Sama seperti toko perangkat keras yang perlu mengelola dan memajang paku dan sekrup dari berbagai jenis, metrik, bahan, panjang, lebar dan tinggi nada, dll., desain PCB juga perlu mengelola objek desain seperti lubang, terutama dalam desain dengan kepadatan tinggi. Desain PCB tradisional mungkin hanya menggunakan beberapa lubang lintasan yang berbeda, namun desain interkoneksi kepadatan tinggi (HDI) saat ini memerlukan berbagai jenis dan ukuran lubang lintasan. Setiap lubang lintasan perlu dikelola agar dapat digunakan dengan benar, memastikan kinerja papan maksimum dan kemampuan manufaktur bebas kesalahan. Artikel ini akan menguraikan kebutuhan untuk mengelola lubang tembus berdensitas tinggi dalam desain PCB dan cara mencapainya.

Faktor yang mendorong desain PCB kepadatan tinggi 

Karena permintaan akan perangkat elektronik kecil terus meningkat, papan sirkuit tercetak yang memberi daya pada perangkat ini harus menyusut agar bisa muat di dalamnya. Pada saat yang sama, untuk memenuhi persyaratan peningkatan kinerja, perangkat elektronik harus menambahkan lebih banyak perangkat dan sirkuit di papan. Ukuran perangkat PCB terus berkurang, dan jumlah pin bertambah, jadi Anda harus menggunakan pin yang lebih kecil dan jarak yang lebih dekat ke desain, yang membuat masalahnya menjadi lebih rumit. Bagi desainer PCB, ini sama dengan tas yang semakin mengecil, sambil menampung lebih banyak barang di dalamnya. Metode tradisional dalam desain papan sirkuit dengan cepat mencapai batasnya.

Untuk memenuhi kebutuhan menambahkan lebih banyak sirkuit ke ukuran papan yang lebih kecil, muncullah metode desain PCB baru – Interkoneksi kepadatan tinggi, atau HDI. Desain HDI menggunakan teknik pembuatan papan sirkuit yang lebih canggih, lebar garis yang lebih kecil, bahan yang lebih tipis, dan lubang mikro yang buta dan terkubur atau dibor dengan laser. Berkat karakteristik kepadatan tinggi ini, lebih banyak sirkuit dapat ditempatkan pada papan yang lebih kecil dan memberikan solusi koneksi yang layak untuk sirkuit terintegrasi multi-pin.

Ada beberapa manfaat lain menggunakan lubang berkepadatan tinggi ini: 

Saluran kabel:Karena lubang dan lubang mikro yang buta dan terkubur tidak menembus tumpukan lapisan, hal ini menciptakan saluran kabel tambahan dalam desain. Dengan menempatkan berbagai lubang tembus ini secara strategis, perancang dapat menyambungkan perangkat dengan ratusan pin. Jika hanya lubang tembus standar yang digunakan, perangkat dengan banyak pin biasanya akan memblokir semua saluran kabel bagian dalam.

Integritas sinyal:Banyak sinyal pada perangkat elektronik kecil juga memiliki persyaratan integritas sinyal tertentu, dan lubang tembus tidak memenuhi persyaratan desain tersebut. Lubang-lubang ini dapat membentuk antena, menimbulkan masalah EMI, atau mempengaruhi jalur balik sinyal jaringan kritis. Penggunaan lubang buta dan lubang terkubur atau lubang mikro menghilangkan potensi masalah integritas sinyal yang disebabkan oleh penggunaan lubang tembus.

Untuk lebih memahami lubang tembus ini, mari kita lihat berbagai jenis lubang tembus yang dapat digunakan dalam desain kepadatan tinggi dan aplikasinya.

Jenis dan struktur lubang interkoneksi kepadatan tinggi 

Lubang lintasan adalah lubang pada papan sirkuit yang menghubungkan dua lapisan atau lebih. Secara umum, lubang mentransmisikan sinyal yang dibawa oleh rangkaian dari satu lapisan papan ke rangkaian terkait di lapisan lainnya. Untuk menghantarkan sinyal antar lapisan kabel, lubang-lubang tersebut diberi lapisan logam selama proses pembuatan. Sesuai dengan kegunaan spesifiknya, ukuran lubang dan bantalannya berbeda. Lubang tembus yang lebih kecil digunakan untuk kabel sinyal, sedangkan lubang tembus yang lebih besar digunakan untuk kabel listrik dan ground, atau untuk membantu memanaskan perangkat yang terlalu panas.

Berbagai jenis lubang pada papan sirkuit

melalui lubang

Lubang tembus adalah lubang tembus standar yang telah digunakan pada papan sirkuit cetak dua sisi sejak pertama kali diperkenalkan. Lubang-lubang tersebut dibor secara mekanis melalui seluruh papan sirkuit dan dilapisi dengan listrik. Namun, lubang minimum yang dapat dibor dengan bor mekanis memiliki batasan tertentu, bergantung pada rasio aspek diameter bor terhadap ketebalan pelat. Secara umum, bukaan lubang tembus tidak kurang dari 0,15 mm.

Lubang buta:

Seperti lubang tembus, lubang dibor secara mekanis, tetapi dengan langkah pembuatan yang lebih banyak, hanya sebagian pelat yang dibor dari permukaan. Lubang buta juga menghadapi masalah batasan ukuran bit; Namun tergantung pada sisi papan mana kita berada, kita dapat memasang kawat di atas atau di bawah lubang buta.

Lubang terkubur:

Lubang yang terkubur, seperti lubang buta, dibor secara mekanis, tetapi dimulai dan diakhiri di lapisan dalam papan, bukan di permukaan. Lubang tembus ini juga memerlukan langkah pembuatan tambahan karena harus ditanamkan pada tumpukan pelat.

mikropori

Perforasi ini dihilangkan dengan laser dan bukaannya kurang dari batas 0,15 mm mata bor mekanis. Karena lubang mikro hanya menjangkau dua lapisan papan yang berdekatan, rasio aspek membuat lubang yang tersedia untuk pelapisan jauh lebih kecil. Lubang mikro juga bisa ditempatkan di permukaan atau di dalam papan. Lubang mikro biasanya diisi dan dilapisi, pada dasarnya tersembunyi, dan oleh karena itu dapat ditempatkan di bola solder elemen pemasangan permukaan pada komponen seperti susunan kisi bola (BGA). Karena bukaannya yang kecil, pad yang dibutuhkan untuk lubang mikro juga jauh lebih kecil dibandingkan lubang biasa, sekitar 0,300 mm.

Sesuai dengan persyaratan desain, berbagai jenis lubang di atas dapat dikonfigurasi agar dapat bekerja sama. Misalnya, mikropori dapat ditumpuk dengan mikropori lain, begitu juga dengan lubang yang terkubur. Lubang-lubang ini juga bisa dibuat terhuyung-huyung. Seperti disebutkan sebelumnya, lubang mikro dapat ditempatkan pada bantalan dengan pin elemen yang dipasang di permukaan. Masalah kemacetan kabel semakin diatasi dengan tidak adanya perutean tradisional dari bantalan pemasangan di permukaan ke stopkontak kipas.