Lỗ via chìm & lỗ via kín

Lỗ khoan mù (Blind Via) và Lỗ khoan chìm (Buried Via)

Bảng mạch in (PCB) giống như một chiếc "bánh ngàn lớp", với nhiều lớp mạch đồng được xếp chồng lên nhau. Để truyền tín hiệu điện giữa các lớp khác nhau, bạn phải dựa vào "lỗ khoan dẫn điện (vias)" - bạn có thể hình dung nó giống như những ống nước màu xanh lá trong trò chơi "Super Mario", chỉ khác là thay vì nước, dòng điện sẽ chạy qua những ống nước này.

Tuy nhiên, thành lỗ khoan mới được khoan ra là nhựa và không dẫn điện, do đó phải mạ một lớp đồng lên thành lỗ khoan để các electron có thể đi qua các lớp đồng này.

Có ba loại lỗ khoan dẫn điện (vias) phổ biến: lỗ khoan xuyên (PTH), lỗ khoan mù (BVH), và lỗ khoan chìm (BVH). Phần sau đây sẽ tập trung vào hai loại cuối.

1. Lỗ khoan xuyên (PTH) - chiếc "cầu thang xuyên suốt" phổ biến nhất

Nhìn vào PCB dưới ánh sáng, lỗ mà ánh sáng đi qua được là lỗ xuyên (through hole). Nó chạy suốt từ lớp trên cùng đến lớp dưới cùng, dễ sản xuất và có chi phí thấp. Tuy nhiên nhược điểm cũng rất rõ ràng: nếu bạn chỉ muốn kết nối giữa lớp thứ 3 và thứ 4, bạn vẫn phải khoan xuyên toàn bộ bảng mạch, giống như việc lắp một thang máy từ tầng 1 đến tầng 6 trong một tòa nhà sáu tầng chỉ để phục vụ tầng 3 và tầng 4, gây lãng phí không gian.

2. Lỗ viền kín (Blind via - BVH) - như một cầu thang chỉ kết nối "một tầng với tầng liền kề"

Lỗ kín (blind hole) bắt đầu từ bề mặt PCB và chỉ kết nối đến lớp bên trong liền kề. Đầu còn lại được giấu bên trong bảng mạch và không thể nhìn thấy bằng mắt thường, vì vậy được gọi là "kín (blind)". Trong quá trình sản xuất, độ sâu khoan (trục Z) phải được kiểm soát chính xác. Quá sâu hay quá nông đều ảnh hưởng đến công đoạn mạ đồng tiếp theo.
Thực hành phổ biến: Đầu tiên ép lớp, đục lỗ và mạ các lớp cục bộ, sau đó ép chúng cùng với các lớp khác để tạo thành một tấm hoàn chỉnh. Ví dụ, với cấu trúc 2+4+2, bạn có thể làm hai lớp ngoài cùng trước, hoặc làm lớp 2+4 trước, nhưng cả hai đều yêu cầu thiết bị căn chỉnh độ chính xác cực cao.

3. Lỗ via chìm (BVH) - Giống như cầu thang hoàn toàn được giấu kín "ở giữa tầng lầu"

Lỗ via chìm chỉ kết nối hai hoặc nhiều lớp bên trong, không kéo dài đến bề mặt PCB và hoàn toàn không nhìn thấy từ bên ngoài.
Phương pháp: Đầu tiên đục lỗ và mạ trên tấm lõi bên trong, sau đó ép toàn bộ lại với nhau. So với lỗ xuyên và lỗ mù, quy trình này phức tạp hơn, chi phí cũng cao hơn, nhưng có thể tiết kiệm không gian để bố trí nhiều đường mạch hơn, thường được sử dụng trong các bo mạch kết nối mật độ cao (HDI).
Tiêu chuẩn IPC khuyến nghị: Đường kính của lỗ mù và lỗ via chìm không nên vượt quá 6 mil (150 μm).

Điểm sản xuất

1. Đục lỗ trước hay ép trước? Cả hai phương pháp đều thực hiện được:

• Khoan và mạ điện trước khi ép nhiều lớp, sau đó ép toàn bộ lại với nhau;
  
• Hoặc sử dụng tia laser để khoan lỗ mù sau khi ép lớp.
  

2. Độ sâu của lỗ mù phải được kiểm soát chặt chẽ. Nếu quá sâu, tín hiệu sẽ bị suy giảm, nếu quá nông, khả năng dẫn điện có thể kém.

3. Trao đổi với nhà máy PCB trong giai đoạn thiết kế để tránh sửa chữa và tăng chi phí.

Ưu điểm và nhược điểm

Ưu điểm: Có thể tích hợp nhiều mạch điện hơn vào một số lớp hoặc độ dày bảng giới hạn, giúp điện thoại và máy tính ngày càng nhỏ gọn.
Nhược điểm: Nhiều công đoạn, nhiều lần kiểm tra, yêu cầu độ chính xác cao và chi phí tăng dần.

Gợi ý Thiết kế

• Lỗ dẫn mù/chôn phải đi qua các lớp đồng có số chẵn.
  
• Chúng không thể bắt đầu/kết thúc ở mặt trên hoặc mặt dưới của tấm nền.
  
• Hai lỗ dẫn không thể chồng lên nhau hoặc lồng vào nhau một phần, trừ khi một lỗ bao phủ hoàn toàn lỗ kia - nhưng điều này sẽ làm tăng chi phí.