Các lỗ xuyên qua trên mộtbảng tần số caocó thể dao động từ hàng chục nghìn đến hàng chục nghìn. Chúng không tham gia vào hệ thống dây điện mà thường đóng vai trò là “đầu nguồn vô hình” giữa độ tin cậy và chất lượng tín hiệu của toàn bộ bo mạch. Dù là tra dầu hay bịt lỗ, sự khác biệt không chỉ ở một ký tự trong tên.
|
Lời nhắc tránh cạm bẫy 1: Việc sử dụng thuộc tính Via không đúng cách trong các lỗ cắm trực tiếp dẫn đến hỏng hàn Xuất tệp về nhà máy bằng PADS hoặc Protel và đảm bảo kiểm tra định nghĩa thuộc tính của các lỗ cắm theo từng lỗ khi phủ dầu. Nếu lẽ ra nó phải được thiết kế với thuộc tính Pad Lỗ cắm được đặt nhầm thành thuộc tính Via. Nhà máy sản xuất ván sẽ thực hiện theo quy trình chung là phủ dầu xanh lên bề mặt lỗ cắm và bôi dầu xanh lên bề mặt lỗ cắm. Yêu cầu cốt lõi đối với các lỗ cắm là phun thiếc và đồng lộ ra trên bề mặt. Sau khi được bao phủ hoàn toàn bởi dầu xanh, các chân của các bộ phận không thể hàn được, điều này dễ dẫn đến tranh chấp trong quá trình xử lý giữa bên cung và bên cầu. Trước khi đặt hàng, hãy nhớ mở tệp thiết kế và xác nhận từng cái một rằng thuộc tính của tất cả các lỗ cắm là Pad chứ không phải Via, để tránh những lỗi cấp thấp như vậy từ nguồn.
Nhiều kỹ sư đặt hàng dầu phủ xuyên lỗ nhưng lại bỏ qua sự hiểu lầm ngược về định nghĩa thuộc tính: họ đã đặt nhầm lỗ xuyên lỗ dẫn điện thông thường lẽ ra phải được thiết kế với thuộc tính Via thành thuộc tính Pad. Nguyên tắc chung trong ngành PCB là các lỗ có thuộc tính Pad theo mặc định được coi là lỗ cắm, với lỗ mở mặt nạ hàn trực tiếp và phun thiếc trên bề mặt, để lộ hoàn toàn bề mặt đồng. Điều này sẽ dẫn đến tình trạng bạn yêu cầu rõ ràng là "có lỗ xuyên suốt bằng dầu", nhưng các lỗ dẫn điện trên bo mạch bạn nhận được đều là cửa sổ đồng lộ ra ngoài, dễ dẫn đến tranh chấp giữa hai bên do "sai lệch về hiểu biết quy trình". Logic đúng thông thường là tất cả các lỗ dẫn điện chỉ dùng để dẫn giữa các lớp và không cần hàn phải được đặt thống nhất về thuộc tính Via, và nhà máy sản xuất bo mạch sẽ che chúng bằng mặt nạ hàn theo yêu cầu của dầu xuyên lỗ. |
Đầu tiên, làm rõ đối tượng: via và "via security"
Via là một lỗ kim loại trên PCB được sử dụng để kết nối dây từ các lớp khác nhau. Theo cấu trúc, thói quen kỹ thuật có thể được chia thành ba loại:
Through Via: Nó chạy xuyên suốt chiều dày của tấm ván, từ trên xuống dưới và được sử dụng phổ biến nhất;
Blind Via: Khoan từ bề mặt đến lớp bên trong mà không xuyên qua toàn bộ bảng.
Buried Via: nằm giữa các lớp bên trong và hoàn toàn không nhìn thấy được từ bên ngoài.
Sau khi khoan và mạ điện, chỉ có một lớp đồng được mạ trên thành lỗ, bên trong lỗ vẫn là một khoang. Nếu khoang này không được điều trị sẽ tiếp tục gây rắc rối trong hàng loạt các quá trình tiếp theo:
Trong quá trình hàn mặt nạ, mực chảy vào các lỗ tạo thành cặn bay hơi và sủi bọt ở nhiệt độ cao;
Khi phun thiếc (sân bằng khí nóng), thiếc được đổ vào lỗ, bịt lỗ hoặc làm ẩn các hạt thiếc;
Trong quá trình hàn nóng chảy lại SMT, chất hàn bên cạnh miếng hàn bị "hút" dọc theo lỗ, một số trường hợp có ít chất hàn hơn và một số trường hợp khác bị đoản mạch;
Độ ẩm, cặn thông lượng và khí ăn mòn xâm nhập vào bên trong bo mạch thông qua các lỗ, chôn vùi các mối nguy hiểm về độ tin cậy lâu dài.
Một điểm khác biệt cơ bản: niêm phong hoặc điền vào
1. Dầu che lỗ xuyên lỗ: bịt kín mà không cần lấp đầy lỗ
Che vòng hàn và lỗ hở của lỗ bằng mực mặt nạ hàn (thường được gọi là "dầu xanh") để tạo thành một lớp bảo vệ cách điện, nhưng lỗ vẫn rỗng mà không được lấp đầy.
Đặc điểm: Quy trình đơn giản nhất và chi phí thấp nhất là các tùy chọn mặc định cho hầu hếtnhà máy PCB, thường được bao gồm trong các trích dẫn thông thường.
Hiện tượng cố hữu: "lỗ lỗ bị vàng/đỏ". Vì mực là chất lỏng nên nó sẽ chảy xuống từ tâm lỗ trong quá trình xử lý ở nhiệt độ cao, khiến lớp mực ở lỗ trở nên mỏng hơn và để lộ màu cơ bản. Đây là đặc điểm vốn có của quy trình đóng nắp dầu, được chấp nhận rộng rãi trong ngành.
Hạn chế về khẩu độ: Lỗ xuyên không được quá lớn và ngành công nghiệp thường khuyến nghị không quá 0,5mm, nếu không lỗ có thể không che được dầu hoặc thậm chí truyền ánh sáng.
-
2. Lỗ cắm: Trám lỗ
Lỗ cắm là vật liệu trám dùng để lấp đầy bên trong lỗ xuyên, làm cho lỗ càng phẳng với bề mặt của bảng càng tốt. Ít nhất hai loại cần được phân biệt trong kỹ thuật: -
Lỗ cắm mực (lỗ cắm mặt nạ hàn): Trong quy trình mặt nạ hàn, lỗ được lấp đầy bằng mực mặt nạ hàn và "không có ánh sáng trắng đi qua lỗ ánh sáng" thường được sử dụng làm tiêu chí trực quan để kiểm tra. Chi phí thấp hơn so với lỗ cắm nhựa khiến nó trở thành giải pháp bảo vệ “ngưỡng thấp nhất” cho các khu vực BGA.Lỗ cắm nhựa: Đổ đầy lỗ xuyên bằng nhựa epoxy chuyên dụng, mài phẳng sau khi đóng rắn và bề mặt có thể được mạ điện bằng đồng hoặc phủ mặt nạ hàn. Độ đầy cao, độ phẳng bề mặt tốt, khả năng chịu nhiệt và chống ẩm mạnh hơn cũng như khả năng chống ăn mòn hóa học là những lựa chọn phổ biến cho các tình huống HDI, BGA và độ tin cậy cao.
Điểm khác biệt lớn nhất so với nắp dầu là nắp dầu chỉ che lỗ mở, lỗ cắm phải được lắp vào lỗ.
Được đặt trong các kịch bản tần số cao: sự khác biệt này sẽ được khuếch đại hơn nữa
Nếu nó chỉ là một mạch kỹ thuật số thông thường, việc bôi dầu lên nó thường là đủ. Nhưng một khi đi vào trường tần số cao/tốc độ cao, tác động của các phương pháp xử lý thông qua sẽ được khuếch đại đáng kể, với mấu chốt là ba từ: gián đoạn trở kháng, không đồng đều điện môi và cộng hưởng cọc dư.
1. Passhole vốn là sự gián đoạn trở kháng
Ở tần số cao (thường được coi là đạt tới vài trăm MHz hoặc khi cạnh tăng đủ dốc để xem xét hiệu ứng đường truyền), vias không còn có thể được coi là "đầu nối dây" lý tưởng. Về cơ bản, nó là một cấu trúc có thêm điện dung và điện cảm ký sinh trên một phần nhỏ của đường dây truyền tải:
Điện dung ký sinh có thể kéo dài thời gian tăng tín hiệu và giảm trở kháng cục bộ;
Điện cảm ký sinh có thể làm suy yếu hiệu ứng bỏ qua và tăng trở kháng cục bộ.
Sự kết hợp của cả hai tạo thành đột biến trở kháng tại via, dẫn đến phản xạ tín hiệu, rung chuông và làm hỏng biểu đồ mắt. Tần số càng cao và cạnh càng dốc thì không thể bỏ qua tác động đáng kể.
2. Dầu phủ: các lỗ rỗng và lớp nền không bằng phẳng
Bên trong lỗ đậy dầu chứa đầy không khí. Hằng số điện môi của không khí gần bằng 1, khác biệt đáng kể so với các tấm xung quanh; Ngoài ra, độ dày của mực không đồng đều ở lỗ mở dẫn đến môi trường trung bình không đồng đều và không ổn định ở khu vực xuyên lỗ. Đối với tần số cao, điều này có nghĩa là:
Môi trường điện môi tương đương xung quanh thông qua dao động theo quy trình, khiến việc đảm bảo tính nhất quán trở kháng trở nên khó khăn hơn;
Khoang bên trong lỗ có thể tham gia cộng hưởng ở một điểm tần số cụ thể và đống dư càng dài thì càng rõ ràng.
3. Lỗ cắm: Môi trường đồng đều hơn, nhưng điều quan trọng là "lấp đầy cái gì"
Sau khi lấp đầy khoang, môi trường trong khu vực xuyên lỗ trở nên liên tục hơn và ổn định hơn về mặt cấu trúc, điều này có lợi cho tính nhất quán trở kháng và độ tin cậy cơ học; Đối với BGA, lỗ khay và các tình huống khác, nó cũng có thể giải quyết đồng thời các vấn đề về độ mịn bề mặt và ngăn ngừa mất chất hàn.
--Tính chất điện môi của vật liệu làm đầy phải phù hợp với chất nền. Hằng số điện môi của nhựa lỗ cắm thường nằm trong khoảng 3,0-4,5, và nhựa chuyên dụng tần số cao thường yêu cầu tiếp tuyến tổn thất điện môi đủ thấp. Nếu sử dụng vật liệu thông thường, nó có thể gây ra tổn thất điện môi mới và sự không khớp ở đường dây.
4. Đừng bỏ qua mực mặt nạ hàn
Dù phủ hay cắm dầu đều sử dụng mực mặt nạ hàn. Và mực không phải là "không tồn tại về mặt điện":
Hệ số tổn thất (Df) của mặt nạ hàn xanh thông thường nằm trong khoảng 0,02-0,03, có thể gây ra tổn thất đáng kể ở tần số cao;
Do đó, mực mặt nạ hàn tổn thất thấp thường được sử dụng trong thiết kế tần số cực cao và thậm chí các cửa sổ mặt nạ hàn cục bộ cũng được chế tạo trên các dòng vi dải chính.
Nói cách khác, lớp dầu phủ trên bo mạch tần số cao chính là một phần của môi trường trung gian đường dẫn tín hiệu.
5. Tàn dư: Một “sát thủ vô hình” khác của vias tần số cao
Đối với các bo mạch nhiều lớp tốc độ cao và tần số cao, có một vấn đề khác cần được xem xét cùng với các lỗ thông qua - thông qua sơ khai. Thông qua các lỗ chỉ cần được kết nối trong một số lớp nhất định, và các cột đồng không được sử dụng sẽ trở thành những "ăng-ten" lơ lửng cộng hưởng ở các tần số cụ thể, làm trầm trọng thêm sự phản xạ và mất mát. Các phương pháp ứng phó kỹ thuật bao gồm khoan ngược, lỗ chôn mù và lỗ trên chảo. Điều này cũng giải thích tại sao các bo mạch tốc độ cao tần số cao thường có yêu cầu khắt khe hơn về xử lý xuyên lỗ so với các bo mạch thông thường.
Cách lựa chọn: logic phán đoán khả thi
Nhìn chung, việc lựa chọn các phương pháp xử lý xuyên lỗ có thể được tiếp cận từ ba khía cạnh:
Lỗ thông có gần với miếng hàn, nằm ở dưới cùng của BGA hay trong lỗ xuyên qua không?
Có → Ưu tiên bịt lỗ (chọn lỗ bịt nhựa khi có điều kiện)
Không → Chuyển sang bước tiếp theo
2. Đây có phải là ứng dụng có tần suất cao, tốc độ cao và độ tin cậy cao không?
Có → Che lại bằng dầu hoặc các lỗ cắm chất lượng cao, tránh mở cửa sổ và cố gắng đảm bảo tính nhất quán trở kháng nhất có thể
Không → Nắp dầu thông thường là đủ
3. Liệu nó có định hướng chi phí cao và có thể kiểm soát được rủi ro trong quá trình không?
Có → Sử dụng nắp dầu làm mặc định, hãy thận trọng khi mở cửa sổ
Không → Ưu tiên bịt dầu, khu vực trọng điểm có lỗ cắm cục bộ
Tóm tắt một câu: Phủ dầu là giải pháp tối ưu mặc định cho hầu hết các dự án và lỗ cắm là giải pháp nâng cấp theo yêu cầu trong BGA, lỗ đĩa, tần số cao và tốc độ cao, độ tin cậy cao và các tình huống khác. Cả hai không phải là “ai thay thế ai” mà là “đối chọi nhau theo từng cảnh”.