Jak ślepe, zakopane i przelotowe przewierty mogą wpłynąć na projekt Twojej płytki PCB

Kiedy dorastałem, byłem zafascynowany wszystkim, co związane z Super Mario, ale szczerze mówiąc, kto nie był. Szczególnie przepadałem za wersją na Super Nintendo, starą szkołą. Skakanie z platformy na platformę, rzucanie pikselowymi skorupami żółwi, ratowanie księżniczek… cóż za życie. Jedną z najlepszych, choć najdziwniejszych rzeczy w grze, bez wątpienia, było wlatywanie i wylatywanie z tych małych zielonych rur, które zdawały się być wszędzie. Kto je zrobił? Dlaczego w ogóle tam były?

Dziwnym zbiegiem okoliczności, niemal całe dzieciństwo później, znalazłem się wpatrując w płytę drukowaną, zadając sobie dokładnie te same pytania. Małe otwory prowadzące donikąd były dosłownie rozrzucone po całej płaszczyźnie masy i masce lutowniczej. Wchodzą ślepe, zakopane i przelotowe otwory wiertnicze.

Podczas gdy kontynuujemy naszą drogę dyskusji o tym, że świat zmusza nasze projekty do coraz mniejszych przestrzeni (ta sama historia, inny dzień), ciągle uczymy się o nowych i ekscytujących postępach technologicznych i produkcyjnych, które pozwalają nam sprostać tym światowym wymaganiom. Od stosowania wielowarstwowych płyt (duża liczba warstw) po zmiany w formatach, będziemy jeszcze bardziej posuwać granice, wprowadzając ślepe i zakopane otwory, jak również przelotowe otwory wiertnicze.

Ślepe i zakopane przelotki: Czy to dobry wybór czy trujący grzyb?

Próba odkrycia, dokąd prowadzi każda zielona rura i nie wiedzenie, w jakim tajemniczym pokoju się skończy, była połową zabawy, prawda? Nie bój się, chociaż celem Super Mario było ciągłe zgadywanie, od zielonej rury do zielonej rury, projektowanie twojej płytki HDI (High Density Interconnect) ma być (miejmy nadzieję) dokładnie przeciwne. Powinniśmy dokładnie wiedzieć, gdzie i dlaczego umieszczasz otwory na twojej płytce PCB, bez konieczności zaglądania do grubego poradnika strategii.

Przelotki to otwory, które są wiercone przez ścieżki jednej warstwy PCB w jedynym celu połączenia z inną ścieżką na innej warstwie. Często występują w wielowarstwowych PCB, które wymagają połączenia każdej warstwy w ten czy inny sposób.

Istnieją trzy wyraźne wersje przelotek, które mogą być włączone do dowolnej wielowarstwowej płytki drukowanej (ślepe i zakopane przelotki oraz przelotki przez otwory):

• Ślepe przelotki: Łączą zewnętrzną warstwę płytki drukowanej z wewnętrzną warstwą PCB, ale nie idą dalej. Więc jeśli mamy czterowarstwową PCB, pierwsze dwie warstwy będą miały otwory wiercone przez ścieżki, ale nie trzecia czy czwarta.
• Ukryte przelotki: Łączą one ze sobą dwie lub więcej wewnętrznych warstw. Ponownie, w naszej płytce PCB składającej się z czterech warstw, druga i trzecia warstwa będą przewiercone i połączone, podczas gdy zewnętrzne warstwy, pierwsza i czwarta, nie będą wykazywać żadnych otworów i będą wyglądać po prostu jak puste miejsce na płytce.
• Przelotki przez całą płytę: Jak możesz teraz zrozumieć, są one dosłownie wiercone ‘przez’ całą płytę łącząc zewnętrzną pierwszą i czwartą warstwę (lub inne kombinacje łączenia czterech warstw ze sobą).

Zrozumienie przelotek sprzyja rozwojowi Twojego projektu

Wyglądające na nieistotne dla nadrzędnego celu, jakim jest uratowanie księżniczki, te zielone rury zdawały się nie przynosić żadnych korzyści poza tym, że wskakiwanie do nich i wyskakiwanie z nich było oh tak satysfakcjonujące. Przelotki, z drugiej strony, odgrywają kluczowe role w wielowarstwowych PCB.

Często, zwłaszcza w dzisiejszych czasach, kiedy obowiązuje zasada "im mniejsze, tym lepsze", stajemy przed zadaniem zaoszczędzenia jak największej ilości miejsca. Dzięki zastosowaniu via, teoretycznie jesteśmy teraz w stanie ominąć wszystkie zajmujące miejsce ścieżki na górnej warstwie (na której znajdują się również wszystkie nasze komponenty) i przeprowadzić wszystko, co potrzebne, w naszej drugiej, trzeciej, a nawet czwartej warstwie. Może to być prawdziwe wybawienie dla niektórych projektantów szukających technik oszczędzania miejsca.

Kolejną dodatkową korzyścią, jaką otrzymasz, implementując via ślepe, zakopane lub przelotowe na swojej płytce, jest zmniejszenie pojemności pasożytniczej między ścieżkami, która w przeciwnym razie mogłaby zrujnować Twój projekt. To zmniejszenie pojemności pasożytniczej wynika z ulepszeń w skracaniu ścieżek sygnałowych. Chociaż nie jest to koniecznie główny powód, jeśli zaprojektujesz to poprawnie, z pewnością skorzystasz na dodaniu via do projektu.

Inne rozważania przed zastosowaniem via

Chociaż możesz już nie móc się doczekać, gdzie się podpisać, zaczekaj chwilę, ponieważ są pewne wady wprowadzenia via do twojego projektu (dlaczego zawsze muszą być jakieś wady?!).

Przewierty i wielowarstwowe płytki idą ze sobą w parze, a przy pracy nad więcej niż jedną płytą należy wziąć pod uwagę koszty. Obejmuje to wiercenie otworów przewiertów nie tylko przez jedną, ale przez dwie, trzy, a nawet cztery płytki w dokładnie tym samym miejscu. Jeśli nawet niewielkie błędy tolerancji wystąpią w procesie wiercenia i składania, płyta może być równie dobrze uznana za odpad.

Aby temu zaradzić, producenci muszą mieć swoje maszyny i tolerancje doprowadzone do ułamków milimetrów, co oczywiście znacznie zwiększy koszty procesu produkcji i montażu. Jak zawsze, upewnij się, że kontaktujesz się z producentem(-ami) jak najwcześniej, aby poznać ich ograniczenia i możliwości, zanim zbyt daleko zapuścisz się w króliczą norę przewiertów (lub zieloną rurkę, jak wolisz).

Czy przewierty są odpowiednie dla Twojego projektu?

Ten postęp w projektowaniu PCB nie jest przełomowy, ani nie jest to nauka o rakietach, ale należy zachować ostrożność, jeśli zamierzasz podążać tą ścieżką. Kompleksowość, którą mogą dodać, koszty i ogólne wyzwania związane z wdrożeniem mogą sprawić, że niektórzy będą uciekać w góry. Jeśli jednak zostanie to zaimplementowane poprawnie, zbierzesz niezliczoną ilość zaoszczędzonej przestrzeni, obniżoną pojemność pasożytniczą i ogólnie niesamowicie wyglądającą płytę inspirowaną Super Mario.

Z nowym zrozumieniem tego, czym są przelotki, jak mogą pomóc w projektach i naturalnymi wadami, czy ustaliłeś, czy mogą być odpowiednie dla Ciebie? Jeśli nie, zawsze znajdzie się coś, co będzie dla Ciebie odpowiednie: mocne oprogramowanie do projektowania PCB. Twoja metodologia projektowania powinna być tak płynna, jak Super Mario Odyssey w porównaniu do Super Mario World, a Altium Designer^® może pomóc Ci iść do przodu z intuicyjnym, zjednoczonym środowiskiem projektowym.

Jeśli chciałbyś zobaczyć, co oprogramowanie Altium Designer może zrobić dla Twojej wielowarstwowej płytki drukowanej z zaimplementowanymi przelotkami, porozmawiaj dziś z ekspertem Altium Designer.