A la indústria actual on la interconnexió d'alta densitat i la transmissió del senyal d'alta velocitat s'han convertit en estàndard, l'estructura del forat de PCB ja no és un simple "canal conductor", sinó un element bàsic que determina directament la densitat del cablejat, la integritat del senyal i el rendiment de producció en massa. Molts enginyers de maquinari sovint es troben amb elements de confirmació de selecció com ara "forats passants, forats cecs i forats enterrats" al full d'EQ d'enginyeria de la fàbrica de plaques quan s'enfronten a un cablejat dens BGA i un disseny de plaques d'alt nivell. Una lleugera desviació del judici pot provocar un espai de cablejat insuficient, camins llargs de retorn del senyal i fins i tot una disminució significativa del rendiment global de la placa.
Definicions del nucli i diferències estructurals de tres tipus de porus
Des de la perspectiva de l'essència estructural, la diferència bàsica entre el forat passant, el forat cec i el forat enterrat rau en el "interval de penetració del forat a la placa", i els tres corresponen a diferents lògiques de processament i límits d'aplicació:
-
Forat passant: Penetra directament des de la capa superior fins a la inferior, penetrant completament totes les capes del PCB, i és l'estructura d'interconnexió més tradicional. La seva lògica de processament és "premer primer tot el tauler i després perforar forats mecànicament d'una vegada", amb la cadena de procés més senzilla i el cost més baix.
-
-
Forat cec: només connecta la capa exterior de la PCB a la capa interior especificada i no penetra a tota la placa. Prenent com a exemple taulers de 8 capes i 14 capes, els forats cecs en taulers de 8 capes poden aconseguir 1-L2, 1-L3, 1-4L, 1-5L, 2-3L, 5-8L i 7-8L. 14 forats cecs de capes poden aconseguir connexions entre capes L, 1-17L, 1-1--4L, 1-1-4L i 11-14L.
-
-
Es requereix confidencialitat, la imatge s'ha processat i només té caràcter de referència
Forat enterrat: completament enterrat dins del PCB sense estendre's a cap superfície exterior. Per exemple, en un tauler de 20 capes, els forats enterrats només aconsegueixen la interconnexió de L2 a L4 i les posicions dels forats no es poden observar des dels dos costats del tauler. La seva lògica de processament és perforar primer forats per a la metal·lització i després participar en la laminació. Tot el processament dels forats s'ha de completar a l'etapa de la placa del nucli interior i, a continuació, els forats s'emboliquen completament a l'interior de la placa mitjançant processos de laminació posteriors.
-
Es requereix confidencialitat, la imatge s'ha processat i només té caràcter de referència
-
Procés de fabricació i paràmetres clau de tres tipus de forats
Les diferents estructures de forats corresponen a enllaços de procés completament diferents i precisions de control, que també és la raó principal de l'enorme diferència de costos entre les taules multicapa d'alt ordre i les taules de forat passant habituals:
-
-
Procés a través del forat: S'utilitzen broques d'acer de tungstè convencionals amb un diàmetre de 0,2 mm o més i la velocitat de l'eix es controla entre 80.000 i 150.000 revolucions per minut. Una perforació pot completar el processament complet de la placa. La relació d'aspecte estàndard de la indústria es controla dins de 10:1 i la fàbrica de taulers garanteix la capacitat d'intercanvi de productes químics de la paret del forat mitjançant línies horitzontals de galvanoplastia PTH. La uniformitat del gruix del coure pot complir de manera estable amb els estàndards IPC 2 o superiors. Actualment, en els escenaris de producció en massa convencionals, l'obertura mínima dels forats passants pot arribar als 0,15 mm, però quan és inferior a 0,2 mm, es requereix una optimització especial dels paràmetres de l'equip.
-
-
Tecnologia de forats cecs: dividit en dues vies: forats cecs profunds controlats mecànics tradicionals i forats cecs làser convencionals. Els forats cecs mecànics es foren mitjançant equips de perforació de control de profunditat, amb una precisió de profunditat controlada dins de ± 0,05 mm i una relació AR convencional d'1,2:1; Els forats cecs làser s'eliminen amb làsers de CO ₂ o UV, amb una precisió d'obertura de ± 0,01 mm i una obertura mínima de 3 mil. La densitat d'energia es controla de manera estable a 8-12 J/cm², i la capa interior i el circuit inferior no es danyaran durant tot el procés. Un cop finalitzat el processament del forat cec làser, cal optimitzar el cabal i el temps de remull de la solució de fàrmac per evitar la solució de fàrmac residual al forat de l'extrem cec i assegurar-se que no hi hagi buits a l'enfonsament de coure.
-
-
-
-
Procés d'enterrament: Basat completament en el processament de plaques de nucli prim, la perforació mecànica es completa primer a la placa de nucli interior independent i, a continuació, la resina carbonitzada de la paret del forat s'elimina mitjançant la perforació humida de permanganat de potassi. Després, el gruix de coure a la paret del forat s'incrementa a 10-20 μ m mitjançant la deposició química de coure i la galvanoplastia de placa completa. Finalment, es grava el circuit de la capa interna i, a continuació, participa en la posterior laminació multicapa. Durant tot el procés, els paràmetres de temperatura, pressió i temps de la laminació s'han de controlar amb precisió per evitar l'obstrucció dels forats enterrats pel flux d'adhesiu a la làmina semicurada, o el desplaçament i la deformació de la placa de nucli prim causada per l'estrès de laminació.
-
Casos d'aplicació típics de la indústria
La selecció combinada de diferents estructures de porus determina directament el límit superior del rendiment del producte final. Uniwell Circuits ha format solucions d'implementació madures en múltiples camps de fabricació de gamma alta:
-
Placa posterior d'alta velocitat de 24 capes del servidor AI: Tota la placa adopta un esquema bàsic d'interconnexió de "forat pasant + perforació posterior" i està equipada amb forats cecs làser d'1-2 ordres a l'àrea del sòcol de la CPU, reduint la longitud del camí de retorn del pin BGA en més d'un 40%, evitant la reflexió seriosa dels senyals d'alta velocitat a la pila residual del forat passant i complint els requisits de transmissió anteriors dels senyals 2 SerDesGbps. Si tots aquests dissenys utilitzen forats normals, no només l'espai de cablejat serà completament insuficient, sinó que la integritat del senyal tampoc no complirà els estàndards.
-
-
-
-
Tauler de forats cecs d'alta freqüència RO4350B + RO4450F de 16 capes: A l'àrea del mòdul transceptor de RF, els forats cecs làser L1-L2 s'utilitzen per aconseguir una connexió a terra propera, controlant la inductància parasitària de la via dins de 0,1 nH i reduint significativament la pèrdua d'inserció de senyals d'ona mil·límetre de 77 GHz. Si s'utilitza un forat de pas normal, un camí de connexió a terra massa llarg provocarà una disminució de 2-3 dB en el guany de l'antena, que no pot complir els requisits de distància de detecció del radar muntat en vehicle.
|
|
Es requereix confidencialitat, la imatge s'ha processat i només té caràcter de referència
-
-
Tauler de forat enterrat cec HDI de 10 capes de tercer ordre: Sota el xip SOC de la placa base del telèfon intel·ligent insígnia, s'utilitza un disseny de forat enterrat cec + forat apilat per aconseguir un ventilador d'alta densitat amb milers de pins en una àrea BGA de la mida d'una ungla. Sense augmentar el nombre total de capes, els recursos de cablejat s'incrementen en un 40% i el camí de commutació de la capa de senyal s'escurça significativament, reduint el consum total d'energia en un 12%.
-
Placa posterior de prova de semiconductors de 26 capes: A l'àrea d'interfície de la targeta de sonda, s'utilitzen un gran nombre de forats enterrats per aconseguir la interconnexió entre capes adjacents a la capa interior, sense ocupar cap espai de cablejat exterior. Fins i tot amb més de 20.000 canals d'interconnexió a tota la placa, la tolerància d'impedància de tots els canals de senyal encara es controla dins del ± 5%, complint els requisits de sincronització d'alta precisió de les proves de xips. -
Els principis bàsics de la presa de decisions de selecció
En els projectes pràctics, no hi ha superioritat o inferioritat absoluta entre els tres tipus de forats, només diferències en els escenaris d'adaptació: es prefereixen plaques de control industrial normals, plaques electròniques de consum de quatre capes de dues capes i dissenys de forats passants complets per maximitzar el control de costos alhora que compleixen els requisits de rendiment; Les plaques BGA d'alta densitat i les plaques de servidor d'alta velocitat poden introduir recursos de cablejat d'optimització de forats cecs de primer ordre; Les plaques HDI de gamma alta i els mòduls de RF miniaturitzats requereixen un disseny de combinació de forats cecs enterrats per aconseguir la màxima densitat d'interconnexió dins d'una àrea limitada de la placa.