Роль переходных отверстий в высокоскоростных печатных платах: всесторонний обзор

Подробный процесс подключения Via

Подготовка:

Очистка сквозных отверстий:

Подготовка материала:

Заполнение отверстий:

Удаление излишков пломбировочного материала:

Отверждение пломбировочного материала:

Роль и преимущества подключения через отверстия

Улучшение целостности сигнала:

Подавление помех сигнала:

Уменьшение потерь при передаче сигнала:

Улучшение электромагнитной совместимости:

Повышение надежности:

Стандартные размеры Via Plugging

Диаметр отверстия:

Высота наполнителя:

Расстояние между переходными отверстиями:

Ширина засыпного материала:

Обычно используемые методы сквозного подключения

Теперь давайте рассмотрим распространённые методы заполнения переходных отверстий. В разработке высокоскоростных печатных плат существует несколько распространённых методов заполнения переходных отверстий, включая заполнение резистором, заполнение диэлектрическим слоем и заполнение смолой. Каждый метод имеет свои уникальные преимущества и области применения. Заполнение резистором может обеспечить демпфирование сигналов, уменьшая отражения и помехи. Заполнение диэлектрическим слоем может обеспечить электромагнитное экранирование и механическую поддержку. Заполнение смолой может улучшить целостность сигнала и теплопроводность. Выбор подходящего метода заполнения переходных отверстий, соответствующего конкретным требованиям, имеет решающее значение. Для начала рассмотрим три типа методов заполнения смолой.

Электролитическое заполнение: этот метод использует гальваническое покрытие для заполнения сквозных отверстий. Сначала на сквозное отверстие наносится тонкий слой проводящего материала, например, меди. Затем выполняется гальваническое покрытие. В процессе гальванического покрытия медь постепенно осаждается внутри сквозного отверстия, заполняя его до полного закрытия. Этот метод обеспечивает надежное заполнение и хорошую проводимость.

Заполнение сквозных отверстий проводящим клеем: этот метод использует проводящий клей для заполнения сквозных отверстий. Проводящий клей обычно состоит из проводящих частиц, таких как серебряные или углеродные наноматериалы, и связующего вещества. При этом методе проводящий клей впрыскивается в сквозное отверстие, заполняя его и создавая проводящий путь с проводящими дорожками. После затвердевания проводящий клей обеспечивает отличную проводимость и механическую поддержку.

Медное покрытие: этот метод предполагает нанесение слоя меди поверх переходного отверстия. Сначала на него наносится токопроводящий клей, а затем сверху накладывается медная фольга или медный лист. Благодаря нагреванию и обработке давлением медное покрытие прочно соединяется с поверхностью печатной платы, заполняя и герметизируя переходное отверстие. Медное покрытие обеспечивает хорошую проводимость и прочную механическую поддержку. 

Что касается технологии заливки смолой, вот несколько распространенных методов и этапов:

Методы

Заполнение отверстий: этот метод включает заполнение сквозных отверстий смолой и формирование смоляной маски на поверхности печатной платы для изоляции сквозных отверстий и обеспечения их защиты. Заполнение отверстий: при этом методе смола впрыскивается в сквозные отверстия, чтобы полностью заполнить их и обеспечить уровень смолы с поверхностью печатной платы. 

 Заполнение микроотверстий: эта технология подразумевает заполнение микроотверстий смолой, что обычно применяется в конструкциях печатных плат с высокой плотностью межсоединений.

Шаги:

Подготовка: Перед выполнением технологии заливки смолой необходимо убедиться, что поверхность печатной платы чистая и свободна от пыли, а также подготовить инструменты и материалы, подходящие для заливки смолой. 

 Нанесение слоя паяльной маски (опционально): Перед заливкой смолой на поверхность печатной платы можно нанести слой паяльной маски, чтобы предотвратить проникновение смолы в области, где заполнение не требуется. 

 Инъекция смолы: используя соответствующие инструменты или методы инъекции смолы, введите смолу в сквозные отверстия, убедившись, что сквозные отверстия полностью заполнены и достигли желаемого уровня заполнения. 

Устранение пузырьков: в процессе заливки смолой могут образовываться пузырьки, поэтому необходимо принять меры для их устранения и обеспечения целостности заливки смолой. 

 Удаление излишков смолы: После полного затвердевания смолы необходимо удалить ее излишки, обеспечив, чтобы заполненные сквозные отверстия находились заподлицо с поверхностью печатной платы.

Функции:

Целостность сигнала: использование инкапсулирующей смолы может обеспечить отличную целостность сигнала за счет снижения потерь сигнала и помех. 

 Механическая поддержка: герметизирующая смола может обеспечить дополнительную механическую поддержку сквозных отверстий, повышая структурную прочность печатной платы. 

 Теплопроводность: некоторые герметизирующие смолы обладают хорошей теплопроводностью, что может способствовать рассеиванию тепла и охлаждению в мощных приложениях. 

 Защита окружающей среды: герметизирующая смола предотвращает проникновение влаги и загрязнений в сквозные отверстия, тем самым повышая показатели защиты печатной платы от воздействия окружающей среды. 

 Во-вторых, существует метод заполнения диэлектрического слоя. Вот некоторые распространённые методы заполнения диэлектрического слоя:

Стекловолоконный препрег: Стекловолоконный препрег, представляющий собой слой стекловолокна, пропитанного смолой, используется в качестве диэлектрического материала и заполняется сквозными отверстиями посредством таких процессов, как термическое прессование или отверждение. Этот метод обеспечивает хорошую механическую поддержку и стабильность, а также эффективно снижает электромагнитные помехи при передаче сигнала.

Полимерная плёнка: Полимерные плёнки, такие как полиимидные, используются в качестве диэлектрического слоя для заполнения сквозных отверстий. Эти плёнки обладают превосходными изоляционными свойствами и устойчивостью к высоким температурам, обеспечивая эффективное электромагнитное экранирование и снижая перекрёстные помехи и потери при высокоскоростной передаче сигнала.

Заполнение смолой: Заполнение смолой — это процесс заполнения сквозных отверстий специальными смолами, например, эпоксидной смолой. Эта смола обладает превосходными изоляционными и теплопроводными свойствами, обеспечивая стабильную передачу сигнала и способствуя рассеиванию тепла. Этот метод обычно включает заполнение сквозных отверстий смолой методом вакуумной или инжекционной заливки.

Заполнение электролитом: Заполнение электролитом подразумевает использование электролита, обычно жидкости, проводящей ионы, для заполнения сквозных отверстий и создания электролитного слоя. Этот метод широко применяется в специальных высокочастотных или высокоскоростных приложениях, где наличие электролитного слоя обеспечивает снижение потерь при передаче и повышение целостности сигнала. Ниже приведено краткое описание этапов и характеристик заполнения диэлектрического слоя:

Шаги:

Подготовка переходных отверстий: сначала определите расположение и количество переходных отверстий, требующих заполнения диэлектрическим слоем в конструкции печатной платы. Затем создайте переходные отверстия на печатной плате с помощью сверления или лазерной резки. 

 Очистка и предварительная обработка: Перед заливкой диэлектрического слоя необходимо тщательно очистить сквозные отверстия и прилегающую к ним область от любых загрязнений и остатков. Затем проводятся необходимые этапы предварительной обработки, такие как обработка поверхности или удаление оксидов, для обеспечения хорошей адгезии диэлектрического слоя. 

 Заполнение диэлектрическим материалом: выберите подходящий диэлектрический материал, например, эпоксидную смолу или полиимид, и залейте его в сквозные отверстия в соответствии с требованиями конструкции и конкретными условиями применения. Заполнение диэлектрическим материалом может осуществляться методами инжекции, вакуумной герметизации или нанесения покрытия. 

 Удаление излишков материала: После заполнения сквозных отверстий диэлектриком излишки материала необходимо удалить. Для выравнивания поверхности печатной платы и удаления излишков диэлектрика можно использовать механическую резку, шлифовку или химическое травление.

Функции:

Электромагнитное экранирование: благодаря заполнению диэлектрическим материалом вокруг переходного отверстия образуется сплошной диэлектрический слой, который может эффективно экранировать электромагнитное излучение и сигналы помех, а также улучшать помехозащищенность схемы. 

 Механическая поддержка: заполненный диэлектрический материал может обеспечить дополнительную механическую поддержку, повысить механическую прочность и надежность переходного отверстия, а также уменьшить повреждения или разрушения, вызванные физическим напряжением. 

Теплопроводность: некоторые диэлектрические материалы обладают хорошей теплопроводностью, что может способствовать эффективному рассеиванию тепла, выделяемого вокруг переходного отверстия, и улучшению характеристик рассеивания тепла печатной платы. 

Наконец, технология заполнения резисторов — это широко используемый метод заполнения переходных отверстий, предназначенный для демпфирования и управления сигналами путем заполнения сквозных отверстий материалом, обладающим резистивными свойствами. Вот несколько распространённых методов заполнения резисторов:

Заполнение карбидом кремния: этот метод подразумевает заполнение сквозных отверстий карбидом кремния. Карбид кремния обладает хорошей электропроводностью и теплопроводностью, что позволяет ему обеспечивать определённый уровень сопротивления. Этот метод широко применяется для демпфирования высокоскоростных сигналов и подавления помех.

Заполнение углеродной печатной ручкой: заполните сквозные отверстия токопроводящей углеродной печатной ручкой или токопроводящим клеем. Углеродная печатная ручка обладает высокой проводимостью и может эффективно подавлять сигнал и подавлять отражения.

Резистивное заполняющее покрытие: нанесите на сквозные отверстия специальные резистивные заполняющие покрытия. Эти покрытия обычно состоят из проводящих частиц и базовых смол, а значение сопротивления регулируется регулировкой концентрации покрытия. Технология заполнения резисторами — это распространённый метод заполнения переходных отверстий, используемый для достижения определённых значений сопротивления путём заполнения сквозных отверстий резистивным материалом. Ниже приведены этапы и особенности технологии заполнения резисторами:

Шаги:

Подготовка сквозных отверстий: сначала определите расположение и количество сквозных отверстий, требующих заполнения резисторами в конструкции печатной платы. Эти отверстия обычно располагаются рядом с высокоскоростными сигнальными линиями для обеспечения демпфирования и подавления отражений. 

 Выбор материала: выберите подходящий наполнитель для резистора, обычно это адгезивный или проводящий материал с высокими характеристиками сопротивления. Эти материалы должны обладать хорошей адгезией, электропроводностью и термостойкостью. 

 Заполнение сквозных отверстий: Используйте подходящие методы и инструменты для заполнения сквозных отверстий материалом резистора. Заполнение можно выполнять вручную или автоматически, обеспечивая полное заполнение отверстий и равномерное распределение материала резистора. 

 Отверждение материала: После заполнения сквозных отверстий материал резистора необходимо отвердеть или затвердеть. Это можно сделать такими методами, как термическое отверждение или УФ-отверждение.

Функции:

Контроль сопротивления: Технология заполнения сопротивления позволяет точно контролировать величину сопротивления в переходном отверстии в соответствии с требованиями проекта для удовлетворения конкретных требований схемы. 

Подавление отражений: путем заполнения переходного отверстия, прилегающего к пути прохождения сигнала, резистивным материалом можно эффективно подавить отражения сигнала, что повышает целостность и стабильность сигнала. 

Демпфирование сигнала: заполнение сопротивления создает демпфирующие эффекты вдоль сигнальной линии, уменьшая время нарастания и амплитуду, а также сводя к минимуму колебания и помехи на фронтах сигнала. 

Экономия места: по сравнению с другими технологиями заполнения отверстий технология заполнения сопротивления не требует дополнительных диэлектрических слоев или заполняющих материалов, что позволяет более эффективно использовать пространство на печатной плате. 

Эти методы могут в определенной степени обеспечить резистивный эффект в процессе заглушения переходных отверстий, уменьшая отражение сигнала и помехи. Конкретный выбор метода заполнения резистора зависит от таких факторов, как требования к конструкции, частота сигнала и требования к производительности. Это распространённые методы заглушения переходных отверстий, и каждый метод имеет свои собственные сценарии применения и характеристики. В практическом применении крайне важно выбрать подходящий метод заглушения переходных отверстий, исходя из конкретных требований конструкции и экономической эффективности. Благодаря подробному обзору в этой статье мы глубже поняли важность заглушения переходных отверстий в высокоскоростных печатных платах. Заполняя сквозные отверстия, мы можем повысить производительность и надёжность печатной платы, одновременно снижая помехи сигнала и потери при передаче. Внедрение технологии заглушения переходных отверстий требует соблюдения стандартных размеров переходных отверстий и выбора подходящих методов заглушения переходных отверстий. В постоянно развивающейся сфере электронных устройств и высокоскоростной связи заглушение переходных отверстий будет продолжать играть ключевую роль в создании более надёжных и эффективных электронных систем.