用(yòng)于PCB设计 HD布線(xiàn)的垂直导電(diàn)结构

2020-09-25

如果您从正在设计的電(diàn)路板的总體(tǐ)目标上退后一步，而只是看一下電(diàn)路板，那实际上是一件很(hěn)酷的事情。考虑一下-我们在板上放置了不同类型的電(diàn)子组件，以便它可(kě)以处理(lǐ)进入其中的各种信号和電(diàn)源输入，以执行我们想要的操作。

但是，為(wèi)了不断改进这种魔力，我们致力于改进设计和制造電(diàn)路板的方式。我们已经从通孔到表面安装零件，从双层到多(duō)层板，以及从常规走線(xiàn)布線(xiàn)到高密度布線(xiàn)。此时似乎几乎没有(yǒu)其他(tā)可(kě)尝试的地方了。好吧，这种想法将是一个错误。

為(wèi)了尽可(kě)能(néng)有(yǒu)效地利用(yòng)可(kě)用(yòng)的電(diàn)路板空间，正在引入一种路由走線(xiàn)的新(xīn)方法。此方法使用(yòng)垂直导電(diàn)结构（VeCS），该结构允许将迹線(xiàn)垂直布線(xiàn)穿过板层堆叠，而不是使用(yòng)传统的过孔。可(kě)以想象，这样做可(kě)以节省很(hěn)多(duō)空间，而且还可(kě)以带来许多(duō)其他(tā)好处。让我向您介绍我所學(xué)到的东西。

為(wèi)具有(yǒu)高引脚数细间距零件的高密度電(diàn)路板布線(xiàn)的挑战之一是為(wèi)所有(yǒu)走線(xiàn)找到足够的布線(xiàn)通道。即使使用(yòng)微孔和BGA 焊盘内走線(xiàn)技术进行逃生路由，路由可(kě)用(yòng)空间也会很(hěn)快消耗掉。另一个问题是，為(wèi)了镀出跨越更多(duō)层的更深的孔，必须以较大的直径钻孔，这也占用(yòng)了更多(duō)的空间。这是垂直导電(diàn)结构（VeCS）可(kě)以提供帮助的地方。

VeCS技术允许走線(xiàn)垂直穿过電(diàn)路板的叠层，而无需為(wèi)相同功能(néng)使用(yòng)钻孔。除了传统的通孔電(diàn)路制造已经不需要的设备之外，这不需要任何专门的设备，但是它将把PCB的布線(xiàn)密度提高到几乎HDI水平。以下是在電(diàn)路板上制造VeCS的基本步骤，如下图所示：

从顶部看，通过钻出和/或布線(xiàn)出板材可(kě)以创建一个插槽。

根据标准的PCB制造技术，对插槽进行金属化和電(diàn)镀。

较大的钻孔彼此相邻放置，以钻孔出不需要的金属。

剩下的是小(xiǎo)的垂直走線(xiàn)，贯穿電(diàn)路板的层堆叠。

 

当然，这是一个非常基本的示例，并且该过程将根据每个应用(yòng)程序的要求而有(yǒu)所不同。但是，如您在上图的底部所看到的那样，红色的那些小(xiǎo)區(qū)域是垂直穿过板子留下的金属。然后，可(kě)以通过電(diàn)路板内层上的常规水平走線(xiàn)访问这些垂直导體(tǐ)。

垂直导電(diàn)结构使用(yòng)两种插槽技术：VeCS-1和VeCS-2。第一种类型的插槽贯穿板子的整个堆叠，而第二种类型的插槽用(yòng)于多(duō)层盲连接。由于VeCS是使用(yòng)标准工艺制造的，因此它们也可(kě)以与通孔，盲孔和埋孔以及微孔技术结合使用(yòng)。这為(wèi)您提供了很(hěn)多(duō)优势，我们将在下面讨论。

使用(yòng)垂直导電(diàn)结构的好处

从上面的图片中，您可(kě)以看到较小(xiǎo)的垂直导體(tǐ)的横截面比钻孔的横截面更像标准走線(xiàn)。该导體(tǐ)轮廓最终导致网的電(diàn)感比要穿过孔的電(diàn)感少。同时，垂直走線(xiàn)将具有(yǒu)更好的信号对平面参考，所有(yǒu)这些都可(kě)以帮助改善電(diàn)路板的整體(tǐ)信号完整性。

不过，也许主要的优势在于VeCS将為(wèi)跟踪路由创建的附加路由通道。当您考虑使用(yòng)间距為(wèi)0.5 mm的BGA零件并使用(yòng)过孔焊盘进行逸出布線(xiàn)时，在内层布線(xiàn)通道上的孔之间只有(yǒu)足够的空间可(kě)容纳一条走線(xiàn)。但是，通过使用(yòng)VeCS，路由通道的数量最多(duō)可(kě)以达到五个。在下面的图片中，您可(kě)以看到两者之间的區(qū)别，左侧是标准的焊盘内逃逸模式，右侧是VeCS。

蓝色表示已钻孔或已布線(xiàn)的區(qū)域，而红色是可(kě)通过内层通道进行布線(xiàn)的迹線(xiàn)。您可(kě)以看到以黄色表示的垂直连接以黑色连接到BGA焊盘，然后向下延伸通过板层堆叠。同样，这只是一个基本示例，但它将使您对VeCS可(kě)以提供的一些空间优势有(yǒu)所了解。

 

带焊盘的布線(xiàn)和VeCS之间的比较。

通过增加布線(xiàn)密度，可(kě)以减少電(diàn)路板的尺寸和/或层数；这也将降低制造成本。下一个问题是，将VeCS设计到PCB中需要做什么？