U trenutnoj industriji u kojoj su interkonekcija velike gustoće i prijenos signala velike brzine postali standard, struktura rupe PCB-a više nije jednostavan "provodljivi kanal", već osnovni element koji direktno određuje gustinu ožičenja, integritet signala i prinos masovne proizvodnje. Mnogi inženjeri hardvera često se susreću sa stavkama za potvrdu izbora kao što su "prolazne rupe, slijepe rupe i zakopane rupe" u inženjerskom EQ listu u fabrici ploča kada se suoče sa BGA gustim ožičenjem i dizajnom ploče visokog nivoa. Blago odstupanje u procjeni može dovesti do nedovoljnog prostora za ožičenje, dugih povratnih putanja signala, pa čak i značajnog pada ukupnog prinosa ploče.
Osnovne definicije i strukturne razlike tri tipa pora
Iz perspektive strukturalne suštine, suštinska razlika između rupe kroz rupu, slijepe rupe i ukopane rupe leži u "dometu prodiranja rupe u ploči", a tri odgovaraju različitim logikama obrade i granicama primjene:
-
Kroz rupu: Direktno prodire od gornjeg sloja do donjeg sloja, potpuno prodire u sve slojeve PCB-a, i predstavlja najtradicionalniju interkonektivnu strukturu. Njegova logika obrade je "prvo pritisnuti cijelu ploču, a zatim mehanički izbušiti rupe u jednom potezu", uz najjednostavniji procesni lanac i najnižu cijenu.
-
-
Slijepa rupa: povezuje samo vanjski sloj PCB-a sa navedenim unutrašnjim slojem i ne prodire u cijelu ploču. Uzimajući 8-slojne i 14-slojne ploče kao primjere, slijepe rupe u 8-slojnim pločama mogu postići 1-L2, 1-L3, 1-4L, 1-5L, 2-3L, 5-8L i 7-8L. 14 slojeve slijepe rupe mogu postići međuslojne veze, 1-1-7 L od 1-1-10 L, i 11-14L.
-
-
Povjerljivost je obavezna, slika je obrađena i služi samo kao referenca
Zatrpana rupa: potpuno ukopan unutar PCB-a bez širenja na bilo koju vanjsku površinu. Na primjer, u ploči od 20 slojeva, ukopane rupe postižu samo međusobnu vezu od L2 do L4, a pozicije rupa se ne mogu promatrati s obje strane ploče. Njegova logika obrade je da prvo izbuši rupe za metalizaciju, a zatim učestvuje u laminaciji. Sva obrada rupa mora biti završena u fazi unutrašnje jezgre ploče, a zatim se rupe u potpunosti omotavaju unutar ploče kroz naknadne procese laminacije.
-
Povjerljivost je obavezna, slika je obrađena i služi samo kao referenca
-
Proces izrade i ključni parametri tri vrste rupa
Različite strukture rupa odgovaraju potpuno različitim procesnim vezama i regulacijskim točnostima, što je također osnovni razlog za ogromnu razliku u cijeni između višeslojnih ploča visokog reda i običnih ploča za prolaz kroz rupe:
-
-
Proces kroz rupu: Koriste se konvencionalne burgije od volframovog čelika prečnika 0,2 mm ili više, a brzina vretena se kontroliše na 80000 do 150000 obrtaja u minuti. Jedno bušenje može dovršiti potpunu obradu ploče. Standardni industrijski omjer širine i visine je kontroliran unutar 10:1, a fabrika ploča osigurava kapacitet izmjene hemikalija za zidove rupa kroz horizontalne PTH linije za galvanizaciju. Ujednačenost debljine bakra može stabilno zadovoljiti IPC nivo 2 ili iznad standarda. Trenutno, u scenarijima masovne proizvodnje, minimalni otvor prolaznih rupa može doseći 0,15 mm, ali kada je manji od 0,2 mm, potrebna je posebna optimizacija parametara opreme.
-
-
Tehnologija slijepih rupa: podijeljen na dvije rute: tradicionalne mehaničke kontrolirane duboke slijepe rupe i mainstream laserske slijepe rupe. Mehaničke slijepe rupe se buše korištenjem opreme za bušenje s kontrolom dubine, sa preciznošću dubine kontroliranom unutar ± 0,05 mm i konvencionalnim AR omjerom od 1,2:1; Laserske slijepe rupe se uklanjaju pomoću CO₂ ili UV lasera, s preciznošću otvora od ± 0,01 mm i minimalnim otvorom blende od 3 mil. Gustoća energije je stabilno kontrolisana na 8-12 J/cm², a unutrašnji sloj i donji krug neće biti oštećeni tokom procesa. Nakon što je laserska obrada slijepe rupe završena, potrebno je optimizirati brzinu protoka i vrijeme namakanja otopine lijeka kako bi se izbjegao zaostali rastvor lijeka u slijepom kraju i osiguralo da nema šupljina u bakrenom potonuću.
-
-
-
-
Proces sahrane: U potpunosti bazirano na obradi ploče s tankim jezgrom, mehaničko bušenje je prvo završeno na nezavisnoj unutrašnjoj ploči sa jezgrom, a zatim se karbonizirana smola na zidu rupe uklanja mokrim bušenjem kalijum permanganata. Nakon toga, debljina bakra na zidu rupe se povećava na 10-20 μm hemijskim taloženjem bakra i galvanizacijom na punoj ploči. Konačno, unutrašnji sloj se urezuje, a zatim učestvuje u naknadnom višeslojnom laminiranju. Tokom cijelog procesa, temperatura, pritisak i vremenski parametri laminacije moraju se precizno kontrolirati kako bi se izbjeglo blokiranje ukopanih rupa protokom ljepila u poluočvrslom listu, ili pomicanje i deformacija ploče s tankim jezgrom uzrokovana naprezanjem laminacije.
-
Tipični slučajevi primjene u industriji
Kombinacija različitih struktura pora direktno određuje gornju granicu performansi krajnjeg proizvoda. Uniwell Circuits je formirao zrela rješenja za implementaciju u više vrhunskih proizvodnih polja:
-
24 sloja brze pozadinske ploče AI servera: Cijela ploča usvaja osnovnu shemu međusobnog povezivanja "kroz rupu+bušenje pozadi", i opremljena je sa 1-2 laserskih slijepih rupa u području CPU socketa, smanjujući dužinu povratne putanje BGA pinova za više od 40%, izbjegavajući ozbiljnu refleksiju signala velike brzine na hrpi zaostalog signala kroz rupu, i zadovoljavajući zahtjeve za prijenos signala kroz otvor od 2 iznad 2 Gb. Ako svi ovi dizajni koriste obične prolazne rupe, ne samo da će prostor za ožičenje biti potpuno nedovoljan, već i integritet signala neće zadovoljiti standarde.
-
-
-
-
16 slojeva RO4350B+RO4450F visokofrekventna ploča sa slijepim rupom: U području modula RF primopredajnika, L1-L2 laserske slijepe rupe se koriste za postizanje obližnjeg uzemljenja, kontrolirajući parazitsku induktivnost provodnika unutar 0,1 nH i značajno smanjujući gubitak umetanja signala milimetarskog talasa od 77 GHz. Ako se koristi obična prolazna rupa, predugačak put uzemljenja će uzrokovati smanjenje pojačanja antene za 2-3 dB, što ne može zadovoljiti zahtjeve udaljenosti detekcije za radar montiran na vozilo.
|
|
Povjerljivost je obavezna, slika je obrađena i služi samo kao referenca
-
-
10 slojeva 3. reda HDI ploča za slijepe ukopane rupe: Ispod SOC čipa vodeće matične ploče pametnog telefona, dizajn slepe rupe + naslagane rupe se koristi za postizanje lepeze velike gustine od hiljada pinova u BGA oblasti veličine nokta. Bez povećanja ukupnog broja slojeva, resursi ožičenja se povećavaju za 40%, a put prebacivanja sloja signala je značajno skraćen, smanjujući ukupnu potrošnju energije za oko 12%.
-
26 slojeva poluprovodničke testne stražnje ploče: U području interfejsa kartice sonde, koristi se veliki broj ukopanih rupa za postizanje međusobne veze između susjednih slojeva u unutrašnjem sloju, bez zauzimanja bilo kakvog vanjskog prostora za ožičenje. Čak i sa više od 20000 interkonekcijskih kanala na cijeloj ploči, tolerancija impedanse svih signalnih kanala je i dalje kontrolirana unutar ± 5%, ispunjavajući zahtjeve za visokopreciznu sinhronizaciju testiranja čipa. -
Osnovni principi donošenja odluka o izboru
U praktičnim projektima, ne postoji apsolutna superiornost ili inferiornost između tri vrste rupa, samo razlike u scenarijima adaptacije: obične industrijske kontrolne ploče, dvoslojne četveroslojne potrošačke elektronske ploče i dizajn pune rupe preferiraju se kako bi se maksimizirala kontrola troškova uz ispunjavanje zahtjeva za performansama; BGA ploče visoke gustine i serverske ploče velike brzine mogu uvesti resurse ožičenja za optimizaciju slijepih rupa prvog reda; Visokokvalitetne HDI ploče i minijaturizirani RF moduli zahtijevaju kombinovani dizajn slijepih rupa kako bi se postigla najveća gustina međusobnog povezivanja unutar ograničenog područja ploče.