القوائم العمياء مقابل القوائم المدفونة في أقراص PCB: الاختلافات الرئيسية والتصنيع والتطبيقات

مع تزايد كثافة تصاميم الأقراص الصلبة (PCB) مدفوعة بـ 5G والأجهزة القابلة للارتداء والحوسبة عالية الأداء، لم تكن الحاجة إلى قنوات فعالة في استخدام المساحة أكبر من أي وقت مضى.الممرات التقليدية من خلال الثقب (التي تخترق كل PCB) تضيع العقارات القيمة وتعطل مسارات الإشارة في لوحات متعددة الطبقاتإدخال القنوات العمياء والقنوات المدفونة: نوعان متقدمان من خلال أنواع تربط الطبقات دون اختراق جميع أقراص PCB ، مما يتيح دوائر أصغر وأسرع وأكثر موثوقية.

في حين أن كلاهما يحل تحديات الفضاء، تصاميمهم الفريدة، وعمليات التصنيع، وخصائص الأداء تجعلها أكثر ملاءمة للتطبيقات المحددة.هذا الدليل يكسر الاختلافات الحاسمة بين القنوات العمياء والمدفونةسواء كنت تقوم بتصميم لوحة سلكية ذكية HDI أو وحدة طاقة سيارات قوية، فإن فهم هذه الاختلافات سيساعدك على تحسين التكلفة.الأداءو قابلية التصنيع

ما هي السبل العمياء والمدفونة؟
قبل الغوص في الاختلافات، من الضروري تحديد كل نوع وغرضه الأساسي: ربط طبقات PCB دون إهدار المساحة أو تعريض سلامة الإشارة للخطر.

الممرات العمياء: ربط الطبقات الخارجية بالطبقات الداخلية
الشاشة العمياء هي ثقب مطلي يربط طبقة خارجية (أعلى أو أسفل اللوحة) بطبقة داخلية واحدة أو أكثر، ولكنه لا يخترق اللوحة بأكملها.مما يجعلها غير مرئية من الطبقة الخارجية المقابلة.

السمات الرئيسية للطرق العمياء:
الوصول: مرئي فقط من طبقة خارجية واحدة (على سبيل المثال ، يتم إخفاء الشاشة الجانبية العلوية من الطبقة السفلية).
ب. الحجم: صغير عادةً (قطر 0.1 ∼ 0.3 ملم) ، يتم حفرها بواسطة الليزر للحصول على دقة حاسمة لـ HDI (PCBs ذات الكثافة العالية).
حالة الاستخدام الشائعة: توصيل BGA (Ball Grid Array) من الطبقة العليا بمسطح طاقة داخلي في PCB للهاتف الذكي ، حيث ستمنع الثقوب الأخرى من المكونات الأخرى.

أنواع الممرات العمياء:
a.الطرق العمياء ذات الحلقة الواحدة: قم بتوصيل طبقة خارجية بالطبقة الداخلية المجاورة الأولى (على سبيل المثال، الطبقة 1 → الطبقة 2).
b.Multi-Hop Blind Vias: ربط طبقة خارجية بطبقة داخلية أعمق (على سبيل المثال، الطبقة 1 → الطبقة 4) يتطلب طبقة تسلسلية (مزيد عن ذلك لاحقًا).

الممرات المدفونة: ربط الطبقات الداخلية فقط
القناة المدفونة هي ثقب مطلي يربط طبقتين أو أكثر من الطبقات الداخلية، ولا يسمح لها بالوصول إلى أي من الطبقات الخارجية (أعلى أو أسفل).مما يجعلها غير مرئية تماما من سطح PCBsالسمات الرئيسية لـ (فاياس) المدفونة:
a.السهولة في الوصول: عدم التعرض للطبقات الخارجية؛ لا يمكن فحصها أو إصلاحها بعد التصنيع دون تفكيك PCB.
ب. الحجم: أكبر قليلاً من الشفافات العمياء (قطر 0.2 × 0.4 ملم) ، غالبًا ما يتم حفرها ميكانيكيًا لتحقيق كفاءة التكلفة في الإنتاج الكبير.
حالة الاستخدام الشائعة: توصيل طبقات الإشارة الداخلية في ECU للسيارات ذات 12 طبقة (وحدة تحكم المحرك) ، حيث يتم حجز الطبقات الخارجية للواصلات والأجهزة الاستشعارية.

أنواع القنوات المدفونة:
أ.الطرق المدمّرة المجاورة: ربط طبقتين داخليتين مجاورتين (مثل الطبقة 2 → الطبقة 3).
ب.الخطوط المدفونة غير المجاورة: ربط الطبقات الداخلية غير المجاورة (على سبيل المثال، الطبقة 2 → الطبقة 5) يتطلب محاذاة دقيقة أثناء التصفيف.

السبل العمياء مقابل السبل المدفونة: مقارنة جنبا إلى جنب
يسلط الجدول أدناه الضوء على الاختلافات الحاسمة بين الشاشات العمياء والمدفونة عبر قياسات التصنيع والأداء والتطبيق، وهو أمر ضروري لاختيار النوع المناسب لتصميمك.

عمليات التصنيع: كيف تصنع القنوات العمياء والمدفونة
الاختلاف الأكبر بين القنوات العمياء والمدفونة يكمن في سير العمل في التصنيعفهم هذه العمليات يساعد على تفسير الاختلافات في التكاليف وقيود التصميم.
تصنيع الشاشات العمياء
تتطلب القنوات العمياء حفرًا دقيقًا وتطليعًا متسلسلًا لضمان توقفها في الطبقة الداخلية الصحيحة. تختلف العملية قليلاً بالنسبة للقنوات ذات القفز الواحد مقابل القفز المتعدد ، ولكن الخطوات الأساسية هي:
1إعداد الطبقة الداخلية:
تبدأ مع طبقة داخلية أساسية (على سبيل المثال، الطبقة 2) مع آثار النحاس المخطط لها مسبقًا.
تطبيق طبقة كهربائية رقيقة (prepreg) على الطبقة 2، وهذا سوف يفصلها عن الطبقة الخارجية (الطبقة 1).
2الحفر العمياء:
استخدم الليزر فوق البنفسجي (طول موجة 355 نانومتر) لحفر الطبقة الخارجية (الطبقة 1) والكهرباء المضادة ، وتوقف بدقة في الطبقة 2.الحفر بالليزر يحقق التحكم في العمق ±5μm ‬حاسم لتجنب ‬الاختراق ‬ (الحفر من خلال الطبقة 2).
بالنسبة للقنوات العمياء الأكبر (≥ 0.3 ملم) ، يستخدم الحفر الميكانيكي ، لكنه يتطلب مراقبة أعمق أكثر صرامة.
3التلوث والطلاء:
يجب إزالة بقايا الراتنج من الجدران (من خلال حفر البلازما) لضمان تماسك النحاس.
صب الصفيحة بالنحاس غير الكهربائي (0.5μm أساس) تليها النحاس الكهربائي (1520μm) لإنشاء مسار موصل بين الطبقة 1 والطبقة 2.
4.المصفوفة المتسلسلة (للممرات المتعددة الحلقات):
بالنسبة للطوابق العمياء التي تربط الطبقات الداخلية العميقة (على سبيل المثال، الطبقة 1 → الطبقة 4) ، كرر الخطوات 1?? 3: إضافة طبقة كهربائية معطلة أخرى، وحفر ثاني عمياء من خلال من الطبقة 2 إلى الطبقة 3، لوحة،وكرر حتى تصل إلى الطبقة 4.
يضيف التصفيف التسلسلي التكلفة ولكنه يتيح اتصالات طبقة معقدة في PCBs HDI.
5.الطبقة الخارجية:
ضع قناع اللحام على الطبقة الخارجية، واترك الغطاء المكشوف من خلال فتحة مكشوفة لحام المكونات.

تصنيع القضبان المدفونة
يتم تصنيع الشريط المدفون قبل إضافة الطبقات الخارجية ، مما يضمن بقائها مخفية بين الطبقات الداخلية. العملية هي:
1.الطبقة الداخلية:
حدد الطبقات الداخلية التي سيتم توصيلها (على سبيل المثال، الطبقة 2 والطبقة 3). رسم آثار النحاس على كلا الطبقتين، وترك عبر وسائط محاذاة في نقاط الاتصال المطلوبة.
2- الحفر المدفون:
الحفر من خلال الطبقات الداخلية المتراصمة (الطبقة 2 → الطبقة 3) باستخدام حفرة ميكانيكية (بالنسبة لـ ≥0.2mm) أو ليزر (بالنسبة ل ≤0.2mm).يجب أن تكون الحفرة متواءمة تمامًا مع وسائط الشبكة على كلا الطبقتين، وبالتالي فإن ±3μm.
3. التلوين و التلوين:
إزالة الرماد من خلال الجدران والصفائح مع النحاس، وخلق مسار موصل بين الطبقة 2 والطبقة 3.
4.السلسلة:
إضافة طبقات كهربائية معطلة (prepreg) إلى كلا جانبي القبو عن طريق كومة (طبقة 2 ٪ 3).
طلاء الطبقات الخارجية (الطبقة 1 والطبقة 4) على الديليكتريك ، وتغليف الكبسولة المدفونة بالكامل.
5معالجة الطبقة الخارجية:
النمط واللوحة الطبقات الخارجية (الطبقة 1 و 4) حسب الحاجة لا يتطلب الوصول إلى القناة المدفونة.

التحدي الرئيسي: التوافق
تعتمد القنوات المدفونة على محاذاة دقيقة بين الطبقات الداخلية أثناء التصفيف. حتى تحول 5 ميكرومتر يمكن أن يفصل القناة عن طبقة واحدة ، مما يؤدي إلى دوائر مفتوحة.يستخدم المصنعون العلامات الثابتة (أهداف النحاس 1 ملم) والفحص البصري الآلي لضمان التوافق.

الاختلافات الحرجة في الأداء: متى تختار أعمى أم مدفون
وبالإضافة إلى التصنيع، تختلف الشبكات العمياء والمدفونة في سلامة الإشارة، وإدارة الحرارة، وعوامل التكلفة التي تدفع خيارات التطبيق.
1سلامة الإشارة: الممرات المدفونة لديها الحافة
سلامة الإشارة أمر بالغ الأهمية لتصاميم الترددات العالية (5G ، PCIe 6.0) ، حيث تسبب الضوضاء والخسارة من خلال القضبان (غير الضرورية من خلال الطول) والتعرض للطبقة الخارجية.
أ.الممرات العمياء: مسارات الإشارة القصيرة (بدون اختراق كامل) تقلل من طول القضيب بنسبة 50٪ إلى 70٪ مقابل الثقوب. ومع ذلك ،تعرضهم للطبقات الخارجية يجعلهم عرضة للتداخل الكهرومغناطيسي من المكونات القريبة.
حالة الاستخدام: هوائيات الهواتف الذكية 5G (28GHz) ، حيث تكون المساحة ضيقة ولكن يمكن إدارة EMI باستخدام الدرع.
ب.الممرات المدفونة: عدم التعرض للطبقة الخارجية يلغي مخاطر EMI ، وتصميمها المغلق بالكامل يقلل من انعكاس الإشارة.هم الخيار الأفضل للإشارات عالية التردد فائقة (≥ 40GHz) مثل رادار الفضاء الجوي.
حالة الاستخدام: أجهزة الاستقبال الفضائية، حيث يمكن أن يقلل فقدان الإشارة من 0.1 ديسيبل من نطاق الاتصال بمسافة أميال.

نقطة البيانات: وجدت دراسة أجرتها IPC أن القنوات المدفونة تقلل من فقدان الإدراج بنسبة 0.3 ديسيبل / بوصة عند 40 جيجاهرتز مقابل القنوات العمياء بما يكفي لتوسيع تغطية محطة قاعدة 5G بنسبة 10%.

2إدارة الحرارة: مسارات مدفونة للعزلة ، عمياء لنقل
تعتمد الأداء الحراري على ما إذا كان الجهاز يحتاج إلى نقل الحرارة من أو إلى الطبقات الخارجية.
أ.المرابضات العمياء: توصيل مصادر الحرارة في الطبقة الخارجية (مثل مصباح LED في الجانب العلوي) إلى الطائرات النحاسية الداخلية ، مما يبعد الحرارة عن المكونات. يجعلها تعرضها للطبقات الخارجية مثالية لنقل الحرارة.
حالة الاستخدام: أجهزة LED القابلة للارتداء عالية الطاقة ، حيث يولد LED (الطبقة الخارجية) الحرارة التي تحتاج إلى الانتقال إلى الطائرة الحرارية الداخلية.
ب.الممرات المدفونة: عزل حرارة الطبقة الداخلية (مثل مكبر الطاقة الداخلي) من الطبقات الخارجية ، ومنع الحرارة من الوصول إلى المكونات الحساسة مثل أجهزة الاستشعار.
حالة الاستخدام: أجهزة استشعار ADAS للسيارات ، حيث تولد طبقات الطاقة الداخلية حرارة يمكن أن تعطل إشارات الكاميرا أو الرادار.

مثال حقيقي: جهاز كمبيوتر محمول للسيارات يستخدم قنوات مدفونة للطبقات الداخلية للطاقة يقلل من درجات حرارة الطبقة الخارجية بنسبة 12 درجة مئوية ، مما يطيل عمر جهاز الاستشعار بنسبة 30٪.

3التكلفة: الممرات العمياء أكثر اقتصادية
تكلف القنوات المدفونة 25-30 ٪ أكثر من الثقوب، بينما تكلف القنوات العمياء 15-20 ٪ أكثر بسبب تعقيد التصنيع.
الفيسات العمياء: الحفر بالليزر والطلاء التسلسلي في خطوة واحدة أقل كثافة في العمل من الدفن عبر العمليات. بالنسبة لـ HDI PCBs في دفعات صغيرة (على سبيل المثال ، نماذج أولية 100 وحدة) ، توفر الفيسات العمياء (500 ′′) 1 ،000 مقابل. مدفونة
ب.الخطوط المفروضة: تتطلب محاذاة الدقة للطبقة الداخلية والطلاء متعدد الخطوات ، مما يزيد من تكاليف العمالة والمواد. فهي فعالة من حيث التكلفة فقط في الإنتاج الكبير (10 ألف وحدة) ،حيث يتم توزيع تكاليف الإعداد على أكثر من لوحات.

نصيحة التكلفة: بالنسبة للتصاميم التي تحتاج إلى كليهما ، استخدم مزيجات "دفن عمياء" (على سبيل المثال ، إشارة عمياء من الطبقة 1 → الطبقة 2 وإشارة مدفونة من الطبقة 2 → الطبقة 3) لتحقيق التوازن بين الأداء والتكلفة.

التطبيقات: حيث يضيء الضوء
يهيمن كل نوع على صناعات محددة، بناءً على أدائها وفوائد توفير المساحة.

الممرات العمياء: HDI والإلكترونيات المصغرة
الممرات العمياء تتفوق في التصاميم التي يكون فيها المساحة أولوية قصوى ويتطلب الوصول إلى الطبقة الخارجية.
أ.الكترونيات الاستهلاكية:
الهواتف الذكية (على سبيل المثال ، iPhone 15 Pro): تربط القنوات المكشوفة BGA من الطبقة العليا (0.4mm pitch) بمسطحات الطاقة الداخلية ، مما يضيف 20٪ من المكونات في نفس المساحة.
الأجهزة القابلة للارتداء (على سبيل المثال ، Apple Watch): تتيح القابضات العمياء الصغيرة (0.1 مم) PCBs رقيقة (0.5 مم سميكة) التي تتوافق مع المعصمين.
وحدات 5G:
تستخدم هوائيات الموجة الميمية (2860 جيغه هرتز) قنوات عمياء لربط عناصر الهوائية في الطبقة الخارجية بطبقات الإشارة الداخلية ، مما يقلل من فقدان الإشارة.

الممرات المدفونة: تطبيقات عالية الطبقة وقوية
المنفذات المدفونة مثالية لPCBات متعددة الطبقات حيث تكون اتصالات الطبقة الداخلية حاسمة وتحتفظ الطبقات الخارجية بالمكونات الخارجية.
أ.الكترونيات السيارات:
عاكسات الكهرباء الكهربائية (PCBات 12 طبقة): توصيل القنوات المدفونة بطبقات الطاقة الداخلية (600 فولت) لتجنب تعريض مسارات الجهد العالي على الطبقات الخارجية.
أجهزة الكمبيوتر الإلكتروني ADAS: تعزل القنوات المدفونة طبقات الإشارة الداخلية من أجهزة الاستشعار الخارجية ، مما يقلل من تداخلات EMI.
(ب) الفضاء والدفاع:
أنظمة الرادار (PCBs طبقة 8 ′′16): تتعامل الشبكات المدفونة مع إشارات 40GHz + مع الحد الأدنى من الخسارة ، وهو أمر بالغ الأهمية للمراقبة العسكرية.
الطيران: التصميم المغلق للشاشات المدفونة يقاوم الاهتزاز (20G) والدرجات الحرارية القصوى (-55 درجة مئوية إلى 125 درجة مئوية) ، مما يلبي معايير MIL-STD-883.
أجهزة طبية:
أجهزة التصوير بالرنين المغناطيسي: تتجنب القنوات المدفونة EMI من مكونات الطبقة الخارجية ، مما يضمن إشارات التصوير الواضحة (10 30 GHz).

التحديات الشائعة وكيفية تخفيفها
كل من القنوات العمياء والمدفونة تمثل تحديات التصنيع التصميم الاستباقي واختيار الشريك يمكن أن يمنع الأخطاء المكلفة.
1"العميان يعانون من التحديات"
الاختراق: الحفر بالليزر عميق جداً يخترق الطبقة الداخلية المستهدفة، مما يخلق دائرة قصيرة.
الحل: استخدم أجهزة مراقبة عمق الليزر في الصف (دقة ± 1μm) وكوبونات الاختبار للتحقق من صحة معايير الحفر.
ب.الملء عبر القنوات: القنوات العمياء غير المملوءة تلتقط اللحام أثناء التجميع، مما يسبب عيوب في المفاصل.
الحل: ملء القنوات بالنحاس أو البوكسي (VIPPO) للوصول إلى سطح مسطح.

2" مدفونة في طريق التحديات "
أ - أخطاء التنسيق: تحركات الطبقة الداخلية تفصل الجهاز عن طبقة واحدة.
الحل: استخدم مطبعات طبقة عالية الدقة (مع tolerances ± 3μm) والعلامات الائتمانية لتحقيق الموازنة في الوقت الحقيقي.
(ب) الدوائر المفتوحة: لا يمكن إصلاح فراغات الصفائح في القنوات المدفونة بعد التصنيع.
الحل: استخدم الفحص بالأشعة السينية للتحقق من خلال التصفيف قبل التصفيف؛ رفض الألواح ذات الفراغات > 2٪.

3تصميم أفضل الممارسات
a. اتبع معايير IPC: IPC-6012 (مؤهلات PCB) و IPC-2221 (معايير التصميم) تحدد الحد الأدنى من خلال الأحجام والمسافات.
تجنب التعقيد المفرط: استخدم القنوات العمياء ذات القفز الواحد بدلاً من القفز المتعدد عندما يكون ذلك ممكناً لتقليل التكلفة.
(ج) شريك مع الخبراء:اختر الشركات المصنعة (مثل LT CIRCUIT) ذات القدرات المتخصصة في حفر الليزر والطلاء المتسلسل ‬ يمكنهم تقديم تعليقات DFM (التصميم من أجل القدرة على التصنيع) لتحسين تصميمك.

الأسئلة الشائعة
س: هل يمكن لـ PCB واحد استخدام كل من القنوات العمياء والمدفونة؟
الجواب: نعم، الـ PCB المدمّر بالعميان شائع في التصاميم المعقدة (على سبيل المثال، وحدات التحكم الالكترونية للسيارات ذات 12 طبقة). على سبيل المثال، يربط عازل العمى الطبقة 1 (الخارجية) بالطبقة 2 (الداخلية) ،ومدفونة عبر يربط الطبقة 2 إلى الطبقة 5 (داخلية)، وتحسين المساحة والأداء.

س: هل المنفذات العمياء مناسبة لـ PCBs عالية الطاقة (على سبيل المثال ، 100W +) ؟
الجواب: نعم، لكنها تتطلب قطرات أكبر (≥0.2mm) وملء نحاس للتعامل مع التيارات العالية. يمكن أن يحمل ستارة 0.3mm مملوءة بالنحاس عبر 5A،مما يجعلها مناسبة لسائقات LED ووحدات الطاقة الصغيرة.

السؤال: لماذا تكون القنوات المدفونة أكثر تكلفة من القنوات العمياء؟
ج: تتطلب الشباك المدفونة خطوات إضافية لمواءمة الطبقة الداخلية ، والتلطيف المتخصص ، وتفتيش الأشعة السينية للتحقق من الاتصالات ، وكلها تضيف تكاليف العمالة والمواد. لإنتاج حجم كبير,يتم تعويض هذه التكاليف عن طريق تحسين الأداء.

السؤال: هل يمكن إصلاح القنوات المختلفة إذا فشلت؟
ج: لا توجد قنوات مدفونة مغلقة بين الطبقات الداخلية، لذا فإن إصلاحها يتطلب تفكيك PCB (الذي يدمرها).هذا هو السبب في فحص الأشعة السينية قبل التصفيف هو أمر بالغ الأهمية للكشف عن العيوب في وقت مبكر.

س: ما هو الحد الأدنى للحجم للشاشات العمياء والمدفونة؟
ج: يمكن أن تكون القنوات العمياء التي يتم حفرها بالليزر صغيرة بحوالي 0.1 ملم (4 ميل) ، بينما تبدأ القنوات المدفونة (التي يتم حفرها بالليزر) عند 0.15 ملم (6 ميل). يقتصر الحفر الميكانيكي على ≥ 0.2 ملم (8 ميل) لكلا النوعين.

الاستنتاج
الوسائط العمياء والمدفونة ضرورية لتصميم PCB الحديث ، ولكن اختلافاتها في اتصال الطبقة والتصنيع والأداء تجعلها مناسبة لحالات الاستخدام المختلفة.الشفافات العمياء تلمع في HDI، الإلكترونيات المصغرة حيث الوصول إلى الطبقة الخارجية والكفاءة في التكلفة مهمة.ومقاومة EMI هي حاسمة.

مفتاح النجاح هو مواءمة اختيارك مع أولويات تصميمك: المساحة والتكلفة وتردد الإشارة والبيئة.واستفادة من أدوات التفتيش المتقدمة، يمكنك إطلاق الإمكانات الكاملة لهذه من خلال أنواع ‬إنشاء PCB التي تلبي متطلبات الابتكار في مجال الجيل الخامس والسيارات والفضاء.