Ahogyan a hardverüzleteknek különféle típusú, metrikus, anyagú, hosszúságú, szélességű és osztású szögeket és csavarokat kell kezelniük és megjeleníteniük, a PCB-tervezésnek is kezelnie kell a tervezési objektumokat, például a lyukakat, különösen a nagy sűrűségű tervezésben.A hagyományos nyomtatott áramköri lapok csak néhány különböző áteresztőlyukat használnak, de a mai nagy sűrűségű interconnect (HDI) kialakítások sok különböző típusú és méretű áteresztőnyílást igényelnek.Minden egyes áteresztőnyílást kezelni kell a helyes használathoz, biztosítva a maximális táblateljesítményt és a hibamentes gyárthatóságot.Ez a cikk részletesen bemutatja a nagy sűrűségű átmenő furatok kezelésének szükségességét a nyomtatott áramköri lapok tervezésében, és ennek elérését.

A nagy sűrűségű nyomtatott áramköri lapok tervezését befolyásoló tényezők 

Ahogy a kisméretű elektronikai eszközök iránti kereslet folyamatosan növekszik, az ezen eszközöket tápláló nyomtatott áramköri lapoknak zsugorodniuk kell ahhoz, hogy elférjenek benne.Ugyanakkor a teljesítményjavítási követelmények teljesítése érdekében az elektronikus eszközöknek több eszközt és áramkört kell hozzáadniuk az alaplaphoz.A NYÁK-eszközök mérete folyamatosan csökken, a tűk száma pedig növekszik, ezért kisebb tűket kell használni, és a tervezésnél kisebb távolságot kell alkalmazni, ami bonyolultabbá teszi a problémát.A PCB tervezők számára ez egyenértékű azzal, hogy a táska egyre kisebb lesz, miközben egyre több dolgot tartanak benne.A hagyományos áramköri tervezési módszerek gyorsan elérik határaikat.

Annak érdekében, hogy minél több áramkört hozzá lehessen adni egy kisebb méretű laphoz, egy új NYÁK-tervezési módszer jött létre – a nagy sűrűségű interconnect, vagy HDI.A HDI kialakítás fejlettebb áramköri gyártási technikákat, kisebb vonalszélességeket, vékonyabb anyagokat, valamint vak és betemetett vagy lézerrel fúrt mikrolyukakat használ.Ezeknek a nagy sűrűségű jellemzőknek köszönhetően több áramkör helyezhető el egy kisebb kártyán, és életképes csatlakozási megoldást kínál a többtűs integrált áramkörök számára.

A nagy sűrűségű lyukak használatának számos egyéb előnye is van: 

Bekötési csatornák:Mivel a vak és eltemetett lyukak és mikrolyukak nem hatolnak át a rétegrakáson, ez további vezetékcsatornákat hoz létre a tervezésben.Ezeknek a különböző átmenő furatoknak a stratégiai elhelyezésével a tervezők több száz érintkezős eszközt köthetnek be.Ha csak szabványos átmenő lyukakat használnak, az ilyen sok tűvel rendelkező eszközök általában blokkolják az összes belső vezetékcsatornát.

A jel integritása:A kisméretű elektronikai eszközökön lévő sok jelnek sajátos jelintegritási követelményei is vannak, és az átmenő furatok nem felelnek meg az ilyen tervezési követelményeknek.Ezek a lyukak antennákat képezhetnek, EMI-problémákat okozhatnak, vagy befolyásolhatják a kritikus hálózatok jelvisszatérési útvonalát.A zsáklyukak és a betemetett vagy mikrolyukak használata kiküszöböli az átmenő lyukak használata által okozott lehetséges jelintegritási problémákat.

Ahhoz, hogy jobban megértsük ezeket az átmenő furatokat, nézzük meg a nagy sűrűségű tervekben használható különböző típusú átmenőlyukakat és azok alkalmazását.

A nagy sűrűségű összekötő furatok típusa és szerkezete 

Az áteresztő lyuk az áramköri lapon lévő lyuk, amely két vagy több réteget köt össze.Általában a lyuk továbbítja az áramkör által szállított jelet a kártya egyik rétegéből a másik réteg megfelelő áramkörébe.A vezetékrétegek közötti jelek vezetése érdekében a furatokat a gyártási folyamat során fémbevonják.A konkrét felhasználástól függően a lyuk és a betét mérete eltérő.A kisebb átmenő lyukakat a jelvezetékekre, míg a nagyobb átmenő lyukakat a táp- és földelésre, illetve a túlmelegedést segítő eszközökre használják.

Különböző típusú lyukak az áramköri lapon

átmenő lyuk

Az átmenő lyuk az a szabványos átmenőlyuk, amelyet a kétoldalas nyomtatott áramköri lapokon az első bevezetésük óta használnak.A lyukakat mechanikusan fúrják át a teljes áramköri lapon, és galvanizálják.A mechanikus fúróval fúrható minimális furatnak azonban vannak bizonyos korlátai, a fúró átmérőjének a lemezvastagsághoz viszonyított oldalarányától függően.Általánosságban elmondható, hogy az átmenő furat nyílása nem kisebb, mint 0,15 mm.

Vaklyuk:

Az átmenő furatokhoz hasonlóan a lyukakat mechanikusan fúrják ki, de több gyártási lépéssel a lemeznek csak egy részét fúrják ki a felületből.A zsákfuratok a bitméret korlátozásának problémájával is szembesülnek;De attól függően, hogy a tábla melyik oldalán vagyunk, a zsáklyuk felett vagy alatt drótozhatunk.

Eltemetett lyuk:

Az eltemetett lyukakat, akárcsak a vakfuratokat, mechanikusan fúrják, de a tábla belső rétegében kezdődnek és végződnek, nem pedig a felületen.Ez az átmenő furat további gyártási lépéseket is igényel, mivel a lemezkötegbe kell beágyazni.

Mikropórus

Ezt a perforációt lézerrel távolítják el, és a nyílás kisebb, mint egy mechanikus fúrószár 0,15 mm-es határa.Mivel a mikrolyukak csak a tábla két szomszédos rétegét fedik át, a méretarány sokkal kisebbé teszi a bevonathoz használható lyukakat.Mikrolyukak is elhelyezhetők a tábla felületén vagy belsejében.A mikrolyukakat általában kitöltik és bevonják, lényegében rejtve, ezért elhelyezhetők a felületre szerelhető elemek forrasztógolyóiban, például golyós rácstömbökben (BGA).A kis nyílás miatt a mikrolyukhoz szükséges betét is jóval kisebb, mint a közönséges lyuk, körülbelül 0,300 mm.

A tervezési követelményeknek megfelelően a fenti különböző típusú furatok úgy konfigurálhatók, hogy azok együtt működjenek.Például a mikropórusok egymásra rakhatók más mikropórusokkal, valamint eltemetett lyukakkal.Ezek a lyukak lépcsőzetesen is elhelyezhetők.Amint azt korábban említettük, a mikrolyukak felületre szerelhető elemcsapokkal helyezhetők el.A vezetékek torlódásának problémáját tovább enyhíti a hagyományos elvezetés hiánya a felületi szerelőlaptól a ventilátor kimenetig.