Așa cum magazinele de hardware trebuie să gestioneze și să afișeze cuie și șuruburi de diferite tipuri, metrice, material, lungime, lățime și pas etc., designul PCB trebuie, de asemenea, să gestioneze obiecte de design, cum ar fi găurile, în special în designul de înaltă densitate.Modelele PCB tradiționale pot folosi doar câteva găuri de trecere diferite, dar modelele de interconectare de înaltă densitate (HDI) de astăzi necesită multe tipuri și dimensiuni diferite de găuri de trecere.Fiecare gaură de trecere trebuie gestionată pentru a fi utilizată corect, asigurând performanța maximă a plăcii și o fabricabilitate fără erori.Acest articol va detalia necesitatea de a gestiona găurile de înaltă densitate în proiectarea PCB-ului și cum se poate realiza acest lucru.

Factorii care determină designul PCB de înaltă densitate 

Pe măsură ce cererea pentru dispozitive electronice mici continuă să crească, plăcile de circuite imprimate care alimentează aceste dispozitive trebuie să se micșoreze pentru a se potrivi în ele.În același timp, pentru a îndeplini cerințele de îmbunătățire a performanței, dispozitivele electronice trebuie să adauge mai multe dispozitive și circuite pe placă.Dimensiunea dispozitivelor PCB scade constant, iar numărul de pini este în creștere, așa că trebuie să utilizați pini mai mici și o distanță mai apropiată pentru proiectare, ceea ce face problema mai complicată.Pentru designerii de PCB, acesta este echivalentul cu care sacul devine din ce în ce mai mic, în timp ce ține din ce în ce mai multe lucruri în ea.Metodele tradiționale de proiectare a plăcilor de circuite ating rapid limitele.

Pentru a satisface nevoia de a adăuga mai multe circuite la o dimensiune mai mică a plăcii, a apărut o nouă metodă de proiectare a PCB-ului - interconectare de înaltă densitate sau HDI.Designul HDI utilizează tehnici mai avansate de fabricare a plăcilor de circuite, lățimi mai mici ale liniilor, materiale mai subțiri și microgăuri oarbe și îngropate sau forate cu laser.Datorită acestor caracteristici de înaltă densitate, mai multe circuite pot fi plasate pe o placă mai mică și oferă o soluție de conectare viabilă pentru circuitele integrate cu mai mulți pini.

Există câteva alte beneficii ale utilizării acestor găuri de înaltă densitate: 

Canale de cablare:Deoarece găurile și microgăurile oarbe și îngropate nu pătrund în stiva de straturi, acest lucru creează canale de cablare suplimentare în proiectare.Prin plasarea strategică a acestor găuri traversante diferite, designerii pot conecta dispozitivele cu sute de pini.Dacă sunt folosite doar găuri standard, dispozitivele cu atât de mulți pini vor bloca de obicei toate canalele interioare de cablare.

Integritatea semnalului:Multe semnale de pe dispozitive electronice mici au, de asemenea, cerințe specifice de integritate a semnalului, iar găurile de trecere nu îndeplinesc astfel de cerințe de proiectare.Aceste găuri pot forma antene, pot introduce probleme EMI sau pot afecta calea de întoarcere a semnalului a rețelelor critice.Utilizarea găurilor oarbe și îngropate sau microgăuri elimină potențialele probleme de integritate a semnalului cauzate de utilizarea găurilor de trecere.

Pentru a înțelege mai bine aceste găuri de trecere, să ne uităm la diferitele tipuri de găuri de trecere care pot fi utilizate în proiecte de înaltă densitate și aplicațiile acestora.

Tipul și structura găurilor de interconectare de înaltă densitate 

O gaură de trecere este o gaură de pe placa de circuite care conectează două sau mai multe straturi.În general, gaura transmite semnalul transportat de circuit de la un strat al plăcii către circuitul corespunzător de pe celălalt strat.Pentru a conduce semnalele între straturile de cablare, orificiile sunt metalizate în timpul procesului de fabricație.În funcție de utilizarea specifică, dimensiunea găurii și a tamponului sunt diferite.Găurile de trecere mai mici sunt utilizate pentru cablarea semnalului, în timp ce găurile de trecere mai mari sunt folosite pentru cablarea de alimentare și de împământare sau pentru a ajuta la încălzirea dispozitivelor de supraîncălzire.

Diferite tipuri de găuri pe placa de circuit

prin gaura

Orificiul de trecere este orificiul de trecere standard care a fost utilizat pe plăcile de circuite imprimate pe două fețe de când au fost introduse pentru prima dată.Găurile sunt găurite mecanic prin întreaga placă de circuite și sunt galvanizate.Oricum, alezajul minim care poate fi găurit de un burghiu mecanic are anumite limitări, în funcție de raportul de aspect al diametrului burghiului și grosimea plăcii.În general, deschiderea găurii de trecere nu este mai mică de 0,15 mm.

gaura oarba:

Ca și găurile traversante, găurile sunt găurite mecanic, dar cu mai multe etape de fabricație, doar o parte a plăcii este găurită de la suprafață.Găurile oarbe se confruntă, de asemenea, cu problema limitării dimensiunii biților;Dar, în funcție de ce parte a plăcii ne aflăm, putem conecta cablurile deasupra sau dedesubtul găurii oarbe.

gaura ingropata:

Găurile îngropate, ca și găurile oarbe, sunt găurite mecanic, dar încep și se termină în stratul interior al plăcii, mai degrabă decât în ​​suprafață.Acest orificiu traversant necesită, de asemenea, pași suplimentari de fabricație datorită necesității de a fi încorporat în stiva de plăci.

Micropor

Această perforație este ablată cu un laser, iar deschiderea este mai mică decât limita de 0,15 mm a unui burghiu mecanic.Deoarece microgăurile se întind doar pe două straturi adiacente ale plăcii, raportul de aspect face ca găurile disponibile pentru placare mult mai mici.Microgăurile pot fi, de asemenea, plasate pe suprafața sau în interiorul plăcii.Microgăurile sunt de obicei umplute și placate, în esență ascunse și, prin urmare, pot fi plasate în bile de lipire a elementelor montate pe suprafață ale componentelor, cum ar fi matrice de grilă cu bile (BGA).Datorită deschiderii mici, tamponul necesar pentru microgaura este, de asemenea, mult mai mic decât orificiul obișnuit, aproximativ 0,300 mm.

În conformitate cu cerințele de proiectare, diferitele tipuri de găuri de mai sus pot fi configurate pentru a le face să funcționeze împreună.De exemplu, microporii pot fi stivuiți cu alți micropori, precum și cu găuri îngropate.Aceste găuri pot fi, de asemenea, eșalonate.După cum am menționat mai devreme, microgăurile pot fi plasate în plăcuțe cu știfturi pentru elemente de montare la suprafață.Problema congestiei cablurilor este atenuată și mai mult de absența rutării tradiționale de la suportul de montare la suprafață la priza ventilatorului.