Hırdavat mağazalarının çeşitli tiplerde, metrik, malzeme, uzunluk, genişlik ve eğim vb. çivi ve vidaları yönetmesi ve sergilemesi gerektiği gibi, PCB tasarımının da özellikle yüksek yoğunluklu tasarımda delikler gibi tasarım nesnelerini yönetmesi gerekir. Geleneksel PCB tasarımları yalnızca birkaç farklı geçiş deliği kullanabilir, ancak günümüzün yüksek yoğunluklu ara bağlantı (HDI) tasarımları birçok farklı türde ve boyutta geçiş deliği gerektirir. Maksimum kart performansı ve hatasız üretilebilirlik sağlamak için her geçiş deliğinin doğru şekilde kullanılması için yönetilmesi gerekir. Bu makale, PCB tasarımında yüksek yoğunluklu açık delikleri yönetme ihtiyacını ve bunun nasıl başarılacağını detaylandıracaktır.

Yüksek yoğunluklu PCB tasarımını yönlendiren faktörler 

Küçük elektronik cihazlara olan talep artmaya devam ettikçe, bu cihazlara güç veren baskılı devre kartlarının bunlara sığabilmesi için küçülmesi gerekiyor. Aynı zamanda performans iyileştirme gereksinimlerini karşılamak için elektronik cihazların kart üzerine daha fazla cihaz ve devre eklemesi gerekiyor. PCB cihazlarının boyutu sürekli olarak azalıyor ve pin sayısı artıyor, bu nedenle daha küçük pinler kullanmanız ve tasarıma daha yakın aralıklar kullanmanız gerekiyor, bu da sorunu daha karmaşık hale getiriyor. PCB tasarımcıları için bu, çantanın giderek küçülmesine ve içinde giderek daha fazla şeyin tutulmasına eşdeğerdir. Geleneksel devre kartı tasarımı yöntemleri hızla sınırlarına ulaşıyor.

Daha küçük bir kart boyutuna daha fazla devre ekleme ihtiyacını karşılamak için yeni bir PCB tasarım yöntemi ortaya çıktı: yüksek yoğunluklu Ara Bağlantı veya HDI. HDI tasarımında daha gelişmiş devre kartı üretim teknikleri, daha küçük çizgi genişlikleri, daha ince malzemeler ve kör ve gömülü veya lazerle delinmiş mikro delikler kullanılır. Bu yüksek yoğunluk özellikleri sayesinde daha küçük bir kart üzerine daha fazla devre yerleştirilebilir ve çok pinli entegre devreler için uygun bir bağlantı çözümü sağlanır.

Bu yüksek yoğunluklu delikleri kullanmanın başka birçok faydası da vardır: 

Kablolama kanalları:Kör ve gömülü delikler ve mikro delikler katman yığınına nüfuz etmediği için bu, tasarımda ek kablolama kanalları oluşturur. Tasarımcılar, bu farklı geçiş deliklerini stratejik olarak yerleştirerek, yüzlerce pinli cihazları bağlayabilirler. Yalnızca standart geçiş delikleri kullanılırsa, çok sayıda pimi olan cihazlar genellikle tüm iç kablolama kanallarını tıkar.

Sinyal bütünlüğü:Küçük elektronik cihazlardaki birçok sinyalin ayrıca özel sinyal bütünlüğü gereksinimleri vardır ve geçiş delikleri bu tür tasarım gerekliliklerini karşılamaz. Bu delikler anten oluşturabilir, EMI sorunlarına neden olabilir veya kritik ağların sinyal dönüş yolunu etkileyebilir. Kör deliklerin ve gömülü veya mikro deliklerin kullanılması, açık deliklerin kullanılmasından kaynaklanan olası sinyal bütünlüğü sorunlarını ortadan kaldırır.

Bu açık delikleri daha iyi anlamak için, yüksek yoğunluklu tasarımlarda kullanılabilecek farklı açık delik türlerine ve bunların uygulamalarına bakalım.

Yüksek yoğunluklu ara bağlantı deliklerinin tipi ve yapısı 

Geçiş deliği, devre kartı üzerinde iki veya daha fazla katmanı birbirine bağlayan bir deliktir. Genel olarak delik, devre tarafından taşınan sinyali kartın bir katmanından diğer katmandaki ilgili devreye iletir. Kablo katmanları arasında sinyal iletmek için delikler üretim işlemi sırasında metalle kaplanır. Özel kullanıma göre deliğin ve pedin boyutu farklıdır. Sinyal kablolaması için daha küçük delikler kullanılırken, güç ve topraklama kabloları için veya aşırı ısınan cihazların ısıtılmasına yardımcı olmak için daha büyük delikler kullanılır.

Devre kartındaki farklı delik türleri

açık delik

Geçiş deliği, ilk piyasaya sunulduğundan beri çift taraflı baskılı devre kartlarında kullanılan standart geçiş deliğidir. Delikler tüm devre kartı boyunca mekanik olarak delinir ve elektrolizle kaplanır. Bununla birlikte, mekanik bir matkapla açılabilecek minimum deliğin, matkap çapının plaka kalınlığına oranına bağlı olarak belirli sınırlamaları vardır. Genel olarak konuşursak, açık deliğin açıklığı 0,15 mm'den az değildir.

Kör delik:

Açık delikler gibi delikler de mekanik olarak delinir, ancak daha fazla üretim adımıyla plakanın yalnızca bir kısmı yüzeyden delinir. Kör delikler aynı zamanda bit boyutu sınırlaması sorunuyla da karşı karşıyadır; Ancak tahtanın hangi tarafında olduğumuza bağlı olarak kör deliğin üstünden veya altından kablolama yapabiliriz.

Gömülü delik:

Kör delikler gibi gömülü delikler de mekanik olarak delinir, ancak yüzeyden ziyade panelin iç katmanında başlayıp biter. Bu açık delik ayrıca plaka istifine gömülme ihtiyacından dolayı ek üretim adımları gerektirir.

Mikro gözenek

Bu delik bir lazerle giderilir ve açıklık, mekanik bir matkap ucunun 0,15 mm sınırından daha azdır. Mikro delikler levhanın yalnızca iki bitişik katmanını kapladığından, en boy oranı deliklerin kaplama için çok daha küçük olmasını sağlar. Mikro delikler ayrıca tahtanın yüzeyine veya içine de yerleştirilebilir. Mikro delikler genellikle doldurulur ve kaplanır, esasen gizlenir ve bu nedenle bilyeli ızgara dizileri (BGA) gibi bileşenlerin yüzeye monte eleman lehim toplarına yerleştirilebilir. Küçük açıklık nedeniyle, mikro delik için gereken ped de sıradan delikten çok daha küçüktür, yaklaşık 0,300 mm.

Tasarım gerekliliklerine göre, yukarıdaki farklı tipteki delikler birlikte çalışacak şekilde yapılandırılabilir. Örneğin, mikro gözenekler diğer mikro gözeneklerin yanı sıra gömülü deliklerle de istiflenebilir. Bu delikler aynı zamanda kademeli de olabilir. Daha önce de belirtildiği gibi, mikro delikler yüzeye monte eleman pimleri ile pedlere yerleştirilebilir. Kablo sıkışıklığı sorunu, yüzeye montaj pedinden fan çıkışına kadar geleneksel yönlendirmenin olmamasıyla daha da hafifletilir.