مثلما تحتاج متاجر الأجهزة إلى إدارة وعرض المسامير والبراغي من مختلف الأنواع، والمقاييس، والمواد، والطول، والعرض، ودرجة الميل، وما إلى ذلك، يحتاج تصميم ثنائي الفينيل متعدد الكلور أيضًا إلى إدارة كائنات التصميم مثل الثقوب، خاصة في التصميم عالي الكثافة. قد تستخدم تصميمات ثنائي الفينيل متعدد الكلور التقليدية عددًا قليلاً من فتحات التمرير المختلفة، ولكن تصميمات التوصيل البيني عالي الكثافة (HDI) الحالية تتطلب العديد من الأنواع والأحجام المختلفة لفتحات التمرير. يجب إدارة كل فتحة تمرير لاستخدامها بشكل صحيح، مما يضمن أقصى أداء للوحة وقابلية تصنيع خالية من الأخطاء. ستتناول هذه المقالة بالتفصيل الحاجة إلى إدارة الثقوب عالية الكثافة في تصميم ثنائي الفينيل متعدد الكلور وكيفية تحقيق ذلك.

العوامل التي تدفع تصميم ثنائي الفينيل متعدد الكلور عالي الكثافة 

مع استمرار نمو الطلب على الأجهزة الإلكترونية الصغيرة، يجب أن تتقلص لوحات الدوائر المطبوعة التي تزود هذه الأجهزة بالطاقة حتى تتناسب معها. وفي الوقت نفسه، من أجل تلبية متطلبات تحسين الأداء، يتعين على الأجهزة الإلكترونية إضافة المزيد من الأجهزة والدوائر على اللوحة. حجم أجهزة PCB يتناقص باستمرار، وعدد الدبابيس في تزايد، لذلك عليك استخدام دبابيس أصغر ومسافات أقرب للتصميم، مما يزيد المشكلة تعقيدًا. بالنسبة لمصممي ثنائي الفينيل متعدد الكلور، هذا يعادل أن تصبح الحقيبة أصغر فأصغر، بينما تحتوي على المزيد والمزيد من الأشياء بداخلها. تصل الطرق التقليدية لتصميم لوحات الدوائر الإلكترونية إلى حدودها بسرعة.

من أجل تلبية الحاجة إلى إضافة المزيد من الدوائر إلى حجم لوحة أصغر، ظهرت طريقة جديدة لتصميم ثنائي الفينيل متعدد الكلور - التوصيل البيني عالي الكثافة، أو HDI. يستخدم تصميم HDI تقنيات تصنيع لوحات دوائر أكثر تقدمًا، وعروض خطوط أصغر، ومواد أرق، وثقوب دقيقة عمياء ومدفونة أو محفورة بالليزر. بفضل خصائص الكثافة العالية هذه، يمكن وضع المزيد من الدوائر على لوحة أصغر وتوفير حل اتصال قابل للتطبيق للدوائر المتكاملة متعددة الأطراف.

هناك العديد من الفوائد الأخرى لاستخدام هذه الثقوب عالية الكثافة: 

قنوات الأسلاك:نظرًا لأن الثقوب العمياء والمدفونة والثقوب الدقيقة لا تخترق كومة الطبقة، فإن هذا يؤدي إلى إنشاء قنوات توصيل إضافية في التصميم. ومن خلال وضع هذه الفتحات المختلفة بشكل استراتيجي، يستطيع المصممون توصيل الأجهزة بمئات المسامير. إذا تم استخدام الفتحات القياسية فقط، فعادةً ما تقوم الأجهزة التي تحتوي على العديد من المسامير بحظر جميع قنوات الأسلاك الداخلية.

سلامة الإشارة:العديد من الإشارات الموجودة على الأجهزة الإلكترونية الصغيرة لها أيضًا متطلبات محددة لسلامة الإشارة، ولا تلبي الفتحات البينية متطلبات التصميم هذه. يمكن أن تشكل هذه الثقوب هوائيات، أو تسبب مشاكل EMI، أو تؤثر على مسار عودة الإشارة للشبكات الهامة. يؤدي استخدام الثقوب العمياء والثقوب المدفونة أو الدقيقة إلى التخلص من مشاكل سلامة الإشارة المحتملة الناجمة عن استخدام الثقوب.

لفهم هذه الثقوب بشكل أفضل، دعونا نلقي نظرة على الأنواع المختلفة من الثقوب التي يمكن استخدامها في التصميمات عالية الكثافة وتطبيقاتها.

نوع وهيكل فتحات التوصيل البيني عالية الكثافة 

فتحة المرور عبارة عن فتحة موجودة في لوحة الدائرة تربط طبقتين أو أكثر. وبشكل عام، ينقل الثقب الإشارة التي تحملها الدائرة من إحدى طبقات اللوحة إلى الدائرة المقابلة لها في الطبقة الأخرى. ومن أجل توصيل الإشارات بين طبقات الأسلاك، يتم معدنة الثقوب أثناء عملية التصنيع. وفقًا للاستخدام المحدد، يختلف حجم الثقب والوسادة. تُستخدم الفتحات الأصغر حجمًا لتوصيل أسلاك الإشارة، بينما تُستخدم الفتحات الأكبر حجمًا لتوصيلات الطاقة والأسلاك الأرضية، أو للمساعدة في تسخين الأجهزة المحمومة.

أنواع مختلفة من الثقوب على لوحة الدائرة

من خلال ثقب

الفتحة الشاملة هي الفتحة القياسية التي تم استخدامها في لوحات الدوائر المطبوعة على الوجهين منذ طرحها لأول مرة. يتم حفر الثقوب ميكانيكيًا من خلال لوحة الدائرة بأكملها وتكون مطلية بالكهرباء. ومع ذلك، فإن الحد الأدنى من التجويف الذي يمكن حفره بواسطة مثقاب ميكانيكي له قيود معينة، اعتمادًا على نسبة العرض إلى الارتفاع لقطر الحفر إلى سمك اللوحة. بشكل عام، لا تقل فتحة الفتحة عن 0.15 مم.

ثقب أعمى:

مثل الثقوب، يتم حفر الثقوب ميكانيكيًا، ولكن مع المزيد من خطوات التصنيع، يتم حفر جزء فقط من اللوحة من السطح. تواجه الثقوب العمياء أيضًا مشكلة تحديد حجم البت؛ ولكن اعتمادًا على الجانب الذي نقف عليه من اللوحة، يمكننا توصيل الأسلاك فوق أو أسفل الفتحة المسدودة.

الحفرة المدفونة:

يتم حفر الثقوب المدفونة، مثل الثقوب العمياء، ميكانيكيًا، ولكنها تبدأ وتنتهي في الطبقة الداخلية للوحة بدلاً من السطح. يتطلب هذا الثقب أيضًا خطوات تصنيع إضافية نظرًا للحاجة إلى تضمينه في مجموعة الألواح.

ميكروبور

يتم استئصال هذا الثقب بالليزر وتكون الفتحة أقل من حد 0.15 مم لقمة الحفر الميكانيكية. نظرًا لأن الثقوب الدقيقة تمتد فقط إلى طبقتين متجاورتين من اللوحة، فإن نسبة العرض إلى الارتفاع تجعل الثقوب المتاحة للطلاء أصغر بكثير. يمكن أيضًا وضع ثقوب دقيقة على السطح أو داخل اللوحة. عادة ما يتم ملء الثقوب الدقيقة ومطليها، وتكون مخفية بشكل أساسي، وبالتالي يمكن وضعها في كرات لحام عنصر مثبتة على السطح من مكونات مثل صفائف الشبكة الكروية (BGA). نظرًا للفتحة الصغيرة، تكون الوسادة المطلوبة للثقب الصغير أيضًا أصغر بكثير من الفتحة العادية، حوالي 0.300 مم.

وفقاً لمتطلبات التصميم، يمكن تكوين الأنواع المختلفة من الثقوب المذكورة أعلاه لجعلها تعمل معاً. على سبيل المثال، يمكن تكديس المسام الصغيرة مع المسام الصغيرة الأخرى، وكذلك مع الثقوب المدفونة. يمكن أيضًا أن تكون هذه الثقوب متداخلة. كما ذكرنا سابقًا، يمكن وضع الثقوب الدقيقة في منصات ذات دبابيس عناصر مثبتة على السطح. يتم تخفيف مشكلة ازدحام الأسلاك بشكل أكبر من خلال غياب التوجيه التقليدي من لوحة التركيب السطحية إلى منفذ المروحة.