Подібно до того, як будівельним магазинам потрібно керувати та демонструвати цвяхи та шурупи різних типів, метричних розмірів, матеріалів, довжини, ширини та кроку тощо, дизайн друкованих плат також потребує керування об’єктами дизайну, такими як отвори, особливо в дизайні з високою щільністю. Традиційні конструкції друкованих плат можуть використовувати лише декілька різних прохідних отворів, але сучасні конструкції з’єднань високої щільності (HDI) вимагають багатьох різних типів і розмірів прохідних отворів. Для правильного використання потрібно керувати кожним проходним отвором, забезпечуючи максимальну продуктивність плати та безпомилкову технологічність. У цій статті детально розказано про необхідність управління наскрізними отворами високої щільності в дизайні друкованих плат і про те, як цього досягти.

Фактори, що обумовлюють дизайн друкованої плати високої щільності 

Оскільки попит на невеликі електронні пристрої продовжує зростати, друковані плати, які живлять ці пристрої, мають зменшуватися, щоб поміститися в них. У той же час, щоб задовольнити вимоги щодо підвищення продуктивності, електронні пристрої повинні додати більше пристроїв і схем на плату. Розмір пристроїв на друкованій платі постійно зменшується, а кількість висновків збільшується, тому вам доводиться використовувати менші контакти та ближчі відстані до конструкції, що ускладнює проблему. Для дизайнерів друкованих плат це еквівалент сумки, яка стає все меншою і меншою, вміщуючи в ній все більше речей. Традиційні методи проектування друкованих плат швидко досягають своїх меж.

Щоб задовольнити потребу додати більше схем до плати меншого розміру, з’явився новий метод проектування друкованих плат – високощільне з’єднання (HDI). У дизайні HDI використовуються вдосконалені технології виготовлення друкованих плат, менша ширина ліній, тонші матеріали, а також глухі та глибокі мікроотвори або просвердлені лазером. Завдяки цим характеристикам високої щільності більше схем можна розмістити на меншій платі та забезпечити життєздатне рішення для з’єднання багатоконтактних інтегральних схем.

Існує кілька інших переваг використання цих отворів високої щільності: 

Канали проводки:Оскільки сліпі та заховані отвори та мікроотвори не проникають у стек шарів, це створює додаткові канали проводки в конструкції. Стратегічно розташувавши ці різні наскрізні отвори, дизайнери можуть з’єднувати пристрої за допомогою сотень контактів. Якщо використовуються лише стандартні наскрізні отвори, пристрої з такою кількістю контактів зазвичай блокують усі канали внутрішньої проводки.

Цілісність сигналу:Багато сигналів на малих електронних пристроях також мають особливі вимоги до цілісності сигналу, а наскрізні отвори не відповідають таким вимогам конструкції. Ці отвори можуть утворювати антени, створювати проблеми з електромагнітними перешкодами або впливати на зворотний шлях сигналу критичних мереж. Використання глухих отворів і прихованих або мікроотворів усуває потенційні проблеми цілісності сигналу, спричинені використанням наскрізних отворів.

Щоб краще зрозуміти ці наскрізні отвори, давайте розглянемо різні типи наскрізних отворів, які можна використовувати в конструкціях з високою щільністю, і їх застосування.

Тип і структура отворів з’єднання високої щільності 

Пропускний отвір — це отвір на друкованій платі, який з’єднує два або більше шарів. Загалом, отвір передає сигнал, який передається ланцюгом з одного шару плати до відповідної схеми на іншому шарі. Щоб передавати сигнали між шарами проводки, отвори металізовані в процесі виробництва. Відповідно до конкретного використання розмір отвору та подушечки різний. Менші наскрізні отвори використовуються для сигнальної проводки, тоді як більші наскрізні отвори використовуються для живлення та заземлення, або для нагріву пристроїв, що перегріваються.

Різні типи отворів на платі

наскрізний отвір

Наскрізний отвір — це стандартний наскрізний отвір, який використовувався на двосторонніх друкованих платах з моменту їх появи. Отвори просвердлюються механічно по всій друкованій платі та покриваються гальванічним покриттям. Однак мінімальний отвір, який можна просвердлити механічним свердлом, має певні обмеження залежно від співвідношення діаметра свердла до товщини пластини. Загалом, діаметр наскрізного отвору становить не менше 0,15 мм.

Глуха діра:

Подібно до наскрізних отворів, отвори висвердлюються механічно, але при більшій кількості виробничих кроків лише частина пластини просвердлюється з поверхні. Глухі отвори також стикаються з проблемою обмеження розміру біта; Але залежно від того, з якого боку дошки ми знаходимося, ми можемо прокласти дріт вище або нижче глухого отвору.

Похована яма:

Закопані отвори, як і глухі отвори, просвердлюються механічно, але починаються і закінчуються у внутрішньому шарі дошки, а не на поверхні. Цей наскрізний отвір також потребує додаткових виробничих етапів через необхідність вбудовування в стопку пластин.

мікропора

Ця перфорація видаляється за допомогою лазера, а отвір менший за межу 0,15 мм для механічного свердла. Оскільки мікроотвори охоплюють лише два суміжні шари плати, співвідношення сторін робить отвори, доступними для покриття, набагато меншими. Мікроотвори також можна розмістити на поверхні або всередині дошки. Мікроотвори зазвичай заповнені та покриті, по суті, приховані, і тому їх можна розміщувати в кульках припою елементів поверхневого монтажу компонентів, таких як масиви кулькових сіток (BGA). Завдяки невеликій апертурі прокладка, необхідна для мікроотвору, також набагато менша, ніж звичайний отвір, приблизно 0,300 мм.

Згідно з вимогами до конструкції, описані вище різні типи отворів можна налаштувати, щоб вони працювали разом. Наприклад, мікропори можна складати з іншими мікропорами, а також із закопаними отворами. Ці отвори також можна розмістити в шаховому порядку. Як згадувалося раніше, мікроотвори можна розміщувати в колодках за допомогою штифтів елемента поверхневого монтажу. Проблема перевантаженості дротів додатково полегшується відсутністю традиційної прокладки від панелі для поверхневого монтажу до вихідного отвору вентилятора.