Ακριβώς όπως τα καταστήματα υλικού πρέπει να διαχειρίζονται και να εμφανίζουν νύχια και βίδες διαφόρων τύπων, μετρικών, υλικών, μήκους, πλάτους και βήματος κλπ., Ο σχεδιασμός PCB πρέπει επίσης να διαχειρίζεται αντικείμενα σχεδιασμού όπως τρύπες, ειδικά σε σχεδιασμό υψηλής πυκνότητας. Τα παραδοσιακά σχέδια PCB μπορούν να χρησιμοποιούν μόνο μερικές διαφορετικές οπές διέλευσης, αλλά τα σημερινά σχέδια διασύνδεσης υψηλής πυκνότητας (HDI) απαιτούν πολλούς διαφορετικούς τύπους και μεγέθη οπών περάσματος. Κάθε οπή διέλευσης πρέπει να αντιμετωπιστεί σωστά, εξασφαλίζοντας τη μέγιστη απόδοση του σκάφους και την παραγωγή χωρίς σφάλματα. Αυτό το άρθρο θα επεξεργαστεί την ανάγκη διαχείρισης των υψηλής πυκνότητας μέσω των οπών PCB και του τρόπου επίτευξης αυτού.

Παράγοντες που οδηγούν στον σχεδιασμό PCB υψηλής πυκνότητας 

Καθώς η ζήτηση για μικρές ηλεκτρονικές συσκευές συνεχίζει να αναπτύσσεται, οι πίνακες τυπωμένων κυκλωμάτων που τροφοδοτούν αυτές τις συσκευές πρέπει να συρρικνωθούν για να χωρέσουν σε αυτά. Ταυτόχρονα, προκειμένου να ικανοποιηθούν οι απαιτήσεις βελτίωσης της απόδοσης, οι ηλεκτρονικές συσκευές πρέπει να προσθέσουν περισσότερες συσκευές και κυκλώματα στο διοικητικό συμβούλιο. Το μέγεθος των συσκευών PCB μειώνεται συνεχώς και ο αριθμός των ακίδων αυξάνεται, οπότε πρέπει να χρησιμοποιήσετε μικρότερες ακίδες και πιο κοντά στην σχεδίαση, γεγονός που καθιστά το πρόβλημα πιο περίπλοκο. Για τους σχεδιαστές PCB, αυτό είναι το ισοδύναμο της τσάντας που γίνεται μικρότερη και μικρότερη, ενώ κρατά όλο και περισσότερα πράγματα σε αυτό. Οι παραδοσιακές μέθοδοι σχεδιασμού του πίνακα κυκλωμάτων φτάνουν γρήγορα στα όριά τους.

Προκειμένου να ικανοποιηθεί η ανάγκη προσθήκης περισσότερων κυκλωμάτων σε μικρότερο μέγεθος του σκάφους, δημιουργήθηκε μια νέα μέθοδος σχεδιασμού PCB-διασύνδεση υψηλής πυκνότητας ή HDI. Ο σχεδιασμός HDI χρησιμοποιεί πιο προηγμένες τεχνικές κατασκευής κυκλωμάτων, μικρότερα πλάτη γραμμής, λεπτότερα υλικά και μικροεπίστρες και θαμμένες με λέιζερ ή με λέιζερ. Χάρη σε αυτά τα χαρακτηριστικά υψηλής πυκνότητας, περισσότερα κυκλώματα μπορούν να τοποθετηθούν σε μικρότερο πίνακα και να παρέχουν μια βιώσιμη λύση σύνδεσης για ολοκληρωμένα κυκλώματα πολλαπλών ακίδων.

Υπάρχουν πολλά άλλα οφέλη από τη χρήση αυτών των οπών υψηλής πυκνότητας: 

Κανάλια καλωδίωσης:Δεδομένου ότι οι τυφλές και θαμμένες τρύπες και μικροεπιχειρήσεις δεν διεισδύουν στη στοίβα στρώματος, αυτό δημιουργεί πρόσθετα κανάλια καλωδίωσης στο σχεδιασμό. Με στρατηγική τοποθέτηση αυτών των διαφορετικών διαδεδομέων, οι σχεδιαστές μπορούν να συρρέουν συσκευές με εκατοντάδες καρφίτσες. Εάν χρησιμοποιούνται μόνο τυποποιημένες διαδεδομένες, συσκευές με τόσες πολλές ακίδες, συνήθως μπλοκάρουν όλα τα εσωτερικά κανάλια καλωδίωσης.

Ακεραιότητα σήματος:Πολλά σήματα σε μικρές ηλεκτρονικές συσκευές διαθέτουν επίσης συγκεκριμένες απαιτήσεις ακεραιότητας σήματος και οι διαδόσεις δεν πληρούν τέτοιες απαιτήσεις σχεδιασμού. Αυτές οι τρύπες μπορούν να σχηματίσουν κεραίες, να εισαγάγουν προβλήματα EMI ή να επηρεάσουν τη διαδρομή επιστροφής σήματος των κρίσιμων δικτύων. Η χρήση τυφλών οπών και θαμμένων ή μικροεπίστρων εξαλείφει τα πιθανά προβλήματα ακεραιότητας σήματος που προκαλούνται από τη χρήση των οπών.

Για να κατανοήσουμε καλύτερα αυτές τις διαδόσεις, ας δούμε τους διάφορους τύπους διαδεδομένων που μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε σχέδια υψηλής πυκνότητας και τις εφαρμογές τους.

Τύπος και δομή οπών διασύνδεσης υψηλής πυκνότητας 

Μια οπή διέλευσης είναι μια τρύπα στην πλακέτα κυκλώματος που συνδέει δύο ή περισσότερα στρώματα. Γενικά, η οπή μεταδίδει το σήμα που μεταφέρεται από το κύκλωμα από ένα στρώμα του πίνακα στο αντίστοιχο κύκλωμα στο άλλο στρώμα. Προκειμένου να διεξαχθούν σημάδια μεταξύ των στρώσεων καλωδίωσης, οι οπές μεταλλοποιούνται κατά τη διάρκεια της διαδικασίας παραγωγής. Σύμφωνα με τη συγκεκριμένη χρήση, το μέγεθος της οπής και του μαξιλαριού είναι διαφορετικό. Μικρότερες διαδηλώσεις χρησιμοποιούνται για την καλωδίωση σήματος, ενώ οι μεγαλύτερες διαδόσεις χρησιμοποιούνται για την τροφοδοσία και την καλωδίωση γείωσης ή για να βοηθήσουν στη θερμότητα των συσκευών υπερθέρμανσης.

Διαφορετικοί τύποι οπών στην πλακέτα κυκλώματος

μεταξύ των οπών

Η διαδρομή είναι η τυποποιημένη διαδραστική τρύπα που έχει χρησιμοποιηθεί σε πίνακες τυπωμένων κυκλωμάτων διπλής όψης από τότε που εισήχθησαν για πρώτη φορά. Οι τρύπες διαρρέουν μηχανικά σε ολόκληρο το πλαίσιο κυκλώματος και είναι ηλεκτρολυτικές. Ωστόσο, η ελάχιστη οπή που μπορεί να τρυπηθεί από ένα μηχανικό τρυπάνι έχει ορισμένους περιορισμούς, ανάλογα με την αναλογία διαστάσεων της διαμέτρου τρυπανιού προς το πάχος της πλάκας. Σε γενικές γραμμές, το διάφραγμα της οπής δεν είναι μικρότερο από 0,15 mm.

Τυφλή τρύπα:

Όπως και οι οπές, οι τρύπες διαρρέουν μηχανικά, αλλά με περισσότερα βήματα κατασκευής, μόνο ένα μέρος της πλάκας τρυπάται από την επιφάνεια. Οι τυφλές τρύπες αντιμετωπίζουν επίσης το πρόβλημα του περιορισμού μεγέθους των δυαδικών ψηφίων. Αλλά ανάλογα με την πλευρά του πίνακα στην οποία βρισκόμαστε, μπορούμε να καλέσουμε πάνω ή κάτω από την τυφλή τρύπα.

Θαμμένη τρύπα:

Οι θαμμένες τρύπες, όπως οι τυφλές τρύπες, διαρρέουν μηχανικά, αλλά ξεκινούν και τελειώνουν στο εσωτερικό στρώμα του σκάφους και όχι στην επιφάνεια. Αυτή η διαδρομή απαιτεί επίσης πρόσθετα βήματα κατασκευής λόγω της ανάγκης ενσωμάτωσης στη στοίβα πλάκας.

Μικροπόριος

Αυτή η διάτρηση έχει αφαιρεθεί με λέιζερ και το άνοιγμα είναι μικρότερο από το όριο 0,15 mm ενός μηχανικού τρυπανιού. Επειδή οι μικροεπιχειρήσεις καλύπτουν μόνο δύο γειτονικά στρώματα του σκάφους, ο λόγος διαστάσεων καθιστά τις οπές διαθέσιμες για την επίστρωση πολύ μικρότερη. Οι μικροεπιχειρήσεις μπορούν επίσης να τοποθετηθούν στην επιφάνεια ή στο εσωτερικό του πίνακα. Οι μικροεπίστρες συνήθως γεμίζουν και επιμετάθηκαν, ουσιαστικά κρυμμένα και επομένως μπορούν να τοποθετηθούν σε μπάλες συγκόλλησης στοιχείων επιφανειακού εντοπισμού στοιχείων, όπως συστοιχίες πλέγματος σφαιρών (BGA). Λόγω του μικρού ανοίγματος, το μαξιλάρι που απαιτείται για τη μικροεπίσταξη είναι επίσης πολύ μικρότερη από τη συνηθισμένη τρύπα, περίπου 0,300 mm.

Σύμφωνα με τις απαιτήσεις σχεδιασμού, οι παραπάνω διαφορετικοί τύποι οπών μπορούν να ρυθμιστούν ώστε να λειτουργούν μαζί. Για παράδειγμα, τα μικροπόρια μπορούν να στοιβάζονται με άλλα μικροπόρους, καθώς και με θαμμένες τρύπες. Αυτές οι τρύπες μπορούν επίσης να κλιμακωθούν. Όπως αναφέρθηκε προηγουμένως, οι μικροεπιχειρήσεις μπορούν να τοποθετηθούν σε μαξιλάρια με καρφίτσες στοιχείων επιφάνειας. Το πρόβλημα της συμφόρησης καλωδίωσης μετριάζεται περαιτέρω από την απουσία της παραδοσιακής δρομολόγησης από το επιφανειακό στήριγμα στην έξοδο του ανεμιστήρα.