VIA Plugging | Tenting | Filling | IPC 4761 | PDF1 | PDF

Die Norm IPC-4761 bietet Richtlinien und Definitionen für die Verarbeitung und Handhabung von Durchkontaktierungen (Vias) auf Leiterplatten (PCBs). Diese Norm beschreibt verschiedene Methoden zur Versiegelung, Abdeckung und Füllung von Durchkontaktierungen, die eine wichtige Rolle für die Leistung, Zuverlässigkeit und Verarbeitbarkeit einer Leiterplatte spielen.

Im Folgenden werden die drei gängigsten Methoden erläutert: Plugging, Tenting und Filling.

ÜBERSICHT ZU ALLEN IPC-4761 PLUGGING & FILLING

Plugging (Verschließen von Vias)

Definition: Plugging beschreibt das vollständige oder teilweise Verschließen von Durchkontaktierungen (Vias) mit einem Material wie Lötstopplack oder speziellen Pasten. Diese Methode wird eingesetzt, um Verunreinigungen, Lötbrücken oder andere unerwünschte Effekte während der Herstellung und des Einsatzes der Leiterplatte zu verhindern.

Anwendungsbereiche:

• Schutz der Vias vor Verunreinigung durch Flüssigkeiten (z.B. während der Lötprozesse oder beim Reinigen).
• Vermeidung von Lötmittelverlust bei der Durchkontaktierung.
• Verbesserung der thermischen und elektrischen Eigenschaften der Leiterplatte.

Anforderungen nach IPC-4761:

Typ III:
Plugged Via: Die Vias werden verschlossen, aber nicht zusätzlich mit Lötstopplack überzogen.

Typ III-a: einseitig

Typ III-b: beidseitig

Typ VI:
Plugged & covered Via: Die Vias werden verschlossen und zusätzlich mit Lötstopplack überzogen.

Typ VI-a: einseitig

Typ VI-b: beidseitig

Vorteile:

• Verhindert das Eindringen von Lot während des Lötens.
• Sorgt für eine glattere Oberfläche der PCB.

Nachteile:

• Eventuelle Chemierückstände aus der Fertigung können bei beidseitigem Verschließen in den Vias eingeschlossen werden und langfristig für Korrosion sorgen.
• Eingeschlossene Luft kann im Lötsprozess aus den Vias entweichen und wie Blasen aufplatzen. Diese Technik sollte daher nicht für Vias verwendet werden, die unter Bauteilen platziert werden.

Typische Materialien:

• Lötstopplacke (Soldermask).
• Spezielle Harze oder leitfähige Pasten.

ÜBERSICHT ZU ALLEN IPC-4761 PLUGGING & FILLING

Definition: Beim Filling werden die Vias vollständig mit einem Harz gefüllt. Diese Methode sorgt für eine vollständige Abdichtung der Vias und ermöglicht eine Überdeckung durch Bauelemente.

• Bei Hochdichte-Leiterplatten (HDI), um eine flache Oberfläche zu schaffen, die für die Bestückung von Bauteilen oder das Ziehen von Leiterbahnen über Vias genutzt werden kann.
• Verbesserung der mechanischen Stabilität.
• Minimierung der Gefahr von Delamination oder Fehlstellen durch thermische Belastungen.

Typ V:
Filled Via: Die Vias werden mit nicht leitfähigem Material gefüllt. Das Verfahren ist für Durchkontaktierungen weitestgehend unüblich und wird nur bei Buried-Kernen angewendet.

Typ V: Filled Via

Typ VI:
Filled and Covered Via: Die Vias werden mit nicht leitfähigem Material gefüllt und anschließend mit Lötstopplack überdeckt. Das Verfahren ist weitestgehend unüblich.

Typ VI-a: einseitig Lötstopplack

Typ VI-b: beidseitig Lötstopplack

Typ VII:
Filled and Capped Via: Die Vias werden mit Material gefüllt und anschließend mit Kupfer verschlossen. In seltenen Fällen kann leitfähige Paste verwendet werden.

Typ VII: Filled and Capped Via

Vorteile:

• Höhere Zuverlässigkeit bei mechanischen und thermischen Belastungen.
• Schaffung einer glatten Oberfläche für nachfolgende Produktionsschritte wie das Bestücken von Bauteilen.
• Schutz vor Feuchtigkeit und chemischen Einflüssen.
• Bei Typ VII Lötbarkeit auf den mit Kupferdeckel verschlossenen Vias, daher häufige Anwendung bei BGAs.
• Kann auch mit leitender Paste gefüllt werden (Hohe Mindestauftragswerte und relativ teuer)

Typische Füllmaterialien:

• Nicht leitfähige Harze.
• Leitfähige Pasten oder Harze, meist mit Kupfer angereichert (Hohe Mindestauftragswerte! Teuer!)

ÜBERSICHT ZU ALLEN IPC-4761 PLUGGING & FILLING

Die IPC-4761 definiert verschiedene Via-Typen je nach Bearbeitung und Behandlung:

Die Wahl der richtigen Methode (Plugging, Tenting oder Filling) hängt stark von den spezifischen Anforderungen der Anwendung ab. Kriterien wie mechanische Belastbarkeit, Umwelteinflüsse, elektrische Anforderungen und Kosten spielen eine Rolle bei der Entscheidung.

• Tenting: Nur für kostengünstige Leiterplatten mit minimalen Anforderungen an mechanische Stabilität oder Umwelteinflüsse. Bei Leiton wegen Unzuverlässigkeit nicht mehr erhältlich.
• Plugging: Empfohlen, wenn Schutz vor Lötmittel oder Flüssigkeiten im Fokus steht, jedoch keine vollständige Versiegelung benötigt wird. Auch geeignet für Vakuum-Aufnahmen im Bestückungsprozess.
• Filling: Optimal bei hochdichten Leiterplatten und bei Anwendungen, die maximale Zuverlässigkeit und Stabilität erfordern.