So entwickeln Sie effiziente, HDI-Leiterplatten mit vergrabenen und blinden Durchkontaktierungen

^{Platz und Geld sparen}

Das Mooresche Gesetz sagt aus, dass sich die Anzahl der Transistoren in integrierten Schaltungen (ICs) etwa alle zwei Jahre verdoppelt. Dieses Gesetz hat sich seit 1965 immer wieder bewahrheitet. Jedoch könnte der Trend langsam abflauen, da die Anzahl von Transistoren in ICs nicht beliebig wachsen kann. Aber auch wenn sich das Mooresche Gesetz seinen Grenzen nähert, hat sich der Bedarf für kleinere und leistungsfähigere PCBs nur noch verstärkt. Zu Ihrem Glück stehen modernen Designern mehrere Verfahren offen, mit denen sie die Platzbeschränkungen von HDI-Leiterplatten (High-Density-Interconnect) bewältigen können. Eine Möglichkeit, um Platz und Geld auf Ihrer HDI-Leiterplatte zu sparen, ist die Nutzung verschiedener Arten von Durchkontaktierungen.

Es gibt zwei Hauptarten von Durchkontaktiereungen, mit denen Sie auf Ihrem HDI-PCB Platz sparen können: blinde und vergrabene Durchkontaktierungen. Ein kleiner Exkurs: Eine blinde Durchkontaktierung ist eine plattierte Bohrung, die auf einer Außenlage beginnt und auf einer Innenlage endet. Eine vergrabene Durchkontaktierung ist mit keiner der beiden Außenlage verbunden, sondern verbindet Lagen im Innern der Leiterplatte.

So sparen Sie Platz

Der Hauptgrund für die Nutzung von blinden und vergrabenen Durchkontaktierungen ist die Platzersparnis auf Ihrem PCB. Wenn Sie richtig gut sind, können Sie mit blinden und vergrabenen Durchkontaktierungen aus einer 8-lagigen Leiterplatte eine 6-lagige Leiterplatte machen. Diese Durchkontaktierungen sind besonders dann nützlich, wenn Platz für SMT-Bauteile, insbesondere Ball-Grid-Arrays (BGAs) geschaffen werden muss.

Mit blinden Durchkontaktierungen können Sie bis zu 50 % Fläche auf den Außenlagen im Vergleich zu Durchkontaktierungen, die von Außenlage zu Außenlage reichen, einsparen. Da nur eine Seite der Leiterplatte durchbohrt wird, können Sie SMT-Bauteile direkt über dem geschlossenen Ende einer blinden Durchkontaktierung platzieren. Falls Sie in letzter Zeit viel zu viel Arbeit und zu wenig Schlaf hatten, hier eine Erinnerung: SMT-Bauteile dürfen nicht über das offene Ende von blinden Durchkontaktierungen platziert werden. Vergrabene Durchkontaktierungen sparen Platz für SMT-Bauteile auf dieselbe Weise.

Wollten Sie schon einmal mehr Platz in den Breakout-Kanälen für Ihren BGA? Wenn ja, vielleicht sollten Sie sich besser eine Million Dollar oder ein neues Haus wünschen. Jedenfalls können blinde und vergrabene Durchkontaktierungen Ihren Wunsch zur Wirklichkeit machen. Diese nervigen Durchgangsbohrungen nehmen sich nicht nur den Platz Ihrer SMT-Bauteile, sie stören auch noch Ihre BGA-Breakout-Kanäle. Sie können blinde oder vergrabene Durchkontaktierungen anstelle von Durchgangsbohrungen benutzen, um Ihre Breakout-Kanäle zu verbreitern. Je nachdem, wie breit Sie Ihren Breakout-Kanal machen können, könnten Sie vielleicht eine Signallage in Ihrem PCB einsparen.

Bereiten Sie darauf vor, solche Leiterplatten zu verkleinern

EMV-Aspekte

Sie sollten inzwischen wissen, dass EMV meine Stärke ist.. Wenn Sie jetzt dachten, dass Sie dieses Mal um einen weiteren Vortrag zu diesem Thema herumkommen, haben Sie sich geirrt.

Blinde und vergrabene Durchkontaktierungen können Ihnen tatsächlich dabei helfen, die EMV auf Ihrem PCB zu reduzieren. Sie erinnern sich bestimmt an den anderen Beitrag, in dem ich Ihnen von der problembehafteten Antennenwirkung von Durchkontaktierungen auf die EMV erzählt habe. Falls Sie den Blog nicht so regelmäßig lesen (was Sie aber tun sollten), hier nochmal die Kurzform: Stubs an den Durchgangsbohrungen fungieren als offene Übertragungsleitungen und reflektieren alle Signale, die durch die Durchkontaktierung laufen, zurück in die Schaltung. Die einfache Lösung für dieses Problem ist das Entfernen der Stubs. Blinde und vergrabene Durchkontaktierungen haben keine Stubs, also verursachen sie weniger Reflektionen.

Nur weil Sie eine vergrabene Durchkontaktierung oder deren Ende nicht sehen können, heißt das noch lange nicht, dass sie keine EMV-Probleme verursachen können. Halten Sie sich unbedingt an die Regeln zu elektrischen Abständen und Kriechverhalten, wenn Sie blinde und vergrabene Durchkontaktierungen platzieren.

^{Nächste Generation dank Technologie}

Aspekte der Herstellung

Sie sollten unbedingt mit Ihrem Hersteller reden, wenn Sie Ihre HDI-Leiterplatten mit dieser Art von Durchkontaktierungen entwickeln wollen. Wenn Sie die Herstellungskosten und Machbarkeit nicht bedenken, stehen Sie am Ende vielleicht mit einer teuren PCB voller Herstellungsfehler da.

Sparen Sie sich von vornherein Zeit und Mühe und fragen Sie Ihren Hersteller, wie er diese Leiterplattenherstellen wird. Die Herstellungsverfahren können Ihre Verwendung blinder oder vergrabener Durchkontaktierungen einschränken. Ihr Hersteller wird Ihnen sagen, welche Durchkontaktierungsarten bei seinen Herstellungsverfahren möglich sind.

Zusätzlich zu den Kosten der verschiedenen Herstellungsmethoden müssen Sie auch die langfristige Haltbarkeit der hergestellten Durchkontaktierungen bedenken. Ihr Hersteller wird Ihnen vielleicht die Herstellung der Durchkontaktierungen im „Tiefbohrverfahren“ vorschlagen. Das Tiefbohrverfahren ist zwar günstig, kann aber für Herstellungsmängel in Ihrem PCB sorgen. Ihr Hersteller möchte Geld sparen, genau wie Ihr Geschäftsführer. Sie müssen darauf achten, dass die Ecken, die sie abschneiden, nicht die Leistung Ihrer PCB drosseln.

Wenn Sie eine HDI-Leiterplatte entwickeln, sollte Ihre PCB-Design-Software mit blinden und vergrabenen Durchkontaktierungen zurechtkommen. CircuitStudio wird mit einer großartigen Dokumentation ausgeliefert, in der die Verwendung blinder und vergrabener Durchkontaktierungen erklärt wird.

Ich will Ihnen ja keinen Druck machen, aber da das Mooresche Gesetz nachlässt, liegt es an Ihnen, Schaltungsdichte und Leistung zu steigern. Verwenden Sie blinde und vergrabene Durchkontakierungen mit Umsicht, um wertvollen Platz auf Ihrer PCB zu sparen. Allerdings müssen Sie dabei auch die elektromagnetische Übereinstimmung, Kosten und langfristige Haltbarkeit bei Ihrem Design beachten.

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