Karena tata letak PCB mendorong menuju kepadatan yang lebih tinggi dan jumlah lapisan yang lebih ketat, struktur melalui memainkan peran yang lebih besar dalam seberapa efektif sinyal dan daya bergerak melalui papan. Vias buta dan terkubur menawarkan alternatif untuk melalui vias tradisional dengan membatasi di mana koneksi muncul di dalam tumpukan. Memahami bagaimana vias ini dibangun, diterapkan, dan dibatasi membantu menetapkan harapan realistis di awal proses desain.
Ikhtisar Vias Buta
Vias buta adalah lubang berlapis yang menghubungkan lapisan luar (atas atau bawah) ke satu atau lebih lapisan dalam tanpa melewati seluruh PCB. Mereka berhenti di dalam tumpukan dan hanya terlihat pada satu permukaan papan. Hal ini memungkinkan komponen lapisan permukaan terhubung ke perutean internal sambil menjaga sisi yang berlawanan tetap bebas.
Apa itu Vias yang Dikubur?
Vias yang terkubur menghubungkan lapisan dalam ke lapisan dalam lainnya dan tidak pernah mencapai permukaan PCB. Mereka terbentuk selama langkah-langkah laminasi internal dan tetap tertutup sepenuhnya di dalam papan. Ini mempertahankan kedua lapisan luar untuk perutean dan penempatan komponen.
Karakteristik Vias Buta dan Terkubur
| Karakteristik | Vias Buta | Terkubur Vias |
|---|---|---|
| Koneksi lapisan | Hubungkan satu lapisan luar (atas atau bawah) ke satu atau lebih lapisan dalam | Menghubungkan satu atau beberapa lapisan dalam ke lapisan dalam lainnya saja |
| Visibilitas permukaan | Hanya terlihat pada satu permukaan PCB | Tidak terlihat di salah satu permukaan PCB |
| Tahap fabrikasi | Dibentuk setelah laminasi sebagian atau penuh menggunakan pengeboran terkontrol | Fabrikasi selama pemrosesan inti dalam sebelum laminasi lapisan luar |
| Metode pengeboran | Pengeboran laser untuk mikrovia atau pengeboran mekanis kedalaman terkontrol | Pengeboran mekanis pada inti internal |
| Diameter jadi yang khas | 75–150 μm (3–6 mil) untuk mikrovia laser; 200–300 μm (8–12 mil) untuk vias buta mekanis | Biasanya, 250–400 μm (10–16 mil), mirip dengan vias mekanis standar |
| Khas melalui kedalaman | Satu lapisan dielektrik (≈60–120 μm) untuk mikrovia; hingga 2–3 lapisan untuk vias buta mekanis | Ditentukan oleh pasangan lapisan internal yang dipilih dan diperbaiki setelah laminasi |
| Kontrol kedalaman | Memerlukan kontrol kedalaman yang tepat untuk diakhiri pada bantalan penangkapan yang dimaksudkan | Kedalaman secara inheren dikendalikan oleh ketebalan inti |
| Persyaratan pendaftaran | Pendaftaran kedalaman dan lapisan yang akurat sangat penting | Tinggi—penyelarasan layer-to-layer yang akurat diperlukan |
| Kompleksitas proses | Meningkat dengan beberapa kedalaman buta-via | Meningkat dengan setiap pasangan lapisan terbur tambahan |
| Penggunaan umum | Penumpukan HDI dengan perutean permukaan padat dan komponen pitch halus | Papan multilayer yang membutuhkan ruang perutean lapisan luar maksimum |
Perbandingan Vias Buta dan Terkubur
| Item Perbandingan | Terkubur Vias | Vias Buta |
|---|---|---|
| Ruang perutean pada lapisan luar | Lapisan luar sepenuhnya dipertahankan untuk perutean dan penempatan komponen | Satu lapisan luar sebagian ditempati oleh bantalan via |
| Panjang jalur sinyal | Jalur sinyal internal pendek antara lapisan dalam | Jalur vertikal pendek dari permukaan ke lapisan dalam |
| Melalui rintisan | Tidak ada rintisan lubang tembus | Panjang rintisan diminimalkan tetapi masih ada |
| Dampak sinyal berkecepatan tinggi | Efek parasit yang lebih rendah karena tidak adanya rintisan panjang | Mengurangi efek rintisan dibandingkan dengan melalui vias |
| Dukungan kepadatan tata letak | Meningkatkan kepadatan perutean lapisan internal | Dukungan yang kuat untuk tata letak permukaan yang padat dan fanout pitch halus |
| Paparan mekanis | Sepenuhnya tertutup dan dilindungi di dalam PCB | Terekspos pada satu lapisan luar |
| Perilaku termal | Dapat membantu penyebaran panas internal tergantung pada penempatan | Kontribusi termal terbatas dibandingkan dengan vias terkubur |
| Proses fabrikasi | Membutuhkan laminasi berurutan | Membutuhkan pengeboran yang dikontrol kedalaman yang tepat |
| Perencanaan penumpukan | Harus didefinisikan di awal desain penumpukan | Lebih fleksibel tetapi tetap bergantung pada penumpan |
| Inspeksi dan pengerjaan ulang | Akses inspeksi dan pengerjaan ulang yang sangat terbatas | Terbatas tetapi lebih mudah daripada vias yang terkubur |
| Dampak biaya | Biaya lebih tinggi karena laminasi dan penyelarasan tambahan | Kenaikan biaya sedang; biasanya lebih rendah dari vias yang terkubur |
| Risiko keandalan | Keandalan tinggi setelah dibuat dengan benar | Diameter kecil dan margin pelapisan tipis memerlukan kontrol proses yang ketat |
| Aplikasi umum | Papan jumlah lapisan tinggi, perutean dalam impedansi terkontrol | Papan HDI, BGA pitch halus, tata letak permukaan yang ringkas |
Teknologi PCB yang Digunakan untuk Membangun Vias Buta dan Terkubur
Beberapa teknik fabrikasi mendukung jenis ini, dipilih berdasarkan kepadatan dan jumlah lapisan:
• Laminasi berurutan: membangun papan secara bertahap untuk membentuk vias internal
• Pengeboran laser (mikrovia): memungkinkan vias buta yang sangat kecil dengan kontrol kedalaman yang akurat
• Pengeboran mekanis kedalaman terkontrol: digunakan untuk vias buta atau terkubur yang lebih besar
• Pelapisan tembaga dan melalui pengisian: menciptakan laras konduktif dan meningkatkan kekuatan atau kerataan permukaan
• Kontrol pencitraan dan pendaftaran: menjaga bor dan bantalan tetap sejajar melalui beberapa siklus laminasi
Proses Pembuatan untuk Vias Buta dan Terkubur
Proses pembuatan untuk vias buta dan terkubur mengikuti pendekatan penumpukan bertahap di mana struktur via yang berbeda terbentuk pada titik-titik tertentu dalam urutan laminasi. Seperti yang diilustrasikan pada Gambar 5, vias yang terkubur dibuat seluruhnya di dalam lapisan internal PCB, sedangkan vias buta memanjang dari lapisan luar ke lapisan dalam yang dipilih dan tetap terlihat hanya pada satu permukaan papan jadi.
Prosesnya dimulai dengan pencitraan dan etsa lapisan dalam, di mana pola sirkuit ditransfer ke foil tembaga individu dan terukir secara kimiawi untuk menentukan perutean setiap lapisan dalam. Lapisan tembaga terukir ini, ditunjukkan sebagai jejak tembaga internal pada Gambar 5, membentuk fondasi listrik dari tumpukan multilayer. Ketika vias terkubur diperlukan, pengeboran dilakukan pada inti bagian dalam yang dipilih sebelum lapisan luar ditambahkan. Lubang yang dibor, biasanya dibuat menggunakan pengeboran mekanis untuk vias terkubur standar, kemudian dilapisi tembaga untuk membuat koneksi listrik antara pasangan lapisan dalam yang ditentukan.
Setelah vias yang terkubur selesai, inti bagian dalam yang terukir dan lapisan prepreg ditumpuk dan dilaminasi di bawah panas dan tekanan yang terkontrol. Langkah laminasi ini secara permanen menutupi vias yang terkubur di dalam PCB, seperti yang ditunjukkan oleh koneksi vertikal oranye yang sepenuhnya terkandung di dalam lapisan internal pada Gambar 5. Setelah laminasi, papan beralih dari fabrikasi lapisan internal ke pemrosesan lapisan luar.
Vias buta terbentuk setelah laminasi dengan mengebor dari permukaan luar PCB ke lapisan tembaga internal tertentu. Seperti yang ditunjukkan pada Gambar 5, vias ini berasal dari lapisan tembaga atas dan berakhir pada bantalan penangkapan lapisan dalam. Pengeboran laser biasanya digunakan untuk mikrovia, sedangkan pengeboran mekanis kedalaman terkontrol diterapkan untuk via buta yang lebih besar, dengan kontrol kedalaman yang ketat untuk mencegah pengeboran berlebihan ke lapisan bawah. Lubang buta kemudian dimetalisasi melalui pengendapan tembaga tanpa listrik diikuti dengan pelapisan tembaga elektrolitik untuk menciptakan koneksi listrik yang andal antara lapisan luar dan dalam.
Untuk desain yang menggunakan vias buta bertumpuk atau tertutup untuk mendukung komponen pitch halus, vias berlapis dapat diisi dengan bahan konduktif atau non-konduktif dan direncanakan untuk mencapai permukaan datar yang cocok untuk perakitan kepadatan tinggi. Proses ini berlanjut dengan pencitraan dan etsa lapisan luar, aplikasi masker solder, dan permukaan akhir akhir, seperti ENIG, perak perendaman, atau HASL. Setelah fabrikasi selesai, PCB menjalani pengujian kontinuitas listrik, verifikasi impedansi bila ditentukan, dan inspeksi optik atau sinar-X untuk mengkonfirmasi melalui integritas, penyelarasan lapisan, dan kualitas manufaktur secara keseluruhan.
Perbandingan Vias Buta vs. Terkubur
| Titik perbandingan | Vias Buta | Terkubur Vias |
|---|---|---|
| Koneksi | Lapisan ↔ luar satu atau lebih lapisan dalam | Lapisan dalam lapisan ↔ dalam |
| Dampak lapisan luar | Menempati ruang bantalan pada satu lapisan luar | Meninggalkan kedua lapisan luar tersedia sepenuhnya |
| Kedalaman khas | Biasanya mencakup 1–3 lapisan | Diperbaiki antara pasangan lapisan internal tertentu |
| Diameter umum | ~75–300 μm | ~250–400 μm |
| Metode fabrikasi | Pengeboran laser atau pengeboran mekanis kedalaman terkontrol setelah laminasi | Dibentuk pada inti internal menggunakan laminasi berurutan |
| Akses inspeksi | Terbatas pada satu sisi permukaan | Sangat terbatas, tertutup sepenuhnya |
Aplikasi Vias Buta dan Terkubur
• PCB HDI dengan Komponen Pitch Halus: Digunakan untuk menyebarkan BGA, QFN, dan paket pitch ketat lainnya sambil menghemat ruang perutean permukaan.
• Interkoneksi Digital Berkecepatan Tinggi: Mendukung perutean sinyal padat di prosesor, antarmuka memori, dan papan jumlah lapisan tinggi tanpa terlalu banyak melalui rintisan.
• Papan RF dan Sinyal Campuran: Memungkinkan tata letak yang ringkas dan transisi yang lebih bersih antar lapisan dalam desain yang menggabungkan sinyal analog, RF, dan digital.
• Modul Kontrol Otomotif: Diterapkan dalam ECU dan sistem bantuan pengemudi di mana tata letak ringkas dan interkoneksi multilayer diperlukan.
• Perangkat yang Dapat Dipakai dan Elektronik Konsumen Kompak: Membantu mengurangi ukuran papan dan kemacetan lapisan di smartphone, perangkat yang dapat dikenakan, dan produk terbatas ruang lainnya.
Tren Masa Depan untuk Vias Buta dan Terkubur
Teknologi Via terus berkembang seiring dengan meningkatnya kepadatan interkoneksi, kecepatan sinyal, dan jumlah lapisan di seluruh desain PCB canggih. Tren utama meliputi:
• Diameter via yang lebih kecil dan penggunaan mikrovia yang lebih luas: Pengurangan ukuran via yang berkelanjutan mendukung pitch komponen yang lebih ketat dan kepadatan perutean yang lebih tinggi pada papan HDI dan ultra-kompak.
• Peningkatan pelapisan dan konsistensi pengisian untuk vias yang lebih kuat: Kemajuan dalam proses pelapisan tembaga dan via-fill meningkatkan keseragaman, mendukung vias buta yang lebih dalam dan struktur bertumpuk yang lebih andal.
• Peningkatan otomatisasi DFM untuk pemeriksaan rentang dan susun: Alat desain menambahkan lebih banyak pemeriksaan otomatis untuk kedalaman buta, batas penumpukan, dan urutan laminasi di awal proses tata letak.
• Sistem laminasi canggih untuk kecepatan dan daya tahan termal yang lebih tinggi: Bahan baru dengan kerugian rendah dan suhu tinggi memungkinkan vias buta dan terkubur beroperasi dengan andal di lingkungan yang lebih cepat dan lebih menuntut termal.
• Adopsi awal proses interkoneksi aditif dan hibrida dalam desain niche: Aplikasi tertentu mengeksplorasi aditif, semi-aditif, dan hibrida melalui metode pembentukan untuk mendukung geometri yang lebih halus dan penumpukan nontradisional.
Kesimpulan
Vias buta dan terkubur memungkinkan strategi perutean yang tidak mungkin dilakukan dengan desain lubang tembus standar, tetapi juga memperkenalkan batas fabrikasi dan persyaratan perencanaan yang lebih ketat. Nilainya berasal dari menggunakannya dengan niat, mencocokkan melalui jenis, kedalaman, dan penempatan dengan perutean aktual atau kebutuhan sinyal. Keputusan penumpukan yang jelas dan koordinasi awal dengan fabrikasi menjaga kompleksitas, biaya, dan risiko tetap terkendali.
Pertanyaan yang Sering Diajukan [FAQ]
Kapan vias buta atau terkubur harus digunakan sebagai pengganti melalui vias?
Vias buta dan terkubur digunakan saat kepadatan perutean, komponen pitch halus, atau kemacetan lapisan membuat melalui vias tidak dapat digunakan. Mereka paling efektif ketika panjang koneksi vertikal perlu dibatasi tanpa menghabiskan ruang perutean pada lapisan yang tidak digunakan.
Apakah vias buta dan terkubur meningkatkan integritas sinyal pada kecepatan tinggi?
Mereka bisa, terutama dengan mengurangi yang tidak digunakan melalui rintisan dan memperpendek jalur interkoneksi vertikal. Ini membantu mengontrol impedansi dan membatasi pantulan pada jalur sinyal berkecepatan tinggi atau RF saat diterapkan secara selektif.
Apakah vias buta dan terkubur kompatibel dengan bahan PCB standar?
Ya, tetapi pilihan materi itu penting. Laminasi kehilangan rendah dan sistem dielektrik yang stabil lebih disukai karena struktur via yang lebih ketat lebih sensitif terhadap ekspansi termal dan tegangan pelapisan daripada melalui melalui vias standar.
Seberapa awal vias buta dan terkubur harus direncanakan dalam desain PCB?
Mereka harus ditentukan selama perencanaan penumpukan awal, sebelum perutean dimulai. Perubahan yang terlambat sering memaksa langkah laminasi tambahan atau desain ulang, meningkatkan biaya, waktu tunggu, dan risiko fabrikasi.
Bisakah vias buta dan terkubur digabungkan dengan melalui vias di papan yang sama?
Ya, desain campuran-via adalah hal biasa. Melalui vias menangani perutean atau koneksi daya yang kurang padat, sementara vias buta dan terkubur disediakan untuk area padat di mana akses lapisan harus dikontrol.
