Vergleichen von überdeckten und anderen Übertragungstechnologien für moderne PCB-Designs

Im Zeitalter der PCB mit hoher Dichte ist die Versorgung von Geräten von 5G-Smartphones bis hin zu medizinischen Implantaten durch Technologie ein entscheidender Faktor.Durchläufe (die winzigen Löcher, die PCB-Schichten miteinander verbinden) bestimmen, wie gut eine Platte Signale verarbeitetDie Capped Vias Technologie zeichnet sich durch ihre Fähigkeit aus, Löcher zu versiegeln, Lötlecks zu verhindern,und erhöhen die Zuverlässigkeit, die für HDI- (High-Density Interconnect) -Konstruktionen und Feinschallkomponenten wie BGA entscheidend ist.In diesem Leitfaden werden die Unterschiede zwischen Kappenleiter und anderen Technologien aufgeschlüsselt.,Ihre Leistung, Herstellbarkeit und wie man den richtigen für Ihr PCB-Design auswählt.

Wichtige Erkenntnisse
1.Geschlossene Durchläufe zeichnen sich durch ihre Zuverlässigkeit aus: Versiegelte, gefüllte Löcher verhindern das Ausbrechen des Lötwerks, das Eindringen von Feuchtigkeit und Wärmeschäden.
2.Signal- und thermische Vorteile: Kappe-Via reduzieren den Signalverlust um 20-30% (Flach-Pads = kürzere Bahnen) und verbessern die Wärmeübertragung um 15% gegenüber ungefüllten Via.
3.Kosten gegenüber Wert: Kappenleiter erhöhen die PCB-Kosten um 10 bis 20%, reduzieren aber Montagefehler um 40%, was sie für HDI- und Feinpitch-Designs lohnt.
4.Traditionelle Durchläufe zur Vereinfachung: Durchläufe sind für Platten mit geringer Dichte billig und robust; Blinde/begrabene Durchläufe sparen Platz ohne die Kosten für die Abdeckung.
5.Standards sind wichtig: Befolgen Sie IPC 4761 Typ VII für überdachte Durchläufe, um Defekte wie Grübchen oder Löcher zu vermeiden.

Was sind Capped Vias? Definition & Hauptvorteile
Durchschnitte mit Kappe sind eine spezielle Technologie, die entwickelt wurde, um zwei kritische Probleme in modernen Leiterplatten zu lösen: Lötleckagen (während der Montage) und Umweltschäden (Feuchtigkeit, Staub).mit einer Breite von mehr als 20 mm,, Kupfer) und mit einer flachen Kappe (Lötmaske, Kupferplattierung) versiegelt, wodurch eine glatte, undurchlässige Oberfläche entsteht.

Kerndefinition
Eine Kappe ist eine Vase, die nach dem Bohren und Plattieren zwei Schritte durchläuft:

1.Füllung: Das Durchlöcher wird mit Epoxidharz (für nichtleitende Zwecke) oder Kupferpaste (für thermische/elektrische Leitfähigkeit) gefüllt.
2.Capping: Eine dünne, flache Schicht (Lötmaske oder Kupfer) wird auf die Oberseite/die Unterseite des gefüllten Lochs aufgetragen und vollständig versiegelt.

Dieser Prozess beseitigt den leeren Raum im Durchgang und verhindert, dass beim Rückflusslöten das Lötmittel in das Loch fließt und dass Verunreinigungen in das PCB gelangen.

Wesentliche Merkmale der Kappenstraßen

Warum sich die Kappen für moderne Designs ausmachen
Bei HDI-PCBs (häufig in Smartphones, Wearables) ist der Platz ein Problem.

1Schweißschleifen: Schweißschleifen fließt während des Rückflusses in die Leitung, so dass das Pad leer bleibt und schwache Gelenke entstehen.
2.Pad Ungleichheit: Ungefüllte Durchläufe erzeugen Vertiefungen im Pad, was zu Komponenten Fehlausrichtung führt.

Die Kappenleiter lösen beides, indem sie ein glattes, flaches Pad schaffen, wodurch die Montagefehler bei HDI-Projekten um 40% reduziert werden.

Herstellungsprozess
Durchschnitte mit Kappe erfordern mehr Schritte als herkömmliche Durchschnitte, aber der zusätzliche Aufwand lohnt sich in Bezug auf die Zuverlässigkeit.

1.Basisvorbereitung: Beginnen Sie mit einem kupferbeschichteten Laminat (z. B. FR-4), das nach Maß geschnitten ist.
2Präzisionsbohrung: Laserdrohung (für Mikrovia < 150 μm) oder mechanisches Bohren (für größere Durchgänge) zur Schaffung von Löchern; die Toleranz muss ± 5 μm betragen, um eine Ausrichtung zu gewährleisten.
3- Plattierung: Die Wände werden mit Kupfer (25-30 μm Dicke) elektrisch beschichtet, um eine elektrische Verbindung zwischen den Schichten herzustellen.
4.Füllung:
Epoxidfüllung: Für nicht leitfähige Zwecke (z. B. Signalleiter) wird Epoxidharz in die Leiter injiziert und bei 120-150 °C gehärtet.
Kupferfüllung: Für die thermische/elektrische Leitfähigkeit (z. B. Stromleitungen) wird Kupferpaste aufgetragen und gesintert, um einen festen Leiter zu bilden.
5Planalisierung: Die gefüllte Leiste wird geschliffen, um eine flache Oberfläche zu erzeugen, um keine Beulen oder Grübchen zu gewährleisten (kritisch für das Löten).
6.Das Versiegeln: Zur Versiegelung des Durchgangs wird eine dünne Schicht aus Lötmaske (für nicht leitfähige Versiegelungen) oder Kupfer (für leitfähige Versiegelungen) aufgetragen.Dieser Schritt entspricht den Normen des IPC 4761 Typ VII, um Nadellöcher zu vermeiden.
7.Inspektion: Röntgenmaschinen prüfen die Füllung von Lücken; AOI (Automated Optical Inspection) überprüft die Flachheit und Ausrichtung der Kappe.

Profi-Tipp: Laserbohrungen sind für Mikrovia (< 150μm) mit einer durch die Konstruktion gekapselten Breite obligatorisch. Mechanische Bohrmaschinen können nicht die für feine Komponenten erforderliche Präzision erreichen.

Traditionelle Straßentechnologien: Wie sie sich mit überdeckten Straßen vergleichen
Traditionelle Durchläufer (durchlöchrig, blind, vergraben, Mikrovia) sind einfacher und billiger als Kappen-Via, haben jedoch keine Dichtungs- und Zuverlässigkeitsmerkmale.Nachfolgend finden Sie eine Aufschlüsselung der einzelnen Arten und deren Aufgliederung..

1Durch-Hole-Vias
Die älteste und am häufigsten vorkommende Form besteht aus Typ­Löchern, die vollständig durch die Leiterplatte mit kupferbeschichteten Wänden gehen.

Wesentliche Merkmale
a.Struktur: Verbindet oberste und untere Schichten; häufig für durchlöchrige Komponenten (DIP-ICs, Kondensatoren) verwendet.
b. Festigkeit: Kann 2 ̊3A Strom (1 mm Loch, 1 Unze Kupfer) tragen und Vibrationen widerstehen. Ideal für industrielle/militärische PCB.
c.Kosten: Die niedrigsten Kosten aller Arten (keine Füllungs-/Capping-Schritte).

Beschränkungen vs. beschränkte Strecken
a.Raumineffizienz: Sie nehmen 2x mehr PCB-Fläche ein als Kapsel-Mikrovia, was sie für HDI-Designs ungeeignet macht.
b.Lötprobleme: Nicht gefüllte Löcher laufen Gefahr, dass sich das Lötgerät verschleiert, insbesondere bei Feinspitzkomponenten.
c. Signalverlust: Lange Wege (durch das gesamte Brett) verursachen bei hohen Frequenzen (> 1 GHz) 30% mehr Signaldämpfung.

Am besten für
Einfache PCBs (z. B. Arduino-Boards), geringe Dichte-Designs und durchlöchernde Komponenten, bei denen Kosten und Festigkeit wichtiger sind als Miniaturisierung.

2Blind Vias.
Durchläufe, die eine äußere Schicht mit einer oder mehreren inneren Schichten verbinden, aber nicht durch die gesamte Platine hindurchgehen.

Wesentliche Merkmale
a.Bereichsersparnis: Reduzieren Sie die PCB-Größe um bis zu 30% gegenüber durchlöchrigen Durchgängen, die in Smartphones und Tablets üblich sind.
b.Signalqualität: Kürzere Wege senken den Durchschall um 25% im Vergleich zu durchgehenden Durchschlägen.

Beschränkungen vs. beschränkte Strecken
a.Nicht versiegelt: Nicht gefüllte Blindvias gefährden immer noch Leckagen und Feuchtigkeitsdurchdringungen.
b. Herstellungskomplexität: Laserdurchbohrungen und eine präzise Tiefenkontrolle (± 10 μm) erforderlich, die Kosten gegenüber Durchlöchern erhöhen, jedoch weniger als bei Kappenviasen.

Am besten für
PCB mit mittlerer Dichte (z. B. Smart-TV-Boards), bei denen der Platz knapp ist, die zusätzlichen Kosten jedoch nicht begrenzt sind.

3Vias ist begraben.
Durchläufe, die nur die inneren Schichten verbinden und niemals die Oberseite oder die Unterseite des PCB erreichen.

Wesentliche Merkmale
a.Maximaler Raumwirkungsgrad: Freisetzung der äußeren Schichten für Komponenten, wodurch eine um 40% höhere Dichte gegenüber blinden Durchgängen ermöglicht wird.
b.Signalintegrität: Keine Exposition gegenüber äußeren Verunreinigungen, was sie ideal für Hochgeschwindigkeitssignale (z. B. PCIe 5.0) macht.

Beschränkungen vs. beschränkte Strecken
a.Versteckte Mängel: Sichtbarkeit unmöglich, Röntgenaufnahme erforderlich, zusätzliche Testkosten.
b.Kein thermischer Nutzen: Nicht gefüllte, vergrabene Durchläufe übertragen Wärme schlecht im Vergleich zu geschlossenen Durchläufen.

Am besten für
PCB mit hoher Schichtzahl (z. B. Server-Motherboards), bei denen die Verbindungen der inneren Schicht kritisch sind und der Raum der äußeren Schicht begrenzt ist.

4. Mikrovia
Kleine Vias (< 150 μm Durchmesser), mit Laser gebohrt, in HDI-Konstruktionen verwendet.

Wesentliche Merkmale
a.Ultra-Miniatur: Ermöglichen Sie Stückgrößen von nur 0,2 mm, ideal für BGA und Wearables.
b.Signalgeschwindigkeit: Unterstützt Frequenzen bis 40 GHz mit minimalem Verlust.

Beschränkungen vs. beschränkte Strecken
a.Fragilität: Ungefüllte Mikrovia brechen leicht unter thermischer Belastung (z. B. beim Rückflusslöten).
b.Lötrisiko: Kleine Löcher sind anfällig für Lötwicking.

Am besten für
Ultra-kompakte Geräte (z. B. Smartwatches, Hörgeräte), bei denen oft Mikrovia mit Kappe verwendet werden, um die Zuverlässigkeit zu erhöhen.

Vergleiche zwischen Kappen- und traditionellen Straßen
Um die richtige Art zu wählen, müssen Leistung, Kosten und Herstellbarkeit abgewogen werden.

Beispiel aus der realen Welt: BGA-Assembly
Für eine BGA mit 0,4 mm Tonhöhe (in Smartphones üblich):

a. Verkleidete Durchläufe: Flat-Pads verhindern, dass das Lötgewebe sich auslöst, was zu einer Gelenkleistung von 99,5% führt.
b.Nicht gefüllte Mikrovia: Lötfläche fließt in Löcher, wodurch 15% der Gelenke versagen.
d. Durchlöcher: Nicht zu benutzen, nehmen zu viel Platz ein.

Wann sollte man eine Kappe verwenden (und wann sollte man sie vermeiden)?
Sie können sie nur dann verwenden, wenn ihre Vorteile die Kosten rechtfertigen, und sich für herkömmliche Durchgänge entscheiden, wenn Einfachheit oder Budget der Schlüssel sind.

Wann man sich für eine Kappe entscheiden sollte
1.HDI- oder Feinschallkonstruktionen: BGA, QFN oder Bauteile mit flachen Schallplatten mit einem Schallgehalt von < 0,5 mm sorgen für ein zuverlässiges Löten.
2.Hochspannungsumgebungen: Automobil (Unterhüllen), Luftfahrt oder medizinische Geräte
3.Hochgeschwindigkeitssignale: >1 GHz-Signale (5G, PCIe), bei denen ein geringer Signalverlust durch ein begrenztes Via-System kritisch ist.
4- Leistungskomponenten: Spannungsregler oder Verstärker mit gefüllten Durchgängen verbessern die Wärmeübertragung und verhindern eine Überhitzung.

Wann sollte man sich vor überdeckten Wegen hüten?
1.Low-Cost, einfache Leiterplatten: Arduino-Boards, grundlegende Sensoren durch Lochläufe sind billiger und ausreichend.
2.Low-Density-Designs: Keine Notwendigkeit für HDI-blinde/begrabene Durchläufe sparen Platz, ohne die Kosten zu begrenzen.
3.Prototypen: Schnelle Iterationen profitieren von günstigeren traditionellen Wegen; begrenzen Sie nur, wenn die Zuverlässigkeit kritisch ist.

Herausforderungen und Lösungen bei der Herstellung von Kappenvias
Durchschnitte mit Kappe erfordern eine präzise Fertigung. Fehler führen zu Defekten wie Hohlräumen, Grübchen oder Fehlausrichtung.
1Leere füllen.
Problem: Luftblasen in der Epoxid-/Kupferfüllung verursachen Schwachstellen und schlechte Wärmeübertragung.
Lösung: Verwenden Sie eine Vakuumfüllung, um Luft zu entfernen; bei 150°C 60 Minuten lang abkühlen, um eine vollständige Härtung zu gewährleisten.

2- Die Grübchen.
Problem: Eine ungleichmäßige Planisierung hinterlässt kleine Vertiefungen in der Kappe, was zu Schweißproblemen führt.
Lösung: Befolgen Sie die IPC 4761 Typ VII-Normen für das Schleifen (verwenden Sie 1μm Schleifmittel) und prüfen Sie mit AOI die Flachheit (Toleranz ±2μm).

3Wärmebelastung Risse
Problem: Kupfer- und PCB-Materialien erweitern sich unterschiedlich schnell und verursachen Risse in der Wände.
Lösung: Verwenden Sie hoch-Tg FR-4 (Tg > 170°C), um der thermischen Ausdehnung von Kupfer zu entsprechen; Plattenviasen mit Kupfer mit einer Dicke von 30 μm zur zusätzlichen Festigkeit.

4. Ausrichtung Fehler
Problem: Fehl ausgerichtete Durchläufe führen zu schlechten Schichtverbindungen.
Lösung: Verwenden Sie Laserbohrungen mit Sichtrichtung (Genauigkeit ± 1 μm); nach dem Bohren eine Röntgenuntersuchung zur Positionsabsicherung.

Normen für Kappenvias: IPC 4761 Typ VII
Um die Qualität zu gewährleisten, müssen die Kappenleiter IPC 4761 Typ VII entsprechen, der Industriestandard für gefüllte und Kappenleiter.

a.Füllmaterial: Epoxy muss eine Glasübergangstemperatur (Tg) von > 120°C aufweisen; Kupferpaste muss eine Leitfähigkeit von > 95% aufweisen.
b.Tiefe der Kappe: Die Kappen der Lötmasken müssen 10 ‰ 20 μm dick sein; die Kupferkappen 5 ‰ 10 μm dick.
c. Flachheit: Die Deckeloberfläche muss eine Abweichung von maximal ± 2 μm aufweisen, um die Zuverlässigkeit der Lötverbindung zu gewährleisten.
d. Inspektion: 100%ige Röntgeninspektion für die Füllung von Lücken; AOI für Flachheit und Ausrichtung der Kappe.

Die Einhaltung dieser Normen reduziert die Mängel um 50% und gewährleistet die Kompatibilität mit den weltweiten Herstellungsprozessen.

Häufig gestellte Fragen
1- Verbessern abgeschlossene Durchgänge die Signalintegrität?
Ja-gefasste Durchgänge schaffen kürzere, flache Signalpfade, wodurch die parasitäre Induktivität um 20% gegenüber ungefüllten Durchgängen reduziert wird. Dies macht sie ideal für Hochgeschwindigkeitssignale wie 5G oder PCIe.

2- Wie viel erhöhen die PCB-Kosten durch Kapseln?
Durchgehende Durchläufe erhöhen die Gesamtkosten für PCBs um 10 bis 20% (Füllung + Abdeckung + Inspektion).

3Kann in flexiblen PCBs eine Kappe verwendet werden?
Ja, flexible PCBs verwenden Polyimid-Substrate und epoxy-gefüllte Kappenvias. Das gefüllte Material verleiht kritischen Bereichen (z. B. Steckplatten) Steifigkeit, ohne dabei die Flexibilität zu beeinträchtigen.

4Gibt es Alternativen zu Kappenvias für Lötlecks?
Zelte (mit einer Lötmaske bedeckt) sind eine günstigere Alternative, aber weniger wirksam.

5Was ist der Unterschied zwischen Kapsel-Via und Via-in-Pad (VIP)?
Via-in-pad (VIP) platziert Durchgänge direkt unter Bauteilpads.Die VIPs müssen das lösen..

Schlussfolgerung
Die Kappen-Via sind ein Game-Changer für moderne Leiterplatten-Designs, die die kritischen Bedürfnisse von HDI, feinen Komponenten und Hochstress-Umgebungen erfüllen.Gefüllte Struktur verhindert Lötfehler, erhöht die Signalintegrität und verlängert die Lebensdauer von Leiterplatten, so dass sie für Smartphones, Automobilelektronik und Medizinprodukte unerlässlich sind.so herkömmliche Durchläufer (durchlöchrig), blind, begraben) bleiben die beste Wahl für einfache, kostengünstige Projekte.

Der Schlüssel zur Wahl der richtigen Technologie ist, sie mit Ihren Designzielen in Einklang zu bringen:

a. Priorisierung von Zuverlässigkeit und Dichte: Wählen Sie überdachte Durchläufe (IPC 4761 Typ VII).
b.Priorität geben Kosten und Einfachheit: Wählen Sie durchlöchrige oder blinde/begrabene Durchläufe.
c. Priorisierung der Ultra-Miniaturisierung: Wählen Sie abgeschlossene Mikrovia.

Da PCBs immer kleiner werden und die Komponenten immer feiner werden, werden die Kapselviasen immer wichtiger.Sie werden kleinere PCBs bauen., zuverlässiger und besser für die Anforderungen der modernen Elektronik geeignet.