Τυφλές και Ενσωματωμένες Διαδρομές στον Σχεδιασμό PCB: Ένας Οδηγός για Κατασκευαστές

Εισαγωγή στις Τυφλές και Ενσωματωμένες Διαδρομές

Στον ραγδαίο κόσμο της ηλεκτρονικής, με τη ζήτηση της αγοράς για προϊόντα υψηλής τεχνολογίας, η ανάγκη για μικρομεσοποίηση, υψηλότερη απόδοση και πιο σύνθετες λειτουργίες σε μικρότερες πλακέτες κυκλωμάτων είναι μεγαλύτερη από ποτέ. Οι σχεδιαστές και οι κατασκευαστές PCB αντιμετωπίζουν επίσης νέες προκλήσεις, καθώς προσπαθούν να ενσωματώσουν το μέγιστο δυνατό λειτουργικό φορτίο σε κάθε τετραγωνικό χιλιοστό. Αυτή η πρόκληση έχει οδηγήσει στη χρήση των blind και buried vias σε HDI PCBs και σχεδιασμούς πολυεπίπεδων PCB. Αυτά τα κρυφά vias επιτρέπουν ανεπίτρεπτη βελτιστοποίηση χώρου, πυκνότερες διατάξεις κυκλωμάτων και προηγμένη ακεραιότητα σήματος. Ως έμπειρος κατασκευαστής πλακετών, η LHD TECH έχει δει τις δυνατότητες επεξεργασίας και παραγωγής της να εξελίσσονται παράλληλα με τις ενημερώσεις των προϊόντων της αγοράς τα τελευταία 20 χρόνια. Από τη βελτιστοποίηση του συστήματος μέχρι την ακριβή κατασκευαστική ικανότητα του εξοπλισμού και την αποτελεσματική διαχείριση της ομάδας παραγωγής, όλα προχωρούν με τον ρυθμό των απαιτήσεων της εποχής.

Ας επιστρέψουμε στο θέμα της τεχνολογίας, αλλά τι ακριβώς είναι αυτές οι διάτρησης (vias) στο σχεδιασμό PCB; Πώς δημιουργούνται οι κορυφαίες (blind) και οι ενσωματωμένες (buried) διάτρησης; Σε σύγκριση με την παραδοσιακή διαδικασία διάτρησης, σε ποιους τομείς είναι ισχυρότερη και ποιο είναι το κοινό της; Σε αυτόν τον ολοκληρωμένο οδηγό, θα εξετάσουμε την τεχνολογία και θα αποκαλύψουμε τα μυστικά των κορυφαίων και ενσωματωμένων διατρήσεων, θα εξερευνήσουμε πώς χρησιμοποιούνται από έμπειρους κατασκευαστές PCB και θα δείξουμε πώς προσφέρουν ισχυρά πλεονεκτήματα για τον επόμενο πολύπλοκο σχεδιασμό PCB.

Ο Ρόλος των Διατρήσεων (Vias) στο Σχεδιασμό PCB

Ας ρίξουμε πρώτα μια ματιά στη διαδικασία των διατρήσεων (vias) στα PCB. Από την άποψη των βασικών αρχών, οι διατρήσεις στα PCB είναι οι ηλεκτρικές συνδέσεις που συνδέουν διαφορετικά επίπεδα του PCB μεταξύ τους. Κάθε πολυεπίπεδο PCB — από απλές 4-επίπεδες πλακέτες έως πολύπλοκες διατάξεις 30+ επιπέδων — βασίζεται στις διατρήσεις για να μεταφέρει σήματα, τροφοδοσία και γείωση από το εξωτερικό επίπεδο του PCB στα εσωτερικά επίπεδα του PCB.

Γιατί χρησιμοποιούνται οι διατρήσεις;

• Οι διατρήσεις συνδέουν ένα εξωτερικό επίπεδο με εσωτερικά επίπεδα για εύκαμπτη δρομολόγηση.
• Οι αγωγοί διασύνδεσης επικαλύπτονται με χαλκό, δημιουργώντας ένα ηλεκτρικά αγώγιμο μονοπάτι μεταξύ των στρώσεων ενός PCB.
• Οι αγωγοί διασύνδεσης χρησιμοποιούνται συχνά για να μειώσουν το μήκος της διαδρομής του σήματος, να βελτιώσουν την ακεραιότητα του σήματος και να βελτιστοποιήσουν τον χώρο της πλακέτας.
• Η χρήση των τυφλών και των θαμμένων αγωγών διασύνδεσης επιτρέπει στους μηχανικούς να μειώσουν δραματικά το συνολικό μέγεθος του PCB και τον αριθμό των διατρήσεων που απαιτούνται.

Με βάση τα παραπάνω, στα σύγχρονα κυκλώματα HDI και πολυστρωτών PCB, οι αγωγοί διασύνδεσης τοποθετούνται μαζί σε προσεκτικά σχεδιασμένες διατάξεις για να επιτευχθεί ισορροπία μεταξύ απόδοσης, αξιοπιστίας και εφικτότητας παραγωγής.

Τα βασικά: Τύποι αγωγών διασύνδεσης στα PCB

Πόσοι τύποι αγωγών διασύνδεσης υπάρχουν που συναντάμε συνήθως; Η κατανόηση των διαφορετικών τύπων αγωγών διασύνδεσης είναι θεμελιώδης για την κατάρτιση του σχεδιασμού PCB και την επίτευξη βέλτιστης απόδοσης της πλακέτας.

Αυτός ο πίνακας κάνει μια σαφή διάκριση:

Τι είναι οι τυφλές διάτρησεις;

Σήμερα, συζητάμε για τυφλές και θαμμένες τρύπες. Ποια λοιπόν είναι ακριβώς η δομή και η αρχή λειτουργίας των τυφλών τρυπών; Μια τυφλή διάτρηση είναι μια διάτρηση που συνδέει ένα εξωτερικό επίπεδο μιας πλακέτας με ένα ή περισσότερα εσωτερικά επίπεδα, χωρίς να διαπερνά το αντίθετο εξωτερικό επίπεδο. Είναι «τυφλή» επειδή είναι ορατή και προσβάσιμη μόνο από μία επιφάνεια. Έτσι, οι τυφλές διάτρησεις χρησιμοποιούνται συχνά για να μειωθεί ο αριθμός των επιπέδων σε μια πλακέτα.

Βασικές λεπτομέρειες & πλεονεκτήματα

• Οι τυφλές διάτρησεις συνδέουν την επάνω ή κάτω επιφάνεια με επιλεγμένα εσωτερικά επίπεδα, προκειμένου να επιτευχθεί η βέλτιστη αξιοποίηση των διαθέσιμων επιπέδων δρομολόγησης.
• Οι τυφλές διάτρησεις δεν διαπερνούν ολόκληρο το πάχος της πλακέτας, εξοικονομούν όχι μόνο πολύτιμο χώρο στην πλακέτα αλλά και απελευθερώνουν τις απέναντι επιφάνειες για άλλα ίχνη ή εξαρτήματα.
• Επειδή οι τυφλές διαδρομές διανοίγονται μόνο εν μέρει μέσω της πλακέτας, επιτρέπουν πυκνότερη διάταξη κυκλώματος και χρησιμοποιούνται συνήθως σε HDI πλακέτες και σχήματα αποδιασύνδεσης BGA, έχοντας σημαντικά βελτιώσει τον βαθμό αξιοποίησης της διασύνδεσης.
• Οι τυφλές διαδρομές είναι συνήθως μικρές (διαμέτρου μικρότερης των 0,15 mm) και υπάρχουν εξαιρετικά υψηλές απαιτήσεις για τα μηχανήματα και τον εξοπλισμό διάτρησης, γι' αυτό απαιτείται ακριβής λέιζερ ή ακόμη πιο ακριβής μηχανική διάτρηση.
• Η χρήση τυφλών διαδρομών μπορεί να μειώσει το πάχος της πλακέτας και ο σκοπός της είναι να βοηθήσει στην επίτευξη υψηλής πυκνότητας εξαρτημάτων για σύγχρονα προϊόντα.

Πώς Διανοίγονται και Κατασκευάζονται οι Τυφλές Διαδρομές

Οι τυφλές διαδρομές διανοίγονται κατά τα συγκεκριμένα στάδια επιστρώσεως και διάτρησης. Η ποσότητα, η θέση και το βάθος τους πρέπει να ελέγχονται για να αποφευχθεί η διάτρηση απρόσκοπτων στρωμάτων. Στη συνέχεια επιχαλκώνονται για να σχηματιστούν αγώγιμες διαδρομές. Η δημιουργία τυφλών διαδρομών περιλαμβάνει προσεκτική προετοιμασία για την αποφυγή εγκλωβισμού αέρα στην πλακέτα ή μη πλήρους επιχάλκωσης, διασφαλίζοντας ισχυρή αξιοπιστία.

Τι είναι οι Ενσωματωμένες Διαδρομές;

Σε αντίθεση με τα τυφλά οπές, τα θαμμένα οπές δεν διαπερνούν το εξωτερικό στρώμα της πλάκας. Ένα θαμμένο via είναι ένα via που συνδέει δύο ή περισσότερα εσωτερικά στρώματα ενός PCB και δεν είναι ορατό ή προσβάσιμο από κανένα από τα εξωτερικά στρώματα. Αυτά ονομάζονται επίσης κρυφά vias, καθώς είναι «θαμμένα» ανάμεσα στα επιφανειακά στρώματα του PCB. Ας μάθουμε περισσότερα για τα θαμμένα οπές μαζί.

Βασικές λεπτομέρειες & πλεονεκτήματα

• Κατά τη διαδικασία κατασκευής, τα θαμμένα vias τρυπούνται και επιχρωμιώνονται κατά την κατασκευή των εσωτερικών υποσυνόλων, πριν τα εξωτερικά στρώματα λαμιναριστούν.
• Από την άποψη της δομής πολυεπίπεδων πλακών, το θαμμένο via συνδέει δύο εσωτερικά στρώματα — για παράδειγμα, τα στρώματα 3 και 4 σε ένα 8-στρωτό PCB — παρέχοντας επιλογές δρομολόγησης χωρίς να χρησιμοποιείται χώρος στην επιφάνεια.
• Η διαφορά είναι ότι τα θαμμένα vias στο σχεδιασμό PCB επιτρέπουν στους σχεδιαστές να απομονώσουν διαδρομές σήματος, γείωση ή διανομής τροφοδοσίας, κάτι που ευνοεί σημαντικά σύνθετους ή μεικτούς σχεδιασμούς σημάτων.
• Επειδή οι ενσωματωμένοι διάδρομοι δεν είναι ορατοί μετά την τελική επικόλληση, αποτελεί σημαντικό πλεονέκτημα το γεγονός ότι μπορούν να μεγιστοποιήσουν τη χρήση των στρώσεων του PCB και να μειώσουν την παρεμβολή.
• Οι ενσωματωμένοι διάδρομοι χρησιμοποιούνται συνήθως σε προηγμένα πολύστρωτα PCB για τηλεπικοινωνίες, αεροδιαστημική και ηλεκτρονικά υψηλής πυκνότητας.

Άλλοι Τύποι Διαδρόμων στα PCB

Διατρήσεις αγωγών διασύνδεσης

Στα πλακίδια εκτύπωσης κυκλωμάτων, η διάτρηση μέσω-οπής είναι μια δομή οπής που συνδέει κυκλώματα μεταξύ διαφορετικών στρώσεων του PCB. Οι διάτρησης μέσω-οπής επιτρέπουν τη μετάδοση ηλεκτρικών σημάτων μεταξύ των στρώσεων της πλακέτας και είναι ένας από τους πιο βασικούς και συνηθισμένους τύπους οπών στον παραδοσιακό σχεδιασμό PCB. Έχει τα εξής χαρακτηριστικά:

• Συνδέει ολόκληρη τη δομή του PCB, από πάνω προς τα κάτω.
• Χρησιμοποιείται για τυπικά πολύστρωτα PCB, ακροδέκτες εξαρτημάτων και συνδέσεις.
• Καταναλώνουν περισσότερο χώρο και μπορεί να περιορίζουν τη δρομολόγηση υψηλής πυκνότητας.

Μικροσκοπικές διάτρησεις

Το Microvia αναφέρεται σε μια διάτρηση με πολύ μικρή διάμετρο, συνήθως 0,1 mm ή μικρότερη, και χρησιμοποιείται συχνά σε διαφορετικά επίπεδα σχεδίασης πυκνών ενδιάμεσων συνδέσεων (HDI) πλακετών εκτυπωμένων κυκλωμάτων. Έχει τα ακόλουθα χαρακτηριστικά:

• Εξαιρετικά μικρές διαδρομές που συνδέουν μόνο γειτονικά επίπεδα, δημιουργούμενες με αφαίρεση λέιζερ για HDI PCB.
• Μπορούν να είναι επικαλυπτόμενες ή διαβαθμισμένες και χρησιμοποιούνται συχνά σε πυκνές σχεδιαστικές λύσεις για έξυπνα τηλέφωνα, φορητές συσκευές ή ιατρικές συσκευές.
• Απαιτούν προηγμένη παραγωγή και επιθεώρηση από έμπειρους κατασκευαστές πλακετών PCB.

Πίνακας σύγκρισης: Κρυφές διάτρησεις vs. Ενσωματωμένες διάτρησεις vs. Διαμπερείς διάτρησεις

Γιατί να χρησιμοποιήσετε τυφλές και ενθαδόμενες διαδρομές; Πλεονεκτήματα και περιορισμοί

Σε αυτό το κεφάλαιο, επικεντρωνόμαστε στις τυφλές και τις ενθαδόμενες τρύπες. Στις σκέψεις σχεδιασμού των απαιτήσεων του προϊόντος, ποια πλεονεκτήματα και περιορισμοί έχουμε όταν χρησιμοποιούμε τυφλές και ενθαδόμενες διαδρομές; Ας κάνουμε μαζί ένα συνοπτικό άθροισμα και διάκριση.

Πλεονεκτήματα των Τυφλών και Ενθαδόμενων Διαδρομών

• Βελτιστοποίηση του χώρου: Σε σύγκριση με το σχέδιο με οπές διέλευσης, μειώνει το μέγεθος και το πάχος του PCB, επιτρέποντας περισσότερα εξαρτήματα και ίχνη σε μικρότερο χώρο.
• Απομόνωση Σήματος: Μπορεί όχι μόνο να απομονώνει κρίσιμα σήματα ή επίπεδα τροφοδοσίας, αλλά επίσης να τα προστατεύει από ΗΜΙ/παρεμβολές.
• Βελτιωμένη Δρομολόγηση: Οι διαδρομές συνδέουν εξωτερικά και εσωτερικά επίπεδα του PCB για πιο ευέλικτες και αποτελεσματικές διατάξεις.
• Σύνθετο Σχέδιο PCB: Καθιστά εφικτή τη χρήση πυκνών BGAs, FPGAs και ICs με λεπτή διαβάθμιση χωρίς ριζική αύξηση του αριθμού των επιπέδων PCB ή της επιφάνειας της πλακέτας.
• Χρήση Επιπέδων PCB: Οι θαμμένες διαδρομές παρέχουν συνδέσεις εντός των εσωτερικών επιπέδων ενός PCB χωρίς να καταναλώνουν χώρο στα εξωτερικά επίπεδα, μειώνοντας τη συμφόρηση και επιτρέποντας τον διαχωρισμό επιπέδων σήματος ή τροφοδοσίας. Έχει συμβάλει ιδιαίτερα σε τεχνολογικές επαναστάσεις στις βιομηχανίες αεροπορίας/επικοινωνιών/ιατρικού εξοπλισμού.
• Βελτιωμένη Ακεραιότητα Σήματος: Η χρήση τυφλών και ενθαδόμενων διαύλων στον σχεδιασμό PCB μειώνει το σχηματισμό απολήξεων σημάτων, ελαχιστοποιώντας ανακλάσεις, απώλειες και ηλεκτρομαγνητικές παρεμβολές, κάτι που είναι ζωτικής σημασίας για κυκλώματα υψηλής ταχύτητας και RF.
• Θερμική Βελτιστοποίηση: Η αποτελεσματική τοποθέτηση διαύλων μπορεί να βοηθήσει στην κατανομή και διασπορά της θερμότητας, μειώνοντας τον κίνδυνο εμφάνισης ζωνών υπερθέρμανσης και βελτιώνοντας τη μακροπρόθεσμη αξιοπιστία σε περίπλοκες συναρμολογήσεις PCB.

Περιορισμοί των Blind και Buried Vias

• Αυξημένη Πολυπλοκότητα Κατασκευής: Η κατασκευή τυφλών και ενθαδόμενων διαύλων περιλαμβάνει επιπλέον βήματα διάτρησης και επιστρώσεως, τα οποία είναι εφικτά μόνο με έμπειρους κατασκευαστές PCB και ακριβή έλεγχο ποιότητας, και δοκιμάζουν την παραγωγική ικανότητα του κατασκευαστή.
• Μεγαλύτερο Κόστος Παραγωγής: Κάθε επιπλέον κύκλος επίστρωσης, βήμα γέμισης ή επιπλέον δίαυλος σημαίνει αυξημένο κόστος παραγωγής PCB και χρήση υλικών—ειδικά σε πολυστρωτά PCB και HDI PCB προϊόντα. Έτσι, η τιμή των προϊόντων PCB είναι επίσης σχετικά υψηλή.
• Δοκιμές και επιθεώρηση: Οι τυφλοί και ενθαδόμενοι δίαυλοι μερικές φορές είναι δύσκολο να ελεγχθούν για ελαττώματα, απαιτώντας προηγμένες τεχνικές όπως Χειροτονία χειρισμού (X-ray) απεικόνιση για διασφάλιση της ποιότητας.
• Πιθανοί Κίνδυνοι Αξιοπιστίας: Εάν ο έλεγχος της διαδικασίας δεν είναι τέλειος, μπορεί να προκύψουν κίνδυνοι όπως αέρας παγιδευμένος στο PCB, ατελής επίχρωση χαλκού ή αποφλοίωση.

Διαδικασία Κατασκευής: Δημιουργία Blind και Buried Vias

Επισκόπηση

Η κατασκευή PCB η διαδικασία των τυφλών και ενθαμμένων ιχνηλατήσεων στα PCBS είναι πολύπλοκη και ακριβής. Ωστόσο, η διαδικασία παραγωγής αυτών των ιχνηλατήσεων έχει μεγάλη σημασία για τη βελτίωση της απόδοσης των PCBS, τη μείωση του αριθμού των επιπέδων της πλακέτας και την αύξηση της αποδοτικότητας χρήσης του χώρου.

1. Σχεδιασμός Δομής Ο σχεδιασμός στρώσεων αποτελεί τη δομική βάση των τυφλών και ενθαμμένων οπών. Ο σχεδιασμός ξεκινά με την απεικόνιση των επιπέδων της PCB και των σημείων όπου χρειάζονται οι ιχνηλατήσεις — η τυφλή ιχνηλάτηση συνδέει ένα εξωτερικό επίπεδο με ένα ή περισσότερα εσωτερικά επίπεδα· η ενθαμμένη ιχνηλάτηση συνδέει δύο εσωτερικά επίπεδα χωρίς να εκτείνεται στις επιφάνειες.
2. Δορυφορικές εργασίες:

• Οι τυφλές ιχνηλατήσεις διανοίγονται μόνο εν μέρει μέσω της δομής (από εξωτερικό προς εσωτερικό), συνήθως με τη χρήση εξαιρετικά ακριβούς μηχανικής ή λέιζερ διάτρησης.
• Η παραγωγή ενθαμμένων ιχνηλατήσεων απαιτεί διάτρηση σε υπο-συναρμολογημένα επίπεδα πριν από την πλήρη επικόλληση της δομής, σε αντίθεση με τις τυφλές οπές.

3.Λαμελεύσιμο: Οι επεξεργασίες επιστρώσεως των δύο είναι επίσης διαφορετικές. Για τα θαμμένα via, οι στρώσεις συμπιέζονται μαζί και στη συνέχεια προστίθενται επιπλέον στρώσεις. Η κατασκευή πλακετών με blind και buried via απαιτεί τέλεια εγγραφή και ευθυγράμμιση.

4.Επιμετάλλωση: Όλα τα via, συμπεριλαμβανομένων των διαμπερών, των blind και των buried via, επιχαλκώνονται χρησιμοποιώντας χημική και ηλεκτρολυτική επίστρωση για να εξασφαλιστεί η αγωγιμότητα.

5.Δοκιμές: Προηγμένες δοκιμές — ειδικά για θαμμένα via σε πλακέτες — όπως ακτινογραφία ή ανάλυση μικροτομής, διασφαλίζουν ότι τα via έχουν δημιουργηθεί σωστά και είναι αξιόπιστα.

Εφαρμογές και περιπτώσεις χρήσης

Τα blind και buried via έχουν γίνει τυποποιημένα στον προηγμένο σχεδιασμό πλακετών. Μπορούν να βελτιώσουν σημαντικά το βαθμό χρήσης του χώρου, να μειώσουν την επιφάνεια της πλακέτας, να μειώσουν τον αριθμό των στρώσεων και να κάνουν το σχεδιασμό πιο συμπαγή, και χρησιμοποιούνται σχεδόν σε κάθε τομέα βιομηχανίας όπου απαιτείται υψηλή απόδοση, πυκνότητα ή μείωση μεγέθους.

Παραδείγματα βιομηχανιών που χρησιμοποιούν blind και buried via

• HDI PCB για Έξυπνα Τηλέφωνα: Οι τυφλές διαδρομές συνδέουν τα εξωτερικά παδ στην εσωτερική δρομολόγηση, και ενώ οι θαμμένες διαδρομές στο PCB ελαχιστοποιούν τις ΗΜΠ και δρομολογούν κρίσιμα σήματα υψηλής ταχύτητας με ακρίβεια, η ζήτηση της αγοράς για έξυπνα τηλέφωνα αυξάνεται σημαντικά.
• Εξοπλισμός Δικτύων: Η θαμμένη διαδρομή συνδέει δύο απομονωμένα επίπεδα σε ένα πολυστρωματικό PCB για διατήρηση της ακεραιότητας του σήματος σε τηλεπικοινωνιακούς εναλλακτικούς και δρομολογητές.
• Ιατρικά Φορητά Συσκευές: Οι τυφλές και οι θαμμένες διαδρομές παρέχουν απομόνωση σήματος σε μικρές, εξαιρετικά αξιόπιστες εμφυτεύσιμες συσκευές, παρέχοντας μεγάλο χώρο για βελτιστοποίηση και υποστήριξη του σημερινού ιατρικού εξοπλισμού.
• Ηλεκτρονικά αυτοκινήτου: Στο περιβάλλον της αγοράς μιας ολοκληρωμένης αναβάθμισης στη βιομηχανία αυτοκινήτων, τα ADAS και τα μοντούλα ψυχαγωγίας χρησιμοποιούν και τις δύο τυφλές και θαμμένες διαδρομές για μείωση του μεγέθους της πλακέτας, διασφαλίζοντας την απόδοση σε δύσκολες συνθήκες περιβάλλοντος.
• Εφαρμογές στον τομέα της αεροδιαστημικής: Οι θαμμένες διαδρομές παρέχουν ισχυρή θωράκιση για τη μετάδοση δεδομένων αισθητήρων ή ελέγχου, με εξαιρετική αξιοπιστία ακόμη και υπό συνθήκες κραδασμών ή ακραίων θερμοκρασιών.

Κόστος Παράγοντες και Αξιοπιστία
Παράγοντες Κόστους

Λόγω του ότι η τεχνολογία των τυφλών και ενσωματωμένων οπών απαιτεί ειδικές διαδικασίες, όπως διάτρηση, επίχρωση με χαλκό και επεξεργασία επικάλυψης, συνήθως αυξάνει το κόστος παραγωγής. Ειδικά σε προϊόντα μεσαίας έως χαμηλής κατηγορίας, μπορεί να είναι δύσκολη η χρήση αυτής της τεχνολογίας. Ως εκ τούτου, η αύξηση του κόστους αποτελεί σημαντικό παράγοντα στις απαιτήσεις διαδικασίας σε ορισμένες βιομηχανίες.

• Προηγμένα Στάδια Κατασκευής: Η χρήση των τυφλών και των θαμμένων διαδρομών απαιτεί περισσότερα στάδια παραγωγής σε σύγκριση με τις παραδοσιακές διαδρομές διατρήσεως, αυξάνοντας τόσο το κόστος εγκατάστασης όσο και το κόστος ανά πλακέτα.
• Επιλογές Υλικών και Αριθμός Επιπέδων: Όσο περισσότερα επίπεδα έχει μια PCB, τόσο συχνότερα απαιτείται η κατασκευή τυφλών και θαμμένων διαδρομών. Τα υλικά pre-preg υψηλής Tg και τα ειδικά φύλλα αυξάνουν περαιτέρω το κόστος.
• Κόστος Δοκιμών και Ελέγχου: Ο έλεγχος για κρυφές διαδρομές—ειδικά για δομές θαμμένων οπών—συχνά περιλαμβάνει επιπλέον ακτινογραφίες/CT ή καταστρεπτική μικροτομή.

Σκέψεις για την Αξιοπιστία

Παρά το αυξανόμενο κόστος, ορισμένα προϊόντα τεχνολογικού υλικού σε συγκεκριμένους τομείς έχουν υψηλές απαιτήσεις όσον αφορά την απόδοση απαγωγής θερμότητας και τη μηχανική αντοχή των πλακών ελέγχου. Η επιλογή των απαιτήσεων κατασκευής οπών χωρίς ορατότητα είναι επίσης αναπόφευκτη διαδρομή για την εξέλιξη του προϊόντος.

• Κατάλληλη Επίχρωση και Γέμιση: Η διασφάλιση ότι οι διαδρομές είναι επιχρωμένες ομοιόμορφα με χαλκό και, εφόσον απαιτείται, γεμισμένες, είναι κρίσιμη για την ηλεκτρική αξιοπιστία και για την αποφυγή βραχυκυκλώματος/θερμικής αποτυχίας.
• Θερμική Κυκλική Καταπόνηση: Τα βία, ειδικά τα κρυφά βία, είναι ευάλωτα σε ρωγμές ή αποφλοιώσεις αν δεν κατασκευαστούν με τη σωστή διαδικασία και υλικά.
• Εγκλωβισμένος Αέρας στο PCB: Ελαττώματα από αέρα ή κενά μπορούν να οδηγήσουν σε πρόωρες βλάβες στο πεδίο.
• Συνεργασία με Έμπειρους Κατασκευαστές PCB: Βασίζεστε σε συνεργάτες που γνωρίζουν πώς να κατασκευάζουν, ελέγχουν και δοκιμάζουν σωστά σχέδια PCB με κρυφά και ενσωματωμένα βία για μεγάλη διάρκεια ζωής.

Συμβουλές Σχεδιασμού για τη Χρήση Κρυφών και Θαμμένων Διαδρόμων

Οι απαιτήσεις παραγωγής για τυφλές και ενθαμμένες οπές είναι τόσο υψηλές και οι λειτουργίες τους τόσο σημαντικές, ώστε να υπάρχουν επίσης υψηλές απαιτήσεις στη δομή του σχεδιασμού. Από την κατανόηση του πελάτη για τις ανάγκες του προϊόντος, μέχρι την επιλογή υλικών, και στη συνέχεια το κόστος και η δυνατότητα παραγωγής του προμηθευτή, θα πρέπει να γίνει ένας λογικός σχεδιασμός με συνολική εξέταση όλων αυτών των παραγόντων. Οι ακόλουθοι παράγοντες θα πρέπει να ληφθούν υπό προτεραιότητα:

• Έγκαιρη Διαβούλευση με Κατασκευαστές PCB: Χρησιμοποιείτε έμπειρους κατασκευαστές PCB και ελέγξτε τους τεχνικούς τους περιορισμούς ως προς το βάθος κρυφών βιών, το λόγο διαστάσεων και το ελάχιστο μέγεθος τρυπανιού.
• Σχεδιασμός Διαστρωμάτωσης (Stack-Up): Κατά το σχεδιασμό ενός πολυστρωτού PCB, καθορίστε ξεκάθαρα ποια σήματα ή τροφοδοσίες πρέπει να παραμείνουν απομονωμένα και πού πρέπει να προστεθούν ενσωματωμένα βία για βέλτιστη χρήση των στρωμάτων.
• Αποφύγετε την υπερβολική χρήση: Χρησιμοποιείτε μόνο blind vias και buried vias όταν είναι απαραίτητα. Η υπερβολική χρήση αυξάνει το κόστος και μειώνει την απόδοση.
• Γέμισμα Vias: Για via-in-pad και microvias, καθορίζετε πάντα αν το via πρέπει να γεμίζει ή να καλύπτεται.
• Θερμική ανακούφιση: Συνδέστε τα vias τροφοδοσίας/γείωσης με τα επίπεδα χρησιμοποιώντας σχεδιασμό pads «θερμικής ανακούφισης», που παρέχει καλύτερη συγκολλησιμότητα και μειώνει τους κινδύνους από τάσεις.
• Κουπόνια Δοκιμής: Ζητήστε κουπόνια για να επιτρέψετε την καταστροφική τομή κατά την παραγωγή των buried vias, προκειμένου να επιβεβαιωθεί η ποιότητα της κατασκευής.
• Αντιμετώπιση Στοιβαγμένων και Μετατοπισμένων Vias: Όταν είναι απαραίτητο, μετατοπίστε τα microvias ή περιορίστε τη στοίβαξη ομάδων blind και buried vias για βελτιωμένη αξιοπιστία.

Συχνές Ερωτήσεις

Ε: Πώς διαφέρουν τα τυφλά και ενσωματωμένα μέσω από τα τυπικά διατρητά μέσω;
Α: Τα τυφλά μέσω συνδέουν ένα εξωτερικό στρώμα με ένα ή περισσότερα εσωτερικά στρώματα, αλλά όχι πλήρως διαμέσου της πλακέτας. Τα ενσωματωμένα μέσω συνδέουν δύο εσωτερικά στρώματα, «κρυμμένα» μετά τη λαμίνωση. Τα διατρητά μέσω συνδέουν την επιφάνεια με την επιφάνεια κατ' ευθείαν διαμέσου της PCB.
Ε: Πότε πρέπει να χρησιμοποιώ τυφλά και ενσωματωμένα μέσω στην κατασκευή pcb;
A: Χρησιμοποιήστε τυφλές και ενθαμμένες διάτρησης για πυκνές διατάξεις HDI pcb, fine-pitch BGAs, σήματα υψηλής ταχύτητας ή όταν η ελαχιστοποίηση του μεγέθους της πλακέτας είναι απαραίτητη.
Ε: Είναι αξιόπιστες οι τυφλές και ενθαμμένες διάτρησης;
Α: Ναι, με έμπειρους συνεργάτες κατασκευαστές PCB και σωστό έλεγχο διαδικασιών για διάτρηση, επίχρωση και γέμισμα. Υπάρχουν προκλήσεις στη διασφάλιση ότι κάθε διάτρηση δημιουργείται και ελέγχεται σωστά.
Ε: Μπορώ να συνδυάσω τύπους διατρήσεων σε μία πλακέτα;
Α: Απολύτως! Οι περισσότερες σύγχρονες πολύπλοκες σχεδιάσεις PCB χρησιμοποιούν συνδυασμό παραδοσιακών διατρήσεων διαμέσου, τυφλών διατρήσεων, ενθαμμένων διατρήσεων και ακόμη και μικροδιατρήσεων, ανάλογα με τις ανάγκες του κυκλώματος.
Ε: Πώς επηρεάζει η παραγωγή ενθαμμένων διατρήσεων το χρόνο παράδοσης;
Α: Η προσθήκη ενθαμμένων διατρήσεων σε μια PCB αυξάνει το χρόνο παράδοσης λόγω επιπλέον λαμινάρισματος, πρόσθετης διάτρησης και πιο λεπτομερούς ελέγχου. Σχεδιάστε ανάλογα.

Συμπέρασμα: Θα έπρεπε να χρησιμοποιήσετε τυφλές και ενθαμμένες διατρήσεις;

Αν εργάζεστε σε ένα συμπαγές, πολύπλοκο ή υψηλής τεχνολογίας σχέδιο PCB, αυτά τα ειδικά via είναι σχεδόν απαραίτητα. Βοηθούν να μειώσετε το μέγεθος της πλακέτας, να διατηρήσετε καθαρά τα σήματα και να κάνετε εφικτή τη δρομολόγηση όλων αυτών των πολύπλοκων συνδέσεων στις σύγχρονες συσκευές. Αλλά υπάρχει ένα πρόβλημα – κοστίζουν περισσότερο να κατασκευαστούν, και θα χρειαστεί να βρείτε έναν κατασκευαστή που γνωρίζει πραγματικά τη δουλειά του. Γι’ αυτό είναι έξυπνο να συμπεριλάβετε τον συνεργάτη κατασκευής σας από νωρίς, να χρησιμοποιείτε μόνο blind και buried via εκεί που τα χρειάζεστε πραγματικά, και να ελέγχετε διπλά αν μπορεί να ανταποκριθεί στο σχέδιό σας πριν στείλετε τα αρχεία σας.
Τελικά: αν ασχολείστε με HDI PCBs, προσπαθείτε να μειώσετε τα συνηθισμένα through-holes, ή επιδιώκετε εξαιρετική απόδοση σε ένα πολυστρωτο PCB, δεν θα πρέπει πραγματικά να αγνοήσετε το τι μπορούν να κάνουν για εσάς τα blind και buried via.