Do mesmo xeito que as ferraxarías precisan xestionar e exhibir cravos e parafusos de varios tipos, métricas, materiais, lonxitudes, anchura e paso, etc., o deseño de PCB tamén precisa xestionar obxectos de deseño como os buratos, especialmente no deseño de alta densidade. Os deseños tradicionais de PCB poden usar só uns poucos buratos de paso diferentes, pero os deseños actuais de interconexión de alta densidade (HDI) requiren moitos tipos e tamaños diferentes de buratos de paso. Cada burato de paso debe xestionarse para ser usado correctamente, garantindo o máximo rendemento da placa e unha fabricabilidade sen erros. Este artigo explicará en detalle a necesidade de xestionar buratos pasantes de alta densidade no deseño de PCB e como conseguilo.

Factores que impulsan o deseño de PCB de alta densidade 

A medida que a demanda de dispositivos electrónicos pequenos continúa a medrar, as placas de circuítos impresos que alimentan estes dispositivos teñen que reducirse para encaixar neles. Ao mesmo tempo, para cumprir cos requisitos de mellora do rendemento, os dispositivos electrónicos teñen que engadir máis dispositivos e circuítos á placa. O tamaño dos dispositivos PCB está a diminuír constantemente e o número de pines está a aumentar, polo que hai que usar pines máis pequenos e un espazado máis curto para deseñar, o que fai que o problema sexa máis complicado. Para os deseñadores de PCB, isto é o equivalente a que a bolsa se volva cada vez máis pequena, mentres que contén cada vez máis cousas. Os métodos tradicionais de deseño de placas de circuítos alcanzan rapidamente os seus límites.

Para satisfacer a necesidade de engadir máis circuítos a unha placa de tamaño máis pequeno, xurdiu un novo método de deseño de PCB: a interconexión de alta densidade ou HDI. O deseño HDI emprega técnicas de fabricación de placas de circuítos máis avanzadas, anchos de liña máis pequenos, materiais máis delgados e microburatos cegos e soterrados ou perforados con láser. Grazas a estas características de alta densidade, pódense colocar máis circuítos nunha placa máis pequena e proporcionar unha solución de conexión viable para circuítos integrados multipina.

Hai outras vantaxes de usar estes buratos de alta densidade: 

Canles de cableado:Dado que os orificios cegos e soterrados e os microorificios non penetran na pila de capas, isto crea canles de cableado adicionais no deseño. Ao colocar estratexicamente estes diferentes orificios pasantes, os deseñadores poden cablear dispositivos con centos de pines. Se só se usan orificios pasantes estándar, os dispositivos con tantos pines normalmente bloquearán todas as canles de cableado internas.

Integridade do sinal:Moitos sinais en dispositivos electrónicos pequenos tamén teñen requisitos específicos de integridade do sinal, e os orificios pasantes non cumpren eses requisitos de deseño. Estes orificios poden formar antenas, introducir problemas de EMI ou afectar a ruta de retorno do sinal de redes críticas. O uso de orificios cegos e microorificios ou soterrados elimina os posibles problemas de integridade do sinal causados ​​polo uso de orificios pasantes.

Para comprender mellor estes orificios pasantes, vexamos os diferentes tipos de orificios pasantes que se poden usar en deseños de alta densidade e as súas aplicacións.

Tipo e estrutura de buratos de interconexión de alta densidade 

Un burato de paso é un burato na placa de circuíto que conecta dúas ou máis capas. En xeral, o burato transmite o sinal transportado polo circuíto desde unha capa da placa ao circuíto correspondente na outra capa. Para conducir sinais entre as capas de cableado, os buratos metalízanse durante o proceso de fabricación. Segundo o uso específico, o tamaño do burato e o da almofada son diferentes. Os buratos pasantes máis pequenos úsanse para o cableado de sinal, mentres que os buratos pasantes máis grandes úsanse para o cableado de alimentación e terra, ou para axudar a quentar dispositivos de sobrequecemento.

Diferentes tipos de buratos na placa de circuíto

orificio pasante

O orificio pasante é o orificio pasante estándar que se leva empregando nas placas de circuítos impresos de dobre cara dende a súa introdución. Os orificios fáranse mecanicamente a través de toda a placa de circuítos e están galvanizados. Non obstante, o orificio mínimo que se pode perforar cunha broca mecánica ten certas limitacións, dependendo da relación de aspecto entre o diámetro da broca e o grosor da placa. En xeral, a abertura do orificio pasante non é inferior a 0,15 mm.

Buraco cego:

Do mesmo xeito que os orificios pasantes, os orificios fáranse mecanicamente, pero con máis pasos de fabricación, só se fárase unha parte da placa desde a superficie. Os orificios cegos tamén se enfrontan ao problema da limitación do tamaño da broca; pero dependendo do lado da placa no que esteamos, podemos cablear por riba ou por debaixo do orificio cego.

Buraco soterrado:

Os orificios soterrados, como os orificios cegos, fáranse mecanicamente, pero comezan e rematan na capa interior da placa en lugar de na superficie. Este orificio pasante tamén require pasos de fabricación adicionais debido á necesidade de estar incrustado na pila de placas.

Microporo

Esta perforación elimínase cun láser e a abertura é inferior ao límite de 0,15 mm dunha broca mecánica. Debido a que os microburatos abarcan só dúas capas adxacentes da placa, a relación de aspecto fai que os buratos dispoñibles para o chapado sexan moito máis pequenos. Os microburatos tamén se poden colocar na superficie ou no interior da placa. Os microburatos adoitan estar cheos e chapados, esencialmente ocultos, e polo tanto pódense colocar en bólas de soldadura de elementos de montaxe superficial de compoñentes como as matrices de bólas (BGA). Debido á pequena abertura, a almofada necesaria para o microburato tamén é moito máis pequena que o burato ordinario, duns 0,300 mm.

Segundo os requisitos de deseño, os diferentes tipos de orificios mencionados anteriormente pódense configurar para que funcionen xuntos. Por exemplo, os microporos pódense apilar con outros microporos, así como con orificios soterrados. Estes orificios tamén poden estar escalonados. Como se mencionou anteriormente, os microorificios pódense colocar en almofadas con pines de elementos de montaxe superficial. O problema da conxestión do cableado alivia aínda máis a ausencia do enrutamento tradicional desde a almofada de montaxe superficial ata a saída do ventilador.