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技術(shù)專題
用于PCB設(shè)計(jì) HD布線的垂直導(dǎo)電結(jié)構(gòu)
如果您從正在設(shè)計(jì)的電路板的總體目標(biāo)上退后一步，而只是看一下電路板，那實(shí)際上是一件很酷的事情?？紤]一下-我們?cè)诎迳戏胖昧瞬煌愋偷碾娮咏M件，以便它可以處理進(jìn)入其中的各種信號(hào)和電源輸入，以執(zhí)行我們想要的操作。
但是，為了不斷改進(jìn)這種魔力，我們致力于改進(jìn)設(shè)計(jì)和制造電路板的方式。我們已經(jīng)從通孔到表面安裝零件，從雙層到多層板，以及從常規(guī)走線布線到高密度布線。此時(shí)似乎幾乎沒(méi)有其他可嘗試的地方了。好吧，這種想法將是一個(gè)錯(cuò)誤。
為了盡可能有效地利用可用的電路板空間，正在引入一種路由走線的新方法。此方法使用垂直導(dǎo)電結(jié)構(gòu)（VeCS），該結(jié)構(gòu)允許將跡線垂直布線穿過(guò)板層堆疊，而不是使用傳統(tǒng)的過(guò)孔。可以想象，這樣做可以節(jié)省很多空間，而且還可以帶來(lái)許多其他好處。讓我向您介紹我所學(xué)到的東西。
為具有高引腳數(shù)細(xì)間距零件的高密度電路板布線的挑戰(zhàn)之一是為所有走線找到足夠的布線通道。即使使用微孔和BGA 焊盤內(nèi)走線技術(shù)進(jìn)行逃生路由，路由可用空間也會(huì)很快消耗掉。另一個(gè)問(wèn)題是，為了鍍出跨越更多層的更深的孔，必須以較大的直徑鉆孔，這也占用了更多的空間。這是垂直導(dǎo)電結(jié)構(gòu)（VeCS）可以提供幫助的地方。
VeCS技術(shù)允許走線垂直穿過(guò)電路板的疊層，而無(wú)需為相同功能使用鉆孔。除了傳統(tǒng)的通孔電路制造已經(jīng)不需要的設(shè)備之外，這不需要任何專門的設(shè)備，但是它將把PCB的布線密度提高到幾乎HDI水平。以下是在電路板上制造VeCS的基本步驟，如下圖所示：
從頂部看，通過(guò)鉆出和/或布線出板材可以創(chuàng)建一個(gè)插槽。
根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的PCB制造技術(shù)，對(duì)插槽進(jìn)行金屬化和電鍍。
較大的鉆孔彼此相鄰放置，以鉆孔出不需要的金屬。
剩下的是小的垂直走線，貫穿電路板的層堆疊。
當(dāng)然，這是一個(gè)非?；镜氖纠?，并且該過(guò)程將根據(jù)每個(gè)應(yīng)用程序的要求而有所不同。但是，如您在上圖的底部所看到的那樣，紅色的那些小區(qū)域是垂直穿過(guò)板子留下的金屬。然后，可以通過(guò)電路板內(nèi)層上的常規(guī)水平走線訪問(wèn)這些垂直導(dǎo)體。
垂直導(dǎo)電結(jié)構(gòu)使用兩種插槽技術(shù)：VeCS-1和VeCS-2。第一種類型的插槽貫穿板子的整個(gè)堆疊，而第二種類型的插槽用于多層盲連接。由于VeCS是使用標(biāo)準(zhǔn)工藝制造的，因此它們也可以與通孔，盲孔和埋孔以及微孔技術(shù)結(jié)合使用。這為您提供了很多優(yōu)勢(shì)，我們將在下面討論。
使用垂直導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的好處
從上面的圖片中，您可以看到較小的垂直導(dǎo)體的橫截面比鉆孔的橫截面更像標(biāo)準(zhǔn)走線。該導(dǎo)體輪廓最終導(dǎo)致網(wǎng)的電感比要穿過(guò)孔的電感少。同時(shí)，垂直走線將具有更好的信號(hào)對(duì)平面參考，所有這些都可以幫助改善電路板的整體信號(hào)完整性。
不過(guò)，也許主要的優(yōu)勢(shì)在于VeCS將為跟蹤路由創(chuàng)建的附加路由通道。當(dāng)您考慮使用間距為0.5 mm的BGA零件并使用過(guò)孔焊盤進(jìn)行逸出布線時(shí)，在內(nèi)層布線通道上的孔之間只有足夠的空間可容納一條走線。但是，通過(guò)使用VeCS，路由通道的數(shù)量最多可以達(dá)到五個(gè)。在下面的圖片中，您可以看到兩者之間的區(qū)別，左側(cè)是標(biāo)準(zhǔn)的焊盤內(nèi)逃逸模式，右側(cè)是VeCS。
藍(lán)色表示已鉆孔或已布線的區(qū)域，而紅色是可通過(guò)內(nèi)層通道進(jìn)行布線的跡線。您可以看到以黃色表示的垂直連接以黑色連接到BGA焊盤，然后向下延伸通過(guò)板層堆疊。同樣，這只是一個(gè)基本示例，但它將使您對(duì)VeCS可以提供的一些空間優(yōu)勢(shì)有所了解。
帶焊盤的布線和VeCS之間的比較。
通過(guò)增加布線密度，可以減少電路板的尺寸和/或?qū)訑?shù)；這也將降低制造成本。下一個(gè)問(wèn)題是，將VeCS設(shè)計(jì)到PCB中需要做什么？