Assim como as lojas de ferragens precisam gerenciar e exibir pregos e parafusos de vários tipos, métricas, materiais, comprimento, largura e passo, etc., o design de PCB também precisa gerenciar objetos de design, como furos, especialmente em designs de alta densidade. Os projetos de PCB tradicionais podem usar apenas alguns furos de passagem diferentes, mas os projetos atuais de interconexão de alta densidade (HDI) exigem muitos tipos e tamanhos diferentes de furos de passagem. Cada furo de passagem precisa ser gerenciado para ser usado corretamente, garantindo o máximo desempenho da placa e capacidade de fabricação livre de erros. Este artigo irá elaborar sobre a necessidade de gerenciar furos passantes de alta densidade no projeto de PCB e como conseguir isso.

Fatores que impulsionam o design de PCB de alta densidade 

À medida que a demanda por pequenos dispositivos eletrônicos continua a crescer, as placas de circuito impresso que alimentam esses dispositivos precisam encolher para caber nelas. Ao mesmo tempo, para atender aos requisitos de melhoria de desempenho, os dispositivos eletrônicos precisam adicionar mais dispositivos e circuitos à placa. O tamanho dos dispositivos PCB está diminuindo constantemente e o número de pinos está aumentando, então você tem que usar pinos menores e espaçamentos mais próximos para projetar, o que torna o problema mais complicado. Para os designers de PCB, isso equivale a uma bolsa ficando cada vez menor, enquanto guarda cada vez mais coisas nela. Os métodos tradicionais de projeto de placas de circuito atingem rapidamente seus limites.

Para atender à necessidade de adicionar mais circuitos a uma placa menor, surgiu um novo método de design de PCB – Interconexão de alta densidade, ou HDI. O design HDI usa técnicas de fabricação de placas de circuito mais avançadas, larguras de linha menores, materiais mais finos e microfuros cegos e enterrados ou perfurados a laser. Graças a estas características de alta densidade, mais circuitos podem ser colocados em uma placa menor e fornecem uma solução de conexão viável para circuitos integrados multipinos.

Existem vários outros benefícios em usar esses furos de alta densidade: 

Canais de fiação:Como os furos cegos e enterrados e os microfuros não penetram na pilha de camadas, isso cria canais de fiação adicionais no projeto. Ao posicionar estrategicamente esses diferentes orifícios, os projetistas podem conectar dispositivos com centenas de pinos. Se apenas forem usados ​​orifícios de passagem padrão, dispositivos com tantos pinos normalmente bloquearão todos os canais de fiação internos.

Integridade do sinal:Muitos sinais em pequenos dispositivos eletrônicos também possuem requisitos específicos de integridade de sinal, e os furos passantes não atendem a esses requisitos de projeto. Esses buracos podem formar antenas, introduzir problemas de EMI ou afetar o caminho de retorno do sinal de redes críticas. O uso de furos cegos e enterrados ou microfuros elimina possíveis problemas de integridade de sinal causados ​​pelo uso de furos passantes.

Para entender melhor esses furos passantes, vejamos os diferentes tipos de furos passantes que podem ser usados ​​em projetos de alta densidade e suas aplicações.

Tipo e estrutura de furos de interconexão de alta densidade 

Um orifício de passagem é um orifício na placa de circuito que conecta duas ou mais camadas. Em geral, o furo transmite o sinal transportado pelo circuito de uma camada da placa para o circuito correspondente na outra camada. Para conduzir sinais entre as camadas de fiação, os furos são metalizados durante o processo de fabricação. De acordo com o uso específico, o tamanho do furo e da almofada são diferentes. Orifícios de passagem menores são usados ​​para fiação de sinal, enquanto orifícios de passagem maiores são usados ​​para fiação de energia e aterramento ou para ajudar a aquecer dispositivos de superaquecimento.

Diferentes tipos de furos na placa de circuito

furo passante

O furo passante é o furo passante padrão que tem sido usado em placas de circuito impresso frente e verso desde que foram introduzidas pela primeira vez. Os furos são perfurados mecanicamente em toda a placa de circuito e galvanizados. No entanto, o furo mínimo que pode ser perfurado por uma broca mecânica tem certas limitações, dependendo da relação entre o diâmetro da broca e a espessura da placa. De modo geral, a abertura do furo passante não é inferior a 0,15 mm.

Buraco cego:

Assim como os furos passantes, os furos são perfurados mecanicamente, mas com mais etapas de fabricação, apenas parte da placa é perfurada a partir da superfície. Os furos cegos também enfrentam o problema da limitação do tamanho da broca; Mas dependendo de qual lado da placa estamos, podemos conectar acima ou abaixo do furo cego.

Buraco enterrado:

Os furos enterrados, assim como os furos cegos, são perfurados mecanicamente, mas começam e terminam na camada interna da placa e não na superfície. Este furo passante também requer etapas de fabricação adicionais devido à necessidade de ser embutido na pilha de placas.

Microporo

Esta perfuração é ablada com laser e a abertura é inferior ao limite de 0,15 mm de uma broca mecânica. Como os microfuros abrangem apenas duas camadas adjacentes da placa, a proporção torna os furos disponíveis para revestimento muito menores. Os microfuros também podem ser colocados na superfície ou no interior da placa. Os microfuros são geralmente preenchidos e revestidos, essencialmente ocultos e podem, portanto, ser colocados em esferas de solda de elementos de montagem em superfície de componentes, como matrizes de grade de esferas (BGA). Devido à pequena abertura, a almofada necessária para o microfuro também é muito menor que o furo comum, cerca de 0,300 mm.

De acordo com os requisitos do projeto, os diferentes tipos de furos acima podem ser configurados para que funcionem juntos. Por exemplo, os microporos podem ser empilhados com outros microporos, bem como com orifícios enterrados. Esses buracos também podem ser escalonados. Conforme mencionado anteriormente, os microfuros podem ser colocados em almofadas com pinos de elemento de montagem em superfície. O problema de congestionamento da fiação é ainda mais aliviado pela ausência do roteamento tradicional da base de montagem em superfície até a saída do ventilador.