bileşeni via ile monte etmek başarısız olur.Halqa halka mekanik gerilme için tasarlanmamıştır ve lehim eritmesi açık devreler oluşturabilir. CAD kütüphanenizde THT parçaları için her zaman PTH'leri belirtin. |
| Tipik Boyut ve En-Boy Oranı | Daha büyük çapta (örneğin, 0.8mm – 2.0mm). En-boy oranı (kart kalınlığı/delik çapı) genellikle altında tutulur8:1Güvenilir kaplama için. | Daha küçük çapta (örneğin, geçiş yoluyla geçenler için 0,2mm – 0,5mm). Mikrovias ≤0.1mm olabilir. Geçiş yollarının en-boy oranları da yönetilebilir tutulurken, mikro kanalların en-boy oranları çok düşüktür. | PTH'ler daha fazla gayrimenkul tüketiyor.Küçük bir via yeterli olurken büyük bir PTH'yi yanlış kullanmak, özellikle yoğun tasarımlarda değerli yönlendirme alanını boşa harcatır, katman sayısını ve maliyeti gereksiz yere artırır. |
| Üretim ve Maliyet Odaklılığı | Bileşen uyumu için hassas delik ölçü kontrolü gerektirir.Maliyet Aracı:Daha büyük delikler açma ve mekanik dayanıklılık için kaplama bütünlüğünü sağlamak. | İletkenlik için kaplama güvenilirliğine odaklanın.Maliyet Aracı:Mikrovialar/HDI için lazer sondama, kör/gömülü vialar için ek laminasyon adımları. | İş için optimize edin.Saf yönlendirme için en küçük güvenilir via kullanın. Bileşenler için uygun boyutta bir PTH kullanın. Jerico'nun ücretsiz DFM kontrolü bu yaygın hatayı işaretliyor. |
| Termal ve Güncel Rol | Bileşen kablosu aracılığıyla önemli akım/ısı iletebiliyor. PTH namlusu ek termal kütle sağlar. | Birincil termal yönetim aracı (Termal Vialar). Mevcut kapasite, özel olarak tasarlanmadıkça (örneğin, doldurulmuş vialar) ince namlu kaplama ile sınırlıdır. | Isı emme için, bir padın altındaki termal vias dizileri tek bir PTH'den daha etkilidir.Yüksek akım için, özel doldurulmuş vialar veya birden fazla paralel vias gereklidir. |
Neden Yanlış Yapmak Size Maliyet Getirir: Gerçek Dünya Senaryoları
- Senaryo 1 (Güvenilirlik Arızası):Bir tasarımcı, bir header pini monte etmek için standart via kullanır. Dalga lehimleme sırasında, lehimleme fitil via namlusuna doğru ilerler ve eklemde boşluk bırakır. Alandaki titreşim, kırılgan eklemin çatlamasına neden olur.Temel Sebep:Via tarafından PTH olarak kullanıldı.
- Senaryo 2 (Maliyet ve Performans Etkisi):"Güvenli" olmak için, tasarımcı 16 katmanlı dijital kartta tüm katman geçişleri için 0.8mm PTH kullanır. Bu, %30 daha fazla yönlendirme alanı tüketir, 8 katmanlı bir sistemden 10 katmanlı stackup'a geçişi zorunlu kılar, kart maliyetini %25 artırır ve yüksek hızlı hatlara gereksiz parazitik endüktans eklenir.Temel Sebep:Via'ların uygun olduğu yerlerde PTH aşırı kullanımı.
Gelişmiş Via Teknolojileri: Yüksek Akım, Termal ve HDI Sorunlarını Çözmek
Temel PTH/via ayrımı ustalaştıktan sonra, bir sonraki seviyeSağ TipElektrik ve termal ihtiyaçlarınız için Via ile iletişime geçebilirsiniz. Standart through vias genellikle ileri uygulamalar için yetersizdir.
1. Yüksek Akım ve Termal Çözüm: Doldurulmuş ve Tıkalı Viyalar
Güç elektroniği (EV şarj cihazları, motor sürücüler) ve yüksek güçlü LED uygulamalarında, standart via namluları akım ve ısı için darboğazdır. 0,3mm çaplı ve 25μm bakır duvara sahip bir via, birkaç miliohm DC direncine ve sınırlı termal kütleye sahiptir.
Jerico'nun Mühendislik Çözümü:SunuyoruzDolgu ve bakır tıkama yoluylaTemel bir yetenek olarak, çoğu zamanAğır Bakır PCBTeknoloji.
- Termal İletken Epoksi Dolgu:Güç bileşenleri altındaki videler özel bir epoksi ile doldurulur. Bu1)montaj sırasında lehimin emilmesini önler,2)iç düzlemlere veya karşı tarafa doğrudan termal bir yol sağlar ve3)mekanik destek ekler.
- Bakır Tıkalı Vias (VIPPO):En üst akım taşıma ve termal iletkenlik için, via'lar tamamen bakır ile elektrokaplama ile kapatılır. Bu, kart boyunca sağlam bir bakır sütun oluşturur, direnci %50'den fazla azaltır ve mükemmel bir termal sütun olarak işlev görür. Bu süreç kritikIPC Sınıf 3veIATF 16949uzun vadeli termal döngü güvenilirliğinin pazarlık konusu olmadığı uyumlu otomotiv kartları.
Performans Verileri:5A DC taşıyan 1.6mm kartta 0.3mm via için:
•Standart Yolculuk:~4.2 mΩ direnç, ~0.8°C/W termal direnç.
•Bakır Tıkalı Yolculuk:~1.8 mΩ direnç, ~0.3°C/W termal direnç.
Bu şu şekilde tercüme edilir~%60 daha düşük güç kaybıve~%60 daha iyi ısı transferi, daha yüksek güç yoğunluğu veya artan güvenilirlik sağlar.
2. HDI ve Sinyal Bütünlüğü Çözümü: Mikrovias ve Kör/Gömülü Vialar
Yüksek hızlı dijital tasarımlar (sunucu anakartları, FPGA kartları) ve alan kısıtlı cihazlar (akıllı telefonlar, giyilebilir cihazlar) için geleneksel geçiş viyaları büyük bir engeldir. Tüm katmanları delerek, anten gibi işlev gören uzun parazitik "stublar" oluşturur; bu "stube" sinyalleri yansıtır ve çoklu gigabit hızlarında bütünlüğü bozar.
Jerico'nun HDI Uzmanlığı:BizimHDI PCBÜretim, hassas bağlantılar oluşturmak için lazerle delinmiş mikrovias ve ardışık laminasyon kullanır.
- Mikrovias (⌀ ≤ 0.15mm):Lazerle delindiğinde, bunlar yalnızca iki bitişik katmanı (örneğin, L1-L2 veya L2-L3) birbirine bağlar. Stubları tamamen ortadan kaldırır ve parazitik kapasitans ile endüktansı büyük ölçüde azaltır.
- Kör ve gömülü Vialar:Kör vialar dış katmanı iç katmana bağlar ama tüm kartı geçmez. Gömülü vialar sadece iç katmanları birbirine bağlar. Bu yapılar, ardışık laminasyonla inşa edilmiş, bağlanmadıkları katmanlardaki yönlendirme alanının %100'ünü boşaltarak daha yüksek bileşen yoğunluğu sağlar.
Sinyal Bütünlüğü Etkisi:10 katmanlı, 100 ohm'luk diferansiyel çiftinde bir geçişin stub-less microvia/blind kombinasyonuyla değiştirilmesi, 10 GHz'de 0.5-1.0 dB oranında yerleştirme kaybını artırabilir ve istenmeyen rezonans açısından önemli ölçüde azaltabilir; böylece PCIe 5.0 veya 112G SerDes gibi protokoller için daha temiz veri iletimi sağlanır.
Jerico Avantajı: Tasarım İncelemesinden Sertifikalı Güvenilirliğe Kadar
Teknolojiyle hak belirtmek, üreticiniz bunu hassasiyet ve tekrarlanabilirlikle uygulayamazsa anlamsızdır. Jerico, tasarım niyeti ile yapay gerçeklik arasındaki boşluğu kapatıyor.
Fabrika-Doğrudan DFM Ortaklığı
Birfabrika-doğrudan üretici, mühendislerimiz tasarımınızı aletten önce gözden geçirir. Sadece kuralları kontrol etmiyoruz; Uygulanabilir geri bildirim sunuyoruz:
- "2.4mm güç düzlemindeki 0.2mm through oranınız 12:1. IPC-6012 uyarınca güvenilir bakır kaplama için, delik boyutunu 0.25mm'ye yükseltmeyi veya dolgu ile via-in-pad kullanmayı öneririz."
- "QFN altındaki termal via dizi, 3×3 standart via ızgarasından 2×2 bakır tıkalı vizalar ızgarasına optimize edilebilir ve eşit performans sağlar ve alan tasarrufu sağlar."
Sertifikalı Süreç, Garantili Güvenilirlik
BizimIATF 16949veIPC Sınıf 3Taahhütler doğrudan Via Formation'a uygulanır:
- Kaplama Kalınlığı Kontrolü:Via barrel bakır IPC Sınıf 3 gereksinimlerini (genellikle ≥20μm) karşıladığını veya aştığını kesitle doğrulayarak doğruluyoruz.
- Malzeme Uyumluluğu:Yüksek frekanslı veyaSeramik tabanlı tahtalar, termo genleşme katsayısı (CTE) uyumsuzluğunu hesaba katan uyumlu dolgu malzemeleri ve süreçleri kullanıyoruz, böylece namlu çatlaması önlüyor.
- MOQ yok, Hızlı Prototipleme:Gelişmiş stratejilerinizi bizim1 parça siparişive24 saatlik hızlı dönüşhizmetler. Volume taahhüdüne geçmeden önce performansı doğrulayın.
Ücretsiz DFM Analiziyle Via Stratejinizi Optimize Edin
Through Design ikinci planda kalmasına izin vermeyin. Tasarım dosyalarınızı Jerico'nun mühendislik ekibine kapsamlı bir incelemeye gönderin. Tasarımınızdaki her kritik bağlantı ve PTH'nin mevcut kapasitesi, termal performansı ve üretilebilirliği hakkında ayrıntılı bir rapor alın.
DFM Üzerinden Ücretsiz Gerberinizi YükleyinVia & PTH Design: Uzman SSS
Yüksek akımlı tasarımlar için basit bir kural yetersizdir. Mevcut kapasite şunlara bağlıdır:
- Bakır namlunun kesit alanı:I_max ∝ (π * d * t), burada d bitmiş delik çapı, t kaplama kalınlığıdır.
- İzin verilen sıcaklık artışı:Yaygın bir standart ise 10°C yükseliştir. Via'nın düzlemlere/ortama karşı termal direnci çok önemli.
- Paralel vias sayısı:Bir 5A akım için, paralel olarak 2-3 standart via kullanmak genellikle bir büyük via'dan daha güvenli ve güvenilirdir.
Her iki teknik de sinyal bütünlüğü için kullanılmayan via stub'u çıkarmayı amaçlar, ancak temel olarak farklılık gösterir:
- Kör/Gömülü Vialar (HDI):Sıralı laminasyon sırasında inşa edilen bu yapılarfiziksel olarak bir stub oluşturma. Bu en temiz ve en yüksek performanslı çözümdür ancak maliyet ve karmaşıklık ekler. Çok yüksek yoğunluklu bağlantı (HDI) tasarımları ve en yüksek hız sinyalleri (>25 Gbps) için idealdir.
- Geri delme:İkincil bir sondaj işlemi, kaplamadan sonra standart bir through-through'dan iletken stub kaldırılır. Bu birDaha kalın ve daha az katmanlı tahtalar için maliyet etkin alternatifHDI başka bir şekilde gerekli olmadığı bir yerde. Ancak, delikte iletken olmayan bir hava boşluğu bırakır; bu da kirleticileri tutabilir ve tüm güvenilirlik standartları için (örneğin bazı otomotiv uygulamaları) kabul edilemez.
IPC standartlarına uyum, güvenilirliğin temelidir. Ana standartlar şunlardır:
- IPC-6012: Sert Baskılı Kartonlar için Yeterlilik ve Performans Şartları.Kaplama kalınlığı (örneğin, Sınıf 3 en az 20μm delik gerektirir), boşluklar ve delik duvar bütünlüğü için kabul edilebilirliği tanımlar. Bu genel kalite spesifikasyonu.
- IPC-A-600: Basılı Kartonların Kabul Edilebilirliği.IPC-6012'nin görsel karşılığı; görüntüler vias ve PTH'ler için kabul edilebilir ve kusurlu koşulları (örneğin, kaplama nodülleri, çatlaklar, pürüzlük) tanımlar.
- IPC-4761: Basılı kartonun yapılar aracılığıyla korunması için tasarım rehberi.Kirlenmeye ve lehim haplemesine karşı korumak için çadır, doldurma ve tıkama yöntemleriyle örtülür.
- IPC-7093: BGA'lar için Tasarım ve Montaj Süreci Uygulaması.Modern bileşenler için kritik olan ve genellikle doldurulmuş mikrovialar gerektiren via-in-pad tasarımı hakkında hayati bilgiler içerir.
