Tāpat kā datortehnikas veikaliem ir jāpārvalda un jārāda dažāda veida naglas un skrūves, metriskās, materiāla, garuma, platuma un soļa utt., PCB projektēšanā ir jāpārvalda arī dizaina objekti, piemēram, caurumi, īpaši augsta blīvuma dizainā. Tradicionālās PCB konstrukcijās var izmantot tikai dažus dažādus caurlaides caurumus, taču mūsdienu augsta blīvuma starpsavienojumu (HDI) konstrukcijām ir nepieciešami daudz dažādu veidu un izmēru caurlaides. Katrs caurums ir jāpārvalda, lai to izmantotu pareizi, nodrošinot maksimālu dēļa veiktspēju un bez kļūdām izgatavojamību. Šajā rakstā tiks apskatīta nepieciešamība pārvaldīt augsta blīvuma caurumus PCB projektēšanā un kā to panākt.
Faktori, kas veicina augsta blīvuma PCB dizainu
Tā kā pieprasījums pēc mazām elektroniskām ierīcēm turpina pieaugt, iespiedshēmu plates, kas nodrošina šīs ierīces, ir jāsamazina, lai tās ietilptu. Tajā pašā laikā, lai izpildītu veiktspējas uzlabošanas prasības, elektroniskajām ierīcēm ir jāpievieno papildu ierīces un shēmas. PCB ierīču izmērs pastāvīgi samazinās, un tapu skaits palielinās, tāpēc jums ir jāizmanto mazākas tapas un tuvāk dizainam, kas padara problēmu sarežģītāku. PCB dizaineriem tas ir līdzvērtīgs tam, ka soma kļūst arvien mazāka, tajā pašā laikā turot tajā arvien vairāk lietu. Tradicionālās shēmas plates projektēšanas metodes ātri sasniedz savas robežas.
Lai apmierinātu vajadzību pievienot vairāk ķēžu mazākam plates izmēram, radās jauna PCB projektēšanas metode – augsta blīvuma starpsavienojums jeb HDI. HDI dizainā tiek izmantotas progresīvākas shēmas plates ražošanas metodes, mazāks līniju platums, plānāki materiāli un akli un ierakti vai ar lāzeru urbti mikrocaurumi. Pateicoties šiem augsta blīvuma raksturlielumiem, uz mazākas plates var novietot vairāk ķēžu un nodrošināt dzīvotspējīgu savienojuma risinājumu vairāku kontaktu integrālajām shēmām.
Šo augsta blīvuma caurumu izmantošanai ir vairākas citas priekšrocības:
Elektroinstalācijas kanāli:Tā kā aklie un apraktie caurumi un mikrocaurumi neiekļūst slāņu slānī, tas rada papildu vadu kanālus dizainā. Stratēģiski novietojot šos dažādos caurumus, dizaineri var savienot ierīces ar simtiem tapu. Ja tiek izmantoti tikai standarta caurumi, ierīces ar tik daudz tapām parasti bloķē visus iekšējos vadu kanālus.
Signāla integritāte:Daudziem signāliem mazās elektroniskās ierīcēs ir arī īpašas signāla integritātes prasības, un caurumi neatbilst šādām konstrukcijas prasībām. Šie caurumi var veidot antenas, radīt EMI problēmas vai ietekmēt signāla atgriešanās ceļu kritiskajos tīklos. Aklo caurumu un ieraktu vai mikrocauruļu izmantošana novērš iespējamās signāla integritātes problēmas, ko izraisa caurejošo caurumu izmantošana.
Lai labāk izprastu šos caurumus, apskatīsim dažādus caurumu veidus, ko var izmantot augsta blīvuma konstrukcijās, un to pielietojumu.
Augsta blīvuma starpsavienojumu caurumu tips un struktūra
Caurlaides caurums ir caurums uz shēmas plates, kas savieno divus vai vairākus slāņus. Parasti caurums pārraida signālu, ko pārraida ķēde no viena plates slāņa uz atbilstošo ķēdi otrā slānī. Lai vadītu signālus starp vadu slāņiem, ražošanas procesā caurumi tiek metalizēti. Atbilstoši konkrētajam lietojumam cauruma un paliktņa izmērs ir atšķirīgs. Mazāki caurumi tiek izmantoti signāla vadiem, savukārt lielāki caurumi tiek izmantoti jaudas un zemējuma vadiem vai lai palīdzētu sildīt pārkaršanas ierīces.
Dažādu veidu caurumi uz shēmas plates
caurums
Caurlaide ir standarta caurums, kas ir izmantots abpusējām iespiedshēmu platēm kopš to pirmās ieviešanas. Caurumi tiek mehāniski izurbti cauri visai shēmas platei un ir galvanizēti. Tomēr minimālajam urbumam, ko var urbt ar mehānisko urbi, ir noteikti ierobežojumi atkarībā no urbja diametra un plāksnes biezuma proporcijas. Vispārīgi runājot, caurejas atveres atvērums nav mazāks par 0,15 mm.
Akls caurums:
Tāpat kā caurumi, urbumi tiek urbti mehāniski, bet ar vairākiem ražošanas posmiem no virsmas tiek izurbta tikai daļa plāksnes. Aklie caurumi saskaras arī ar bitu izmēra ierobežojuma problēmu; Bet atkarībā no tā, kurā dēļa pusē mēs atrodamies, mēs varam stiept virs vai zem aklā cauruma.
Ieraktais caurums:
Ieraktie caurumi, tāpat kā aklie caurumi, tiek urbti mehāniski, bet sākas un beidzas plāksnes iekšējā slānī, nevis virsmā. Šim caurumam ir nepieciešami arī papildu ražošanas posmi, jo tas ir jāievieto plākšņu kaudzē.
Mikropora
Šī perforācija tiek noņemta ar lāzeru, un atvērums ir mazāks par mehāniskā urbja 0,15 mm robežu. Tā kā mikrocaurumi aptver tikai divus blakus esošos dēļa slāņus, malu attiecība padara apšuvumam pieejamos caurumus daudz mazākus. Mikrocaurumus var novietot arī uz dēļa virsmas vai iekšpusē. Mikrocaurumi parasti ir aizpildīti un pārklāti, būtībā paslēpti, un tāpēc tos var ievietot virsmas montāžas elementu lodēšanas lodziņos no komponentiem, piemēram, lodīšu režģa blokiem (BGA). Mazās atveres dēļ arī mikrocaurumam nepieciešamais paliktnis ir daudz mazāks par parasto caurumu, aptuveni 0,300 mm.
Saskaņā ar konstrukcijas prasībām iepriekš minētos dažāda veida caurumus var konfigurēt, lai tie darbotos kopā. Piemēram, mikroporas var būt sakrautas ar citām mikroporām, kā arī ar ieraktiem caurumiem. Šos caurumus var arī sakārtot. Kā minēts iepriekš, mikrocaurumus var ievietot paliktņos ar virsmas montāžas elementu tapām. Elektroinstalācijas pārslodzes problēmu vēl vairāk mazina tas, ka nav tradicionālā maršruta no virsmas montāžas paliktņa līdz ventilatora izejai.