ისევე, როგორც ტექნიკის მაღაზიებს სჭირდებათ მართონ და აჩვენონ სხვადასხვა ტიპის ლურსმნები და ხრახნები, მეტრიკა, მასალა, სიგრძე, სიგანე და სიმაღლე და ა.შ., PCB დიზაინს ასევე სჭირდება დიზაინის ობიექტების მართვა, როგორიცაა ხვრელები, განსაკუთრებით მაღალი სიმკვრივის დიზაინში. ტრადიციული PCB დიზაინი შეიძლება გამოიყენოს მხოლოდ რამდენიმე განსხვავებული უღელტეხილის ხვრელი, მაგრამ დღევანდელი მაღალი სიმკვრივის ურთიერთდაკავშირების (HDI) დიზაინი მოითხოვს სხვადასხვა ტიპის და ზომის უღელტეხილის ხვრელებს. თითოეული გავლის ხვრელი უნდა იყოს მართვადი, რათა გამოიყენოს სწორად, რაც უზრუნველყოფს დაფის მაქსიმალურ შესრულებას და უშეცდომოდ დამზადებას. ეს სტატია განიხილავს PCB დიზაინში მაღალი სიმკვრივის ხვრელების მართვის აუცილებლობას და როგორ მივაღწიოთ ამას.

ფაქტორები, რომლებიც განაპირობებენ მაღალი სიმკვრივის PCB დიზაინს 

მცირე ელექტრონულ მოწყობილობებზე მოთხოვნილების ზრდასთან ერთად, ბეჭდური მიკროსქემის დაფები, რომლებიც ამ მოწყობილობებს კვებავს, უნდა შემცირდეს, რათა მათში მოთავსდეს. ამავდროულად, შესრულების გაუმჯობესების მოთხოვნების დასაკმაყოფილებლად, ელექტრონულ მოწყობილობებს უნდა დაემატოს მეტი მოწყობილობა და სქემები დაფაზე. PCB მოწყობილობების ზომა მუდმივად მცირდება, ხოლო ქინძისთავები იზრდება, ასე რომ თქვენ უნდა გამოიყენოთ უფრო მცირე ქინძისთავები და უფრო ახლოს ინტერვალი დიზაინთან, რაც პრობლემას უფრო ართულებს. PCB დიზაინერებისთვის ეს ტოლფასია იმისა, რომ ჩანთა სულ უფრო და უფრო პატარა ხდება, ხოლო მასში უფრო და უფრო მეტი ნივთი ეტევა. მიკროსქემის დაფის დიზაინის ტრადიციული მეთოდები სწრაფად აღწევს თავის საზღვრებს.

იმისათვის, რომ დაკმაყოფილდეს უფრო მცირე ზომის დაფისთვის მეტი სქემების დამატების აუცილებლობა, შეიქმნა PCB დიზაინის ახალი მეთოდი - მაღალი სიმკვრივის ურთიერთკავშირი, ან HDI. HDI დიზაინი იყენებს მიკროსქემის დაფის წარმოების უფრო მოწინავე ტექნიკას, ხაზის უფრო მცირე სიგანეს, თხელი მასალებს და ბრმა და ჩამარხულ ან ლაზერულ მიკროხვრელებს. ამ მაღალი სიმკვრივის მახასიათებლების წყალობით, მეტი წრე შეიძლება განთავსდეს პატარა დაფაზე და უზრუნველყოს სიცოცხლისუნარიანი კავშირის გადაწყვეტა მრავალ პინიანი ინტეგრირებული სქემებისთვის.

ამ მაღალი სიმკვრივის ხვრელების გამოყენებას კიდევ რამდენიმე უპირატესობა აქვს: 

გაყვანილობის არხები:მას შემდეგ, რაც ბრმა და ჩამარხული ხვრელები და მიკროხვრელები არ შეაღწევს ფენის დასტას, ეს ქმნის დამატებით გაყვანილობის არხებს დიზაინში. ამ განსხვავებული ხვრელების სტრატეგიული განთავსებით, დიზაინერებს შეუძლიათ მოწყობილობების ასობით ქინძისთავით დამაგრება. თუ გამოიყენება მხოლოდ სტანდარტული გამტარი ხვრელები, მოწყობილობები ამდენი ქინძისთავებით ჩვეულებრივ დაბლოკავს ყველა შიდა გაყვანილობის არხს.

სიგნალის მთლიანობა:მცირე ელექტრონულ მოწყობილობებზე არსებულ ბევრ სიგნალს ასევე აქვს სიგნალის მთლიანობის სპეციფიკური მოთხოვნები და ნახვრეტები არ აკმაყოფილებს დიზაინის ასეთ მოთხოვნებს. ამ ხვრელებს შეუძლიათ ანტენების შექმნა, EMI პრობლემების წარმოქმნა ან კრიტიკული ქსელების სიგნალის დაბრუნების გზაზე გავლენა. ბრმა ხვრელების და ჩამარხული ან მიკროხვრელების გამოყენება გამორიცხავს სიგნალის მთლიანობის პოტენციურ პრობლემებს, რომლებიც გამოწვეულია ნახვრეტების გამოყენებით.

ამ ხვრელების უკეთ გასაგებად, მოდით შევხედოთ სხვადასხვა ტიპის ნახვრეტებს, რომლებიც შეიძლება გამოყენებულ იქნას მაღალი სიმკვრივის დიზაინში და მათ აპლიკაციებში.

მაღალი სიმკვრივის ურთიერთდაკავშირების ხვრელების ტიპი და სტრუქტურა 

უღელტეხილის ხვრელი არის ხვრელი მიკროსქემის დაფაზე, რომელიც აკავშირებს ორ ან მეტ ფენას. ზოგადად, ხვრელი გადასცემს მიკროსქემის მიერ გადატანილ სიგნალს დაფის ერთი ფენიდან მეორე ფენის შესაბამის წრეში. გაყვანილობის ფენებს შორის სიგნალების გასატარებლად, წარმოების პროცესში ხვრელები მეტალიზდება. სპეციფიკური გამოყენების მიხედვით, ხვრელის და ბალიშის ზომა განსხვავებულია. უფრო მცირე ხვრელები გამოიყენება სიგნალის გაყვანილობისთვის, ხოლო უფრო დიდი ხვრელები გამოიყენება ელექტროენერგიისა და დამიწების გაყვანილობისთვის, ან გათბობის მოწყობილობების გადახურებისთვის.

სხვადასხვა ტიპის ხვრელები მიკროსქემის დაფაზე

ნახვრეტი

გამჭვირვალე ხვრელი არის სტანდარტული გამავალი ხვრელი, რომელიც გამოიყენება ორმხრივი დაბეჭდილი მიკროსქემის დაფებზე, რადგან ისინი პირველად გამოიყენეს. ხვრელები მექანიკურად გაბურღულია მთელ მიკროსქემის დაფაზე და ელექტრულია. თუმცა, მინიმალურ ჭაბურღილს, რომლის გაბურღაც შესაძლებელია მექანიკური ბურღით, აქვს გარკვეული შეზღუდვები, რაც დამოკიდებულია საბურღი დიამეტრის ასპექტის თანაფარდობაზე ფირფიტის სისქეზე. ზოგადად რომ ვთქვათ, გამჭოლი ხვრელის დიაფრაგმა არ არის არანაკლებ 0,15 მმ.

ბრმა ხვრელი:

გამჭოლი ხვრელების მსგავსად, ხვრელები გაბურღულია მექანიკურად, მაგრამ მეტი საწარმოო ნაბიჯებით, ფირფიტის მხოლოდ ნაწილი იჭრება ზედაპირიდან. ბრმა ხვრელებს ასევე ექმნებათ ბიტის ზომის შეზღუდვის პრობლემა; მაგრამ იმისდა მიხედვით, თუ დაფის რომელ მხარეს ვიმყოფებით, შეგვიძლია ბრმა ხვრელის ზემოთ ან ქვემოთ მავთული გავატაროთ.

დამარხული ხვრელი:

ჩამარხული ხვრელები, ბრმა ხვრელების მსგავსად, გაბურღულია მექანიკურად, მაგრამ იწყება და მთავრდება დაფის შიდა ფენაში და არა ზედაპირზე. ეს გამჭოლი ხვრელი ასევე მოითხოვს დამატებით საწარმოო ნაბიჯებს ფირფიტის დასტაში ჩასმის საჭიროების გამო.

მიკროფორი

ეს პერფორაცია იშლება ლაზერით და დიაფრაგმა ნაკლებია 0,15 მმ მექანიკური ბურღის ლიმიტზე. იმის გამო, რომ მიკროხვრელები დაფის მხოლოდ ორ მეზობელ ფენას მოიცავს, ასპექტის თანაფარდობა ხვრელებს ბევრად უფრო მცირე ხდის მოსაპირკეთებლად. მიკროხვრელები ასევე შეიძლება განთავსდეს დაფის ზედაპირზე ან შიგნით. მიკროხვრელები, როგორც წესი, ივსება და მოოქროვილი, არსებითად დამალულია და, შესაბამისად, შეიძლება განთავსდეს კომპონენტების ზედაპირზე დამაგრებულ ელემენტებში, როგორიცაა ბურთის ქსელის მასივები (BGA). მცირე დიაფრაგმის გამო, მიკროხვრლისთვის საჭირო საფენი ასევე ბევრად უფრო მცირეა ვიდრე ჩვეულებრივი ხვრელი, დაახლოებით 0,300 მმ.

დიზაინის მოთხოვნების მიხედვით, ზემოაღნიშნული სხვადასხვა ტიპის ხვრელების კონფიგურაცია შესაძლებელია, რათა მათ ერთად იმუშაონ. მაგალითად, მიკროფორების დაწყობა შესაძლებელია სხვა მიკროფორებით, ასევე ჩამარხული ხვრელებით. ეს ხვრელები ასევე შეიძლება იყოს სტაგნური. როგორც უკვე აღვნიშნეთ, მიკროხვრელების მოთავსება შესაძლებელია ბალიშებში ზედაპირზე დამაგრებული ელემენტის ქინძისთავებით. გაყვანილობის გადატვირთულობის პრობლემას კიდევ უფრო ამსუბუქებს ტრადიციული მარშრუტის არარსებობა ზედაპირის სამონტაჟო ფენიდან ვენტილატორის გასასვლელამდე.