De la mateixa manera que les ferreteries han de gestionar i mostrar claus i cargols de diversos tipus, mètriques, materials, longitud, amplada i pas, etc., el disseny de PCB també ha de gestionar objectes de disseny com els forats, especialment en dissenys d'alta densitat. Els dissenys tradicionals de PCB només poden utilitzar uns quants forats de pas diferents, però els dissenys d'interconnexió d'alta densitat (HDI) actuals requereixen molts tipus i mides diferents de forats de pas. Cada forat de pas s'ha de gestionar per utilitzar-lo correctament, assegurant el màxim rendiment de la placa i una fabricació sense errors. Aquest article s'explicarà la necessitat de gestionar els forats de pas d'alta densitat en el disseny de PCB i com aconseguir-ho.

Factors que impulsen el disseny de PCB d'alta densitat 

A mesura que la demanda de petits dispositius electrònics continua creixent, les plaques de circuits impresos que alimenten aquests dispositius s'han de reduir per encaixar-hi. Al mateix temps, per complir amb els requisits de millora del rendiment, els dispositius electrònics han d'afegir més dispositius i circuits a la placa. La mida dels dispositius PCB disminueix constantment i el nombre de pins augmenta, de manera que cal utilitzar pins més petits i un espai més proper per dissenyar, cosa que fa que el problema sigui més complicat. Per als dissenyadors de PCB, això és l'equivalent a que la bossa es fa més petita i més petita, alhora que conté més i més coses. Els mètodes tradicionals de disseny de plaques de circuit assoleixen ràpidament els seus límits.

Per tal de satisfer la necessitat d'afegir més circuits a una mida de placa més petita, es va crear un nou mètode de disseny de PCB: interconnexió d'alta densitat o HDI. El disseny HDI utilitza tècniques de fabricació de plaques de circuit més avançades, amplades de línia més petites, materials més prims i microforats cecs i enterrats o perforats amb làser. Gràcies a aquestes característiques d'alta densitat, es poden col·locar més circuits en una placa més petita i proporcionen una solució de connexió viable per a circuits integrats multi-pin.

Hi ha diversos altres avantatges d'utilitzar aquests forats d'alta densitat: 

Canals de cablejat:Com que els forats i microforats cecs i enterrats no penetren a la pila de capes, això crea canals de cablejat addicionals en el disseny. En col·locar estratègicament aquests diferents forats de pas, els dissenyadors poden connectar dispositius amb centenars de pins. Si només s'utilitzen forats de pas estàndard, els dispositius amb tants pins normalment bloquejaran tots els canals de cablejat interior.

Integritat del senyal:Molts senyals en petits dispositius electrònics també tenen requisits específics d'integritat del senyal i els forats de pas no compleixen aquests requisits de disseny. Aquests forats poden formar antenes, introduir problemes EMI o afectar el camí de retorn del senyal de xarxes crítiques. L'ús de forats cecs i enterrats o microforats elimina els possibles problemes d'integritat del senyal causats per l'ús de forats passants.

Per entendre millor aquests forats de pas, mirem els diferents tipus de forats de pas que es poden utilitzar en dissenys d'alta densitat i les seves aplicacions.

Tipus i estructura de forats d'interconnexió d'alta densitat 

Un forat de pas és un forat a la placa de circuit que connecta dues o més capes. En general, el forat transmet el senyal transportat pel circuit des d'una capa de la placa al circuit corresponent de l'altra capa. Per tal de conduir senyals entre les capes de cablejat, els forats es metal·litzen durant el procés de fabricació. Segons l'ús específic, la mida del forat i el coixinet són diferents. Els forats més petits s'utilitzen per al cablejat del senyal, mentre que els forats més grans s'utilitzen per al cablejat d'alimentació i terra, o per ajudar a escalfar dispositius de sobreescalfament.

Diferents tipus de forats a la placa de circuits

forat passant

El forat de pas és el forat de pas estàndard que s'ha utilitzat a les plaques de circuits impresos a doble cara des que es van introduir per primera vegada. Els forats es foren mecànicament a través de tota la placa de circuits i estan galvanitzats. Tanmateix, el forat mínim que es pot perforar amb un trepant mecànic té certes limitacions, depenent de la relació d'aspecte del diàmetre de la broca amb el gruix de la placa. En termes generals, l'obertura del forat passant no és inferior a 0,15 mm.

Forat cec:

Igual que els forats de pas, els forats es foren mecànicament, però amb més passos de fabricació, només una part de la placa es perfora des de la superfície. Els forats cecs també s'enfronten al problema de la limitació de la mida del bit; Però depenent de quin costat del tauler ens trobem, podem connectar per sobre o per sota del forat cec.

Forat enterrat:

Els forats enterrats, com els forats cecs, es foren mecànicament, però comencen i acaben a la capa interna del tauler en lloc de la superfície. Aquest forat passant també requereix passos de fabricació addicionals a causa de la necessitat d'estar incrustat a la pila de plaques.

Microporus

Aquesta perforació es realitza amb un làser i l'obertura és inferior al límit de 0,15 mm d'una broca mecànica. Com que els microforats abasten només dues capes adjacents del tauler, la relació d'aspecte fa que els forats estiguin disponibles per al xapat molt més petits. Els microforats també es poden col·locar a la superfície o a l'interior del tauler. Els microforats solen estar plens i xapats, essencialment ocults, i per tant es poden col·locar en boles de soldadura d'elements de muntatge superficial de components com ara matrius de graella de boles (BGA). A causa de la petita obertura, el coixinet necessari per al microforat també és molt més petit que el forat normal, uns 0,300 mm.

Segons els requisits de disseny, els diferents tipus de forats anteriors es poden configurar per fer-los funcionar junts. Per exemple, els microporus es poden apilar amb altres microporus, així com amb forats enterrats. Aquests forats també es poden esglaonar. Com s'ha esmentat anteriorment, els microforats es poden col·locar en coixinets amb agulles d'element de muntatge superficial. El problema de la congestió del cablejat s'alleuja encara més per l'absència de l'encaminament tradicional des del coixinet de muntatge superficial fins a la sortida del ventilador.