รูตัวนำมีบทบาทในการเชื่อมต่อและนำวงจรซึ่งไม่เพียงแต่ส่งเสริมการพัฒนาของอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์เท่านั้น แต่ยังส่งเสริมการพัฒนาของ PCB และกำหนดข้อกำหนดที่สูงขึ้นสำหรับกระบวนการผลิตและเทคโนโลยีการติดตั้งบนพื้นผิวของบอร์ดพิมพ์ กระบวนการอุดรูผ่านรูได้เกิดขึ้นแล้ว และควรเป็นไปตามข้อกำหนดต่อไปนี้ด้วย: (1) ทองแดงเพียงพอในรูตัวนำ และสามารถอุดหน้ากากบัดกรีได้หรือไม่ก็ได้
(2) ต้องมีดีบุกและตะกั่วอยู่ภายในรูตัวนำ โดยมีข้อกำหนดความหนาที่กำหนด (4 ไมครอน) และต้องไม่มีหมึกหน้ากากประสานเข้าไปในรู ซึ่งจะทำให้ลูกปัดดีบุกซ่อนอยู่ภายในรู
(3) รูตัวนำต้องมีรูปลั๊กหมึกแบบหน้ากากประสาน ซึ่งไม่โปร่งใส และต้องไม่มีวงแหวนดีบุก ลูกปัดดีบุก หรือข้อกำหนดด้านความเรียบ
ด้วยการพัฒนาผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ในทิศทาง "เบา บาง สั้น และเล็ก" PCB ก็พัฒนาไปสู่ความหนาแน่นสูงและยากต่อการใช้งาน ดังนั้น PCB แบบ SMT และ BGA จึงปรากฏขึ้นจำนวนมาก และลูกค้าต้องการรูอุดเมื่อติดตั้งส่วนประกอบ ซึ่งมีวัตถุประสงค์หลัก 5 ประการ ดังนี้
(1) ป้องกันไฟฟ้าลัดวงจรที่เกิดจากดีบุกแทรกซึมเข้าสู่พื้นผิวส่วนประกอบผ่านรูตัวนำในระหว่างการบัดกรีพีคของ PCB โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อเราใส่รูทะลุบนแผ่น BGA ก่อนอื่นเราจะต้องทำรูปลั๊กแล้วจึงชุบทองเพื่อให้เชื่อม BGA ได้ง่าย
(2) หลีกเลี่ยงไม่ให้มีสารตกค้างของฟลักซ์ในรูตัวนำ
(3) หลังจากการติดตั้งพื้นผิวและการประกอบส่วนประกอบของโรงงานอิเล็กทรอนิกส์เสร็จสมบูรณ์แล้ว ต้องทำการดูดสูญญากาศ PCB บนเครื่องทดสอบเพื่อสร้างแรงดันลบก่อนจึงจะเสร็จสมบูรณ์ได้:
(4) ป้องกันไม่ให้สารบัดกรีไหลเข้าไปในรู ทำให้เกิดการบัดกรีเสมือนจริงและส่งผลกระทบต่อการติดตั้ง
(5) ป้องกันไม่ให้เม็ดบัดกรีหลุดออกมาในระหว่างการบัดกรีสูงสุด ซึ่งอาจทำให้เกิดไฟฟ้าลัดวงจร
รูปลั๊กแบ่งออกเป็นรูปลั๊กเรซิน และรูปลั๊กชุบไฟฟ้า
รูอุดเรซิน: การใช้หมึกที่ปราศจากตัวทำละลายเพื่ออุดรูไม่เพียงแต่จะแก้ปัญหาการเติมหมึกทั่วไปที่ยากได้เท่านั้น แต่ยังช่วยลดความเสี่ยงที่หมึกจะแตกร้าวอันเกิดจากความร้อนได้อีกด้วย โดยทั่วไปแล้ว จะใช้รูที่มีอัตราส่วนภาพกว้างยาว
หนึ่งล้านล้านเจ็ดแสนสิบสองพันเก้าร้อยแปดสิบเก้าล้านสี่แสนเก้าหมื่นสามพันสี่ร้อยยี่สิบเจ็ด
ประโยชน์ของรูอุดเรซิน:
1. การใช้ปลั๊กเรซินบนบอร์ด BGA หลายชั้นสามารถลดระยะห่างระหว่างรูและแก้ปัญหาด้านสายไฟและสายไฟได้
2. ความขัดแย้งระหว่างการควบคุมความหนาของชั้นกลางที่สามารถปรับสมดุลแรงกดและการออกแบบรูฝัง HDI ของชั้นในที่อุดกาว
3. รูทะลุที่มีความหนาของแผ่นที่มากขึ้นสามารถปรับปรุงความน่าเชื่อถือของผลิตภัณฑ์ได้
4. กระบวนการใช้รูปลั๊กเรซินใน PCB มักเกิดจากชิ้นส่วน BGA เนื่องจาก BGA แบบดั้งเดิมอาจสร้าง VIA ระหว่าง PAD และ PAD ที่ด้านหลังสำหรับการเดินสาย อย่างไรก็ตาม หาก BGA มีความหนาแน่นมากเกินไปและ VIA ไม่สามารถออกไปได้ ก็สามารถเจาะจาก PAD โดยตรงเพื่อทำ VIA ไปยังชั้นอื่นสำหรับการเดินสาย จากนั้นจึงสามารถเติมรูด้วยเรซินและชุบด้วยทองแดงเพื่อให้กลายเป็น PAD ซึ่งเรียกกันทั่วไปว่ากระบวนการ VIP (via in pad) หากทำ VIA บน PAD เท่านั้นโดยไม่มีรูปลั๊กเรซิน อาจทำให้เกิดการรั่วไหลของดีบุก ไฟฟ้าลัดวงจรที่ด้านหลัง และการบัดกรีที่ด้านหน้าว่างเปล่าได้ง่าย
กระบวนการอุดรูด้วยเรซิน PCB ประกอบด้วย การเจาะ การชุบด้วยไฟฟ้า การอุด การอบ และการเจียร หลังจากเจาะแล้ว รูจะถูกชุบ จากนั้นอุดและอบเรซิน และสุดท้ายเรซินจะถูกบดให้เรียบ เรซินที่บดแล้วไม่มีทองแดง ดังนั้นจึงเคลือบทองแดงเพิ่มอีกหนึ่งชั้นเพื่อเปลี่ยนเป็น PAD กระบวนการเหล่านี้ทั้งหมดดำเนินการก่อนขั้นตอนการเจาะ PCB เดิม ซึ่งก็คือการบำบัดรูที่จะอุดก่อน จากนั้นจึงเจาะรูอื่นๆ ตามกระบวนการปกติ
หากรูปลั๊กไม่ได้อุดอย่างถูกต้องและมีฟองอากาศอยู่ภายในรู แผ่นอาจระเบิดได้เมื่อผ่านเตาเผาดีบุกเนื่องจากฟองอากาศมีแนวโน้มที่จะดูดซับความชื้น อย่างไรก็ตาม ในระหว่างกระบวนการรูปลั๊ก หากมีฟองอากาศอยู่ภายในรู เรซินจะถูกบีบออกในระหว่างการอบ ทำให้เกิดสถานการณ์ที่ด้านหนึ่งเว้าและอีกด้านหนึ่งยื่นออกมา ในเวลานี้ สามารถตรวจพบผลิตภัณฑ์ที่มีข้อบกพร่องได้ และแผ่นที่มีฟองอากาศไม่น่าจะระเบิดได้ เนื่องจากสาเหตุหลักของการระเบิดคือความชื้น ดังนั้น หากแผ่นหรือแผ่นที่ผลิตใหม่ถูกอบในระหว่างการโหลด โดยทั่วไปจะไม่ทำให้เกิดการระเบิด
การอุดรูด้วยการชุบด้วยไฟฟ้า: ปัจจุบัน การอุดรูทำได้โดยใช้คุณสมบัติของสารเติมแต่งเพื่อควบคุมอัตราการเติบโตของส่วนต่างๆ ของทองแดง ส่วนใหญ่ใช้สำหรับการประดิษฐ์รูแบบหลายชั้นอย่างต่อเนื่อง (กระบวนการรูทึบ) หรือการออกแบบกระแสไฟฟ้าสูง
ข้อดีของการอุดรูชุบไฟฟ้า:
1. เป็นประโยชน์สำหรับการออกแบบรูซ้อนกันและรูบนแผ่นดิสก์
2. การปรับปรุงประสิทธิภาพไฟฟ้าช่วยในการออกแบบความถี่สูง
3. ช่วยระบายความร้อน;
4. การเสียบปลั๊กและการต่อไฟฟ้าเสร็จสมบูรณ์ในขั้นตอนเดียว
5. รูตันถูกเติมด้วยทองแดงชุบไฟฟ้า ซึ่งมีความน่าเชื่อถือสูงกว่าและมีสภาพนำไฟฟ้าดีกว่ากาวนำไฟฟ้า
แล้วกระบวนการในการอุดผ่านรูบนแผงวงจร PCB สำเร็จได้อย่างไร?
1. กระบวนการปรับระดับและอุดด้วยลมร้อน
ขั้นตอนกระบวนการนี้มีดังนี้: หน้ากากบัดกรีบนพื้นผิวบอร์ด → HAL → รูปลั๊ก → การบ่ม การผลิตดำเนินการโดยใช้กระบวนการที่ไม่มีรูปลั๊ก และหลังจากปรับระดับด้วยลมร้อนแล้ว จะใช้แผ่นตาข่ายอลูมิเนียมหรือตาข่ายปิดกั้นหมึกเพื่อทำให้รูปลั๊กเสร็จสมบูรณ์สำหรับป้อมปราการทั้งหมด หมึกปลั๊กสามารถใช้กับหมึกไวต่อแสงหรือหมึกเทอร์โมเซตติ้ง ขั้นตอนกระบวนการนี้ช่วยให้มั่นใจได้ว่ารูตัวนำจะไม่สูญเสียน้ำมันหลังจากการปรับระดับด้วยลมร้อน แต่ก็มีแนวโน้มที่จะทำให้หมึกปนเปื้อนและมีความไม่สม่ำเสมอบนพื้นผิวบอร์ด ซึ่งอาจนำไปสู่การบัดกรีเสมือนจริงในระหว่างการติดตั้ง
2. กระบวนการปรับระดับรูปลั๊กด้านหน้าด้วยลมร้อน
1. ใช้แผ่นอลูมิเนียมอุดรู บ่ม และถ่ายโอนลวดลายหลังจากการเจียรแผ่นไม้
กระบวนการนี้ใช้เครื่องเจาะ CNC เพื่อเจาะแผ่นอลูมิเนียมที่ต้องการอุด ทำแผ่นตาข่าย และอุดรู หมึกอุดยังสามารถใช้กับหมึกเทอร์โมเซตติ้งซึ่งมีความแข็งสูงและยึดเกาะกับผนังรูได้ดี ขั้นตอนกระบวนการมีดังนี้: การเตรียมการเบื้องต้น → รูอุด → แผ่นเจียร → การถ่ายโอนรูปแบบ → การแกะสลัก → หน้ากากประสานพื้นผิวแผ่น
วิธีการนี้ช่วยให้มั่นใจได้ว่ารูปลั๊กแบบทะลุจะแบนราบและได้ระดับด้วยลมร้อน และจะไม่มีปัญหาด้านคุณภาพ เช่น การระเบิดของน้ำมันหรือการสูญเสียน้ำมันที่ขอบรู อย่างไรก็ตาม กระบวนการนี้ต้องใช้ทองแดงหนาขึ้นเพียงครั้งเดียว จึงต้องมีข้อกำหนดการชุบทองแดงสูงสำหรับบอร์ดทั้งหมด
2. หลังจากอุดรูด้วยแผ่นอลูมิเนียมแล้ว ให้ปิดแผ่นประสานโดยตรงบนพื้นผิวของบอร์ด
กระบวนการนี้ใช้เครื่องเจาะ CNC ในการเจาะแผ่นอลูมิเนียมที่ต้องการอุดรู ทำแผ่นตาข่าย ติดตั้งบนเครื่องพิมพ์สกรีนเพื่ออุดรู และจอดไว้ไม่เกิน 30 นาทีหลังจากอุดรูเสร็จ พื้นผิวของแผ่นพิมพ์สกรีนจะบัดกรีโดยตรงกับหน้าจอ 36T ขั้นตอนของกระบวนการคือ: การเตรียมการเบื้องต้น - อุดรู - การพิมพ์สกรีน - การอบแห้งเบื้องต้น - การเปิดรับแสง - การพัฒนา - การบ่ม
กระบวนการนี้ช่วยให้มั่นใจได้ว่าฝาปิดรูตัวนำได้รับการหล่อลื่นอย่างดี รูปลั๊กแบน และหลังจากปรับระดับด้วยลมร้อนแล้ว ก็สามารถช่วยให้มั่นใจได้ว่ารูตัวนำไม่ได้รับการบัดกรี และไม่มีลูกปัดดีบุกซ่อนอยู่ในรู อย่างไรก็ตาม การทำให้หมึกไปติดแผ่นบัดกรีในรูหลังจากการบ่มนั้นเป็นเรื่องง่าย ส่งผลให้บัดกรีได้ไม่ดี
3. การอุดแผ่นอลูมิเนียม การพัฒนา การบ่มเบื้องต้น และการเชื่อมพื้นผิวหลังการเจียร
ใช้เครื่องเจาะ CNC เจาะแผ่นอลูมิเนียมที่ต้องการรูปลั๊ก ทำแผ่นตาข่าย แล้วติดตั้งบนเครื่องพิมพ์สกรีนแบบเคลื่อนที่สำหรับรูปลั๊ก รูปลั๊กต้องเต็ม ยื่นออกมาทั้งสองด้าน จากนั้นจึงอบและขัดเพื่อการบำบัดพื้นผิว ขั้นตอนการทำงานมีดังนี้: การบำบัดเบื้องต้น - รูปลั๊ก - การอบแห้งเบื้องต้น - การพัฒนา - การอบเบื้องต้น - หน้ากากประสานพื้นผิวบอร์ด
กระบวนการนี้ใช้การแข็งตัวของรูปลั๊กเพื่อให้แน่ใจว่าน้ำมันจะไม่หลุดออกหรือระเบิดออกจากรูทะลุหลังการ HAL แต่หลังการ HAL แล้ว มันเป็นเรื่องยากที่จะแก้ไขปัญหาลูกปัดดีบุกในรูทะลุและดีบุกบนรูทะลุได้อย่างสมบูรณ์
4. ทำการบัดกรีหน้ากากและอุดรูปลั๊กบนพื้นผิวบอร์ดพร้อมกัน
วิธีนี้ใช้แผ่นสกรีน 36T (43T) ติดตั้งบนเครื่องพิมพ์สกรีนโดยใช้แผ่นรองหรือตะปู ขณะทำการทำให้พื้นผิวของแผ่นเสร็จสมบูรณ์ ให้ปิดรูทะลุทั้งหมด ขั้นตอนการทำงานมีดังนี้: การเตรียมพื้นผิว - การพิมพ์สกรีน - การอบแห้งเบื้องต้น - การเปิดรับแสง - การพัฒนาพื้นผิว - การบ่ม