Tako kot morajo trgovine s strojno opremo upravljati in razstavljati žeblje in vijake različnih vrst, metričnih, materialnih, dolžinskih, širinskih in naklonskih itd., mora oblikovanje tiskanih vezij upravljati tudi z oblikovalskimi predmeti, kot so luknje, zlasti pri oblikovanju z visoko gostoto. Tradicionalne zasnove tiskanih vezij morda uporabljajo le nekaj različnih prehodnih lukenj, današnje zasnove povezav visoke gostote (HDI) pa zahtevajo veliko različnih vrst in velikosti prehodnih lukenj. Za pravilno uporabo je treba vsako prehodno luknjo upravljati, kar zagotavlja največjo zmogljivost plošče in možnost izdelave brez napak. Ta članek bo podrobneje razložil potrebo po upravljanju skoznjih lukenj z visoko gostoto v oblikovanju PCB in kako to doseči.

Dejavniki, ki spodbujajo načrtovanje PCB z visoko gostoto 

Ker povpraševanje po majhnih elektronskih napravah še naprej narašča, se morajo tiskana vezja, ki napajajo te naprave, zmanjšati, da se prilegajo vanje. Hkrati morajo elektronske naprave za izpolnitev zahtev po izboljšanju delovanja dodati več naprav in vezij na ploščo. Velikost PCB naprav se nenehno zmanjšuje, število pinov pa narašča, zato morate pri načrtovanju uporabljati manjše pine in tesnejše razmike, zaradi česar je problem bolj zapleten. Za oblikovalce tiskanih vezij je to enakovredno temu, da postaja torba vedno manjša in v njej vedno več stvari. Tradicionalne metode oblikovanja vezij hitro dosežejo svoje meje.

Da bi izpolnili potrebo po dodajanju več vezij na ploščo manjše velikosti, se je pojavila nova metoda oblikovanja tiskanega vezja – povezava visoke gostote ali HDI. Zasnova HDI uporablja naprednejše tehnike izdelave tiskanih vezij, manjše širine linij, tanjše materiale ter slepe in zakopane ali lasersko izvrtane mikroluknje. Zahvaljujoč tem karakteristikam visoke gostote je mogoče na manjšo ploščo postaviti več vezij in zagotoviti izvedljivo povezovalno rešitev za integrirana vezja z več nožicami.

Obstaja več drugih prednosti uporabe teh lukenj z visoko gostoto: 

Ožičenje kanalov:Ker slepe in zakopane luknje ter mikroluknje ne prodrejo v sklad plasti, to ustvari dodatne kanale za ožičenje v načrtu. S strateško postavitvijo teh različnih skoznjih lukenj lahko oblikovalci povežejo naprave s stotinami zatičev. Če se uporabljajo samo standardne skoznje luknje, bodo naprave s toliko zatiči običajno blokirale vse notranje kanale ožičenja.

Celovitost signala:Številni signali na majhnih elektronskih napravah imajo tudi posebne zahteve glede celovitosti signala, skoznje luknje pa ne izpolnjujejo takšnih konstrukcijskih zahtev. Te luknje lahko tvorijo antene, povzročijo težave z elektromagnetnimi motnjami ali vplivajo na povratno pot signala kritičnih omrežij. Uporaba slepih lukenj in zakopanih ali mikro lukenj odpravlja morebitne težave s celovitostjo signala, ki jih povzroča uporaba skoznjih lukenj.

Da bi bolje razumeli te skoznje luknje, si poglejmo različne vrste skoznjih lukenj, ki jih je mogoče uporabiti v zasnovah z visoko gostoto, in njihove aplikacije.

Vrsta in struktura lukenj za medsebojno povezavo z visoko gostoto 

Prehodna luknja je luknja na vezju, ki povezuje dve ali več plasti. Na splošno luknja prenaša signal, ki ga prenaša vezje, iz ene plasti plošče v ustrezno vezje na drugi plasti. Za prevajanje signalov med plastmi ožičenja so luknje med proizvodnim procesom metalizirane. Glede na posebno uporabo se velikost luknje in blazinice razlikujeta. Manjše skoznje luknje se uporabljajo za signalno ožičenje, medtem ko se večje skoznje luknje uporabljajo za napajalno in ozemljitveno ožičenje ali za pomoč pri ogrevanju pregretih naprav.

Različne vrste lukenj na tiskanem vezju

skoznja luknja

Skoznja luknja je standardna skoznja luknja, ki se uporablja na dvostranskih tiskanih vezjih, odkar so bila prvič predstavljena. Luknje so mehansko izvrtane skozi celotno vezje in galvanizirane. Vendar pa ima minimalna izvrtina, ki jo lahko izvrtamo z mehanskim svedrom, določene omejitve, odvisno od razmerja med premerom svedra in debelino plošče. Na splošno odprtina skoznje luknje ni manjša od 0,15 mm.

Slepa luknja:

Tako kot skoznje luknje so tudi luknje izvrtane mehansko, vendar z več koraki izdelave le del plošče izvrtamo s površine. Slepe luknje se soočajo tudi s problemom omejitve velikosti bitov; Toda glede na to, na kateri strani plošče smo, lahko napeljemo žico nad ali pod slepo luknjo.

Zakopana luknja:

Zakopane luknje, kot so slepe luknje, so izvrtane mehansko, vendar se začnejo in končajo v notranji plasti plošče in ne na površini. Ta skoznja luknja zahteva tudi dodatne korake izdelave zaradi potrebe po vdelavi v sveženj plošč.

Mikropore

To perforacijo odstranimo z laserjem, odprtina pa je manjša od mejne vrednosti 0,15 mm za mehanski sveder. Ker mikroluknje zajemajo samo dve sosednji plasti plošče, so zaradi razmerja stranic luknje, ki so na voljo za prevleko, veliko manjše. Mikroluknje lahko postavite tudi na površino ali notranjo stran plošče. Mikroluknje so običajno zapolnjene in prekrite, v bistvu skrite, in jih je zato mogoče namestiti v površinsko nameščene spajkalne kroglice komponent, kot so nizi krogličnih rešetk (BGA). Zaradi majhne odprtine je tudi blazinica, ki je potrebna za mikroluknjo, precej manjša od navadne luknje, približno 0,300 mm.

Glede na konstrukcijske zahteve je mogoče zgornje različne vrste lukenj konfigurirati tako, da delujejo skupaj. Na primer, mikropore je mogoče zložiti z drugimi mikroporami, pa tudi z zakopanimi luknjami. Te luknje so lahko tudi zamaknjene. Kot smo že omenili, lahko mikroluknje namestite v blazinice z zatiči elementov za površinsko montažo. Težavo prezasedenosti ožičenja dodatno olajša odsotnost tradicionalne napeljave od plošče za površinsko montažo do izhoda ventilatorja.