La tecnología de diseño y fabricación de PCB se enfrenta a graves desafíos. Para satisfacer la demanda de productos electrónicos de menor tamaño, mayor rendimiento y más funciones,agujero ciegola tecnología es clave. La división del orden de los orificios ciegos juega un papel crucial en el diseño y fabricación de PCB, ya que afecta directamente el rendimiento, la densidad del cableado y el costo de fabricación de la placa de circuito.
1, Conceptos básicos de huecos ciegos y huecos enterrados.
(1) Agujero ciego
El orificio ciego es un tipo de orificio pasante-que conecta el cableado interno de una PCB con el cableado superficial de la PCB. Su característica es que este agujero no atraviesa todo el tablero. Los agujeros ciegos se utilizan normalmente para conectar circuitos exteriores con circuitos interiores adyacentes. En las placas de circuito impreso multi-capas, ayudan a reducir la distancia de transmisión de la señal, reducen la interferencia de la señal y mejoran la integridad de la señal, desempeñando un papel importante en el proceso de miniaturización de los dispositivos electrónicos. Por ejemplo, en placas de circuito impreso, como las placas base de teléfonos móviles, que requieren una gran utilización del espacio y procesamiento de señales, los orificios ciegos pueden lograr conexiones eléctricas más eficientes en un espacio limitado. Su apertura suele ser pequeña, normalmente entre 0,1-0,3 mm, para cumplir con los requisitos del cableado de alta densidad.
(2) Agujero enterrado
El orificio enterrado es un tipo de orificio pasante-que solo conecta el cableado entre las capas internas y no se puede observar directamente desde la superficie de la PCB. Los agujeros enterrados crean rutas de conexión eléctrica estables dentro de placas de circuito impreso de múltiples-capas, lo cual es crucial para lograr una funcionalidad de circuito compleja. En las placas base de servidores de gama alta- y otras placas de circuitos impresos que requieren estabilidad y rendimiento eléctrico estrictos, se pueden utilizar orificios enterrados para conectar múltiples capas de energía y capas de señal, lo que garantiza una distribución estable de la energía y una transmisión de señal confiable. Su apertura es relativamente pequeña, similar a los agujeros ciegos, en su mayoría en el rango de 0,1-0,3 mm, para adaptarse a la tendencia del cableado de alta densidad.
2, Definición del orden de los agujeros enterrados ciegos
(1) Definición basada en la frecuencia de perforación con láser
En los tableros de interconexión de alta-densidad, una definición común del orden de los orificios enterrados ciegos está relacionada con la cantidad de ciclos de perforación láser. En pocas palabras, la estructura de agujero ciego formada mediante perforación láser corresponde a un pedido. Por ejemplo, para un tablero HDI ciego/enterrado en capas bi-con perforación láser pura, si solo se realiza una operación de perforación láser para conectar la capa exterior a la capa interior adyacente, entonces esta estructura es de primer-orden. Si se llevan a cabo dos operaciones de perforación con láser, el orificio ciego formado por la primera perforación con láser se conecta desde la capa exterior a una determinada capa interior, y la segunda perforación con láser se conecta desde la capa interior existente a una capa interior más profunda, entonces es el segundo orden. Este método de definición se utiliza comúnmente en tableros HDI con perforación láser como principal método de fabricación de orificios ciegos, que puede reflejar intuitivamente la complejidad de las conexiones entre diferentes niveles logradas mediante perforación láser.
(2) Definición del número de placas centrales conductoras mediante perforación mecánica.
Para el caso de utilizar perforación mecánica de orificios ciegos/enterrados, realizar una placa central es el primer orden y realizar dos placas centrales es el segundo orden. Por ejemplo, en algunas estructuras de PCB complejas, los orificios mecánicos enterrados deben conectar varias capas internas. Cuando un agujero mecánico enterrado puede conducir dos placas centrales, la estructura del agujero enterrado cumple con el estándar de segundo-orden. En el proceso de producción de placas PCB multi-capas, si la perforación mecánica comienza desde una determinada capa interna y pasa a través de dos placas centrales diferentes en secuencia para lograr la conexión eléctrica, este diseño pertenece a la estructura de orificio enterrado ciego de perforación mecánica de segundo-orden. Este método de definición es aplicable a diseños de PCB que utilizan perforación mecánica para formar orificios ciegos u orificios enterrados para conectar las capas internas, lo que refleja la capacidad y la relación jerárquica de la perforación mecánica para establecer conexiones entre diferentes placas centrales.
(3) Definición basada en estructura en capas
Las estructuras comúnmente utilizadas en la industria, como a+n+a y a+n+n+a, se utilizan para nombrar los tableros HDI y definir su orden, donde a representa una capa adicional, siendo una capa adicional el primer orden, dos capas adicionales el segundo orden y tres capas adicionales el tercer orden; N representa la capa central. Las estructuras comunes incluyen 1+n+1, 1+n+1, 2+n+2, 2+n+n+2, 3+n+3, 3+n+n+3, etc. Tomando la estructura 1+n+1 como ejemplo, representa una capa adicional en cada lado. de la capa central n, correspondiente a una estructura de agujero enterrado ciego de primer-orden; La estructura 2+n+n+2 representa dos capas adicionales a cada lado de las dos capas centrales n, pertenecientes a una estructura de agujero enterrado ciego de segundo-orden. Este método de definición tiene en cuenta la estructura general de la PCB y determina el orden de los agujeros ciegos enterrados aumentando el número de capas. Queda muy claro al describir placas HDI con estructuras apiladas complejas.
3, Características y escenarios de aplicación de agujeros ciegos enterrados de diferentes órdenes.
(1) Agujero enterrado ciego de primer orden
El agujero enterrado ciego de primer-orden es una estructura relativamente básica. Sus orificios ciegos suelen estar conectados directamente desde la capa exterior de la PCB a la capa interior adyacente, formando una estructura de interconexión simple de alta-densidad. En esta estructura, la apertura de los orificios ciegos y enterrados es más pequeña, y el ancho y el espaciado del circuito son más precisos, lo que puede mejorar significativamente la integración y el rendimiento eléctrico de la PCB. El orificio enterrado ciego de primer-orden es adecuado para productos electrónicos que tienen ciertos requisitos de utilización del espacio pero que no tienen una complejidad de circuito particularmente alta, como algunos productos electrónicos de consumo simples, como pulseras inteligentes, auriculares Bluetooth simples, etc. Estos productos deben lograr funciones básicas dentro de un espacio limitado, y los orificios enterrados ciegos de primer-orden pueden reducir efectivamente el tamaño de las placas de circuito impreso y reducir los costos del producto al mismo tiempo que cumplen con los requisitos de conexión eléctrica.
(2) Agujero enterrado ciego de segundo orden
El agujero enterrado ciego de segundo-orden añade complejidad a la jerarquía de conexiones sobre la base del primer-orden. No solo incluye agujeros ciegos de primer-orden conectados desde la capa exterior a la capa interior adyacente, sino que también añade agujeros ciegos de segundo-orden conectados desde la capa exterior a la capa más profunda a través de la capa intermedia, así como las correspondientes estructuras de agujeros enterrados. Los agujeros ciegos enterrados de segundo orden pueden lograr conexiones de circuitos más complejas, adecuadas para productos electrónicos que requieren una alta integridad de la señal y densidad de cableado, como teléfonos inteligentes, tabletas, etc. Tomando como ejemplo los teléfonos inteligentes, requieren numerosos chips, sensores y otros componentes para conectarse internamente. Los agujeros ciegos enterrados de segundo orden pueden lograr una gran cantidad de conexiones eléctricas dentro del espacio limitado de la placa base, al tiempo que reducen las pérdidas y las interferencias durante la transmisión de la señal a través de un diseño razonable, mejorando el rendimiento general del teléfono.
(3) Agujeros enterrados ciegos de alto orden (tercer orden y superiores)
Las estructuras de agujeros ciegos enterrados de tercer orden y orden superior son más complejas y pueden cumplir con los requisitos de productos electrónicos de alta-alta densidad de cables ultra-y buen rendimiento eléctrico. En los campos de los equipos de comunicación 5G, las placas base de servidores de alta-finalidad, los equipos electrónicos aeroespaciales, etc., debido a la necesidad de procesar una gran cantidad de señales de alta-velocidad y alta-frecuencia e integrar numerosos módulos funcionales en un espacio limitado, la tecnología de agujeros enterrados ciegos de alto-orden se ha convertido en clave. Por ejemplo, en la placa de circuito de comunicación de las estaciones base 5G, los orificios enterrados ciegos de alto-orden pueden lograr una transmisión de datos de alta-velocidad entre diferentes chips, reducir el retraso de la señal y la diafonía, y garantizar la estabilidad y eficiencia de la comunicación; En los equipos electrónicos aeroespaciales, los orificios enterrados ciegos de alto{-orden ayudan a reducir el peso de las placas de circuito, mejoran la confiabilidad del equipo y la capacidad anti-interferencia, y cumplen con los estrictos requisitos de los equipos livianos y de alto-rendimiento en el campo aeroespacial.
4, La importancia y la influencia de la división del orden de los agujeros enterrados ciegos.
(1) El impacto en la densidad del cableado de PCB
El aumento en el orden de los orificios ciegos enterrados permite que las placas de circuito impreso alcancen una mayor densidad de cableado. Al diseñar orificios ciegos y orificios enterrados de diferentes órdenes, se pueden establecer más rutas de conexión entre las capas interior y exterior de la placa de circuito, reduciendo así la presión sobre el cableado exterior y permitiendo que la placa de circuito acomode más componentes y circuitos electrónicos. Esto es crucial para la miniaturización y la integración funcional de productos electrónicos. Por ejemplo, en los teléfonos inteligentes, la tecnología avanzada de agujero ciego permite que la placa base integre más chips y módulos funcionales dentro de un tamaño limitado, logrando actualizaciones continuas de las funciones del teléfono.
(2) El impacto en la integridad de la señal.
Un diseño razonable del orden de los agujeros ciegos enterrados puede ayudar a mejorar la integridad de la señal. Con el aumento continuo de la frecuencia de funcionamiento de los dispositivos electrónicos, problemas como la pérdida de señal, la reflexión y la diafonía durante la transmisión se están volviendo cada vez más prominentes. Los orificios ciegos enterrados de diferentes órdenes pueden optimizar la ruta de transmisión de la señal, reducir la distancia de transmisión de la señal y reducir la discontinuidad de impedancia de la señal en el orificio de paso de acuerdo con los requisitos de transmisión de la señal, mejorando así efectivamente la calidad y estabilidad de la señal. En el escenario de aplicación de transmisión de datos de alta-velocidad, como la interfaz de transmisión de datos de unidades de estado sólido-, un orden adecuado de diseño de orificio ciego enterrado puede garantizar una transmisión de datos precisa y de alta-velocidad.
(3) El impacto en los costos de fabricación.
El aumento del orden de los agujeros ciegos enterrados suele conllevar un aumento de los costes de fabricación. Los agujeros enterrados ciegos avanzados requieren procesos de fabricación más complejos y equipos de mayor precisión, como requisitos de mayor precisión para la perforación láser y una mayor dificultad en la perforación mecánica. Al mismo tiempo, también se requiere un control más estricto en procesos como la laminación y la galvanoplastia. Además, la tasa de rendimiento de las placas de circuito impreso con estructuras de agujeros ciegos enterrados de alto-orden es relativamente baja durante el proceso de producción, lo que aumenta aún más los costos de fabricación. Por lo tanto, en el proceso de diseño de PCB, es necesario considerar de manera integral factores como los requisitos de rendimiento del producto y el presupuesto de costos, y elegir razonablemente el orden de los orificios ciegos enterrados para lograr la mejor rentabilidad-.