Auswirkung von schlecht ausgeführten, mit Lötmasken verschlossenen Vias auf Via-Kupfer von PCB und Lösungen

Es scheint keine direkte Korrelation zwischen PCB (Printed Circuit Board)-Durchkontaktierungen, die mit Lötstopplack verschlossen sind, und Via-Kupfer aufzutreten. Ein schlecht durchgeführtes Lötstopplack-Plugging führt jedoch möglicherweise zu destruktiven Ergebnissen auf Leiterplatten. Als eine Art Spezialtechnologie für den Schablonendruck entwickelt sich die Lötmaskenstecktechnologie für die Leiterplattenherstellung mit der Anwendung und dem ständigen Fortschritt der SMT (Surface Mount Technology). Via-Plugging weist die folgenden Merkmale auf:
• Von allen Vias auf Leiterplatten müssen die meisten nicht freigelegt werden, mit Ausnahme von Komponenten-Plugging-Vias, Wärmeableitungs-Vias und Test-Vias. Durch Lötmasken-Plugging wird verhindert, dass Flussmittel oder Lötpaste auf der Bauteilseite durch Durchkontaktierungen in der späteren Bauteilmontagephase freigelegt werden, da dies möglicherweise zu Kurzschlüssen führt. Darüber hinaus kann durch die Anwendung der Lötmasken-Plugging-Technologie Lötpaste eingespart werden.
• Lötmasken-Plugging-Durchkontaktierungen sind kompatibel mit der Anforderung, die von SMT gefordert wird, und verhindern, dass Klebstoff auf der Oberfläche von Komponenten wie ICs (integrierte Schaltkreise) haftet. nicht durch Durchkontaktierungen abfließen.
• Die Lötmasken-Plugging-Technologie verhindert, dass Flussmittel, Chemikalien oder Feuchtigkeit in den engen Raum zwischen BGA-Komponenten und Leiterplatten eindringen, wodurch das Zuverlässigkeitsrisiko aufgrund von Reinigungsschwierigkeiten verringert wird.
• Manchmal zu Um die Anforderungen einer automatisierten Montagelinie zu erfüllen, sollte das Vakuum genutzt werden, um PCB für den Transport oder die Inspektion zu absorbieren. Daher müssen Durchkontaktierungen mit Lötstopplack verschlossen werden, um eine Vakuumleckage zu verhindern, die möglicherweise zu einem losen Halt führt.

Ursachen für schlecht ausgeführtes Verstopfen der Lötstoppmasken

Eine der Ursachen für schlecht durchgeführtes Lötstopplack-Plugging liegt in unvollständigem oder unzureichendem Lötstopplack-Plugging.

Unvollständiges oder unzureichendes Lötmasken-Plugging bezieht sich auf eine Situation, in der kein Lötmaskenöl im oberen Teil der Durchkontaktierungen vorhanden ist, während nur wenig Lötmaskenöl im unteren Teil verbleibt.

Ein weiteres Beispiel für unvollständiges oder ungenügendes Stopfen der Lötstoppmaske zeigt an, dass sich auf der linken Seite des Vias eine Lötstoppmaske befindet, während sich ein sogenanntes Luftloch entlang der Lochwand von der Via-Öffnung auf der rechten Seite des Vias nach unten ausdehnt. Es dehnt sich dann zur linken Seite der Via-Wand aus, wenn es sich dem mittleren Teil des Vias nähert, wobei ein Querschnitt erzeugt wird. Via-Kupfer bricht fast an der Schnittstelle zwischen Querschnitt und Via-Wandkupfer.

Ursachen für Via-Kupferbruch oder -dünnheit

Sobald ein unvollständiges oder unzureichendes Verstopfen der Lötmaske stattfindet, kann Mikroätzlösung oder Säurelösung in einem späteren Herstellungsprozess der Leiterplatte in die Durchkontaktierung fließen. Die Vias sind normalerweise klein und haben einen Durchmesser von weniger als 0,35 mm. Beim Verstopfen der Lötmaske verbleibt kein oder nur wenig Lötmaskenöl zum Zelten an der Durchkontaktöffnung, während sich in der Mitte der Durchkontaktierung oder am Boden der Durchkontaktierung eine Lötstoppmaske befindet, sodass es keine Durchgangswege für Lösungen innerhalb der Durchkontaktierungen gibt. Lösungen können nur am Schnittpunkt von Lötstopplack und Durchkontaktierungswand verborgen werden, die nicht beseitigt werden können, was letztendlich zu einem Durchbruch oder einer dünnen Durchkontaktierung des Kupfers führen wird.

Schäden durch Via-Kupferbruch oder Dünnheit aufgrund schlecht ausgeführter Lötmasken-Verstopfung

a. Wenn Kupfer an der Innenseite der Durchkontaktierung so dünn wird, erreicht der Widerstand den Milliohm-Pegel. Es wird nicht mit der angewandten Zweileiter-Messmethode getestet, so dass fehlerhafte Produkte nicht aufgedeckt werden.

Wenn der elektrische Test das Problem der Dünnheit des Via-Kupfers nicht aufdeckt, wird dünnes Kupfer aufgrund des Hochtemperaturbetriebs und der Z-Achsen-Ausdehnung in der PCBA-Phase (Leiterplattenmontage) mit dem Löten abgebrochen. Infolgedessen leiden elektronische Produkte unter einer unzureichenden Funktionsimplementierung oder sie werden möglicherweise funktionsinstabil, wenn Kunden sie langfristig verwenden. Wenn es um dünnes Via-Kupfer geht, ohne dass es vollständig gebrochen wird, kann dies nicht durch die Anwendung gewöhnlicher Inspektionsmethoden einschließlich AOI, AXI und visueller Inspektion festgestellt werden. Sobald dies festgestellt wird, müssen alle Produkte, die zur gleichen Produktionscharge gehören, verschrottet werden, was zu großen Verlusten führt.

b. Was den Durchbruch des Kupfers oder den Zirkularbruch anbelangt, können Leiterplattenhersteller ihn durch elektrische Tests finden. Es besteht jedoch das Problem, dass das Ätzen von Kupfer durch eine Mikroätzlösung ein so langer Prozess ist, dass er nicht erzeugt wird, bis er beim Kunden ankommt. Dies bedeutet, dass das Durchbrechen von Kupfer nur von Kunden gefunden werden kann, die nur den instabilen Betriebszustand elektronischer Produkte spüren. Wenn Kunden beispielsweise feststellen, dass elektronische Produkte einen schwarzen Bildschirm haben oder hängen bleiben, kann dies möglicherweise auf einen Kupferbruch zurückzuführen sein.

Lösungen

a. Aus der Perspektive des Engineering Design

Nachdem die Konstruktionsabteilung einer PCB-Fertigungsfabrik PCB-Designdateien von Kunden erhalten hat, sollte man sich auf die Öffnung des Plugging-Via und seine Anforderungen konzentrieren. Im Allgemeinen sollte die Apertur eines Plugging-Via unter 0,35 mm liegen und nicht zu groß sein, da eine zu große Apertur dazu neigt, das Plugging leichter unvollständig oder unzureichend zu machen. Obwohl Kunden Anforderungen an das Plugging von Vias vorbringen, legen sie normalerweise keine spezifischen Vorschriften für die Fülle von Plugging-Vias fest. In Übereinstimmung mit den Vorschriften der IPC ist das Plugging über Mehrweite ebenfalls nicht spezifisch definiert. Basierend auf den Anforderungen der unterschiedlichsten Leiterplattenhersteller und meiner jahrelangen technischen Erfahrung glaube ich, dass es am besten ist, Vias mit einer Fülle von mehr als 75 % zu versehen.

b. Aus der Perspektive der Verbesserung der Lötstoppmasken-Technologie

Bis jetzt beherrscht die Leiterplattenindustrie die folgende Art des Lötstoppmasken-Pluggings durch Technologien:
Technologie #1 Via-Plugging → Lötstoppmaskendruck (Aluminiumblech ist am Via-Plugging beteiligt und eine Absaugplatte wird verwendet)
Technologie #2 Via Plugging erfolgt zeitgleich mit Lötstopplack-Öldruck.
Technologie #3 Resin Plugging → Lötstopplackdruck
Technologie #4 Oberflächenbeschaffenheit → Via Plugging

Hinsichtlich der Durchkontaktierungsfülle wird vorgeschlagen, die erste und die dritte Durchkontaktierungstechnologie anzuwenden, da beide Verfahren zu einer hohen Fülle beitragen. Sie leiden jedoch unter komplizierten Herstellungsprozessen mit Aluminiumblech und erforderlicher Abgasplatte. Darüber hinaus werden zwei oder mehr Drucker für das synchrone Drucken benötigt und das Backen der Platine nimmt mehr Zeit in Anspruch.

Technologie Nr. 2 zeichnet sich durch eine hohe Herstellungseffizienz aus, ist jedoch ziemlich schwierig über die Fülle zu kontrollieren. Diese Art von Technologie wird nicht empfohlen, da eine geringe Durchkontaktierungsfülle gemäß der Diskussion im vorherigen Teil dieses Artikels dünnes Durchkontaktierungskupfer oder Durchkontaktierungskupferbruch hervorrufen wird.

Technologie Nr. 4 wird normalerweise nicht angewendet, daher wird sie im späteren Teil dieses Artikels nicht besprochen.

c. Via Eröffnungsproblem bei elektrischen Tests aufgedeckt

Via-Öffnungsprüfung zeigt an, ob unvollständiges oder unzureichendes Via-Plugging bei dünnem Via-Kupfer oder erzeugtem Kupferbruch auftritt.

Wie bereits erwähnt, ist die elektrische Prüfung selten in der Lage, über Kupfer dünn zu werden, ist jedoch in der Lage, das Problem des kreisförmigen Kupferbruchs zu untersuchen. Wenn während des elektrischen Tests offene Vias untersucht werden, kann dies angewendet werden, um zu überprüfen, ob dies auf eine stromlose Kupferplattierung, eine Plattierung oder eine schlecht ausgeführte Lötstoppmaske durch Via-Plugging zurückzuführen ist. Ist die Problemursache erforscht, können anschließend entsprechende Maßnahmen aufgelistet werden.

d. Aus Sicht der Lötstopplack- oder Harzqualität

Bei neuem Via-Plugging-Lötstopplacköl und Via-Plugging-Harz muss eine technologische Prüfung durchgeführt werden, damit deren Qualität garantiert werden kann. Anschließend sollten sie zur Teilnahme an Kleinserientests verwendet werden, um ihre Leistung und Qualität weiter zu überprüfen. Wie im vorherigen Teil dieses Artikels dargestellt, führt eine niedrige Qualität der Via-Plugging-Lötmaske oder des Via-Plugging-Harzes zu einigen Problemen, z. B. Luftlöchern. Wenn die Mikroätzlösung in das Luftloch eintritt, wird das Via-Kupfer langsam mit dünnem Via-Kupfer oder Via-Kupferbruch weggeätzt. Ihre Qualität kann nie durch ihre niedrigen Kosten beeinträchtigt werden.

Das Aufbringen von Lötmasken spielt eine Schlüsselrolle bei der Leiterplattenherstellung, und die Fülle des Via-Pluggings ist von erheblicher Bedeutung, da sie das Erscheinungsbild des Produkts betrifft und mit Qualitätsproblemen des Via-Kupfers aufgrund unvollständiger oder unzureichender Via-Pluggings korreliert. Daher sollte der praktischen Verwaltung besondere Aufmerksamkeit geschenkt werden. Insbesondere sollten geregelte Verfahren eingehalten werden; Fertigungsverwaltung sollte verfeinert werden; Inspektionsstandards sollten geklärt werden, damit die Fülle des Via-Pluggings vollständig garantiert wird.

Hilfreiche Ressourcen
• Lötstoppmaske und ihre Designtipps
• Designanforderungen von SMT-Leiterplatten:Einstellungen für Pad-Trace-Verbindung, Durchgangslöcher, Testpunkt, Lötstoppmaske und Siebdruck
• Einfluss auf die Lötstoppmaske Dickengleichmäßigkeit durch Siebdruck-Nagelbettdesign
• Effektive Maßnahmen zur Verbesserung der Lötstoppmaske durch Fertigungstechnologie