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TRAMONTO:设计高密度挠性电路的焊盘内通孔

十月 13, 2021 | John Talbot, Tramonto Circuits
TRAMONTO:设计高密度挠性电路的焊盘内通孔

对于高密度多层挠性电路设计,用于独立焊盘和SMT元件的额外区域严重限制了扇出走线的可用空间。通过在挠性和刚挠结合电路中设计焊盘内通孔,以此作为贴装元件的焊盘,可以显著提高走线密度。元件可直接焊接在填充铜或银的平整通孔上。

利用焊盘内通孔可以释放额外的表面积用于布线。但是,与任何新技术一样,挠性电路使用这种结构时需要注意:制造商为SMT焊盘填充刚性PCB上的通孔时,通常会使用导电环氧树脂、镀铜填充,再平整表面,打磨后可形成平滑的焊盘表面,使得组装厂能够在贴装工艺中正常加工PCB。

焊盘内通孔技术的发展使刚性PCB通孔填充的应用非常普遍。使用加工刚性PCB的设备来进行挠性板的填充和平整化,挠性板会翘曲。丝网填充工艺要用力按压表面,将墨水压入微通孔的浅凹处,而挠性电路不能保持足够的硬度,无法适应丝网填充工艺。另外,挠性PCB在强力打磨平整设备中会翘曲。

 

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刚性PCB通孔工艺是在钻孔和化学镀之后,在成像和蚀刻之前填充导电油墨。在烤箱循环固化导电油墨后,打磨整平,从表面去除导电填充材料。最后得到的表面非常光滑,为施加干膜做好准备。对刚性PCB先施加干膜、成像、显影、电镀,再去除干膜、蚀刻基底铜,之后剥锡。由此产生的通孔表面填充铜,最后形成只有轻微的凸起的平整表面。

挠性电路的通孔填充操作则完全不同。它利用水平、平整丝网印刷工艺,用导电油墨填充通孔。不可避免地,一些填充材料会在PCB表面留有凸起部分。残余物将在盖镀过程中被镀覆,在进行最终蚀刻时可能会形成短路,所以过度印刷的残余物需要清除,但去除挠性PCB的残留物很难。平面打磨机通常用于去除刚性PCB上的硬化填充残留物和少量表面铜,由于挠性电路太薄,通过平面打磨机时容易翘曲。故这种方法很少用于挠性微通孔或激光通孔。

一种新型改进工艺采用特殊类型的镀铜来填充多层挠性电路平整焊盘内通孔。在激光钻孔的薄挠性层上,新的铜填充电镀化学组成可从下往上填充激光通孔,在通孔上形成相当平整的顶面。虽然会看到一些小的凸起,但对组装厂来说不会导致质量问题。这种电镀技术广泛应用于各种挠性电路和刚挠结合电路。

顶级挠性电路制造商采用专门设计的镀铜生产线,可优先在通孔内镀铜,有效地填充通孔,而不会在PCB表面镀上大量的铜。表面多余的电镀铜韧性较差,通常,需要RA铜来保持走线的柔韧性。此外,当走线表面有额外的镀铜时,很难在外层蚀刻非常小的特征(通常用于焊盘内通孔技术的高密度设计)。

由于通孔仅用铜选择性填充,不采用树脂填充,表面足够光滑,不需要打磨操作。因此,整个打磨和导电屏蔽工艺以及挠性电路的不均匀表面形貌都不是问题。镀铜填充工艺的唯一缺点是,填充铜的通孔有时没有完全填充平整或有小的向外凸起,但凸起对组装厂来说不是问题。挠性电路使用填充铜通孔可以释放通孔焊盘和空间,以此大大增加布线面积。

 

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针对非常小的焊盘,小凸起占据了焊盘表面的大部分面积,会导致组装问题。小凸起通常不是问题,但对于01005芯片和小型BGA等焊盘,凸起可能会给组装带来挑战。有时,元件组装厂必须修改他们的工具和工艺,在焊盘上稍微添加适量的焊膏来处理小凸起。

目前为止,我所讲的一切都是假设针对多层挠性电路。刚挠结合PCB也可以利用焊盘内通孔技术,具体取决于应用及材料堆叠,填充方法可以根据设计而变化。例如,如果刚挠结合板上的刚性盖层相对较厚(大于0.010"以上),则需要像刚性PCB一样用导电树脂填充、整平;较薄的外盖层(0.003"或更薄)可采镀铜填充方案;对于0.003"到0.010"之间的刚挠结合板,最好咨询供应商,让其为具体应用提供最佳方案。

 

更多内容可点击这里查看,文章发表于《PCB007中国线上杂志》9月号,更多精彩原创内容,欢迎关注“PCB007中文线上杂志”公众号。

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