Net zoals bouwmarkten spijkers en schroeven van verschillende typen, metrisch, materiaal, lengte, breedte en steek, enz. moeten beheren en weergeven, moet PCB-ontwerp ook ontwerpobjecten zoals gaten beheren, vooral bij ontwerp met hoge dichtheid. Traditionele PCB-ontwerpen gebruiken misschien maar een paar verschillende doorgangsgaten, maar de hedendaagse High-Density Interconnect (HDI)-ontwerpen vereisen veel verschillende soorten en maten doorgangsgaten. Elke doorgang moet worden beheerd om correct te kunnen worden gebruikt, waardoor maximale bordprestaties en foutloze produceerbaarheid worden gegarandeerd. In dit artikel wordt dieper ingegaan op de noodzaak om doorgaande gaten met hoge dichtheid in PCB-ontwerp te beheren en hoe dit te bereiken.

Factoren die een PCB-ontwerp met hoge dichtheid aandrijven 

Terwijl de vraag naar kleine elektronische apparaten blijft groeien, moeten de printplaten die deze apparaten van stroom voorzien, krimpen om erin te passen. Tegelijkertijd moeten elektronische apparaten, om aan de eisen voor prestatieverbetering te voldoen, meer apparaten en circuits op het bord toevoegen. De grootte van PCB-apparaten neemt voortdurend af en het aantal pinnen neemt toe, dus je moet kleinere pinnen gebruiken en een kleinere afstand tussen de pinnen bij het ontwerp, wat het probleem ingewikkelder maakt. Voor PCB-ontwerpers is dit het equivalent van het steeds kleiner worden van de tas, terwijl er steeds meer spullen in passen. Traditionele methoden voor het ontwerpen van printplaten bereiken snel hun grenzen.

Om tegemoet te komen aan de behoefte om meer circuits toe te voegen aan een kleiner bordformaat, ontstond er een nieuwe PCB-ontwerpmethode: High-density Interconnect of HDI. Het HDI-ontwerp maakt gebruik van geavanceerdere productietechnieken voor printplaten, kleinere lijnbreedtes, dunnere materialen en blinde en ingegraven of lasergeboorde microgaten. Dankzij deze hoge dichtheidskarakteristieken kunnen meer circuits op een kleiner bord worden geplaatst en een haalbare verbindingsoplossing bieden voor meerpins geïntegreerde schakelingen.

Er zijn verschillende andere voordelen van het gebruik van deze gaten met hoge dichtheid: 

Bedradingskanalen:Omdat blinde en ondergrondse gaten en microgaten niet in de lagenstapel doordringen, ontstaan ​​er extra bedradingskanalen in het ontwerp. Door deze verschillende doorvoergaten strategisch te plaatsen, kunnen ontwerpers apparaten met honderden pinnen aansluiten. Als er alleen standaard doorvoergaten worden gebruikt, zullen apparaten met zoveel pinnen doorgaans alle binnenste bedradingskanalen blokkeren.

Signaalintegriteit:Veel signalen op kleine elektronische apparaten hebben ook specifieke signaalintegriteitsvereisten, en doorlopende gaten voldoen niet aan dergelijke ontwerpvereisten. Deze gaten kunnen antennes vormen, EMI-problemen veroorzaken of het signaalretourpad van kritieke netwerken beïnvloeden. Het gebruik van blinde gaten en ondergrondse gaten of microgaten elimineert potentiële problemen met de signaalintegriteit die worden veroorzaakt door het gebruik van doorlopende gaten.

Laten we, om deze doorgaande gaten beter te begrijpen, eens kijken naar de verschillende soorten doorgaande gaten die kunnen worden gebruikt in ontwerpen met hoge dichtheid en hun toepassingen.

Type en structuur van verbindingsgaten met hoge dichtheid 

Een doorlaatgat is een gat op de printplaat dat twee of meer lagen met elkaar verbindt. Over het algemeen verzendt het gat het signaal dat door het circuit wordt gedragen van de ene laag van het bord naar het overeenkomstige circuit op de andere laag. Om signalen tussen de bedradingslagen te geleiden, worden de gaten tijdens het fabricageproces gemetalliseerd. Afhankelijk van het specifieke gebruik zijn de grootte van het gat en de pad verschillend. Kleinere doorgaande gaten worden gebruikt voor signaalbedrading, terwijl grotere doorgaande gaten worden gebruikt voor stroom- en aardbedrading, of om apparaten oververhitting te helpen verwarmen.

Verschillende soorten gaten op de printplaat

doorgaand gat

Het doorvoergat is het standaard doorvoergat dat sinds de introductie ervan op dubbelzijdige printplaten wordt gebruikt. De gaten worden mechanisch door de gehele printplaat geboord en galvanisch verzinkt. De minimale boring die met een mechanische boor kan worden geboord, heeft echter bepaalde beperkingen, afhankelijk van de aspectverhouding van de boordiameter tot de plaatdikte. Over het algemeen is de opening van het doorgaande gat niet minder dan 0,15 mm.

Blind gat:

Net als bij doorlopende gaten worden de gaten mechanisch geboord, maar bij meer productiestappen wordt slechts een deel van de plaat vanaf het oppervlak geboord. Blinde gaten worden ook geconfronteerd met het probleem van de beperking van de bitgrootte; Maar afhankelijk van aan welke kant van het bord we ons bevinden, kunnen we de bedrading boven of onder het blinde gat leggen.

Begraven gat:

Ingegraven gaten worden, net als blinde gaten, mechanisch geboord, maar beginnen en eindigen in de binnenste laag van de plaat in plaats van in het oppervlak. Dit doorgaande gat vereist ook extra productiestappen vanwege de noodzaak om in de platenstapel te worden ingebed.

Microporie

Deze perforatie wordt weggenomen met een laser en de opening is kleiner dan de limiet van 0,15 mm van een mechanische boor. Omdat de microgaten slechts twee aangrenzende lagen van de plaat bestrijken, maakt de aspectverhouding de gaten die beschikbaar zijn voor beplating veel kleiner. Microholes kunnen ook op het oppervlak of in de binnenkant van het bord worden geplaatst. De microgaten zijn meestal gevuld en geplateerd, in wezen verborgen, en kunnen daarom worden geplaatst in soldeerballen van aan het oppervlak gemonteerde elementen van componenten zoals ball grid arrays (BGA). Vanwege de kleine opening is de pad die nodig is voor het microgat ook veel kleiner dan het gewone gat, ongeveer 0,300 mm.

Volgens de ontwerpvereisten kunnen de bovengenoemde verschillende soorten gaten worden geconfigureerd om ze te laten samenwerken. Microporiën kunnen bijvoorbeeld worden gestapeld met andere microporiën, maar ook met verborgen gaten. Deze gaten kunnen ook verspringend zijn. Zoals eerder vermeld, kunnen microgaten in pads worden geplaatst met elementpennen voor opbouwmontage. Het probleem van opstoppingen in de bedrading wordt verder verlicht door de afwezigheid van de traditionele route van het oppervlakmontagekussen naar de ventilatoruitlaat.