Baš kao što prodavnice hardvera moraju da upravljaju i prikazuju eksere i vijke različitih tipova, metričkih, materijalnih, dužina, širina i korak, itd., PCB dizajn takođe treba da upravlja dizajnerskim objektima kao što su rupe, posebno u dizajnu visoke gustine. Tradicionalni dizajn PCB-a može koristiti samo nekoliko različitih prolaznih rupa, ali današnji dizajni interkonekcije visoke gustine (HDI) zahtijevaju mnogo različitih tipova i veličina prolaznih rupa. Svakom prolaznom rupom treba upravljati kako bi se pravilno koristila, osiguravajući maksimalnu performansu ploče i proizvodnost bez grešaka. Ovaj članak će razraditi potrebu za upravljanjem rupama velike gustine u dizajnu PCB-a i kako to postići.

Faktori koji pokreću dizajn PCB-a visoke gustine 

Kako potražnja za malim elektronskim uređajima i dalje raste, štampane ploče koje napajaju ove uređaje moraju se skupljati da bi se uklopile u njih. U isto vrijeme, kako bi ispunili zahtjeve za poboljšanje performansi, elektronski uređaji moraju dodati više uređaja i kola na ploču. Veličina PCB uređaja se stalno smanjuje, a broj pinova se povećava, tako da morate koristiti manje pinove i bliži razmak za dizajn, što čini problem složenijim. Za dizajnere PCB-a, ovo je ekvivalent torbi koja postaje sve manja i manja, dok u njoj drži sve više stvari. Tradicionalne metode dizajna ploča brzo dostižu svoje granice.

Kako bi se zadovoljila potreba za dodavanjem više kola na manju ploču, pojavila se nova metoda dizajna PCB-a – interkonekt visoke gustoće ili HDI. HDI dizajn koristi naprednije tehnike proizvodnje štampanih ploča, manje širine linija, tanje materijale i slijepe i ukopane ili laserski izbušene mikrorupe. Zahvaljujući ovim karakteristikama visoke gustine, više kola se može postaviti na manju ploču i obezbediti održivo rešenje za povezivanje za višepinska integrisana kola.

Postoji nekoliko drugih prednosti korištenja ovih rupa visoke gustine: 

Kanali ožičenja:Budući da slijepe i ukopane rupe i mikrorupe ne prodiru u sloj slojeva, to stvara dodatne kanale za ožičenje u dizajnu. Strateškim postavljanjem ovih različitih prolaznih rupa, dizajneri mogu povezati uređaje sa stotinama pinova. Ako se koriste samo standardne prolazne rupe, uređaji s toliko pinova će obično blokirati sve unutrašnje kanale ožičenja.

Integritet signala:Mnogi signali na malim elektronskim uređajima također imaju specifične zahtjeve za integritet signala, a prolazni otvori ne ispunjavaju takve zahtjeve dizajna. Ove rupe mogu formirati antene, dovesti do EMI problema ili uticati na povratni put signala kritičnih mreža. Upotreba slijepih rupa i ukopanih ili mikrorupa eliminira potencijalne probleme integriteta signala uzrokovane upotrebom prolaznih rupa.

Da bismo bolje razumjeli ove prolazne rupe, pogledajmo različite vrste prolaznih rupa koje se mogu koristiti u dizajnu visoke gustoće i njihovu primjenu.

Vrsta i struktura rupa za međusobnu vezu velike gustine 

Prolazna rupa je rupa na pločici koja povezuje dva ili više slojeva. Općenito, rupa prenosi signal koji nosi kolo s jednog sloja ploče do odgovarajućeg kola na drugom sloju. Kako bi se prenosili signali između slojeva ožičenja, rupe se metaliziraju tokom procesa proizvodnje. U zavisnosti od specifične upotrebe, veličina rupe i jastučića se razlikuju. Manje prolazne rupe se koriste za signalno ožičenje, dok se veće prolazne rupe koriste za ožičenje napajanja i uzemljenja ili za pomoć u grijanju uređaja za pregrijavanje.

Različite vrste rupa na ploči

kroz rupu

Prolazni otvor je standardni otvor koji se koristi na dvostranim štampanim pločama otkako su prvi put predstavljene. Rupe su mehanički izbušene kroz cijelu ploču i galvanizirane. Međutim, minimalni otvor koji se može izbušiti mehaničkom bušilicom ima određena ograničenja, ovisno o omjeru promjera burgije i debljine ploče. Uopšteno govoreći, otvor prolaznog otvora nije manji od 0,15 mm.

slijepa rupa:

Kao i prolazne rupe, rupe se buše mehanički, ali s više koraka proizvodnje, samo dio ploče se buši sa površine. Slijepe rupe se također suočavaju s problemom ograničenja veličine bita; Ali ovisno o tome na kojoj smo strani ploče, možemo ožičiti iznad ili ispod slijepe rupe.

Zakopana rupa:

Zakopane rupe, poput slijepih rupa, buše se mehanički, ali počinju i završavaju u unutrašnjem sloju ploče, a ne na površini. Ovaj prolazni otvor također zahtijeva dodatne korake proizvodnje zbog potrebe da se ugradi u snop ploča.

Micropore

Ova se perforacija ablatira laserom i otvor je manji od granice mehaničkog svrdla od 0,15 mm. Budući da mikrorupe protežu samo dva susjedna sloja ploče, omjer širine i visine čini rupe dostupnim za nanošenje mnogo manjim. Mikrorupe se također mogu postaviti na površinu ili unutar ploče. Mikrorupe su obično ispunjene i obložene, u suštini skrivene, i stoga se mogu postaviti u kuglice za lemljenje elemenata za površinsku montažu komponenti kao što su kuglični rešetkasti nizovi (BGA). Zbog malog otvora, jastučić potreban za mikrorupu je također mnogo manji od obične rupe, oko 0,300 mm.

U skladu sa zahtjevima dizajna, gore navedene različite vrste rupa mogu se konfigurirati tako da rade zajedno. Na primjer, mikropore se mogu slagati s drugim mikroporama, kao i sa zakopanim rupama. Ove rupe se takođe mogu poređati. Kao što je ranije spomenuto, mikrorupe se mogu postaviti u jastučiće sa iglama za površinsku montažu. Problem zagušenja ožičenja dodatno je ublažen odsustvom tradicionalnog usmjeravanja od podloge za površinsku montažu do izlaza ventilatora.