Projeto de via em pad em PCB na fabricação

O que é Via-in-Pad?

A tecnologia Via-in-Pad (VIP) significa essencialmente colocação de vias diretamente dentro das almofadas dos componentesPense da seguinte forma: enquanto os projetos tradicionais colocam as vias ao lado dos pads, o VIP permite que as vias “residem” dentro dos próprios pads.

Por que usar o Via-in-Pad?

Tabela comparativa de cenários de aplicação

Cenário do aplicativo	Pontos fracos do design tradicional	Solução VIP
Chips BGA	Pinos muito densos, sem espaço para vias	As vias ficam ocultas sob as almofadas, economizando espaço.
Circuitos de alta frequência	Os percursos longos dos sinais afetam o desempenho	Encurtar caminhos, melhorar a qualidade do sinal
Módulos de potência	Má dissipação de calor, superaquecimento dos chips	Melhore a dissipação de calor através de vias

Caso realO pacote BGA de um processador na placa-mãe de um smartphone tem um espaçamento entre pinos de apenas 0,4 mm — sem VIP, o roteamento seria impossível!

Dois processos principais: tamponamento com resina vs. enchimento por galvanoplastia

Tabela comparativa de processos

Característica	Tamponamento com resina	Enchimento por galvanoplastia
Custo	Médio	Alta
Dificuldade	Relativamente fácil	Difícil
Planicidade da superfície	Bom (requer moagem)	Excelente
Condutividade térmica	Média	Excelente
Cenários de aplicativos	BGA padrão	Chips de alta tecnologia, requisitos elevados de dissipação de calor

Pontos-chave para a prática de tamponamento com resina

A seleção do material é fundamental:
Resina de alta qualidade = Baixa taxa de retração + Alto valor de Tg + CTE compatível

Se a taxa de retração da resina for muito alta, ocorre um “efeito de corrosão” — semelhante ao afundamento da estrada, causando depressão na superfície da almofada e levando a defeitos de soldagem.

Pontos de controle do processo:

1. Limpeza: Contaminação nos orifícios? Absolutamente não! Como uma operação cirúrgica em ambiente estéril.
2. Filling Pressure: Too high → resin overflow; Too low → incomplete filling
3. Curva de cura: O aumento rápido da temperatura causa bolhas, como controlar o calor ao assar.

Conhecimento especializado sobre tecnologia de enchimento por galvanoplastia

Requisitos elevados de equipamento:

• Equipamento de deposição horizontal de cobre
• Sistema de galvanoplastia por pulsos
• Software de controle de precisão

Indicador de sucessoDurante a inspeção transversal, o orifício deve ser como um pilar de cobre sólido, sem espaços vazios!

“Guia para evitar armadilhas” para a fase de projeto

Regras de ouro para o design de aberturas

Recomendado: via a laser de 0,10 mm
Aviso: A dificuldade de preenchimento aumenta drasticamente para orifícios >0,15 mm!

Cálculo do tamanho da almofada:
Pad diameter ≥ Hole diameter + 0.20mm

Exemplo: Para um diâmetro de furo de 0,10 mm, a almofada deve ter pelo menos 0,30 mm.

Sabedoria na seleção de materiais

• Material base: Escolha FR-4 TG170 ou superior para resistência a altas temperaturas
• Folha de cobre: Deve ser compatível com o processo de galvanoplastia.
• Comunicação antecipada: não presuma que os fabricantes podem fazer tudo!

Processo de produção

Fluxo do processo de fabricação

Drilling → Hole Metallization → Plugging/Filling → Surface Treatment → Inspection

Principais pontos de controle

Fase de perfuração:

• Controle adequadamente o “calor” para a perfuração a laser
• Paredes lisas como espelho são ideais

Lista de verificação da qualidade da fase de conexão:

• Planicidade da superfície: Depressão <25um
• Taxa de preenchimento: >95%
• Bolhas: Tolerância zero
• Limpeza: Sem contaminação

Inspeção de qualidade

Métodos de inspeção abrangentes

Método de inspeção	O que verificar	Requisitos padrão
Análise de Microsecção	Estrutura interna	Sem vazios, a espessura do cobre atende às normas
Inspeção AOI	Defeitos superficiais	Sem depressão, sem contaminação
Raio X	Preenchimento interno	Sem grandes espaços vazios
Teste elétrico	Desempenho da conexão	Teste de continuidade de 100%

Itens do teste de confiabilidade

• Thermal Stress Test: 288℃ solder pot immersion for 10 seconds, check for board delamination
• Temperature Cycling: -55℃ to 125℃ repeated testing, verify lifespan
• Teste de choque térmico: alternância instantânea entre frio e calor extremos, teste de aderência do material

Quando você deve usar o Via-in-Pad?

Cenários de aplicação recomendados

• Em chips BGA, especialmente com um passo <0,8 mm
• Os pinos de alimentação da CPU/GPU requerem uma boa dissipação de calor.
• Sinais diferenciais de alta frequência requerem impedância consistente
• Interfaces de alta velocidade, como HDMI, USB 3.0

Use com cuidado

• Projetos sensíveis ao custo exigem concessões
• Quando a capacidade do processo do fabricante é insuficiente
• Quando os projetos tradicionais são suficientes para componentes de passo padrão

Resumo

A Via-in-Pad é uma tecnologia fundamental para o projeto de placas de circuito impresso de alta densidade, exigindo uma estreita colaboração entre as equipes de projeto e fabricação para uma implementação bem-sucedida. Por meio da seleção adequada do processo, do rigoroso controle de qualidade e da verificação completa da confiabilidade, suas vantagens em termos de economia de espaço e melhoria de desempenho podem ser plenamente aproveitadas.