Jump to content

    
Sign in to follow this  
makc

Варианты Via-in-Pad для копусов с КП на нижней поверхности (QFN/DFN, etc)

Recommended Posts

Приветствую всех участников!

Возник вопрос что делать с переходными отверстиями для exposed pad QFN/DFN, чтобы предотвратить утекание в них припоя из-под центральной КП?

Самый простой вариант - использовать заполнение переходных отверстий компаундом, но это увеличивает стоимость плат и не все производители могут это делать.

Другой вариант - закрывать эти переходные отверстия с помощью паяльной маски с помощью тентирования via, либо с помощью обыкновенной (штатной) паяльной маски.

Последний вариант кажется самым предпочтительным с точки зрения стоимости получаемых ПП и технологичности, но возникает очевидный вопрос: какие есть подводные камни с точки зрения автоматического монтажа подобных печатных плат?

AN1902.pdf от NXP предлагает такие варианты (я говорю про вариант c):

1457548003_.thumb.png.8b0a41cd143d42f4e7f2fc9efb1b66a2.png

Еще есть несколько неплохих статей и заметок на эту тему:

http://hamppcb.blogspot.com/2016/03/via-in-pad-design-considerations-for.html

https://www.pcblibraries.com/forum/ipc7093a-btc-qfn-solder-mask-defined-thermal-pad_topic2154.html

https://forum.kicad.info/t/a-help-with-qfn-footprint-with-thermal-vias-and-solder-paste/5293/11

Impact_Via_Pad_Design_QFN_Assembly_smta.pdf

В последней статье предлагают еще компромиссные варианты типа изменения формы трафарета для паяльной пасты, чтобы она не попадала на переходные отверстия (мне это не очень нравится) и самый примитивный вариант - маска над отверстиями (пояски паяльной маски):

2016984639_.thumb.png.2cf14374496c44f3fede1bfcb38d72cc.png

 

Кто-нибудь использовал подобные методы защиты от протекания припоя? Какие были результаты последующем монтаже и негативные последствия?

 

 

 

Share this post


Link to post
Share on other sites

А чем вам не нравится утекание? Оно позволяет в вариантах а и б плотнее лечь микросхеме при разбросах точности дозировки припоя.

Я даже увеличиваю до 1мм отверстие...

 

Как-то отдал китайцам проект, где все виа с двух сторон закрыты маской. Та часть что попали в пады были выполнены как No SM Ring

 

В России такое не прокатывало - обязательно уберут с одной стороны, что плохо для промывки.

Поэтому сейчас у меня 2 варианта виа - открытые с обеих сторон для падов и закрытые с обеих сторон для остальных мест.

 

Share this post


Link to post
Share on other sites
1 hour ago, makc said:

Возник вопрос что делать с переходными отверстиями для exposed pad QFN/DFN, чтобы предотвратить утекание в них припоя из-под центральной КП?

Использую всегда для этого модификацию трафарета под пасту.

image.thumb.png.99e1abae894f56d2d4e3a275902d2afb.png

Вид после пайки: 

image.thumb.png.927eba59251fc0d021b890fce09b5e1e.png

Как видно припой не затекает.

А закрытые с одной стороны via не дает делать производитель плат, поскольку не гарантирует промывку.
Закрытые с двух строн via думаю  усложнят репайринг.  

Кстати маску под пасту по любому надо сегментрировать на более мелкие отверстия если на плате есть мелкие пады и большие пады. 
Чтобы не было большой разницы в размерах отверстий. 

Share this post


Link to post
Share on other sites
45 минут назад, AlexandrY сказал:

Как видно припой не затекает.

Не видно, т.к. если он не протек на другую сторону, то это еще не значит, что он не затек в ПО. Нужен нормальный crossection, чтобы можно было что-то утверждать (см. статьи выше). Но в целом, согласен, проблемы с выходом на другую сторону нет и это уже само по себе довольно неплохо. Плохо что могу быть пустоты под корпусом, которые неконтролируемо ухудшают теплоотвод.

47 минут назад, AlexandrY сказал:

А закрытые с одной стороны via не дает делать производитель плат, поскольку не гарантирует промывку.

И это правильно, т.к. потом будут проблемы, правда непонятно когда именно.

48 минут назад, AlexandrY сказал:

Закрытые с двух строн via думаю  усложнят репайринг.  

Чем?

48 минут назад, AlexandrY сказал:

Кстати маску под пасту по любому надо сегментрировать на более мелкие отверстия если на плате есть мелкие пады и большие пады. 
Чтобы не было большой разницы в размерах отверстий. 

Это понятно, но по большому счёту это уже вопрос технолога на производстве, а не разработчика ПП.

Share this post


Link to post
Share on other sites
2 часа назад, _4afc_ сказал:

А чем вам не нравится утекание? Оно позволяет в вариантах а и б плотнее лечь микросхеме при разбросах точности дозировки припоя.

Я даже увеличиваю до 1мм отверстие...

Оно может привести к выходу припоя на обратную сторону и трафарет на неё уже не ляжет. Ну и появление пустот негативно влияет на теплоотвод.

 

2 часа назад, _4afc_ сказал:

Поэтому сейчас у меня 2 варианта виа - открытые с обеих сторон для падов и закрытые с обеих сторон для остальных мест.

Да, у меня то же самое. Но хочется большего. ;-)

Share this post


Link to post
Share on other sites

Ничего не делаю для предотвращения утекания. Платы были с via как 0.2\0.5 так и 0.3\0.7. Маска зеленая\черная с обратной от площадок стороны. Монтирует резонит, серийность несколько тысяч (хотя если по всем проектам брать, где стоят похожие вещи, наверное за десяток перевалит). Ни разу не было проблем с перегревом или непропаем, вытеканием с обратной стороны. Все образцы выдерживают 500g 2мс.

При этом если микросхему поднять феном, на пузе более чем достаточно припоя. Да, рентген-контроль не делали, но что есть, то есть. Паста скорее всего третьего типа, свинец.

Share this post


Link to post
Share on other sites
19 минут назад, Карлсон сказал:

Маска зеленая\черная с обратной от площадок стороны.

Маска закрывает переходные отверстия? Если да, то она может протекать на обратную сторону и это не очень хорошо.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Ну, резонит заявляет, что у них два типа маски - пленочная и жидкая. Были платы и с такой и с другой - нигде, ни разу не было затекания маски.

Да, закрывает полностью. Но, повторюсь, это справедливо для отверстий 0.2 и 0.3. Больше не делал.

Еще. Покрытие как золото так и хасл. Никогда с ними не было проблем. Причем платы были как с протона (срочные), так и серии из Зубово и с Китая.

Share this post


Link to post
Share on other sites
1 час назад, Карлсон сказал:

Ну, резонит заявляет, что у них два типа маски - пленочная и жидкая. Были платы и с такой и с другой - нигде, ни разу не было затекания маски.

У Резонита я таких экспериментов не ставил, но на платах, сделанных у китайцев, маска протекала через переходные отверстия. Не могу сказать, что это было очень страшно, но и хорошего в этом ничего нет. Поэтому, как сказано выше, технологи производства ПП настаивают на симметрии: либо оба конца закрыты, либо оба открыты. Ну или нужно делать заполнение ПО компаундом.

Share this post


Link to post
Share on other sites
5 часов назад, makc сказал:

технологи производства ПП настаивают на симметрии

Один из проектов делал у АТБ и Резонита, его же отдавал на оценку в А-Контракт (очень придирчивые ребята). АТБ вообще не пикнули, как и Резонит, А-Контракт придрались к совершенно другим местам. Так что китайцы разные бывают.

Share this post


Link to post
Share on other sites
19 hours ago, makc said:

Оно может привести к выходу припоя на обратную сторону и трафарет на неё уже не ляжет. Ну и появление пустот негативно влияет на теплоотвод.

Да припой при открытом виа выходит. Трафарет с двух сторон не делали. Но никто не межает на обратной стороне сделать отверстия в трафарете для мест выхода припоя.

 

Теплоотвод это когда тепло ушло в сторону от микросхемы или на радиатор. Вы просто перенесли тепло на обратную сторону платы.

Распростронение тепла по внутренней меди 35мкм в сторону будет не очень. Надо дорожки из виа делать (0,035мм превратится в 1,5мм) к краям платы и местам прилегания к корпусу/радиаторам.

Share this post


Link to post
Share on other sites
1 hour ago, _4afc_ said:

Распростронение тепла по внутренней меди 35мкм в сторону будет не очень. Надо дорожки из виа делать (0,035мм превратится в 1,5мм) к краям платы и местам прилегания к корпусу/радиаторам.

Порылся в гугле немного.
Все говорит о том, что via под термопадами почти не влияют на тепловое сопротивление.
Заливка переходных припоем соответственно тоже не даст существенного эффекта ( в пределах единиц процентов ) 
Т.е. если ставить via, то именно для того чтобы не было неконтролируемых пустот при пайке. 
Один из самый важный параметров при управлении тепловым сопротивлением места пайки - толщина припоя. 
При несегментированном паде очевидно толщина будет больше. 
Я при репайринге специально прижимаю корпуса к плате чтобы уменьшить толшину слоя припоя. 
Но в любом случае тепловое сопротивление самой платы на порядок больше теплового сопротивления слоя припоя.
Так что особая игра с падами не стоит свеч.
Я измерял температуру на корпусе сверху микросхемы и температуру под микросхемой на обратной стороне платы. Разница в несколько десятков градусов. 
Поэтому радиатор на корпус сверху будет значительно эффективней. Даж просто вентиляция сверху даст хороший эффект. 
  

Share this post


Link to post
Share on other sites
4 часа назад, _4afc_ сказал:

Но никто не межает на обратной стороне сделать отверстия в трафарете для мест выхода припоя.

Это страшный костыль, тем более что нет никаких гарантий высоты вышедшего на другой стороне шарика припоя. Так что нужно бороться с причиной, а не со следствием.

4 часа назад, _4afc_ сказал:

Теплоотвод это когда тепло ушло в сторону от микросхемы или на радиатор. Вы просто перенесли тепло на обратную сторону платы.

Я ничего не перепутал, т.к. имел в виду процесс.

Скрытый текст

Теплоотвод — [heat removal (extraction)] процесс отвода теплоты от тела посредством, например, охлаждения жидкости, сжатия воздуха и др …

В указанных в начале темы статьях про это написано. И если мы говорим не про большие корпуса с радиаторами на них, а про небольшие (QFN/DFN источников питания зачастую как раз именно такие), то у них нет другого канала отвода тепла, кроме передачи его на плату. Именно этот случай меня и беспокоит.

2 часа назад, AlexandrY сказал:

Порылся в гугле немного.
Все говорит о том, что via под термопадами почти не влияют на тепловое сопротивление.
Заливка переходных припоем соответственно тоже не даст существенного эффекта ( в пределах единиц процентов ) 

Приведите ссылки, мои изыскания говорят о другом. Вот, например, выдержка из документа TI AN-1520 A Guide to Board Layout for Best Thermal Resistance 

348354535_Screenshot_20201128-1520082.thumb.png.4a36921a77536a554c60a01361db8c7d.png

По-моему влияние есть и довольно сильное. И, как я понимаю, это может быть весьма критично для небольших корпусов, выделяющих много тепла.

2 часа назад, AlexandrY сказал:

Поэтому радиатор на корпус сверху будет значительно эффективней. Даж просто вентиляция сверху даст хороший эффект.

На QFN размером 3х3 мм? 

Вентиляция охлаждает плату, а если сопротивление до платы велико, то толку в сумме не будет. Естественно речь идёт о вариантах без радиатора, только теплоотвод на полигоны платы через VIA на thermal pad.

Share this post


Link to post
Share on other sites
15 hours ago, Карлсон said:

АТБ вообще не пикнули

Мне они в какой-то момент пожаловались на протекание (причем до этого было все в порядке на многих сотнях плат разных типов). Закрываю маской с противоположной стороны, D = 0.2 mm.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Join the conversation

You can post now and register later. If you have an account, sign in now to post with your account.

Guest
Reply to this topic...

×   Pasted as rich text.   Paste as plain text instead

  Only 75 emoji are allowed.

×   Your link has been automatically embedded.   Display as a link instead

×   Your previous content has been restored.   Clear editor

×   You cannot paste images directly. Upload or insert images from URL.

Sign in to follow this