Вы когда-нибудь задумывались, как современная электроника может быть такой компактной и мощной? Ответ часто кроется в микроотверстиях — крошечных отверстиях, соединяющих разные слои печатной платы. Эти небольшие структуры позволяют создавать конструкции межсоединений с высокой плотностью, обеспечивая большую функциональность в меньшем пространстве. Поскольку электроника становится все более сложной, микроотверстия становятся важными для создания эффективных и надежных соединений в современных конструкциях печатных плат. В этой статье мы рассмотрим важность микроотверстий при проектировании печатных плат, как они повышают производительность и надежность, а также соображения по их использованию в современных электронных продуктах.
Что такое микропереходное отверстие?
По данным Института печатных плат (IPC), микроотверстие — это крошечное, просверленное лазером отверстие в печатной плате с соотношением сторон 1:1, используемое для соединения различных слоев и имеющее глубину не более 0.010 дюйма или 0.25 мм.
Соотношение сторон этих переходных отверстий может составлять 0.75:1 или даже 2:1, но они вызывают проблемы с надежностью. По этой причине они обычно охватывают только один слой. Обратите внимание, что соотношение сторон микроотверстия больше 1 не соответствует определению микроотверстия согласно IPC.
Почему микроотверстия важны?
Микропереходы имеют решающее значение в современном дизайне печатных плат из-за растущей сложности и миниатюризации электронных продуктов, которые требуют печатных плат более высокой плотности с более тонкими дорожками и зазорами. Это приводит к увеличению количества отверстий меньшего диаметра, в которых традиционные сквозные отверстия с металлизацией уже невозможны. Микроотверстия, просверленные лазером и меньшие по размеру, чем механически просверленные отверстия, соединяют выбранные слои, не проходя через все слои, решая эти проблемы. Кроме того, микропереходы обеспечивают экономию пространства, улучшенные электрические характеристики, большую гибкость конструкции, повышенную надежность, экономическую эффективность и поддерживают разработку печатных плат с высокой плотностью межсоединений (HDI), что делает их незаменимыми для современных электронных устройств.
Различные типы микроотверстий
Слепой виас
Слепые переходные отверстия соединяют внешний слой печатной платы с одним или несколькими внутренними слоями, не проходя через всю плату, как сквозное отверстие. Они обычно используются в конструкциях HDI для увеличения плотности компонентов на поверхности. Это позволяет более эффективно использовать пространство при сохранении общей толщины доски.
Похоронен Vias
Скрытые переходные отверстия соединяют внутренние слои печатной платы, не достигая внешних поверхностей. Они используются для повышения плотности маршрутизации внутри внутренних слоев, оставляя внешние слои свободными для дополнительных компонентов или маршрутизации. Этот тип переходных отверстий необходим в многослойных платах, где соединение внутренних слоев имеет решающее значение.
Многослойные микропереходы
Многослойные микроотверстия включают в себя несколько слепых или скрытых микроотверстий, расположенных друг над другом для соединения нескольких слоев печатной платы. Этот метод используется в сложных проектах HDI для достижения высокой взаимосвязанности на компактной территории. Многоуровневые микроотверстия имеют решающее значение для современных электронных устройств, требующих многоуровневых соединений.
Ступенчатые микроотверстия
Ступенчатые микроотверстия — это микроотверстия, которые смещены друг от друга в соседних слоях, а не выровнены по вертикали. Такое размещение более равномерно распределяет механическое напряжение по печатной плате, повышая ее структурную целостность и надежность. Расположенные в шахматном порядке микропереходы обеспечивают большую гибкость проектирования сложных многослойных печатных плат, обеспечивая более эффективную разводку и оптимизацию использования пространства. Этот метод особенно полезен в конструкциях HDI, где решающее значение имеет поддержание производительности и долговечности.
Переходное отверстие в колодке
Микроотверстия «переходное отверстие в контактной площадке» располагаются непосредственно под контактными площадками компонентов и часто заполняются и покрываются металлическим покрытием для создания плоской поверхности. Этот метод максимально увеличивает использование пространства на поверхности печатной платы, обеспечивая более компактное размещение компонентов. Контактная площадка Via-in-Pad важна в конструкциях HDI для улучшения производительности и плотности платы.
Заполнение или оставление микроотверстий незаполненными при проектировании печатной платы
При проектировании печатных плат решение о заполнении или оставлении микроотверстий незаполненными зависит от их применения и конкретных требований конструкции. Заполненные микроотверстия необходимы для скрытых микроотверстий и слепых микроотверстий внутри площадки. Скрытые микроотверстия, соединяющие внутренние слои, необходимо заполнить медью, чтобы предотвратить появление пустот, которые могут вызвать высокую концентрацию напряжений вдоль стенок переходных отверстий, что потенциально может привести к трещинам во время термических циклов, таких как пайка оплавлением. Процесс заполнения обычно включает конформное покрытие, за которым следует импульсное покрытие, обеспечивающее плотное заполнение переходного тела медью, устранение пустот и обеспечение равномерного распределения меди. Добавки в медь или смолу используются для достижения однородного покрытия, что еще больше повышает структурную целостность и надежность переходных отверстий.
С другой стороны, слепые микроотверстия, которые соединяют внешний слой с одним или несколькими внутренними слоями, иногда можно оставить незаполненными, особенно если они не используются в критических областях, таких как площадки компонентов. На заре развития технологии микроотверстий оставлять слепые микроотверстия незаполненными было обычной практикой. Однако, когда внутри площадки используются глухие микроотверстия (via-in-pad), их следует заполнить, чтобы обеспечить ровную и надежную поверхность для размещения компонентов, гарантируя лучшую производительность и долговечность. Хотя незаполненные микроотверстия все еще можно использовать в менее важных приложениях, современные высоконадежные конструкции все чаще отдают предпочтение заполненным микроотверстиям, чтобы максимизировать производительность и долговечность печатной платы.
Компактные или шахматные конструкции с микроотверстиями.
Ступенчатые переходные отверстия сложнее проектировать, но их производство обходится дешевле, чем многоуровневые переходные отверстия, которые требуют большей точности и проверок. Для надежности рекомендуется ограничивать составные структуры микроотверстий двумя слоями. Если конструкция требует наличия третьего слоя микроотверстий, его следует расположить в шахматном порядке, чтобы повысить структурную целостность и снизить риск отказа.
Резюме
Microvias предлагают разработчикам печатных плат гибкость и надежность при соединении нескольких слоев, что делает их незаменимыми для современных электронных проектов. Выбор правильных материалов для печатных плат имеет решающее значение, поскольку некоторые из них лучше подходят для процесса сверления микроотверстий. Консультации с изготовителем печатных плат перед выбором материалов помогут подобрать наилучшие варианты для вашего приложения.
VictoryPCB — профессиональный производитель печатных плат с большим опытом работы в области микропереходных технологий. Наша команда может помочь вам в выборе подходящих материалов и оптимизации вашей конструкции для снижения затрат и повышения производительности. Свяжитесь с VictoryPCB сегодня по sales@victorypcb.com чтобы обсудить потребности вашего проекта и узнать, как наш опыт может помочь вам создать высококачественные и экономически эффективные решения для печатных плат.
