PCB'lerde kör vs. gömülü viyaslar: Ana farklar, üretim ve uygulamalar

PCB tasarımları 5G, giyilebilir cihazlar ve yüksek performanslı bilgisayarlar tarafından yoğunlaştıkça, alan verimli viaslara olan ihtiyaç hiç bu kadar büyük olmamıştır.Geleneksel delikli viaslar (tüm PCB'yi delen) değerli emlakları harcar ve çok katmanlı levhalardaki sinyal yollarını bozarKör viaslar ve gömülü viaslar girer: tüm PCB'ye nüfuz etmeden katmanları birbirine bağlayan iki gelişmiş tür, daha küçük, daha hızlı ve daha güvenilir devreleri sağlar.

Her ikisi de uzay sorunlarını çözürken, benzersiz tasarımları, üretim süreçleri ve performans özellikleri onları belirli uygulamalar için daha uygun hale getirir.Bu kılavuz kör ve gömülü damarlar arasındaki kritik farklılıkları açıklıyor.İster HDI akıllı telefon PCB'si, ister sağlam bir otomobil güç modülü tasarlıyorsanız, bu farklılıkları anlamak maliyetleri optimize etmenize yardımcı olacaktır.performansı, ve üretilebilirliği.

Kör ve gömülü yollar nedir?
Farklılıklara dalmadan önce, her birinin tipini ve temel amacını tanımlamak önemlidir: alanı boşa harcamadan veya sinyal bütünlüğünü tehlikeye atmadan PCB katmanlarını bağlamak.

Kör yollar: Dış katmanları iç katmanlara bağlayın
Kör yol, bir dış tabakayı (PCB'nin üst veya alt tabakası) bir veya daha fazla iç tabakaya bağlayan, ancak tüm kartın içine girmeyen kapalı bir deliktir.karşısındaki dış katmandan görünmez hale getiriyor..

Kör yolların temel özellikleri:
a. Erişilebilirlik: Yalnızca bir dış katmandan görünür (örneğin, üst tarafta bir perde alt katmandan gizlenir).
b.Büyüklüğü: Genellikle küçük (0,1 ∼0,3 mm çapında), HDI (Yüksek yoğunluklu bağlantı) PCB'ler için kritik bir hassasiyet için lazer ile delindi.
c. Genel kullanım durumu: Bir üst katman BGA'yı (Ball Grid Array) akıllı telefon PCB'sindeki iç güç düzlemine bağlamak, diğer bileşenleri engelleyecek delikler.

Kör yolların türleri:
a. Tek hoplu kör yollar: Bir dış katmanı ilk bitişik iç katmana bağlayın (örneğin, Katman 1 → Katman 2).
b.Çok hoplu kör yollar: Dış katmanı daha derin bir iç katmana bağlamak (örneğin, Katman 1 → Katman 4) sıralı laminasyon gerektirir (bu konuda daha sonra).

Gömülü yollar: Sadece iç katmanları bağlayın
Bir gömülü kanal, iki veya daha fazla iç katmanı birbirine bağlayan kaplı bir deliktir. Dış katmana (üst veya alt) erişimi yoktur.PCB'lerin yüzeyinden tamamen görünmez hale getiriyor..Böğrülmüş Vias'ın Anahtar Özellikleri:
a. Erişilebilirlik: Dış katmanlara maruz kalmaz; PCB'yi parçalama olmadan üretim sonrası denetlenemez veya onarılmaz.
b.Bölüm: Kör viaslardan (0.2 ∼ 0.4 mm çapında) biraz daha büyük, genellikle yüksek hacimli üretimde maliyet verimliliği için mekanik olarak delinir.
c. Genel kullanım durumu: 12 katmanlı bir otomotiv ECU'ya (Motor Kontrol Birimi) iç sinyal katmanlarını bağlamak, dış katmanların bağlayıcılar ve sensörler için ayrılmış olması.

Gömülü yolların türleri:
a. Yakınlıkta gömülü yollar: İki komşu iç katmanı bağlayın (örneğin, Katman 2 → Katman 3).
b.Konuşmayan gömülü yollar: Komşusu olmayan iç katmanları bağlamak (örneğin, Katman 2 → Katman 5) laminasyon sırasında dikkatli bir hizalama gerektirir.

Kör vs. gömülü yollar: Yan yana karşılaştırma
Aşağıdaki tablo, tasarımınız için doğru türü seçmek için gerekli olan üretim, performans ve uygulama ölçümlerinde kör ve gömülü viaslar arasındaki kritik farklılıkları vurguluyor.

Üretim Süreçleri: Kör ve gömülü viyaslar nasıl yapılır?
Kör ve gömülü viaslar arasındaki en büyük fark, her biri benzersiz katman bağlantılarına uyarlanmış üretim iş akışlarında yatıyor.Bu süreçleri anlamak maliyet farklılıklarını ve tasarım kısıtlamalarını açıklamaya yardımcı olur..
Kör Viyas Üretimi
Kör viaslar, doğru iç tabakada durmalarını sağlamak için hassas sondaj ve sıralı laminatör gerektirir.
1İç katmanı hazırlamak:
Önceden desenlenmiş bakır izleri olan bir alt iç katman (örneğin, Katman 2) ile başlayın.
Katman 2'ye ince bir dielektrik katman (prepreg) uygulayın. Bu onu dış katmandan (katman 1) ayıracak.
2- Kör matkap:
Bir UV lazer (355nm dalga uzunluğu) kullanarak dış katmanı (katman 1) ve dielektrikten delinir ve tam olarak katman 2'de durur.Lazer sondajı ±5μm derinlik kontrolü elde eder..
Daha büyük kör viaslar için (≥0.3 mm), mekanik sondaj kullanılır, ancak daha sıkı derinlik izlemesi gerektirir.
3. Düzeltme ve kaplama:
Bakır yapışmasını sağlamak için duvarlardan reçine lekelerini çıkarın (plazma kazım yoluyla).
Katman 1 ve Katman 2 arasında bir iletken yol oluşturmak için elektrotürlü bakır (0,5μm taban) ile plaka ve ardından elektroplated bakır (15 ′′20μm) ile plaka.
4.Sürekli Laminasyon (Çok Hüp Vias için):
Daha derin iç katmanlara bağlanan kör viaslar için (örneğin, Katman 1 → Katman 4), adımları tekrarlayın: bir dielektrik katman daha ekleyin, Katman 2'den Katman 3'e ikinci bir körü delin,Katman 4'e ulaşana kadar tekrar edin..
Sıralı laminatör, maliyeti artırır, ancak HDI PCB'lerde karmaşık katman bağlantıları sağlar.
5Dış katman bitirme:
Dış tabakaya lehim maskesini uygulayın ve kısım lehim için açılan kapalı kapıyı bırakın.

Gömülü Viyas Üretimi
Dağılmış viaslar, dış katmanlar eklenmeden önce üretilir ve iç katmanlar arasında gizlenmelerini sağlar.
1- İç katmanı topla:
Bağlanacak iç katmanları seçin (örneğin, Katman 2 ve Katman 3). Her iki katmanda da bakır izleri örneği, istenen bağlantı noktalarında hizalanmış bantlar ile bırakın.
2- Mezarlı sondaj:
Yığılmış iç katmanları (Katman 2 → Katman 3) mekanik bir matkapla (≥ 0,2 mm için) veya lazerle (≤ 0,2 mm için) delin.Matkap, her iki katmandaki via pad'lerle mükemmel bir şekilde hizalandırılmalıdır, bu nedenle ±3μm toleransı.
3.Plating & Desmearing:
Duvarlar ve plakalar üzerinden bakırla temizlenir ve Katman 2 ile Katman 3 arasında iletken bir yol oluşturulur.
4.Laminasyon:
Dökülen yığınların her iki tarafına da dielektrik katmanlar (prepreg) ekleyin (katman 2 ̇3).
Dış katmanları (Katman 1 ve Katman 4) dielektrik üzerine laminat yaparak gömülü via'yı tamamen kapsüle edin.
5Dış katman işleme:
Gerektiği gibi dış katmanları (katman 1 ve 4) örneğe ve plaka yapın, gömülü kanala erişim gerekmez.

Ana Sorun: Uyum
Mezarlı viaslar, laminatör sırasında iç katmanlar arasında kesin bir hizalamaya dayanır. 5 μm değişim bile “açık” devrelere yol açan bir katmandan bağlantıyı kesebilir.Üreticiler uyumluluğu sağlamak için güvenilir işaretler (1mm bakır hedefler) ve otomatik optik denetim (AOI) kullanır.

Kritik Performans Farklılıkları: Ne Zaman Kör vs. gömülü Seçmek
Üretimin ötesinde, kör ve gömülü viaslar sinyal bütünlüğü, termal yönetim ve uygulama seçimlerini yönlendiren maliyet faktörleri bakımından farklıdır.
1Sinyal bütünlüğü: gömülü yollar kenara sahip
Sinyal bütünlüğü, yüksek frekanslı tasarımlar (5G, PCIe 6.0) için kritiktir.
a.Blind Vias: Kısa sinyal yolları (tüm panelde nüfuz yok) sapın uzunluğunu deliklere göre %50~70% azaltır.Dış katmanlara maruz kalmaları, onları yakın bileşenlerden gelen EMI'ye (Elektromanyetik Müdahale) duyarlı kılar..
Kullanım durumu: 5G akıllı telefon antenleri (28GHz), yer sıkışık ancak EMI kalkanla yönetilebilir.
b.Buried Vias: Dış tabakaya maruz kalmak EMI risklerini ortadan kaldırır ve tamamen kapalı tasarımları sinyal yansımasını en aza indirger.Havacılık radarı gibi ultra yüksek frekanslı sinyaller için en iyi seçimdirler (≥ 40GHz)..
Kullanım Adı: Satelit alıcılar, 0.1dB sinyal kaybının iletişim menzilini kilometrelerce azaltabileceği yerler.

Veri Noktası: IPC'nin yaptığı bir çalışmada, gömülü viasların, kör viaslara karşı 40GHz'de 0,3dB/inç ekleme kaybını azaltması, 5G baz istasyonu kapsamını% 10 artırmak için yeterli olduğunu buldu.

2Termal yönetim: İzolasyon için gömülü yollar, aktarım için kör.
Termal performans, yolun dış katmanlara veya dış katmanlara ısı taşıması gerektiğine bağlıdır.
a.Blind Vias: Dış katman ısı kaynaklarını (örneğin, üst tarafta bir LED) iç bakır düzlemlere bağlayarak, ısıyı bileşenlerden uzaklaştırır. Dış katmanlara maruz kalmaları onları ısı aktarımı için ideal hale getirir.
Kullanım durumu: Yüksek güçlü LED giyilebilir cihazlar, LED (dış katman) iç termal düzlüğe taşınması gereken ısı üretir.
b.Buried Vias: İç katman ısı (örneğin, iç güç güçlendirici) dış katmanlardan izole ederek, sensörler gibi hassas bileşenlere ulaşmasını engeller.
Kullanım Adı: Otomobil ADAS sensörleri, iç güç katmanlarının kamera veya radar sinyallerini bozabilecek bir ısı ürettiği yer.

Gerçek Dünya Örneği: İç güç katmanları için gömülü viaslar kullanan bir otomotiv ECU, dış katman sıcaklıklarını 12 °C azaltarak sensör ömrünü% 30 uzattı.

3Maliyet: Kör yollar daha ekonomik
Mezarlı viaslar, delikli viaslardan %25-30 daha pahalı, kör viaslar ise üretim karmaşıklığı nedeniyle %15-20 daha pahalı.
a.Blind Vias: Lazer sondajı ve tek aşamalı sıralı laminatör işlemleri ile gömülmekten daha az emek gerektirir. Küçük parti HDI PCB'ler için (örneğin, 100 birimlik prototipler), kör viaslar tasarruf eder (500 ′′) 1,000 vs.. gömülmüş.
b.Döşeli Vias: Çoklu aşamalı laminasyon ve iç katman düzeni gerektirir, işgücü ve malzeme maliyetlerini artırır.kurulum maliyetleri daha fazla panoya dağılmışsa.

Maliyet İpucu: Her ikisine de ihtiyaç duyan tasarımlar için, performans ve maliyeti dengelemek için blind-buried kombinasyonları kullanın (örneğin, katman 1 → katman 2'den kör bir yol ve katman 2 → katman 3'ten gömülü bir yol).

Uygulamalar: Kör ve gömülü yolların parladığı yerler
Her bir yol türü, performanslarına ve alan tasarrufu yararlarına dayanarak belirli endüstrilerde baskın konumdadır.

Kör yollar: HDI ve minyatür elektronik
Kör viaslar, alanın en öncelikli olduğu ve dış katman erişimine ihtiyaç duyulan tasarımlarda üstünlük kazanır.
a.Tüketici Elektronikleri:
Akıllı telefonlar (örneğin, iPhone 15 Pro): Kör viaslar üst katman BGA'ları (0,4 mm mesafe) iç güç düzlemlerine bağlar ve aynı alana% 20 daha fazla bileşen yerleştirir.
Giyilebilir cihazlar (örneğin, Apple Watch): Küçük kör viaslar (0,1 mm) bileklere uygun ince PCB'leri (0,5 mm kalınlığında) sağlar.
b.5G modülleri:
mmWave antenleri (28 ′′ 60GHz) dış katman anten elemanlarını iç sinyal katmanlarına bağlamak için kör viaslar kullanır ve sinyal kaybını en aza indirir.

Mezarlı Viyaslar: Yüksek Katmanlı ve Sağlam Uygulamalar
Mezarlı viaslar, iç katman bağlantılarının kritik olduğu ve dış katmanların dış bileşenler için ayrıldığı çok katmanlı PCB'ler için idealdir.
a. Otomotiv Elektronik:
EV Değiştiricileri (12 katmanlı PCB'ler): Dış katmanlarda yüksek voltajlı yolların ortaya çıkmasını önlemek için gömülü viaslar iç güç katmanlarını (600V) bağlar.
ADAS ECU'ları: gömülü viaslar, iç sinyal katmanlarını dış sensörlerden izole ederek EMI müdahalesini azaltır.
b. Havacılık ve Savunma:
Radar Sistemleri (8 ′′ 16 katmanlı PCB'ler): Mezarlı viaslar, askeri gözetim için kritik olan minimum kayıp ile 40GHz+ sinyalleri işliyor.
Aviyonik: Mezarlı viaslar kapalı tasarım titreşime (20G) ve aşırı sıcaklıklara (-55 ° C'den 125 ° C'ye) karşı MIL-STD-883 standartlarına uymaktadır.
c.Tıbbi cihazlar:
MRI Makineleri: gömülü viaslar, açık görüntüleme sinyalleri (10 ′′ 30GHz) sağlayarak dış katman bileşenlerinden gelen EMI'yi önler.

Genel Zorluklar ve Onları Nasıl Azaltabilirsiniz?
Hem kör hem de gömülü viaslar üretim zorlukları sunar proaktif tasarım ve ortak seçimi pahalı hatalardan kaçınabilir.
1Körler için zorluklar.
a.Bırakma: Lazer sondajı çok derin hedefin iç tabakasını delerek kısa devre yaratır.
Çözüm: Borma parametrelerini doğrulamak için satır içi lazer derinlik monitörleri (± 1μm doğruluk) ve test kuponları kullanın.
b.Via Doldurma: Doldurulmamış kör viaslar montaj esnasında lehimleme tuzağına düşer ve eklem kusurlarına neden olur.
Çözüm: Düz bir yüzey için viasları bakır veya epoksi ile doldurun (VIPPO VIA-in-Pad Plated Over).

2- Via Challenges'e gömüldü.
Ayarlama Hataları: İç katman kaymaları, bir katmandan bağlantıyı keser.
Çözüm: Gerçek zamanlı hizalama için yüksek hassasiyetli laminatör baskıları (± 3μm toleransı) ve fidüsyal işaretler kullanın.
b.Açık devreler: gömülü viaslardaki kaplama boşlukları, üretim sonrası onarmak imkansızdır.
Çözüm: Laminasyondan önce plakalama yoluyla kontrol etmek için X-ışını incelemesi kullanın; %2'den fazla boşlukları olan paneller reddedilmelidir.

3En İyi Uygulamalar Tasarımı
a.IPC standartlarına uyun: IPC-6012 (PCB yeterliliği) ve IPC-2221 (tasarlar standartları) boyutlar ve aralıklar yoluyla minimum tanımlar.
b. Aşırı karmaşıklıktan kaçının: Maliyetleri azaltmak için mümkün olduğunda çoklu hop yerine tek hop kör vias kullanın.
(c) Uzmanlarla ortaklık:Uzman lazer sondajı ve sıralı laminatör yeteneklerine sahip üreticileri seçin (LT CIRCUIT gibi) tasarımınızı optimize etmek için DFM (Yapılandırma için Tasarım) geri bildirim sağlayabilirler.

Sık Sorulan Sorular
S: Tek bir PCB hem kör hem de gömülü vias kullanabilir mi?
A: Evet, kör gömülü kombinasyon PCB'ler karmaşık tasarımlarda yaygındır (örneğin, 12 katmanlı otomotiv ECU'ları).Ve gömülü bir kanal katman 2 katman 5 (iç) bağlar, alanı ve performansı optimize eder.

S: Kör viaslar yüksek güçlü PCB'ler için uygun mu (örneğin, 100W+)?
A: Evet, ancak yüksek akımları ele almak için daha büyük çaplara (≥0.2 mm) ve bakır dolumuna ihtiyaç duyarlar.LED sürücüleri ve küçük güç modülleri için uygun hale getirir.

S: Neden gömülü viaslar kör viaslardan daha pahalıdır?
A: Mezarlı viaslar, bağlantıları doğrulamak için ek iç katman hizalama adımları, özel laminatör ve X-ışını incelemesi gerektirir. Bunların hepsi emek ve malzeme maliyetlerini artırır.,Bu maliyetler daha iyi performansla karşılaştırılır.

S: Eğer gömülü viaslar bozulursa onarılabilir mi?
A: İç katmanlar arasında gömülü viaslar bulunmaz, bu nedenle bunları onarmak PCB'yi parçalamayı gerektirir (bu da PCB'yi yok eder).Bu nedenle, laminatörden önce röntgen incelemesi kusurları erken tespit etmek için çok önemlidir..

S: Kör ve gömülü viaslar için asgari boyut nedir?
A: Lazerle delinen kör viaslar 0.1mm (4mil) kadar küçük olabilirken, gömülü viaslar (lazerle delinen) 0.15mm (6mil) ile başlar.

Sonuçlar
Kör ve gömülü viaslar modern PCB tasarımı için gereklidir, ancak katman bağlantısı, üretim ve performansdaki farklılıkları onları farklı kullanım durumları için uygundur.HDI'de kör viaslar parlıyor, dış katman erişiminin ve maliyet verimliliğinin önemli olduğu minyatür elektroniklerde gömülü viaslar, sinyal bütünlüğünün, termal izolasyonun,ve EMI direnci kritik..

Başarının anahtarı, seçiminizin tasarım öncelikleriyle uyumlu hale getirilmesidir: alan, maliyet, sinyal sıklığı ve çevre.ve gelişmiş denetim araçlarından yararlanmak, 5G, otomotiv ve havacılık inovasyonlarının taleplerini karşılayan PCB türleri oluşturarak bunların tüm potansiyelini açabilirsiniz.