PCB プラグホールを実現するには?

Apr 13, 2024 ご伝言

導電孔は回路の接続と導電の役割を果たしており、電子産業の発展を促進するだけでなく、PCBの発展も促進し、プリント基板の製造プロセスと表面実装技術に高い要求を課しています。ビアホールプラグプロセスが登場し、次の要件も満たす必要があります。(1)導電孔に銅が十分であり、はんだマスクをプラグできるかどうか。

(2)導電孔内には、一定の厚さ(4ミクロン)の錫と鉛が存在しなければならず、また、はんだマスクインクが孔内に侵入して錫ビーズが孔内に隠れることがあってはならない。

(3)導電孔には、透明ではないソルダーマスクインクプラグ穴が必要であり、スズリング、スズビーズ、平坦度要件があってはならない。

電子製品が「軽薄短小」の方向へ発展するにつれ、PCBも高密度、高難度へと発展しています。そのため、SMTやBGA PCBが大量に登場し、顧客は部品を実装する際にプラグホールを必要としており、主に次の5つの目的を果たしています。

(1)PCBピークはんだ付け時に、導電穴を通して部品表面に錫が浸透して起こる短絡を防止します。特に、BGAパッドにスルーホールを配置する場合は、最初にプラグホールを作ってから金メッキを施して、BGA溶接を容易にする必要があります。

(2)導電孔内にフラックス残留物が残らないようにする。

(3)電子工場の表面実装と部品の組み立てが完了したら、PCBを試験機で真空吸引して負圧を形成してから完成させる必要がある。

(4)表面のはんだペーストが穴に流れ込み、仮想はんだ付けが発生して取り付けに支障をきたすのを防ぐ。

(5)はんだ付け時にはんだビーズが飛び出してショートするのを防ぐ。

 

プラグホールは樹脂プラグホールと電気メッキプラグホールに分けられます。

樹脂プラグホール:無溶剤インクを使用して穴を塞ぐと、一般的なインクの充填が難しい問題を解決できるだけでなく、熱によるインクのひび割れのリスクも軽減されます。通常、アスペクト比が大きい開口部に使用されます。

 

 

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樹脂プラグホールの利点:

1. 多層基板 BGA に樹脂プラグを使用すると、穴間の距離が短縮され、配線の問題が解決されます。

2. 圧力をバランスさせることができる中間層の厚さの制御と内層HDI埋め込み穴埋め接着剤の設計との間の矛盾。

3. 基板厚が厚いスルーホールにより、製品の信頼性が向上します。

4. PCB で樹脂プラグ穴を使用するプロセスは、BGA 部品によるものであることが多く、従来の BGA では、PAD と PAD の間に VIA を作って配線を背面に行うことができます。ただし、BGA が密集しすぎて VIA を出せない場合は、PAD から直接ドリルで穴を開けて配線用の別の層に VIA を作り、その後、穴に樹脂を充填して銅メッキして PAD にすることができます。これは一般に VIP プロセス (via in pad) と呼ばれています。樹脂プラグ穴なしで PAD に VIA だけを作ると、スズ漏れ、背面のショート、前面の空はんだが発生しやすくなります。

PCB 樹脂による穴の塞ぎのプロセスには、穴あけ、電気メッキ、塞ぎ、焼き付け、研磨が含まれます。穴あけ後、穴にメッキを施し、次に樹脂を塞いで焼き付け、最後に樹脂を平らに研磨します。研磨した樹脂には銅が含まれていないため、銅をさらにコーティングして PAD にします。これらのプロセスはすべて、通常のプロセスに従って、最初に塞ぐ穴を処理し、次に他の穴をドリルで開けるという、元の PCB 穴あけプロセスの前に行われます。

プラグ穴が適切に塞がれておらず、穴の中に気泡がある場合、気泡は水分を吸収しやすいため、スズ炉を通過するときにボードが爆発する可能性があります。ただし、プラグ穴のプロセス中に穴の中に気泡があると、焼成中に樹脂が押し出され、片側が凹み、もう片側が突出する状況が発生します。この時点で不良品を検出でき、気泡のあるボードは、爆発の主な原因が水分であるため、爆発する可能性は低いです。したがって、新しく製造されたボードまたはボードをロード中に焼成すると、通常は爆発しません。

電気めっきの穴充填:現在、充填動作は添加剤の特性を利用して銅の各部の成長速度を制御することによって行われます。主に連続多層穴加工(ブラインドホールプロセス)または高電流設計に使用されます。

電気めっきによる穴埋めの利点:

1. ディスク上の積み重ねられた穴や穴の設計に役立ちます。

2. 電気性能の向上は高周波設計に役立ちます。

3. 熱放散に役立ちます。

4. プラグ穴と電気接続が 1 つのステップで完了します。

5. 盲穴は電気メッキ銅で埋められており、導電性接着剤よりも信頼性が高く、導電性も優れています。

では、PCB 回路基板のスルーホールを塞ぐプロセスはどのように実現されるのでしょうか?

1、熱風レベリングおよびプラギングプロセス

このプロセスフローは、基板表面のはんだマスク→HAL→プラグホール→硬化です。生産はプラグホールなしのプロセスで行われ、熱風レベリング後、アルミメッシュプレートまたはインクブロッキングネットを使用して、すべての要塞のプラグホールが完成します。プラグインクは、感光性インクまたは熱硬化性インクを使用できます。このプロセスフローは、熱風レベリング後に導電穴が油を失わないことを保証できますが、インクの汚染や基板表面の凹凸を引き起こしやすく、取り付け時に仮想はんだ付けにつながる可能性があります。

2、熱風レベリングフロントプラグホールプロセス

1. ボードを研磨した後、アルミシートを使用して穴を塞ぎ、硬化させ、パターンを転写します。

このプロセスでは、CNCドリルマシンを使用して、プラグが必要なアルミシートをドリルで穴あけし、メッシュプレートを作成し、穴を塞ぎます。プラグインクは、硬度が高く、穴壁への接着性に優れた熱硬化性インクを使用することもできます。プロセスフローは次のとおりです:前処理→プラグ穴→研磨プレート→パターン転写→エッチング→プレート表面ソルダーマスク

この方法により、スルーホールプラグの穴が平らになり、熱風で水平にされることが保証され、穴の端での油の爆発や油の損失などの品質上の問題はありません。ただし、このプロセスでは銅を一度厚くする必要があるため、基板全体に高い銅めっき要件が求められます。

2. アルミシートで穴を塞いだ後、基板の表面に直接はんだマスクをスクリーン印刷します。

このプロセスでは、CNC ドリル マシンを使用して、穴を塞ぐ必要があるアルミ シートをドリルで穴あけし、メッシュ プレートを作成し、スクリーン印刷機に取り付けて穴を塞ぎ、穴を塞いだ後、30 分以内に停止します。スクリーン印刷プレートの表面は、36T スクリーンで直接はんだ付けされます。プロセス フローは、前処理 - 穴を塞ぐ - スクリーン印刷 - 事前乾燥 - 露光 - 現像 - 硬化です。

このプロセスにより、導電穴カバーに十分な油が塗られ、プラグ穴が平らになり、熱風レベリング後に導電穴がはんだ付けされておらず、穴に錫ビーズが隠れていないことが保証されます。ただし、硬化後にインクが穴のパッドにはんだ付けされやすく、はんだ付け性が低下します。

3. アルミ板の目立て、現像、予備硬化、研磨後の表面溶接

CNC ドリル マシンを使用して、プラグ穴が必要なアルミ シートをドリルで穴あけし、メッシュ プレートを作成し、プラグ穴用の変位スクリーン印刷機に取り付けます。プラグ穴は、両側に突き出ている完全な状態でなければなりません。その後、硬化および研磨して表面処理を行います。プロセス フローは次のとおりです。前処理 - プラグ穴 - 事前乾燥 - 現像 - 事前硬化 - 基板表面ソルダー マスク。

このプロセスでは、プラグホール凝固を利用して、HAL 後にスルーホールからオイルが落ちたり破裂したりしないようにします。ただし、HAL 後、スルーホール内のスズビーズとスルーホール上のスズの問題を完全に解決することは困難です。

4.基板表面のソルダーマスクとプラグホールの同時完成

この方法では、パッドまたはネイルベッドを使用して、スクリーン印刷機に取り付けられた 36T (43T) スクリーンを使用します。ボードの表面が完成すると同時に、すべてのスルーホールが塞がれます。プロセスフローは、前処理 - スクリーン印刷 - 事前乾燥 - 露光 - 現像 - 硬化です。