Durchkontaktierungen in den Pads sind in Hochgeschwindigkeitsdesigns nützlich, da sie die Leiterbahnlänge und damit die Induktivität reduzieren (dh die Verbindung geht direkt von Pad zu Ebene und nicht von Pad-Spur-über-Ebene).
Sie müssen jedoch prüfen, ob Ihr PCB-Haus dies kann , und es kann mehr kosten (das Via muss verstopft und plattiert werden, um eine glatte Oberfläche zu erhalten).

Sie sind auch nützlich für Micro-BGA-Designs, bei denen der Platz sehr begrenzt ist und herkömmliche Fanout-Techniken nicht verwendet werden können.

Ein Via-in-Pad (oder gekapptes/plattiertes Via) ist nicht zu verwechseln mit einem „Tented Via“, bei dem es sich um ein Standard-Via mit Lötstopplack handelt, der das Loch bedeckt (daher „tented“).

Um den Vorteil zu veranschaulichen, hier ein Beispiel für einen TQFP-Footprint-Fanout mit Standard-Vias und Via-in-Pads:

Es ist leicht einzusehen, warum die Via-in-Pad-Version für Hochgeschwindigkeitsdesigns vorzuziehen ist, bei denen die Induktivität niedrig gehalten werden muss.

Der Grund für die höheren Kosten liegt im komplexen Prozess (im Vergleich zu Standard-Durchkontaktierungen) und möglichen Problemen (z. B. Ausbeulen der Plattierung mit Erweiterung des Plugs oder Vertiefungen) .
Dieses Dokument behandelt verschiedene Plugging-Techniken.

Hier ist ein Ablauf des Prozesses:

Im Allgemeinen ist es eine schlechte Praxis: Die Lötpaste kann kapillar in das Via gesaugt werden und zu wenig übrig bleiben, um die Verbindung des Teils zu löten. Ich würde das Via so nah wie möglich neben dem Pad platzieren, mit einer schmalen Verbindung, die die Lötpaste nicht vom Pad zieht.

Es gibt eine Technik namens Tented Via , die dies vermeidet, indem sie die Oberseite des Vias abdeckt, aber sie ist mit einer Lötmaske bedeckt, so dass sie auf einem Pad nicht verwendet werden kann.

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Fake Name- Kommentare, bei denen ich vergessen habe, Plugged Vias zu erwähnen , und sie könnten tatsächlich eine Lösung sein. Ich habe sie zunächst nicht erwähnt, weil ich sie nie benutzt habe und mögliche Fallstricke nicht kommentieren kann. Olis Antwort hat eine sehr schöne Illustration der Technik und alles schreit nur "teuer!" (irgendwo zwischen sehr teuer und verdammt teuer™). Möglicherweise benötigen Sie jedoch gesteckte Microvias für BGAs mit kleinem Abstand, z. B. 0,5 mm.

Gestaffelte Microvias erfordern kein Plugging und keine Kupferkappen, sind aber vergrabene Vias und daher auch teuer.

Ich spreche von Erfahrungen, nicht von imaginären Empfehlungen ohne tatsächliche Beweise dafür. Sie haben bereits nach den SMD-Pads gefragt, nicht nach BGAs. Trotzdem habe ich viele Antworten gesehen, die nur BGAs / ICs-Fanouts verdecken, nicht die passiven Komponenten.

Um es kurz zu machen, ja, das kannst du, aber du brauchst ein wenig Sorgfalt auf dem Weg.

Mythos: Via-in-Pad ist eine schlechte Praxis

Via in Pad ist eine schlechte Sache, wenn das Loch Ihres Vias mehr als 30% der Padsfläche einnimmt UND wenn Ihr Pad auch zu klein ist! Wenn Ihr Pad zu klein ist und Sie einen mechanischen Bohrer verwenden, kann dies das Pad sprengen. In diesem Fall empfiehlt Ihnen Ihr Hersteller möglicherweise, Laserbohren anstelle von mechanischem Bohren zu verwenden, und es kostet Sie sicherlich mehr. Darüber hinaus müssen Sie im Montageprozess, um das Heraussaugen von Lötpaste zu vermeiden, diese Durchkontaktierungen auch mit Harz verstopfen, was Sie wiederum mehr kostet.

Via In Pad für passive Komponenten

Aber all diese Empfehlungen gelten nur für die BGA-Teile. Wenn Ihr Pad groß genug und Ihre Lochgröße im Verhältnis zur Pad-Größe klein ist (wie das von Ihnen erwähnte TI-Board), müssen Sie weder Laserbohren noch die Vias verstopfen, weil dies der Fall ist Der Effekt ist zu gering, um wahrnehmbar zu sein.

Meine Erfahrung

Ich habe eine erfolgreiche Erfahrung mit der Platzierung einer 0603-Komponente (imperial) mit 0,3-mm-Durchkontaktierungen und einer 0402-Komponente (imperial) mit 0,2-mm-Durchkontaktierungen auf meiner Platine gemacht. In beiden Fällen hatte ich mechanisches Bohren ohne mit Harz verstopfte Löcher verwendet. Ich sehe keinen Fehler auf einer Charge von 1000 Platinen mit mehr als 40 Komponenten wie in der folgenden Abbildung

Bei der Bestellung von zu fertigenden Leiterplatten können Sie davon ausgehen, dass die Durchkontaktierungen leicht abgebohrt sind. Je nachdem, wie weit dieses "leicht" ist, kann das Via die Dinge durcheinander bringen.

Ich bin sicher, dass TI die hochwertigste PCB-Fertigung hat, die es gibt. Wenn Sie jedoch einen billigen Leiterplattenhersteller verwenden, können Sie mit einigen sichtbaren Mängeln rechnen.

Manchmal wird empfohlen, Durchkontaktierungen auf Pads zu legen. Eine auf die Leiterplatte gelötete Leistungskomponente hat sehr oft zahlreiche Durchkontaktierungen, die ihr großes wärmeleitendes Erdungspad mit der GND-Leiterbahn auf der unteren Schicht verbinden. Bei Hochfrequenzdesigns müssen Sie die Leiterbahnlängen Ihrer Leiterplatte berücksichtigen. Manchmal kann es vorteilhaft sein, ein Via direkt auf einem Pad zu platzieren, um die Leiterbahnlänge zu reduzieren.

Dies wird manchmal mit BGA-Geräten oder zur Minimierung der Induktivität durchgeführt. Die Durchkontaktierungen müssen gesteckt werden, was sehr teuer ist.

Nein nein Nein Nein Nein. Platzieren Sie keine Durchkontaktierungen auf den Pads*. Das Lot wird in die Durchkontaktierung gesaugt und verursacht eine fehlerhafte Lötung. Die Lötstelle hat nicht genug Lot, um zuverlässig zu sein.

Diese Praxis ist jedem Unternehmen, das seine Arbeit ernst nimmt, ausdrücklich untersagt. Ich habe zB bei einem großen Hersteller von Telekommunikationsgeräten gearbeitet: Denken Sie nicht einmal an via-in-pad.

Ich habe eine Reihe solcher Lötstellen gesehen. Und ich habe gesehen, wie solche Gelenke nach einer Weile brechen und den Kontakt verlieren.

In unseren Gestaltungsregeln habe ich das als No-Go definiert. Zwischen dem Pad und dem Via sollte mindestens 100 µm Lötstopplack sein, genau um dieses Problem zu vermeiden.

Wenn Ihr Montagehaus schlampig arbeitet, wird es Sie dies tun lassen. Wenn sie vorsichtig sind, werden sie Sie bitten, die Durchkontaktierungen aus den Pads zu entfernen.

*Ausnahmen:

• Bestimmte HF-Anwendungen benötigen möglicherweise das Pad in der Durchkontaktierung, aber dann ist es üblich, viele Durchkontaktierungen zu verwenden.
• BGAs erfordern möglicherweise ein Via-in-Pad, da möglicherweise nicht genügend Platz vorhanden ist, um das Board anderweitig zu führen.
• Bestimmte Pads zur Leistungsableitung verwenden Durchkontaktierungen im großen Pad, um die Wärme abzuleiten.

Das Platzieren von Durchkontaktierungen über SMD-Pads ist ziemlich üblich und eine akzeptable Praxis, vorausgesetzt, Sie gehen beim Entwerfen sorgfältig vor. Hier sind einige Praktiken, die ich befolge, wenn ich Via in Pad verwende:

1. Ich neige nicht dazu, Durchgangsloch-Via-in-Pad für 0201-Passive zu verwenden. Die Pads für einen 0201 sind für einen mechanischen Bohrer mit Durchgangsbohrung ziemlich klein und können dabei das Pad beschädigen.

2. Wenn es um 0402 Passive geht, verwende ich ein 0,15 mm/0,2 mm Durchgangsloch mechanisches Via im Pad.

3. Bei 0603- und 0805-Passiven verwende ich ein 0,2-mm-/0,25-mm-Durchgangsloch für mechanische Vias im Pad.

4. Ich habe sogar ein 0,15-mm-Loch/0,4-mm-Pad via In-Pad auf einem BGA-Gehäuse (DDR3L-RAM) verwendet. Natürlich war die Padgröße meines BGA-Pakets 0,41 mm. Die Durchkontaktierung passt ohne jegliches Problem in der Herstellbarkeit. Da das Loch ziemlich klein war, ist das allgemeine Problem, dass Lot in das Loch fließt, vernachlässigbar.

PS: Viele Leute sagen, dass es eine schlechte Praxis ist, aber ich habe diesen Ansatz in vielen Designs verwendet, die in die Produktion gingen (Volumen von 5.000 Stück), und sie hatten seitdem keine Probleme.

Viel Glück mit Ihrem Design!

Via-in-Pad wird im Allgemeinen als schlechte Praxis für automatisierte Montageprozesse angesehen, da die Lötpaste während des Reflow-Lötens in das Via gezogen werden kann und zu einer Lötverbindung von schlechter Qualität zwischen dem Gerätestift und dem Pad führt. Dies kann durch die Verwendung von gesteckten Durchkontaktierungen mit den damit verbundenen zusätzlichen Kosten abgemildert werden.

Allerdings wird diese Praxis in spezialisierter HF- und rauer Umgebungselektronik verwendet, wo Handmontage oder visuelle Inspektion und Handausbesserung verwendet werden, um nahezu perfekte Lötstellen an jedem Punkt zu gewährleisten. Wenn Sie eine kleine Auflage machen, die von Hand zusammengebaut werden soll, sollte dies kein Problem für Sie sein.