در فرآیند کوچک سازی و کارایی بالای دستگاه های الکترونیکی مدرن، فناوری طراحی و ساخت PCB به طور مداوم در حال نوآوری است. در میان آنها،مرتبه اول-و مرتبه دوم- سوراخ مدفون کورفناوری، به عنوان ابزاری کلیدی برای بهبود تراکم سیم کشی PCB و عملکرد الکتریکی، به طور فزاینده ای مورد توجه گسترده قرار گرفته است.
سوراخ های کور و مدفون: راز اتصالات داخلی در بردهای مدار چاپی
سوراخ کور
سوراخ کور نوعی سوراخ-می باشد که به طور کامل در PCB نفوذ نمی کند، بلکه فقط یکی از لایه های بیرونی و داخلی PCB را به هم متصل می کند. در بردهای مدار چاپی چند لایه، سوراخهای کور به کاهش فاصله انتقال سیگنال، کاهش تداخل سیگنال و بهبود یکپارچگی سیگنال کمک میکنند. نقش مهمی در فرآیند کوچکسازی دستگاههای الکترونیکی، مانند بردهای مدار چاپی مانند مادربردهای تلفن همراه که نیاز به استفاده از فضای زیاد و پردازش سیگنال دارند، ایفا میکند. سوراخ های کور می توانند اتصالات الکتریکی کارآمدتری را در فضاهای محدود به دست آورند. دیافراگم سوراخهای کور معمولاً کوچک است، معمولاً بین 0.1-0.3 میلیمتر، تا الزامات سیمکشی با چگالی بالا را برآورده کند.
دفن شده از طریق
سوراخ های مدفون کاملاً در لایه داخلی PCB قرار دارند و خطوط مدار داخلی مختلف را به هم متصل می کنند و مستقیماً از سطح PCB دیده نمی شوند. سوراخ های دفن مسیرهای اتصال الکتریکی پایداری را در{1}}بردهای مدار چاپی چند لایه ایجاد می کنند که برای دستیابی به عملکرد مدار پیچیده بسیار مهم است. در مادربردهای سرور پیشرفته و سایر بردهای مدار چاپی که به عملکرد و پایداری دقیق الکتریکی نیاز دارند، میتوان از سوراخهای مدفون برای اتصال چندین لایه قدرت و لایههای سیگنال استفاده کرد که توزیع پایدار توان و انتقال سیگنال قابل اطمینان را تضمین میکند. دیافراگم آن نسبتاً کوچک است، شبیه به سوراخهای کور، عمدتاً در محدوده 0.1- 0.3 میلیمتر، تا مطابق با روند سیمکشی با تراکم بالا باشد.
استفاده از سوراخ های کور مدفون در تخته های HDI مرتبه اول-
اولین-برد HDI با ایجاد سوراخهای کور کوچک و سوراخهای مدفون بر روی سطح PCB، به چیدمان مدار ظریفتر و چگالی سیمکشی بالاتر دست مییابد. سوراخهای کور HDI مرتبه اول معمولاً مستقیماً از لایه بیرونی PCB به لایه داخلی مجاور متصل میشوند و یک ساختار اتصال متقابل با چگالی بالا- ساده را تشکیل میدهند. در مرتبه اول HDI، دیافراگم سوراخهای کور و سوراخهای مدفون کوچکتر است، و عرض و فاصله مدار دقیقتر است، که میتواند به طور قابل توجهی یکپارچگی و عملکرد الکتریکی بردهای مدار چاپی را بهبود بخشد. برای مثال، در طراحی رایانه شخصی برخی از تلفنهای هوشمند متوسط و پایین،-بردهای HDI سفارشی، به دلیل فرآیند نسبتاً ساده و هزینه کمتر، به طور مؤثری الزامات کوچکسازی و عملکرد معین را برآورده میکنند.
ارتقاء و چالشهای کور سوراخهای مدفون در بردهای HDI مرتبه دوم-
دومین-برد HDI مرتبه فراتر میرود و نه تنها شامل سوراخهای کور مرتبه اول متصل از لایه بیرونی به لایه داخلی مجاور میشود، بلکه سوراخهای کور مرتبه دوم متصل از لایه بیرونی به لایه عمیقتر از طریق لایه میانی و همچنین ساختارهای سوراخ مدفون مربوطه را اضافه میکند. معرفی سوراخهای کور مرتبه دوم، انعطافپذیری سیمکشی PCB را تا حد زیادی بهبود میبخشد و میتواند الزامات طراحی مدار پیچیدهتری را برآورده کند. در تلفنهای هوشمند پیشرفته، دستگاههای محاسباتی با کارایی بالا، و سایر محصولاتی که نیاز به استفاده از فضای بسیار بالای PCB و کیفیت انتقال سیگنال دارند، بردهای HDI مرتبه دوم به طور گسترده مورد استفاده قرار گرفتهاند. با این حال، فرآیند تولید بردهای HDI مرتبه دوم نیز پیچیدهتر است. به چندین عملیات پرس و حفاری لیزری نیاز دارد. ابتدا سوراخ های مدفون را در لایه داخلی سوراخ کنید، سپس آنها را لمینیت کنید و سپس سوراخ های کور اول و دوم را سوراخ کنید، که هر مرحله الزامات بسیار بالایی را در مورد دقت فرآیند و عملکرد تجهیزات ایجاد می کند. هر گونه انحراف در هر پیوند ممکن است منجر به مشکلات کیفی سوراخ ها شود، مانند ناهمواری دیواره سوراخ غیرمجاز، لایه متالیزاسیون ناپیوسته و غیره، در نتیجه بر عملکرد الکتریکی و قابلیت اطمینان PCB تأثیر می گذارد.
ملاحظات کلیدی در طراحی و تولید
در طراحی PCB سوراخهای مدفون مرتبه اول و مرتبه دوم-، عوامل متعددی باید به طور کامل در نظر گرفته شوند. طراحی دیافراگم و اندازه پد باید بر اساس الزامات مدار واقعی و قابلیت فرآیند کارخانه برد تعیین شود. قطر سوراخ های کور به طور کلی بین 0.2 میلی متر تا 0.3 میلی متر است و حداقل قطر حفاری لیزری می تواند به 0.075 میلی متر برسد. از نظر قطر لنت، حداقل اندازه حلقه جوش 0.15 میلی متر است و سوراخ های کور لیزری حتی می توانند تا 0.1 میلی متر هم باشند. نسبت عمق سوراخ کور توصیه شده 1:1 و نسبت ایده آل 0.8:1 برای اطمینان از کیفیت حفاری و متالیزاسیون است. فن آوری پر کردن سوراخ برای اطمینان از قابلیت اطمینان اتصال الکتریکی سوراخ های مدفون کور بسیار مهم است. معمولاً از فناوری پر کردن سوراخ آبکاری برای اطمینان از یکنواختی و قابلیت اطمینان پر کردن سوراخ با کنترل دقیق پارامترهای آبکاری استفاده می شود و از بروز حفره ها یا پر شدن ناقص سوراخ جلوگیری می کند. فرآیندهای تصفیه سطح مانند رسوب شیمیایی یا OSP مستقیماً بر قابلیت اطمینان لحیم کاری و استحکام مکانیکی بردهای مدار چاپی تأثیر می گذارد. در بهینهسازی چیدمان، لازم است از اتصال سوراخهای کور به طور مستقیم به سوراخهای کور خودداری شود و برای بهبود قابلیت اطمینان، طراحی پلکانی اتخاذ شود. سوراخ های کور باید تا حد امکان از ناحیه انعطاف پذیر دور نگه داشته شوند تا از آسیب در طول فرآیند خمش جلوگیری شود. برای سیگنالهای سریع{19}}، طراحی سوراخ کور باید به طور کامل یکپارچگی سیگنال را در نظر بگیرد، از بازتاب و تداخل جلوگیری کند، تعداد سوراخهای کور را کاهش دهد و مسیرهای سیمکشی را بهینه کند.
زمینه های کاربردی و روند توسعه
فناوری حفرههای کور{0} مرتبه اول و{1} مرتبه دوم به طور گسترده در زمینههای مختلف محصولات الکترونیکی پیشرفته-استفاده میشود. در گوشیهای هوشمند، به دستیابی به یکپارچگی بالای مادربردها کمک میکند و فضایی را برای ادغام ماژولهای کاربردیتر فراهم میکند. در تجهیزات ارتباطی 5G، تقاضا برای اتصالات کم تلفات و قابلیت اطمینان بالا برای انتقال سیگنال با سرعت بالا را برآورده می کند. در تجهیزات پزشکی، عملکرد پایدار مدارهای دقیق تضمین می شود. با توسعه مداوم فناوری الکترونیک، الزامات عملکرد برای بردهای مدار چاپی همچنان افزایش خواهد یافت. فناوری حفرههای کور - مرتبه اول و- مرتبه دوم نیز به سمت چگالی بالاتر، دیافراگم کوچکتر و ساختارهای پیچیدهتر توسعه خواهند یافت.