In PCB Σχεδιασμός, επίσης αναζητούμε πάντα νέες βελτιώσεις τεχνολογίας για να απλοποιήσουμε την εργασία μας και να επιτύχουμε περισσότερα επιτεύγματα καθώς ο σχεδιασμός γίνεται μικρότερος και πυκνότερος. Μία από αυτές τις βελτιώσεις είναι οι μικροπόροι. Αυτές οι διόδους με διάτρηση λέιζερ είναι μικρότερες από τις συμβατικές διόδους και έχουν διαφορετικούς λόγους διαστάσεων. Λόγω του μικρού τους μεγέθους, απλοποιούν το έργο της δρομολόγησης των ιχνών, επιτρέποντάς μας να συσκευάζουμε περισσότερα καλώδια σε στενότερο χώρο. Ακολουθούν περισσότερες πληροφορίες σχετικά με την αναλογία διαστάσεων των microvias και τον τρόπο με τον οποίο η χρήση των microvias μπορεί να σας βοηθήσει με το σχεδιασμό PCB σας.

Ελέγξτε το PCB μέσα από τρύπες

Αρχικά, ας δούμε μερικές βασικές πληροφορίες σχετικά με τις διαμπερείς οπές και τη χρήση τους σε πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων. Μέσα από τρύπες υπάρχουν οπές στο PCB. Οι επενδυμένες οπές μπορούν να μεταφέρουν ηλεκτρικά σήματα από το ένα στρώμα στο άλλο. Ακριβώς όπως τα ίχνη οδηγούν τα σήματα οριζόντια σε ένα PCB, τα vias μπορούν επίσης να μεταφέρουν αυτά τα σήματα κατακόρυφα. Το μέγεθος των διαμπερών οπών μπορεί να ποικίλλει από μικρό σε μεγάλο. Οι μεγαλύτερες διαμπερείς οπές χρησιμοποιούνται για δίκτυα τροφοδοσίας και γείωσης, ενώ ακόμη και μηχανικά χαρακτηριστικά μπορούν να συνδεθούν στην πλακέτα. Οι τυπικές διαμπερείς οπές δημιουργούνται με μηχανική διάτρηση. Μπορούν να χωριστούν σε τρεις κατηγορίες:

Through hole: μια τρύπα που ανοίγεται από το επάνω στρώμα στο κάτω στρώμα μέχρι το PCB.

Τυφλή τρύπα: Μια τρύπα που ανοίγεται από το εξωτερικό στρώμα στο εσωτερικό στρώμα της πλακέτας κυκλώματος, αντί να περνά μέσα από την πλακέτα κυκλώματος σαν μια διαμπερής οπή.

Buried Holes: Τρύπες που ξεκινούν και τελειώνουν μόνο στο εσωτερικό στρώμα της σανίδας. Αυτές οι τρύπες δεν εκτείνονται σε κανένα εξωτερικό στρώμα.

Από την άλλη πλευρά, τα micro vias διαφέρουν από τα τυπικά vias στο ότι τρυπούνται με λέιζερ, γεγονός που τα καθιστά μικρότερα από τα συμβατικά τρυπάνια. Σύμφωνα με το πλάτος της σανίδας, η μηχανική διάτρηση δεν είναι συνήθως μικρότερη από 0.006 ίντσες (0.15 mm) και οι μικρο-οπές γίνονται μικρότερες από αυτό το μέγεθος. Μια άλλη διαφορά με τις μικροβίες είναι ότι συνήθως εκτείνονται μόνο σε δύο στρώματα, επειδή η επιμετάλλωση χαλκού σε αυτές τις μικρές τρύπες μπορεί να είναι δύσκολη για τους κατασκευαστές. Εάν χρειάζεται να συνδεθείτε απευθείας μέσω περισσότερων από δύο στρώσεων, μπορείτε να στοιβάζετε τις μικροβιώσεις μαζί.

Οι μικροπόροι που ξεκινούν από το επιφανειακό στρώμα δεν χρειάζεται να γεμίσουν, αλλά ανάλογα με την εφαρμογή θα χρησιμοποιηθούν διαφορετικά υλικά για την πλήρωση των θαμμένων μικροπόρων. Οι στοιβαγμένες μικροβιώσεις συνήθως γεμίζονται με επιμεταλλωμένο χαλκό για να πραγματοποιηθεί η σύνδεση μεταξύ των στοιβαγμένων θυρίδων. Ένας άλλος τρόπος σύνδεσης μικροβίων μέσω στοίβων στρώσεων είναι να τα κλιμακώσετε και να τα συνδέσετε με μικρά ίχνη. Όπως φαίνεται στο παρακάτω σχήμα, το προφίλ της μικροβίας είναι διαφορετικό από το προφίλ της συμβατικής διόδου, με αποτέλεσμα διαφορετική αναλογία διαστάσεων.

Τι είναι ο λόγος διαστάσεων Microvia και γιατί είναι σημαντικός ο σχεδιασμός PCB;

Ο λόγος διαστάσεων της διαμπερούς οπής είναι ο λόγος μεταξύ του βάθους της οπής και της διαμέτρου της οπής (το βάθος της οπής και η διάμετρος της οπής). Για παράδειγμα, μια τυπική πλακέτα κυκλώματος με πάχος 0.062 ίντσες και διαμπερείς οπές 0.020 ίντσες θα πρέπει να έχει λόγο διαστάσεων 3:1. Αυτή η αναλογία μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως οδηγός για να διασφαλιστεί ότι ο κατασκευαστής δεν υπερβαίνει τις δυνατότητες του κατασκευαστή. Είναι εξοπλισμός γεώτρησης. Για τυπική διάτρηση, η αναλογία διαστάσεων δεν πρέπει γενικά να υπερβαίνει το 10:1, κάτι που θα επιτρέψει σε μια σανίδα 0.062 ιντσών να ανοίξει μια τρύπα 0.006 ιντσών (0.15 mm) μέσα από αυτήν.

Όταν χρησιμοποιείτε μικροπόρους, η αναλογία διαστάσεων ποικίλλει πολύ λόγω του μεγέθους και του βάθους τους. Μπορεί να είναι δύσκολο να ανοίξετε μικρότερες τρύπες. Η προσπάθεια να ανοίξετε μια μικρή τρύπα στο 10ο στρώμα της πλακέτας κυκλώματος θα προκαλέσει πολλά προβλήματα στους κατασκευαστές PCB. Ωστόσο, εάν η τρύπα εκτείνεται μόνο σε δύο από αυτά τα στρώματα, η επιμετάλλωση γίνεται πολύ πιο εύκολη. Το IPC χρησιμοποιείται για τον καθορισμό των πόρων με βάση το μέγεθός τους, το οποίο είναι ίσο ή μικρότερο από 0.006 ίντσες (0.15 mm). Με τον καιρό, αυτό το μέγεθος έγινε κοινό και η IPC αποφάσισε να αλλάξει τον ορισμό της για να αποφύγει τη συνεχή ενημέρωση των προδιαγραφών της καθώς αλλάζει η τεχνολογία. Η IPC ​​ορίζει τώρα έναν μικροπόρο ως μια οπή με λόγο διαστάσεων 1:1, εφόσον το βάθος της οπής δεν υπερβαίνει τις 0.010 ίντσες ή 0.25 mm.

Πώς το Microvia βοηθά στη δρομολόγηση των ιχνών στην πλακέτα κυκλώματος

Το όνομα του παιχνιδιού στη σχεδίαση PCB είναι ότι καθώς αυξάνεται η πυκνότητα της τεχνολογίας PCB, επιτυγχάνονται περισσότερες διαδρομές δρομολόγησης σε μικρότερη περιοχή. Αυτό οδήγησε στη χρήση τυφλών θυρίδων και θαμμένων διόδων, καθώς και μεθόδων για την ενσωμάτωση των αγωγών σε επιφάνειες στήριξης. Ωστόσο, οι τυφλές τρύπες και οι θαμμένες οπές είναι πιο δύσκολο να κατασκευαστούν λόγω των πρόσθετων βημάτων διάτρησης και η διάτρηση μπορεί να αφήσει υλικό στις οπές, προκαλώντας κατασκευαστικά ελαττώματα. Τα συμβατικά vias είναι συνήθως πολύ μεγάλα για να ενσωματωθούν στα μαξιλαράκια τοποθέτησης μικρότερης επιφάνειας στις σημερινές συσκευές υψηλής πυκνότητας. Ωστόσο, οι μικροπόροι μπορούν να βοηθήσουν στην επίλυση όλων αυτών των προβλημάτων:

Η Microvia διευκολύνει την κατασκευή μικρών τυφλών και θαμμένων θυρίδων.

Τα micro vias θα είναι κατάλληλα για τα μαξιλαράκια τοποθέτησης σε μικρότερες επιφάνειες, καθιστώντας τα ιδιαίτερα κατάλληλα για συσκευές με υψηλό αριθμό ακίδων, όπως συστοιχίες πλέγματος μπάλας (BGA).

Λόγω του μικρότερου μεγέθους της, η μικροβία θα επιτρέψει περισσότερη καλωδίωση γύρω της.

Λόγω του μεγέθους τους, οι μικροβιώσεις μπορούν επίσης να βοηθήσουν στη μείωση του EMI και στη βελτίωση άλλων προβλημάτων ακεραιότητας σήματος.

Οι μικροβίες είναι μια προηγμένη μέθοδος κατασκευής PCB. Εάν η πλακέτα κυκλώματος σας δεν τα απαιτεί, προφανώς θα θέλετε να χρησιμοποιήσετε τυπικές vias για να μειώσετε το κόστος. Ωστόσο, εάν το σχέδιό σας είναι πυκνό και απαιτεί επιπλέον χώρο, δείτε εάν η χρήση μικροβίων βοηθά. Όπως πάντα, πριν σχεδιάσετε ένα PCB με μικροβιώσεις, είναι καλύτερο να επικοινωνήσετε με τον κατασκευαστή της σύμβασης για να ελέγξετε την απόδοσή του.

Η ακριβής χρήση του Microvias εξαρτάται από τα εργαλεία σχεδιασμού PCB που διαθέτετε

Αφού έρθετε σε επαφή με τον κατασκευαστή, το επόμενο βήμα είναι να διαμορφώσετε το εργαλείο σχεδιασμού PCB ώστε να χρησιμοποιεί microvias. Για να χρησιμοποιήσετε αποτελεσματικά τις λεπτομέρειες του σχεδιασμού της microvia, πρέπει να κάνετε πολλά πράγματα στο εργαλείο. Αυτό θα περιλαμβάνει το νέο σχήμα διαμπερούς οπής και τους επόμενους κανόνες σχεδίασης. Οι μικροβίες μπορούν να στοιβάζονται, κάτι που συνήθως δεν είναι διαθέσιμο με κανονικές βίες, επομένως το εργαλείο σας πρέπει επίσης να μπορεί να το αντιμετωπίσει.