In PCB thiết kế, chúng tôi cũng luôn tìm kiếm những cải tiến công nghệ mới để đơn giản hóa công việc và đạt được nhiều thành tựu hơn khi thiết kế ngày càng nhỏ hơn và dày đặc hơn. Một trong những cải tiến này là lỗ nhỏ. Các vias được khoan bằng laser này nhỏ hơn các vias thông thường và có tỷ lệ khung hình khác nhau. Do kích thước nhỏ, chúng đơn giản hóa nhiệm vụ định tuyến dấu vết, cho phép chúng tôi gói nhiều dây hơn trong một không gian hẹp hơn. Dưới đây là thông tin thêm về tỷ lệ co của microvias và cách sử dụng microvias có thể giúp bạn thiết kế PCB của mình.

Xem lại PCB thông qua các lỗ

Đầu tiên, chúng ta hãy xem xét một số thông tin cơ bản về lỗ xuyên và cách sử dụng chúng trên bảng mạch in. Thông qua các lỗ là các lỗ được khoan trên PCB. Các lỗ được mạ có thể dẫn tín hiệu điện từ lớp này sang lớp khác. Giống như các dấu vết dẫn tín hiệu theo chiều ngang trong PCB, vias cũng có thể dẫn các tín hiệu này theo chiều dọc. Kích thước của các lỗ xuyên qua có thể thay đổi từ nhỏ đến lớn. Các lỗ thông lớn hơn được sử dụng cho lưới điện và lưới tiếp đất, thậm chí các tính năng cơ học cũng có thể được kết nối với bảng. Tiêu chuẩn qua lỗ được tạo ra bằng cách khoan cơ khí. Chúng có thể được chia thành ba loại:

Thông qua lỗ: một lỗ được khoan từ lớp trên cùng đến lớp dưới cùng đến tận PCB.

Lỗ mù: Là lỗ được khoan từ lớp ngoài vào lớp trong của bảng mạch, thay vì đi xuyên qua bảng mạch như lỗ xuyên.

Lỗ chôn: Các lỗ chỉ bắt đầu và kết thúc ở lớp bên trong của bảng. Những lỗ này không mở rộng ra bất kỳ lớp bên ngoài nào.

Mặt khác, micro vias khác với vias tiêu chuẩn ở chỗ chúng được khoan bằng tia laser, làm cho chúng nhỏ hơn so với các mũi khoan thông thường. Theo chiều rộng của bảng, khoan cơ khí thường không nhỏ hơn 0.006 inch (0.15 mm), và các lỗ siêu nhỏ trở nên nhỏ hơn từ kích thước này. Một điểm khác biệt nữa với microvias là chúng thường chỉ trải dài hai lớp, vì việc mạ đồng trong những lỗ nhỏ này có thể gây khó khăn cho các nhà sản xuất. Nếu bạn cần kết nối trực tiếp qua nhiều hơn hai lớp, bạn có thể xếp chồng các microvias lại với nhau.

Các lỗ nhỏ bắt đầu từ lớp bề mặt không cần phải lấp đầy, nhưng tùy thuộc vào ứng dụng, các vật liệu khác nhau sẽ được sử dụng để lấp đầy các lỗ nhỏ bị chôn vùi. Các microvias xếp chồng lên nhau thường được làm đầy bằng đồng mạ điện để nhận ra sự kết nối giữa các vias xếp chồng lên nhau. Một cách khác để kết nối microvias thông qua các ngăn xếp lớp là xếp chúng và kết nối chúng bằng các dấu vết ngắn. Như thể hiện trong hình bên dưới, biên dạng của microvia khác với biên dạng của thông thường, dẫn đến tỷ lệ khung hình khác.

Tỷ lệ khung hình Microvia là gì và tại sao nó lại quan trọng đối với thiết kế PCB?

Tỷ lệ khung hình của lỗ xuyên qua là tỷ số giữa chiều sâu của lỗ và đường kính của lỗ (chiều sâu của lỗ và đường kính của lỗ). Ví dụ, một bảng mạch tiêu chuẩn có độ dày 0.062 inch và 0.020 inch qua các lỗ phải có tỷ lệ khung hình là 3: 1. Tỷ lệ này có thể được sử dụng như một hướng dẫn để đảm bảo rằng nhà sản xuất không vượt quá khả năng của nhà sản xuất. Chúng là thiết bị khoan. Đối với khoan tiêu chuẩn, tỷ lệ khung hình nói chung không được vượt quá 10: 1, điều này sẽ cho phép tấm ván 0.062 inch khoan một lỗ 0.006 inch (0.15 mm) qua nó.

Khi sử dụng lỗ nhỏ, tỷ lệ khung hình thay đổi rất nhiều do kích thước và độ sâu của chúng. Có thể khó tạo ra các lỗ nhỏ hơn. Cố gắng khoét một lỗ nhỏ trên lớp thứ 10 của bảng mạch sẽ gây ra nhiều vấn đề cho các nhà sản xuất PCB. Tuy nhiên, nếu lỗ chỉ kéo dài hai lớp này, việc mạ trở nên dễ dàng hơn nhiều. IPC được sử dụng để xác định lỗ chân lông dựa trên kích thước của chúng, bằng hoặc nhỏ hơn 0.006 inch (0.15 mm). Theo thời gian, kích thước này trở nên phổ biến và IPC quyết định thay đổi định nghĩa của mình để tránh cập nhật liên tục các thông số kỹ thuật khi công nghệ thay đổi. IPC hiện định nghĩa vi lỗ là một lỗ có tỷ lệ khung hình 1: 1, miễn là độ sâu của lỗ không vượt quá 0.010 inch hoặc 0.25 mm.

Cách Microvia giúp định tuyến các dấu vết trên bảng mạch

Tên của trò chơi trong thiết kế PCB là khi mật độ của công nghệ PCB tăng lên, sẽ có nhiều tuyến định tuyến hơn trong một khu vực nhỏ hơn. Điều này đã dẫn đến việc sử dụng các vias mù và vias bị chôn vùi, cũng như các phương pháp nhúng vias vào các miếng đệm gắn kết bề mặt. Tuy nhiên, lỗ mù và lỗ chôn khó chế tạo hơn do phải thực hiện thêm các bước khoan và việc khoan có thể để lại vật liệu trong lỗ, gây ra các khuyết tật trong quá trình sản xuất. Các vias thông thường thường quá lớn để có thể nhúng vào các miếng gắn bề mặt nhỏ hơn trong các thiết bị mật độ cao ngày nay. Tuy nhiên, vi lỗ có thể giúp giải quyết tất cả những vấn đề sau:

Microvia giúp việc sản xuất vias nhỏ bị mù và bị chôn vùi dễ dàng hơn.

Micro vias sẽ phù hợp với các miếng đệm có bề mặt nhỏ hơn, làm cho chúng đặc biệt phù hợp với các thiết bị đếm chân cao như mảng lưới bóng (BGA).

Do kích thước nhỏ hơn, microvia sẽ cho phép nhiều dây hơn xung quanh nó.

Do kích thước của nó, microvias cũng có thể giúp giảm EMI và cải thiện các vấn đề về tính toàn vẹn tín hiệu khác.

Microvias là một phương pháp sản xuất PCB tiên tiến. Nếu bảng mạch của bạn không yêu cầu chúng, rõ ràng bạn sẽ muốn sử dụng vias tiêu chuẩn để giảm chi phí. Tuy nhiên, nếu thiết kế của bạn dày đặc và cần thêm không gian, hãy xem việc sử dụng microvias có hữu ích không. Như mọi khi, trước khi thiết kế PCB với microvias, tốt nhất bạn nên liên hệ với nhà sản xuất theo hợp đồng để kiểm tra hoạt động của nó.

Việc sử dụng chính xác Microvias phụ thuộc vào các công cụ thiết kế PCB của bạn

Sau khi thiết lập liên hệ với nhà sản xuất, bước tiếp theo là định cấu hình công cụ thiết kế PCB của bạn để sử dụng microvias. Để sử dụng hiệu quả các chi tiết của thiết kế microvia, bạn cần phải làm rất nhiều thứ trong công cụ. Điều này sẽ bao gồm hình dạng xuyên lỗ mới và các quy tắc thiết kế tiếp theo. Microvias có thể được xếp chồng lên nhau, điều này thường không có ở các vias thông thường, vì vậy công cụ của bạn cũng phải có khả năng xử lý điều này.