מטרה, תהליך והבדלים בין ויאס מחוברים לשרף ויאס מיסוך הלחמה על גבי מעגל מודפס/PCB

Jan 04

מָקוֹר:

חיבורי שרף ומיסוך הלחמה הם תהליכים נפוצים וחשובים מאוד על ויא בייצור מעגלים מודפסים (PCB). אלו שתי שיטות שונות לטיפול בויא על מעגלים מודפסים, עם הבדלים משמעותיים במטרה, בתהליך ובתרחישי היישום.

מאמר זה יספק השוואה והסבר מפורטים מנקודות מבט מרובות.

מושגי ליבה:

● ויאים אטומים בשרף: המטרה העיקרית היא למנוע זרימה של משחת הלחמה מהויאים במהלך ההלחמה, דבר שעלול לגרום לקצרים, חיבורי הלחמה קרים או פדים שקועים בפתח הויא. זהו תהליך מילוי פנימי פונקציונלי. משמש בדרך כלל עבור ויאים באזורי חבילות BGA (Ball Grid Array).

● ויאים למיסוך הלחמה: המטרה העיקרית היא למנוע הישארות של שטף ומזהמים אחרים בויה ולשמור על משטח שטוח של הלוח להרכבה קלה. זהו תהליך של טיפול פני שטח ומסיכת הלחמה. משמש בדרך כלל לחורי ברגים, חורי מיקום או ויאים רגילים באזורים שאינם חיווט.

השוואה מפורטת:

מאפיינים: ויא אטומות לשרף, ויא מיסוך הלחמה

השוואה	סתימה של שרף	מיסוך הלחמה
מטרה מרכזית	מונע קצרים בהלחמה ומונע כדורי הלחמה הזורמים לצד האחורי של אזור ה-BGA דרך ה-via.	יש להבטיח אמינות חשמלית. יש לשמור על משטח ישר של הלוח כדי למנוע זיהום ולעמוד בדרישות הלקוח למראה וניקיון.
מיקום התהליך	מבוצע בדרך כלל לאחר ייצור מעגלים בשכבה הפנימית ולפני הלמינציה, או לאחר הלמינציה ולפני ייצור מעגלים בשכבה החיצונית. זהו תהליך שלב ביניים בייצור מעגלים מודפסים (PCB).	לבצע לאחר איכול מעגלים בשכבה החיצונית ולפני טיפולי פני השטח (כגון ציפוי בדיל או זהב טבילה). זהו השלב הסופי בייצור PCB.
חומרים	שרף אפוקסי מיוחד בעל יכולת זרימה טובה, הצטמקות נמוכה לאחר הייבוש ויציבות תרמית גבוהה.	דיו מסיכת הלחמה רגילה, המכונה גם "שמן ירוק", הוא אותו חומר כמו מסיכת ההלחמה שעל הלוח.
זרימת התהליך	1. קידוח 2. סתימת שרף (הדפסה או מילוי בוואקום) 3. אפייה וריפוי 4. ליטוש וליטוש (הסרת שרף עודף כדי להחליק את פני השטח) 5. המשך עם הלמינציה/ייצור המעגלים הבאים	1. השלמת כל המעגלים והקידוחים 2. הדפסת דיו למסכת הלחמה (כיסוי שני ה-vias והמשטח בו זמנית) 3. אפייה מוקדמת 4. חשיפה ופיתוח (חשיפת הפדים להלחמה) 5. ריפוי סופי
מצב פני השטח	לאחר האטימה והליטוש, המשטח חלק לחלוטין ויכול להיות שטוח לחלוטין עם משטח הנחושת, מה שמקל על ייצור הרפידות לאחר מכן.	על פני השטח יש שקעים קלים (הדיו מתכווץ במהלך הייבוש), ונראה קעור. לא ניתן להניח פדים על משטח זה.
השפעה חשמלית	לאחר המילוי, החורים אינם מוליכים עוד (אלא אם כן תוכננו במיוחד עם שרף מוליך).	המוליכות של ה-vias נותרה ללא שינוי; הדפנות הפנימיות של ה-vias עדיין מצופות נחושת, ושומרות על מוליכות.
עֲלוּת	גבוה מאוד. עקב תוספת של שני תהליכים מורכבים, מילוי שרף וטחינה, דרישות התהליך גבוהות ביותר.	נמוך מאוד. זהו פשוט שלב עקיף בתהליך מסיכת הלחמה סטנדרטי, שכמעט ואינו כרוך בעלות נוספת.
תרחישי יישום מרכזיים	1. ויא מתחת ל-BGA (חיוני) 2. ויא הדורשות עיצוב ויא פד-לפד 3. לוחות חיבור בצפיפות גבוהה, המונעים קצרים 4. מוצרים הדורשים אמינות גבוהה:	1. חורי ברגים/חורי איתור שאינם מתכתיים 2. חורים עוברים רגילים בהם הלקוחות דורשים במפורש הגנה מפני מזהמים 3. מוצרים עם דרישות מחמירות לניקיון הלוח

איך לבחור?

1. מיקום ותפקיד:

● אם ה-via נמצא על משטח BGA או קרוב מאוד אליו, יש צורך באטימת שרף; אחרת, עלול להתרחש קצר חשמלי במהלך הלחמת SMT.

● אם ה-via נמצא באזור שאינו מיועד לניתוב והוא מיועד אך ורק למטרות אסתטיות או מניעת זיהום, אטימה באמצעות מסיכת הלחמה מספיקה.

2. דרישות עיצוב:

● אם התכנון כולל חיבורי ויא (vias) בין פדים (כלומר, ה-via ממורכז על הפדים), יש צורך באטימת שרף וליטוש כדי לאפשר את מיקום הפדים והלחמתם.

● אם מדובר בחור פשוט, אין צורך בהלחמה, ומיסוך הלחמה הוא אופציונלי (בהתאם לתקני יצרן המעגל המודפס).

3. תקציבי עלויות:

● סתימה בשרפים מגדילה משמעותית את עלויות ייצור המעגל המודפס ואת זמני האספקה. יש להימנע מכך אלא אם כן הדבר הכרחי לחלוטין.

תפיסות מוטעות נפוצות:

תפיסה מוטעית 1: האם מסכת הלחמה יכולה למנוע קצר חשמלי ב-BGA?

● לא! מיסוך הלחמה הוא שכבה דקה בתוך החור, ופני השטח שלה שקועים. במהלך הלחמה בטמפרטורה גבוהה, משחת הלחמה מותכת יכולה בקלות לפרוץ דרך שכבה זו ולזרום לתוך החור, מה שמוביל לחיבורי הלחמה לא מספקים או לקצרים עקב חדירת הלחמה בצד האחורי.

תפיסה מוטעית 2: האם ויא חסומים בשרף עדיין יכולים להוליך חשמל?

● לאחר סתימת שרף סטנדרטית, ה-via מתמלא בשרף מבודד, ואין עוד מוליכות חשמלית בין השכבות העליונות והתחתונות דרך חור זה. אם חור זה משמש להולכה בין השכבות, חיוני לוודא שדפנות ה-via מצופות מתכת כראוי לפני הסתימה, ושהשרף ממלא רק את ה-via מבלי לפגוע בציפוי הנחושת. לעיתים משתמשים בעיצוב "מכסה-via", שבו רק שני קצוות ה-via אטומים בשרף, ומשאירים את האמצע חלול ומוליך. עם זאת, תהליך זה מורכב יותר.

תפיסה מוטעית 3: האם ניתן לזהות אותם ישירות לפי המראה החיצוני?

על הלוח המוגמר, תצפית תוכל לזהות אותם:

● פתחי ויה סתומים בשרף: פתח ה-via שטוח וחומר השרף עשוי להיות גלוי (הצבע עשוי להיות שונה ממסכת ההלחמה, או שהוא עשוי להיראות בצבע נחושת אם ציפוי הנחושת בוצע לאחר ההלחמה).

● ויאים למיסוך הלחמה: ישנו שקע מעגלי ברור במרכז פתח הויא, והצבע תואם למסכת ההלחמה שמסביב.

תַקצִיר:

● ויא אטומים בשרף: מילוי פונקציונלי, פתרון בעיות אמינות חשמלית (מניעת קצר חשמלי), עלות גבוהה, תהליך מורכב.

● ויא להסרה של הלחמה: מסיכת הלחמה על פני השטח, פותרת בעיות מראה וניקוי, עלות נמוכה, פשוטה ונוחה.

בעת תכנון PCB, יש צורך לתקשר עם יצרן ה-PCB בנוגע למיקום ותפקוד ה-VIAs, תוך ציון ברור של דרישות חיבור או מיסוך ה-VIAs, כדי להבטיח אמינות ה-PCB ובקרת עלויות. בתחום BGA, חיבור שרף הוא בדרך כלל דרישת תהליך חובה.

חברת Benlida מתמקדת בייצור והרכבת PCB כבר 14 שנים, ומספקת שירותי PCB ו-PCBA מעולים, כמו גם שירותים נוספים ללקוחותיה. אם אתם וה-PCB שלכם זקוקים לטכניקת מילוי באמצעות ויה, אנא צרו קשר עם Benlida ונדבר על עוד!

מַדבֵּקָה :

קוֹדֵם סקירה כללית של מעגלים מודפסים נחושת כבדה

הַבָּא הרכבת לוח PCB SMT: שיטות עבודה מומלצות בתעשייה להצבת רכיבים בצפיפות גבוהה

לַחֲזוֹר