Baš kao što prodavnice hardvera trebaju upravljati i prikazivati ​​eksere i vijke različitih vrsta, metričkih, materijala, dužine, širine i koraka itd., dizajn PCB-a također treba upravljati dizajnerskim objektima kao što su rupe, posebno u dizajnu visoke gustoće. Tradicionalni dizajni PCB-a mogu koristiti samo nekoliko različitih prolaznih rupa, ali današnji dizajni međusobnih veza visoke gustoće (HDI) zahtijevaju mnogo različitih vrsta i veličina prolaznih rupa. Svaka prolazna rupa mora se upravljati da bi se ispravno koristila, osiguravajući maksimalne performanse ploče i proizvodnost bez grešaka. Ovaj članak će detaljnije objasniti potrebu za upravljanjem prolaznim rupama visoke gustoće u dizajnu PCB-a i kako to postići.

Faktori koji utiču na dizajn PCB-a visoke gustine 

Kako potražnja za malim elektronskim uređajima nastavlja rasti, štampane ploče koje napajaju ove uređaje moraju se smanjivati ​​kako bi stale u njih. Istovremeno, kako bi se ispunili zahtjevi za poboljšanje performansi, elektronski uređaji moraju dodati više uređaja i kola na ploču. Veličina PCB uređaja se stalno smanjuje, a broj pinova se povećava, tako da morate koristiti manje pinove i bliži razmak između njih za dizajniranje, što problem čini složenijim. Za dizajnere PCB-a, ovo je ekvivalentno tome da vrećica postaje sve manja i manja, a da u nju stane sve više i više stvari. Tradicionalne metode dizajniranja štampanih ploča brzo dostižu svoje granice.

Kako bi se zadovoljila potreba za dodavanjem više kola na manju ploču, nastala je nova metoda dizajna PCB-a – High-Duty Interconnect ili HDI. HDI dizajn koristi naprednije tehnike proizvodnje štampanih ploča, manje širine linija, tanje materijale i slijepe, ukopane ili laserski bušene mikrorupe. Zahvaljujući ovim karakteristikama visoke gustoće, više kola može se smjestiti na manju ploču i pružiti održivo rješenje za povezivanje višepinskih integriranih kola.

Postoji nekoliko drugih prednosti korištenja ovih rupa visoke gustoće: 

Kanali za ožičenje:Budući da slijepe i ukopane rupe i mikrorupe ne prodiru u slojeve, to stvara dodatne kanale za ožičenje u dizajnu. Strateškim postavljanjem ovih različitih prolaznih rupa, dizajneri mogu ožičiti uređaje sa stotinama pinova. Ako se koriste samo standardne prolazne rupe, uređaji s toliko pinova obično će blokirati sve unutrašnje kanale za ožičenje.

Integritet signala:Mnogi signali na malim elektronskim uređajima također imaju specifične zahtjeve za integritet signala, a prolazne rupe ne ispunjavaju takve dizajnerske zahtjeve. Ove rupe mogu formirati antene, uzrokovati probleme sa elektromagnetnim smetnjama ili utjecati na povratni put signala kritičnih mreža. Upotreba slijepih rupa i ukopanih ili mikro rupa eliminira potencijalne probleme s integritetom signala uzrokovane upotrebom prolaznih rupa.

Da bismo bolje razumjeli ove prolazne rupe, pogledajmo različite vrste prolaznih rupa koje se mogu koristiti u dizajnima visoke gustoće i njihove primjene.

Vrsta i struktura međusobnih rupa visoke gustoće 

Prolazni otvor je otvor na štampanoj ploči koji povezuje dva ili više slojeva. Općenito, otvor prenosi signal koji kolo prenosi s jednog sloja ploče na odgovarajuće kolo na drugom sloju. Da bi se provodili signali između slojeva ožičenja, otvori se metaliziraju tokom procesa proizvodnje. U zavisnosti od specifične upotrebe, veličina otvora i kontaktne površine se razlikuje. Manji prolazni otvori se koriste za signalno ožičenje, dok se veći prolazni otvori koriste za napajanje i uzemljenje ili za sprječavanje pregrijavanja uređaja.

Različite vrste rupa na štampanoj ploči

prolazni otvor

Prolazni otvor je standardni prolazni otvor koji se koristi na dvostranim štampanim pločama od njihovog prvog uvođenja. Rupe se mehanički buše kroz cijelu ploču i galvaniziraju. Međutim, minimalni otvor koji se može izbušiti mehaničkom bušilicom ima određena ograničenja, ovisno o odnosu stranica prečnika svrdla i debljine ploče. Općenito govoreći, otvor prolaznog otvora nije manji od 0,15 mm.

Slijepa rupa:

Kao i kod prolaznih rupa, rupe se buše mehanički, ali s više proizvodnih koraka, samo se dio ploče buši s površine. Slijepe rupe se također suočavaju s problemom ograničenja veličine bita; Ali ovisno o tome na kojoj se strani ploče nalazimo, možemo ožičiti iznad ili ispod slijepe rupe.

Zakopana rupa:

Ukopane rupe, poput slijepih rupa, buše se mehanički, ali počinju i završavaju u unutrašnjem sloju ploče, a ne na površini. Ova prolazna rupa također zahtijeva dodatne proizvodne korake zbog potrebe da se ugradi u snop ploča.

Mikropore

Ova perforacija se uklanja laserom, a otvor je manji od granice od 0,15 mm mehaničke bušilice. Budući da se mikrorupe protežu samo na dva susjedna sloja ploče, omjer stranica čini rupe dostupne za galvanizaciju mnogo manjim. Mikrorupe se također mogu postaviti na površinu ili unutar ploče. Mikrorupe su obično popunjene i galvanizirane, u suštini skrivene, te se stoga mogu postaviti u kuglice za lemljenje elemenata za površinsku montažu komponenti kao što su nizovi kugličnih mreža (BGA). Zbog malog otvora, površina potrebna za mikrorupu je također mnogo manja od obične rupe, oko 0,300 mm.

U skladu sa zahtjevima dizajna, gore navedeni različiti tipovi rupa mogu se konfigurisati tako da rade zajedno. Na primjer, mikropore se mogu slagati s drugim mikroporama, kao i sa ukopanim rupama. Ove rupe se također mogu rasporediti naizmjenično. Kao što je ranije spomenuto, mikrorupe se mogu postaviti u pločice s pinovima elemenata za površinsku montažu. Problem zagušenja ožičenja dodatno je ublažen odsustvom tradicionalnog usmjeravanja od pločice za površinsku montažu do izlaza ventilatora.