Tako kot morajo trgovine s strojno opremo upravljati in prikazovati žeblje in vijake različnih vrst, metričnih, materialnih, dolžinskih, širinskih in korakov itd., mora tudi načrtovanje tiskanih vezij upravljati oblikovalske objekte, kot so luknje, zlasti pri načrtovanju z visoko gostoto. Tradicionalne zasnove tiskanih vezij morda uporabljajo le nekaj različnih skoznjih lukenj, današnje zasnove povezav z visoko gostoto (HDI) pa zahtevajo veliko različnih vrst in velikosti skoznjih lukenj. Vsako skoznjo luknjo je treba upravljati, da se pravilno uporablja, kar zagotavlja maksimalno zmogljivost plošče in brezhibno izdelavo. Ta članek bo podrobneje obravnaval potrebo po upravljanju skoznjih lukenj z visoko gostoto pri načrtovanju tiskanih vezij in kako to doseči.

Dejavniki, ki spodbujajo načrtovanje tiskanih vezij z visoko gostoto 

Ker povpraševanje po majhnih elektronskih napravah še naprej narašča, se morajo tiskana vezja, ki te naprave napajajo, krčiti, da se prilegajo vanje. Hkrati morajo elektronske naprave za izpolnitev zahtev po izboljšanju zmogljivosti na ploščo dodati več naprav in vezij. Velikost naprav s tiskanim vezjem se nenehno zmanjšuje, število nožic pa se povečuje, zato je treba za načrtovanje uporabljati manjše nožice in bližje razmike med njimi, kar težavo še bolj zaplete. Za oblikovalce tiskanih vezij je to enakovredno temu, da bi vrečka postajala vedno manjša, hkrati pa bi vanjo lahko shranila vedno več stvari. Tradicionalne metode načrtovanja tiskanih vezij hitro dosežejo svoje meje.

Da bi zadostili potrebi po dodajanju več vezij na manjšo ploščo, se je pojavila nova metoda načrtovanja tiskanih vezij – visokogostotno medsebojno povezovanje (HDI). Zasnova HDI uporablja naprednejše tehnike izdelave tiskanih vezij, manjše širine linij, tanjše materiale ter slepe in zakopane ali lasersko izvrtane mikroluknje. Zahvaljujoč tem značilnostim visoke gostote je mogoče na manjšo ploščo namestiti več vezij, kar zagotavlja ustrezno rešitev za povezave za večpinska integrirana vezja.

Obstaja še nekaj drugih prednosti uporabe teh lukenj z visoko gostoto: 

Ožičenje kanalov:Ker slepe in zakopane luknje ter mikro luknje ne prodrejo v plast, to ustvari dodatne kanale za ožičenje v zasnovi. S strateško postavitvijo teh različnih skoznjih lukenj lahko oblikovalci ožičijo naprave s stotinami nožic. Če se uporabljajo samo standardne skoznje luknje, bodo naprave s toliko nožicami običajno blokirale vse notranje kanale za ožičenje.

Celovitost signala:Mnogi signali na majhnih elektronskih napravah imajo tudi posebne zahteve glede integritete signala, skoznje luknje pa ne izpolnjujejo teh zahtev glede zasnove. Te luknje lahko tvorijo antene, povzročajo težave z elektromagnetnimi motnjami ali vplivajo na povratno pot signala v kritičnih omrežjih. Uporaba slepih lukenj in zakopanih ali mikro lukenj odpravlja morebitne težave z integriteto signala, ki jih povzroča uporaba skoznjih lukenj.

Da bi bolje razumeli te skoznje luknje, si poglejmo različne vrste skoznjih lukenj, ki jih je mogoče uporabiti v modelih z visoko gostoto, in njihove aplikacije.

Vrsta in struktura visoko gostote povezovalnih lukenj 

Prehodna luknja je luknja na tiskanem vezju, ki povezuje dve ali več plasti. Na splošno luknja prenaša signal, ki ga vezje prenaša iz ene plasti plošče v ustrezno vezje na drugi plasti. Za prevajanje signalov med plastmi ožičenja so luknje med proizvodnim procesom metalizirane. Velikost luknje in kontaktne blazinice se razlikuje glede na specifično uporabo. Manjše skoznje luknje se uporabljajo za signalne žice, večje skoznje luknje pa za napajalne in ozemljitvene žice ali za preprečevanje pregrevanja naprav.

Različne vrste lukenj na tiskanem vezju

skoznja luknja

Skoznja luknja je standardna skoznja luknja, ki se uporablja na dvostranskih tiskanih vezjih že od njihove prve uvedbe. Luknje so mehansko izvrtane skozi celotno vezje in so galvanizirane. Vendar pa ima najmanjša izvrtina, ki jo je mogoče izvrtati z mehanskim svedrom, določene omejitve, odvisno od razmerja med premerom svedra in debelino plošče. Na splošno odprtina skoznje luknje ni manjša od 0,15 mm.

Slepa luknja:

Tako kot skoznje luknje se tudi luknje izvrtajo mehansko, vendar se zaradi več proizvodnih korakov izvrta le del plošče s površine. Tudi slepe luknje se soočajo s težavo omejitve velikosti bitov; odvisno od tega, na kateri strani plošče smo, pa lahko ožičenje izvedemo nad ali pod slepo luknjo.

Zakopana luknja:

Zakopane luknje, tako kot slepe luknje, se izvrtajo mehansko, vendar se začnejo in končajo v notranji plasti plošče in ne na površini. Ta skoznja luknja zahteva tudi dodatne proizvodne korake zaradi potrebe po vgradnji v sklad plošč.

Mikropore

Ta perforacija se odstrani z laserjem, odprtina pa je manjša od meje 0,15 mm mehanskega svedra. Ker mikro luknje segajo le čez dve sosednji plasti plošče, razmerje stranic precej zmanjša luknje, ki so na voljo za galvanizacijo. Mikro luknje se lahko namestijo tudi na površino ali v notranjost plošče. Mikro luknje so običajno zapolnjene in galvanizirane, v bistvu skrite, zato jih je mogoče namestiti v spajkalne kroglice za površinsko montažo komponent, kot so kroglične mreže (BGA). Zaradi majhne odprtine je tudi blazinica, potrebna za mikro luknjo, veliko manjša od običajne luknje, približno 0,300 mm.

Glede na zahteve zasnove je mogoče zgoraj navedene različne vrste lukenj konfigurirati tako, da delujejo skupaj. Na primer, mikropore je mogoče zložiti z drugimi mikroporami, pa tudi z zakopanimi luknjami. Te luknje je mogoče tudi razporediti zamikajoče. Kot smo že omenili, je mogoče mikroluknje namestiti v ploščice s površinsko nameščenimi zatiči elementov. Problem zastojev ožičenja je dodatno omiliti zaradi odsotnosti tradicionalnega napeljevanja od površinsko nameščene ploščice do izhoda ventilatorja.