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Introduzione
I fori ciechi e interrati sono i tipi di fori più diffusi nella progettazione di circuiti stampati, soprattutto quelli ad alta densità. Collegano i diversi strati del PCB per formare una scheda compatta, garantendo un corretto flusso del segnale.
Le vie cieche vengono utilizzate per unire uno o più strati interni allo strato più esterno del PCB. Le vie interrate, invece, si occupano della connessione tra gli strati interni e non attraversano nessuno degli strati esterni del PCB. Analizziamo più nel dettaglio queste due tipologie di vie nella progettazione di PCB.
Cosa sono i Blind Vias?
I fori ciechi collegano lo strato più esterno del PCB a uno o più strati interni senza attraversare l'altra estremità. Pertanto, il collegamento è visibile solo da un lato, ed è per questo che vengono chiamati fori ciechi.
È possibile forare vie cieche utilizzando tecniche di foratura meccanica o laser. Ciò è adatto per la progettazione di PCB compatti, consentendo layout più densi e risparmiando spazio. Le vie cieche sono utilizzate nei circuiti di dispositivi mobili, dispositivi indossabili ed elettronica ad alta velocità.
Caratteristiche principali dei Blind Vias
- Visibile solo da un lato della tavola
- Utilizzato principalmente nei PCB con più di quattro strati
- Adatto per il routing di interconnessione ad alta densità (HDI)
- Ha un diametro più piccolo rispetto ai fori passanti
- Processo di produzione complesso e costoso
Come vengono creati i via ciechi?
I via ciechi vengono creati sullo strato PCB più esterno e sugli altri strati interni specifici, che devono essere collegati. È possibile utilizzare la foratura meccanica o laser. Una volta completata la foratura, aggiungere i pad sullo strato più esterno dove i via si collegheranno. Successivamente, i fori praticati, inclusi i pad dei via, vengono placcati con rame utilizzando la deposizione di rame senza elettrolisi. Ciò garantisce la conduttività elettrica dei via.
Per un corretto posizionamento e integrazione, gli strati del PCB, i pad e i fori passanti vengono sovrapposti utilizzando materiale preimpregnato . Una volta posizionati, i fori passanti vengono placcati in rame per migliorarne la conduttività. Tuttavia, in alcuni casi, i fori passanti vengono riempiti con resina epossidica per aumentarne la resistenza meccanica e la stabilità.
Pro e contro dei Blind Vias
| Pro | Contro |
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Applicazione di vie cieche
I via ciechi sono utilizzati in applicazioni che richiedono layout PCB ad alta densità. In questo modo, più strati vengono impacchettati in un formato compatto. L'applicazione comune dei via ciechi include quanto segue:
- Smartwatches
- Smartphone
- Localizzatori GPS
- Trackers Fitness
- Computer portatili e altri gadget portatili
Cosa sono i Buried Vias?
Le vie interrate uniscono due o più strati interni del PCB senza passare attraverso nessuno degli strati esterni. Vale a dire, le vie interrate sono interamente racchiuse all'interno del PCB; a differenza delle vie cieche, non si collegano all'altro strato. Queste vie sono ideali per PCB multistrato complessi e ad alta densità.
Non è possibile vedere i fori dei vias interrati dalla sorgente esterna. Ciò consente ai progettisti di PCB di utilizzare la superficie esterna per altri scopi, come il routing delle tracce o il posizionamento di altri componenti.
Caratteristiche principali dei fori passanti interrati
- Non occupa lo spazio della superficie esterna del PCB
- Consente un posizionamento più denso dei componenti e un routing più efficiente
- Deve essere forato e placcato prima della laminazione
- Consentono la progettazione di circuiti multistrato ad alte prestazioni.
Come vengono creati i fori interrati?
La foratura meccanica viene eseguita sugli strati interni del PCB con fori di dimensioni appropriate. Le pareti dei fori passanti vengono quindi placcate chimicamente con rame per garantire la conduttività. Dopo la placcatura dei fori passanti interrati , gli strati interni vengono laminati insieme con preimpregnati e materiali di base. Questo rende i fori passanti interrati inaccessibili, poiché sono racchiusi all'interno del PCB. Tuttavia, dopo la laminazione, è possibile praticare fori passanti ciechi o passanti attraverso gli strati successivi.
Dopo la laminazione e l'impilamento degli strati, il PCB viene sottoposto a una placcatura finale in rame per garantire connessioni elettriche senza soluzione di continuità.
Pro e contro delle vie interrate
| Pro | Contro |
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Applicazione di vie interrate
I fori interrati vengono utilizzati nella progettazione di PCB per le seguenti applicazioni:
- Calcolo ad alta densità
- Elettronica automatica
- Apparecchiature per le telecomunicazioni
- Sistemi aerospaziali
- Sistemi di controllo industriale
- Robotica e sistemi autonomi
- Dispositivi medici
Importanza dei fori ciechi e interrati nella tecnologia PCB
Ottimizzazione dello spazio
A differenza dei fori passanti, i via ciechi e interrati non attraversano tutti gli strati. Grazie a una connessione verticale così efficiente, il PCB diventa più compatto, riducendo lo spessore e le dimensioni della scheda.
Ciò rende i fori ciechi e interrati adatti ad applicazioni con vincoli di spazio, come smartphone, dispositivi IoT, ecc. Inoltre, lasciano anche abbastanza spazio superficiale per consentire più tracce e componenti.
Interconnessioni ad alta densità (HDI)
I via ciechi e interrati sono le fondamenta delle interconnessioni ad alta densità o della tecnologia HDI che supporta l'elettronica moderna. Consentono una densità di routing superiore del 15-20% rispetto ai PCB tradizionali. I via ciechi e interrati supportano ulteriormente l'impilamento multistrato consentendo l'aggiunta di strati passo dopo passo, evitando una perforazione eccessiva.
Prestazioni elettriche migliorate
I fori passanti ciechi e interrati hanno lunghezze inferiori rispetto ai fori passanti tradizionali. Ciò riduce al minimo l'induttanza e la capacità parassite, aspetto essenziale per mantenere segnali stabili nelle applicazioni PCB ad alta velocità . I fori passanti ciechi e interrati riducono inoltre le tracce che si interpongono tra le interferenze elettromagnetiche (EMI) e la diafonia, contribuendo a migliorare le prestazioni del segnale.
Tabella comparativa: vie cieche vs. vie interrate
| Parametro | Vias cieco | Sepolto Vias |
| Visibilità | Sia dal lato anteriore che posteriore del PCB (solo un lato) | Non visibile da nessun lato del PCB |
| Collegamento a strati | Collegare lo strato esterno del PCB a uno o più strati interni senza passare attraverso lo strato più esterno | Collega solo due o più strati interni |
| Metodo di perforazione | Foratura meccanica o laser | Foratura meccanica (prima della laminazione) |
| Efficienza dello spazio | Risparmia spazio per componenti e tracce sugli strati esterni | Sfrutta al meglio lo spazio negli strati interni |
| Costo | Meno costosi dei fori interrati grazie a un processo di fabbricazione più semplice | La complessità aggiunta aumenta i costi |
Linee guida per la progettazione di vie cieche e interrate nei PCB
Aspect Ratio
Il rapporto d'aspetto si riferisce al rapporto tra profondità di foratura e diametro del foro. È necessario mantenere il rapporto esatto in base all'applicazione; il superamento del limite causa difetti di fabbricazione come placcatura incompleta. Il rapporto d'aspetto di vie cieche e interrate per diversi casi di applicazione è il seguente:
| Rapporto di aspetto massimo | Fori di via ciechi e interrati standard (1-20 strati) | Vie cieche e interrate avanzate (22-40 strati) |
| Per piastra forata | 10:1 (diametro del foro＞8mil） | 20:1 |
| Per placcatura di riempimento tramite laser | 0.9:1 (La profondità include lo spessore del rame) | 1:1 (La profondità include lo spessore del rame) |
| Per la scheda di perforazione con controllo meccanico della profondità | 0.8:1 (Dimensioni utensile di foratura ≥ 10mil) | 1.3:1 (Dimensioni dell'utensile di perforazione ≤ 8mil) e (Dimensioni utensile di foratura ≥ 10mil) |
Foratura e placcatura
La foratura meccanica deve essere eseguita prima della laminazione per i fori interrati. Tuttavia, con i fori ciechi, hai sia opzioni di foratura meccanica che laser. Per fori più grandi, scegliere un trapano meccanico va bene. Ma se hai a che fare con fori complessi e più piccoli, la foratura laser è la migliore per la precisione. Inoltre, per una connessione affidabile e una conduttività stabile, il processo di placcatura (galvanostegia o placcatura chimica in rame) deve essere compatibile con il metodo di foratura.
Tramite la dimensione del pad
Ricorda che il diametro del pad deve essere almeno 0.1 mm maggiore del diametro del via per garantire una connessione affidabile. Ad esempio, se il diametro del via è di 0.25 mm, il diametro del pad deve essere almeno di 0.35 mm.
Secondo la norma IPC-2221 , il calcolo del diametro del tampone è il seguente:
| Livello IPC | Calcolo del diametro del pad | Densità di progettazione PCB |
| Livello A | Dimensione minima del foro + 0.1 mm + 0.50 mm a 0.60 mm | Basso |
| Livello B | Dimensione minima del foro + 0.1 mm + 0.30 mm | Moderato |
| Livello c | Dimensione minima del foro + 0.1 mm + 0.20 mm | Alto |
Di seguito abbiamo aggiunto le dimensioni minime del pad per i fori ciechi e interrati meccanici e laser:
| Dimensioni minime del tampone | Fori meccanici ciechi e interrati (≤ 3 volte laminazione) | Fori meccanici ciechi e interrati (≤ 2 volte laminazione) |
| Per la perforazione laser | 0.254mm (per 0.1016 mm tramite) | 0.254 mm (per 0.1016 mm tramite) |
| 0.2794mm (per 0.127 mm tramite) | 0.2794 mm (per 0.127 mm tramite) | |
| Per perforazione meccanica | 0.4064mm (per foratura 0.2032mm) | 0.4064mm (per foratura 0.2032mm) |
| Dimensioni minime del pad BGA | HASL: 0.254mm Larghezza minima HASL: 0.3048 mm Altri: 0.254 mm (0.1778 mm per oro flash) | Larghezza massima: 0.254 mm Larghezza minima HASL: 0.3048 mm Altri: 0.1778 mm |
| Tolleranza delle dimensioni del pad (BGA) | ±0.0381 mm (≤0.254 mm) ±15% (>0.254 mm) | ±0.03048 mm (≤0.3048 mm) ±10% (≥0.3048 mm) |
Costo e complessità
I via interrati sono più costosi dei via ciechi e interrati. Questo perché il processo di fabbricazione in questo caso è complesso e richiede attrezzature più precise per la connessione dello strato interno.
Tuttavia, i via ciechi sono più accessibili e semplici di quelli interrati. Tuttavia, i via ciechi laser sono costosi ma convenienti per l'ottimizzazione dello spazio PCB e le interconnessioni ad alta densità (HDI).
NB: Il costo varia in base al numero di strati del circuito stampato, alla densità, al metodo di foratura e alla velocità del segnale.
Considerazioni sullo strato di rame
Per garantire un corretto allineamento e una connessione elettrica affidabile, dovresti sempre estendere le vie in un numero pari di strati di rame. Se le vie si estendono su un numero dispari di strati, disallineano gli strati e rendono il processo di produzione impegnativo.
Fattori di affidabilità per vie cieche e interrate
Copertura della placcatura
Una placcatura insufficiente influisce direttamente sulle prestazioni elettriche e sulla resistenza meccanica del PCB. Pertanto, la placcatura a copertura completa è un must per segnali affidabili; l'imaging a raggi X è un'opzione eccellente per ispezionare la copertura della placcatura.
Bonding
A causa delle aggiunte di più strati nel processo di laminazione, il rischio di delaminazione aumenta nei fori ciechi e interrati. Pertanto, per mantenere l'integrità dello strato del PCB ed evitare punti deboli, la saldatura deve essere eseguita con attenzione.
Tramite riempimento
Il riempimento è essenziale nei fori ciechi e interrati per evitare vuoti e migliorare la resistenza meccanica. In questo caso, puoi usare materiale conduttivo o non conduttivo (come l'epossidico) per il riempimento. Ciò aumenta la durata del PCB e riduce al minimo il rischio di crepe.
Stress
Le vie nelle aree PCB ad alta densità spesso subiscono stress a causa dell'espansione termica causata dalla saldatura o dalle vibrazioni meccaniche. Ciò può causare crepe nel PCB, il che ne mette in dubbio l'affidabilità. Quindi, durante la progettazione del PCB, è essenziale considerare la distribuzione dello stress.
Ispezione
Utilizzando tecnologie avanzate come il microsezionamento o la termografia, ispeziona i vuoti, il riempimento e la placcatura del PCB.
Rework
Riparare i fori di via, in particolare quelli interrati, è molto impegnativo: è necessario disattivare completamente il PCB per la rielaborazione.
Conclusione
Che abbiate bisogno di PCB con vias cieche o interrate, la scelta del produttore è fondamentale per garantire l'affidabilità. In questo caso, PCBTok è la soluzione ideale. Offriamo un'ampia gamma di personalizzazioni per i nostri PCB con vias cieche e interrate.
Tutti i nostri circuiti stampati sono conformi alle classi IPC 2 e 3 e non è previsto un ordine minimo per i nuovi ordini. Offriamo anche servizi OEM e ODM per PCB con vie cieche e interrate. Verificate quindi le nostre capacità di realizzare vie cieche e interrate e contattateci al più presto per effettuare il vostro ordine!
DOMANDE FREQUENTI
Quali sono i limiti dei fori ciechi?
Poiché i via ciechi non attraversano il PCB, c'è una restrizione di profondità che può limitare le interconnessioni profonde. Inoltre, rispetto ai via through-hole, i via ciechi hanno solitamente diametri più piccoli. Ciò può limitarne l'uso in applicazioni ad alta corrente.
I fori ciechi e interrati sono più costosi dei tradizionali fori passanti?
Sì, i fori ciechi e interrati sono più costosi dei tradizionali fori passanti, poiché sono sottoposti a un processo di produzione più complesso.
