Placcatura in Rame Avvolgente nel Tuo PCB

Nessuno vuole acquistare un nuovo dispositivo elettronico per poi vederlo guastarsi una settimana dopo. Ho lo stesso monitor piatto da oltre cinque anni, ed è probabilmente il dispositivo elettronico più resistente che abbia mai posseduto. Se ami i progetti affidabili, allora probabilmente presti attenzione agli standard industriali progettati per migliorare la durata dei dispositivi.

La metallizzazione delle vie su un PCB dovrebbe essere abbastanza affidabile da poter resistere a shock e cicli termici. Qui è dove i processi di metallizzazione diventano critici, e i nuovi requisiti di metallizzazione IPC 6012E specificano tecniche di placcatura progettate per migliorare l'affidabilità delle strutture via-in-pad.

Strutture di Placcatura in Rame

Le strutture via-in-pad riempite richiedono che i fori via siano placcati in rame per poter instradare i segnali tra i vari strati in un PCB multistrato. Questa placcatura si collega ad altri pad nelle strutture via-in-pad, così come direttamente a una traccia utilizzando un piccolo anello anulare. Queste strutture sono indispensabili, ma sono note per avere alcuni problemi di affidabilità sotto cicli termici ripetuti.

Le norme IPC 6012E hanno recentemente aggiunto un requisito di placcatura in rame avvolgente per le strutture via-in-pad. La placcatura in rame riempita dovrebbe continuare intorno al bordo del foro via ed estendersi sull'anello anulare che circonda il pad del via. Questo requisito migliora l'affidabilità della placcatura del via e ha il potenziale per ridurre i guasti dovuti a crepe, o alla separazione tra le caratteristiche superficiali e il foro via placcato.

Le strutture con avvolgimento in rame riempito appaiono in due varietà. In primo luogo, un film di rame continuo può essere applicato all'interno di un via, che poi si avvolge sopra i strati superiore e inferiore alle estremità del via. Questa placcatura in rame avvolgente forma quindi il pad del via e la traccia che conduce al via, creando una struttura in rame continua.

In alternativa, il via può avere il proprio pad separato formato intorno alle estremità del via. Questo strato di pad separato si collega a tracce o piani di massa. La placcatura in rame che riempie il via si avvolge quindi sopra la parte superiore di questo pad esterno, formando un giunto a testa tra la placcatura in rame riempita e il pad del via. Si verifica una certa adesione tra la placcatura riempita e il pad del via, ma i due non si fondono insieme e non formano una struttura continua unica.

Foratura dei fori via in un PCB

Affidabilità sotto cicli termici

Man mano che una PCB viene sottoposta a cicli termici nel tempo, l'espansione volumetrica crea stress compressivo o tensile sul rivestimento in rame, sul materiale di riempimento dei via e sulle interfacce del laminato. La quantità di stress dipende da numerosi fattori, tra cui il gradiente di temperatura tra la scheda e l'ambiente, i coefficienti di espansione termica per ciascun materiale coinvolto e il numero di strati nella scheda.

La discrepanza dei coefficienti di espansione termica dei materiali della scheda è una causa significativa di stress sul rivestimento in rame. Questo può causare la rottura del rivestimento nel barilotto del via e la sua separazione dalla giunzione a testa. Il rivestimento continuo in rame può anche rompersi ad angolo retto all'estremità del via.

Una volta che l'interno del via si separa dalla giunzione a testa, o se il via si rompe al bordo del rivestimento, si verifica un guasto a circuito aperto nel via. Ulteriori guasti si verificheranno man mano che la scheda si flette durante i cicli termici ripetuti. I via che terminano più vicino allo strato più esterno della scheda sono molto più suscettibili a fratturarsi sotto cicli termici poiché la scheda tenderà naturalmente a flettersi in modo più marcato in questi strati.

Nonostante il potenziale di fallimento in queste strutture, la placcatura con avvolgimento in rame è ancora più affidabile rispetto alle vie che non utilizzano la placcatura con avvolgimento in rame. Questo strato aggiuntivo di rame avvolto fornisce un'integrità strutturale extra alla placcatura nella parete della via, oltre ad aumentare l'area di contatto tra la placcatura della via e l'anello anulare.

La visibilità e la stabilità del rame sulla tua scheda sono preziose.

L'integrità strutturale può essere ulteriormente aumentata aggiungendo una placcatura a bottone sopra la placcatura avvolgente. Alcuni produttori lo fanno per principio. La placcatura a bottone si avvolgerà anche sopra e sotto i bordi della via, proprio come la placcatura avvolgente. La resistenza alla placcatura viene poi rimossa, la via viene riempita con un epossidico, e la superficie viene infine pianificata, lasciando una superficie liscia. Questo è probabilmente il modo migliore per massimizzare l'affidabilità pur rispettando gli standard IPC 6012E.

La placcatura conforme a IPC 6012E può essere applicata facilmente anche ai via interrati, purché questi siano segmentati in stack di strati separati. Gli stack di strati interni possono essere placcati con avvolgimento in rame, proprio come nel caso di un via passante. Questi via sui strati interni possono essere placcati esattamente come si farebbe con un via passante. Ogni stack segmentato viene placcato, l'impilamento finale può essere organizzato utilizzando un prepreg.

Spostare un Progetto alla Fabbricazione e alla Produzione

Quando invii il tuo circuito stampato per la fabbricazione e la produzione, vorrai assicurarti di avere il software disponibile per trasmettere con precisione le informazioni sulla tua scheda e sui componenti. Il tuo processo di progettazione non dovrebbe essere interrotto dalla necessità di cercare nuovamente un fornitore o trovare un nuovo fabbricante in grado di lavorare seguendo le tue istruzioni esatte.

Utilizzare un buon distinta dei materiali può permetterti di avere istruzioni chiare per le parti ai tuoi partner e fornitori. Avere un software di progettazione che si abbina ai file di output per la produzione e alla distinta dei materiali può facilitare il passaggio del tuo progetto alla fabbricazione con semplicità e precisione.

Un ottimo software per la progettazione di PCB come Altium Designer rende facile definire il tuo stack di strati, le opzioni di placcatura e progettare le vie che appariranno nel tuo PCB multistrato. Un pacchetto software di progettazione PCB di alta qualità come Altium Designer può aiutarti a progettare dispositivi che soddisfano gli standard IPC.

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