Yüksek yoğunluklu ara bağlantı ve yüksek hızlı sinyal iletiminin standart hale geldiği mevcut endüstride, PCB delik yapısı artık basit bir "iletken kanal" değil, kablolama yoğunluğunu, sinyal bütünlüğünü ve seri üretim verimini doğrudan belirleyen temel bir unsurdur. Birçok donanım mühendisi, BGA yoğun kablolama ve üst düzey kart tasarımıyla karşı karşıya kaldığında, kart fabrikasının mühendislik EQ sayfasında "açık delikler, kör delikler ve gömülü delikler" gibi seçim onay öğeleriyle sıklıkla karşılaşır. Hafif bir değerlendirme sapması, yetersiz kablolama alanına, uzun sinyal dönüş yollarına ve hatta genel kart veriminde önemli bir düşüşe neden olabilir.
Üç tip gözeneklerin çekirdek tanımları ve yapısal farklılıkları
Yapısal açıdan bakıldığında, açık delik, kör delik ve gömülü delik arasındaki temel fark, "tahtadaki deliğin nüfuz etme aralığında" yatmaktadır ve üçü, farklı işleme mantıklarına ve uygulama sınırlarına karşılık gelmektedir:
-
Açık delik: PCB'nin tüm katmanlarına tamamen nüfuz ederek üst katmandan alt katmana doğrudan nüfuz eder ve en geleneksel ara bağlantı yapısıdır. İşleme mantığı, en basit işlem zinciri ve en düşük maliyetle "önce tüm panoya basın, ardından tek seferde mekanik olarak delik açın" şeklindedir.
-
-
Kör delik: PCB'nin yalnızca dış katmanını belirtilen iç katmana bağlar ve kartın tamamına nüfuz etmez. 8 katmanlı ve 14 katmanlı levhaları örnek alırsak, 8 katmanlı levhalardaki kör delikler 1-L2, 1-L3, 1-4L, 1-5L, 2-3L, 5-8L ve 7-8L. 14 katman kör delikleri 1-7L, 1-10L, 8-14L ve 11-14L katmanlar arası bağlantıları sağlayabilir.
-
-
Gizlilik gereklidir, resim işlenmiştir ve yalnızca referans amaçlıdır
Gömülü delik: PCB'nin herhangi bir dış yüzeyine uzanmadan tamamen içine gömülür. Örneğin 20 katmanlı bir levhada gömülü delikler yalnızca L2'den L4'e kadar bağlantı sağlar ve delik konumları levhanın her iki tarafından gözlemlenemez. İşleme mantığı, önce metalizasyon için delik açmak, ardından laminasyona katılmaktır. Tüm delik işlemlerinin iç çekirdek levha aşamasında tamamlanması gerekir ve ardından sonraki laminasyon işlemleriyle delikler tamamen levhanın içine sarılır.
-
Gizlilik gereklidir, resim işlenmiştir ve yalnızca referans amaçlıdır
-
Üç tip deliğin üretim süreci ve temel parametreleri
Farklı delik yapıları tamamen farklı proses bağlantılarına ve kontrol doğruluklarına karşılık gelir; bu aynı zamanda yüksek dereceli çok katmanlı kartlar ile sıradan delikli kartlar arasındaki büyük maliyet farkının da temel nedenidir:
-
-
Açık delik işlemi: Çapı 0,2 mm veya daha fazla olan geleneksel tungsten çelik matkap uçları kullanılır ve iş mili hızı dakikada 80.000 ila 150.000 devir arasında kontrol edilir. Bir delme tam plaka işlemini tamamlayabilir. Endüstri standardı en boy oranı 10:1 dahilinde kontrol edilir ve levha fabrikası, yatay PTH elektrokaplama hatları aracılığıyla delik duvarı kimyasallarının değişim kapasitesini sağlar. Bakır kalınlığının tekdüzeliği, IPC seviye 2 veya üzeri standartları istikrarlı bir şekilde karşılayabilir. Şu anda ana akım seri üretim senaryolarında, açık deliklerin minimum açıklığı 0,15 mm'ye ulaşabiliyor ancak 0,2 mm'den düşük olduğunda ekipman parametrelerinin özel optimizasyonu gerekiyor.
-
-
Kör delik teknolojisi: iki yola ayrılmıştır: geleneksel mekanik kontrollü derin kör delikler ve ana lazer kör delikler. Mekanik kör delikler, ± 0,05 mm dahilinde kontrol edilen derinlik doğruluğu ve 1,2:1 geleneksel AR oranı ile derinlik kontrollü sondaj ekipmanı kullanılarak delinir; Lazer kör delikler, ± 0,01 mm açıklık doğruluğu ve minimum 3 mil açıklık ile CO₂ veya UV lazerler kullanılarak kesilmektedir. Enerji yoğunluğu 8-12 J/cm²'de stabil olarak kontrol edilir ve süreç boyunca iç katman ve alt devre zarar görmez. Lazer kör delik işlemi tamamlandıktan sonra, kör uç deliğinde ilaç solüsyonunun kalmasını önlemek ve bakır batmasında boşluk kalmamasını sağlamak için ilaç solüsyonunun akış hızını ve ıslatma süresini optimize etmek gerekir.
-
-
-
-
Defin işlemi: Tamamen ince göbekli levha işleme esasına dayanan, önce bağımsız iç göbekli levha üzerinde mekanik delme işlemi tamamlanır, daha sonra delik duvarındaki karbonize reçine, potasyum permanganatlı ıslak delme ile uzaklaştırılır. Daha sonra delik duvarındaki bakır kalınlığı kimyasal bakır biriktirme ve tam levha elektrokaplama yoluyla 10-20 μm'ye çıkarılır. Son olarak, iç katman devresi kazınır ve daha sonra çok katmanlı laminasyona katılır. Tüm süreç boyunca, laminasyonun sıcaklık, basınç ve zaman parametreleri, gömülü deliklerin yarı kürlenmiş levhadaki yapıştırıcı akışıyla tıkanmasını veya laminasyon geriliminin neden olduğu ince çekirdek levhanın yer değiştirmesini ve deformasyonunu önlemek için hassas bir şekilde kontrol edilmelidir.
-
Tipik Endüstri Uygulama Durumları
Farklı gözenek yapılarının kombinasyon seçimi, son ürünün performansının üst sınırını doğrudan belirler. Uniwell Circuits, birçok üst düzey üretim alanında olgun uygulama çözümleri oluşturmuştur:
-
AI sunucusunun 24 katmanlı yüksek hızlı arka paneli: Kartın tamamı "delikten + arkadan delme" şeklinde temel bir ara bağlantı şemasını benimser ve CPU soket alanında 1-2 sıralı lazer kör deliklerle donatılmıştır, bu da BGA pin dönüş yolunun uzunluğunu %40'tan fazla azaltır, açık delik artık yığınında yüksek hızlı sinyallerin ciddi şekilde yansımasını önler ve 25 Gbps'nin üzerindeki SerDes sinyallerinin iletim gereksinimlerini karşılar. Tüm bu tasarımlarda sıradan açık delikler kullanılırsa, hem kablolama alanı tamamen yetersiz kalacak hem de sinyal bütünlüğü standartları karşılayamayacaktır.
-
-
-
-
16 kat RO4350B+RO4450F yüksek frekanslı kör delik kartı: RF alıcı-verici modülü alanında, yakın topraklama elde etmek için L1-L2 lazer kör delikleri kullanılır, kanalın parazitik endüktansı 0,1nH içinde kontrol edilir ve 77GHz milimetre dalga sinyallerinin ekleme kaybı önemli ölçüde azalır. Düzenli bir geçiş deliğinin kullanılması durumunda aşırı uzun topraklama yolu, anten kazanımında 2-3dB'lik bir azalmaya neden olacaktır ve bu, araca monteli radarın algılama mesafesi gereksinimlerini karşılayamaz.
|
|
Gizlilik gereklidir, resim işlenmiştir ve yalnızca referans amaçlıdır
-
-
10 kat 3. derece HDI kör gömülü delikli tahta: Amiral gemisi akıllı telefon anakartının SOC çipi altında, tırnak büyüklüğündeki bir BGA alanında binlerce pinden yüksek yoğunluklu fan elde etmek için kör gömülü delik+yığılmış delik tasarımı kullanıldı. Toplam katman sayısı artırılmadan kablolama kaynakları %40 oranında artırılır ve sinyal katmanı anahtarlama yolu önemli ölçüde kısaltılarak toplam güç tüketimi yaklaşık %12 oranında azalır.
-
26 katmanlı yarı iletken test arka paneli: Prob kartının arayüz alanında, herhangi bir dış kablolama alanını işgal etmeden, iç katmandaki bitişik katmanlar arasında ara bağlantı sağlamak için çok sayıda gömülü delik kullanılır. Tüm kartta 20000'den fazla ara bağlantı kanalı olsa bile, tüm sinyal kanallarının empedans toleransı hala ± %5 dahilinde kontrol edilmekte ve çip testinin yüksek hassasiyetli senkronizasyon gereksinimlerini karşılamaktadır. -
Seçime karar vermenin temel ilkeleri
Pratik projelerde, üç delik tipi arasında mutlak bir üstünlük veya aşağılık yoktur, yalnızca adaptasyon senaryolarındaki farklılıklar vardır: performans gereksinimlerini karşılarken maliyet kontrolünü en üst düzeye çıkarmak için sıradan endüstriyel kontrol panoları, iki katmanlı dört katmanlı tüketici elektronik panoları ve tam delik tasarımları tercih edilir; Yüksek yoğunluklu BGA kartları ve yüksek hızlı sunucu kartları, birinci dereceden kör delik optimizasyonu kablolama kaynaklarını sunabilir; Üst düzey HDI kartlar ve minyatür RF modülleri, sınırlı bir kart alanı içinde en yüksek ara bağlantı yoğunluğunu elde etmek için kör gömülü delik kombinasyonu tasarımı gerektirir.