Точно както магазините за хардуер трябва да управляват и показват пирони и винтове от различни видове, метрични, материални, с дължина, ширина и стъпка и т.н., дизайнът на печатни платки също трябва да управлява дизайнерски обекти като дупки, особено при дизайн с висока плътност. Традиционните дизайни на печатни платки може да използват само няколко различни пропускателни отвора, но днешните дизайни на свързване с висока плътност (HDI) изискват много различни типове и размери на пропускателни отвори. Всеки проходен отвор трябва да се управлява, за да се използва правилно, като се гарантира максимална производителност на платката и възможност за производство без грешки. Тази статия ще разработи подробно необходимостта от управление на проходни отвори с висока плътност в дизайна на печатни платки и как да се постигне това.

Фактори, които стимулират дизайна на печатни платки с висока плътност 

Тъй като търсенето на малки електронни устройства продължава да расте, печатните платки, които захранват тези устройства, трябва да се свият, за да се поберат в тях. В същото време, за да отговорят на изискванията за подобряване на производителността, електронните устройства трябва да добавят повече устройства и вериги на платката. Размерът на PCB устройствата непрекъснато намалява, а броят на щифтовете се увеличава, така че трябва да използвате по-малки щифтове и по-близко разстояние до дизайна, което прави проблема по-сложен. За дизайнерите на печатни платки това е еквивалентът на чантата да става все по-малка и по-малка, като същевременно държи все повече и повече неща в нея. Традиционните методи за проектиране на платки бързо достигат своите граници.

За да се отговори на необходимостта от добавяне на повече схеми към по-малък размер на платката, се появи нов метод за проектиране на печатни платки – свързване с висока плътност или HDI. Дизайнът на HDI използва по-усъвършенствани техники за производство на печатни платки, по-малки ширини на линиите, по-тънки материали и слепи и заровени или лазерно пробити микроотвори. Благодарение на тези характеристики с висока плътност, повече схеми могат да бъдат поставени на по-малка платка и да осигурят жизнеспособно решение за свързване на многощифтови интегрални схеми.

Има няколко други предимства от използването на тези дупки с висока плътност: 

Канали за окабеляване:Тъй като слепите и заровени дупки и микродупки не проникват в стека на слоевете, това създава допълнителни канали за окабеляване в дизайна. Чрез стратегическо поставяне на тези различни проходни отвори, дизайнерите могат да свързват устройства със стотици щифтове. Ако се използват само стандартни проходни отвори, устройствата с толкова много щифтове обикновено блокират всички вътрешни канали за окабеляване.

Целостта на сигнала:Много сигнали на малки електронни устройства също имат специфични изисквания за цялост на сигнала, а проходните отвори не отговарят на такива изисквания за дизайн. Тези дупки могат да образуват антени, да създадат проблеми с EMI или да повлияят на пътя на връщане на сигнала на критични мрежи. Използването на слепи отвори и заровени или микроотвори елиминира потенциални проблеми с целостта на сигнала, причинени от използването на проходни отвори.

За да разберем по-добре тези проходни отвори, нека разгледаме различните видове проходни отвори, които могат да се използват в проекти с висока плътност и техните приложения.

Тип и структура на отворите за свързване с висока плътност 

Проходен отвор е отвор на печатната платка, който свързва два или повече слоя. Като цяло дупката предава сигнала, носен от веригата от единия слой на платката към съответната верига на другия слой. За да се провеждат сигнали между слоевете на кабелите, отворите са метализирани по време на производствения процес. Според конкретната употреба размерът на дупката и подложката са различни. По-малките проходни отвори се използват за сигнално окабеляване, докато по-големите проходни отвори се използват за захранващо и заземително окабеляване или за подпомагане на нагряването на прегряващи устройства.

Различни видове дупки на платката

проходен отвор

Проходният отвор е стандартният проходен отвор, който се използва при двустранни печатни платки от първото им представяне. Отворите са механично пробити през цялата платка и са галванизирани. Въпреки това, минималният отвор, който може да бъде пробит с механична бормашина, има определени ограничения в зависимост от аспектното съотношение на диаметъра на свредлото към дебелината на плочата. Най-общо казано, отворът на проходния отвор е не по-малък от 0,15 mm.

Сляпа дупка:

Подобно на проходните отвори, отворите се пробиват механично, но с повече производствени стъпки само част от плочата се пробива от повърхността. Слепите отвори също са изправени пред проблема с ограничението на размера на битовете; Но в зависимост от това от коя страна на дъската се намираме, можем да окабелим над или под слепия отвор.

Заровена дупка:

Заровените дупки, като глухите дупки, се пробиват механично, но започват и завършват във вътрешния слой на дъската, а не на повърхността. Този проходен отвор също изисква допълнителни производствени стъпки поради необходимостта да бъде вграден в стека от плочи.

Микропора

Тази перфорация се аблира с лазер и отворът е по-малък от ограничението от 0,15 mm за механично свредло. Тъй като микроотворите обхващат само два съседни слоя на дъската, съотношението на страните прави отворите, достъпни за покритие, много по-малки. Микроотворите също могат да бъдат поставени на повърхността или вътрешността на дъската. Микроотворите обикновено са запълнени и покрити, по същество скрити, и следователно могат да бъдат поставени в топки за запояване на елемент за повърхностен монтаж на компоненти като решетки от сферични решетки (BGA). Поради малкия отвор подложката, необходима за микроотвора, също е много по-малка от обикновения отвор, около 0,300 mm.

Съгласно изискванията за проектиране, горните различни видове отвори могат да бъдат конфигурирани, за да работят заедно. Например, микропорите могат да бъдат подредени с други микропори, както и със заровени дупки. Тези дупки също могат да бъдат разположени шахматно. Както бе споменато по-рано, микроотворите могат да бъдат поставени в подложки с щифтове за елемент за повърхностен монтаж. Проблемът с претоварването на кабелите е допълнително облекчен от липсата на традиционното маршрутизиране от подложката за повърхностен монтаж до изхода на вентилатора.