Đường viên mù so với đường viên chôn trong PCB: Sự khác biệt chính, sản xuất và ứng dụng

Khi các thiết kế PCB ngày càng dày đặc hơn do 5G, thiết bị đeo và máy tính hiệu suất cao, nhu cầu về các đường dẫn hiệu quả không gian chưa bao giờ lớn hơn.Các đường vi-a thông thường (đánh xuyên toàn bộ PCB) lãng phí bất động sản có giá trị và làm gián đoạn đường dẫn tín hiệu trong bảng đa lớp. Nhập đường mù và đường chôn: hai loại tiên tiến thông qua kết nối các lớp mà không thâm nhập toàn bộ PCB, cho phép các mạch nhỏ hơn, nhanh hơn và đáng tin cậy hơn.

Trong khi cả hai giải quyết các thách thức không gian, thiết kế độc đáo của chúng, quy trình sản xuất và đặc điểm hiệu suất làm cho chúng phù hợp hơn cho các ứng dụng cụ thể.Hướng dẫn này phá vỡ sự khác biệt quan trọng giữa đường mù và đường chônCho dù bạn đang thiết kế một HDI PCB điện thoại thông minh hoặc một mô-đun năng lượng xe hơi mạnh mẽ, hiểu những khác biệt này sẽ giúp bạn tối ưu hóa chi phí,hiệu suất, và khả năng sản xuất.

Các đường mù và chôn vùi là gì?
Trước khi đi sâu vào sự khác biệt, điều cần thiết là xác định từng loại và mục đích cốt lõi của chúng: kết nối các lớp PCB mà không lãng phí không gian hoặc ảnh hưởng đến tính toàn vẹn tín hiệu.

Đường mù: Kết nối các lớp bên ngoài với các lớp bên trong
Blind via là một lỗ phủ mạ kết nối một lớp bên ngoài (cao hoặc dưới của PCB) với một hoặc nhiều lớp bên trong nhưng không thâm nhập toàn bộ bảng.làm cho nó vô hình từ lớp bên ngoài đối diện.

Các đặc điểm chính của đường mù:
a. Khả năng tiếp cận: Chỉ có thể nhìn thấy từ một lớp bên ngoài (ví dụ, một tấm rèm phía trên được ẩn khỏi lớp dưới).
b.Kích thước: Thông thường nhỏ (0,1 ∼0,3 mm đường kính), được khoan bằng laser cho độ chính xác quan trọng đối với PCB HDI (High-Density Interconnect).
c. Trường hợp sử dụng phổ biến: Kết nối một BGA lớp trên cùng (Ball Grid Array) với một mặt phẳng năng lượng bên trong trong PCB điện thoại thông minh, nơi các lỗ sẽ chặn các thành phần khác.

Các loại đường mù:
a. Đường mù một bước: Kết nối một lớp bên ngoài với lớp bên trong tiếp giáp đầu tiên (ví dụ: Lớp 1 → Lớp 2).
b.Multi-Hop Blind Vias: Kết nối một lớp bên ngoài với một lớp bên trong sâu hơn (ví dụ: Lớp 1 → Lớp 4) require sequential lamination (more on this later).

Các đường viền chôn: Chỉ kết nối các lớp bên trong
Một đường viền chôn là một lỗ bọc kết nối hai hoặc nhiều lớp bên trong. Nó không có quyền truy cập vào bất kỳ lớp bên ngoài nào (cao hoặc dưới). Nó được chôn giữa các lớp bên trong trong quá trình mài.làm cho nó hoàn toàn vô hình từ bề mặt PCBCác đặc điểm chính của đường viền chôn:
a. Khả năng tiếp cận: Không tiếp xúc với các lớp bên ngoài; không thể kiểm tra hoặc sửa chữa sau khi sản xuất mà không phá vỡ PCB.
b.Kích thước: Lớn hơn một chút so với ống dẫn mù (0,2 ∼ 0,4 mm đường kính), thường được khoan cơ học để hiệu quả chi phí trong sản xuất khối lượng lớn.
c. Trường hợp sử dụng phổ biến: Kết nối các lớp tín hiệu bên trong trong ECU ô tô 12 lớp (Đơn vị điều khiển động cơ), trong đó các lớp bên ngoài được dành riêng cho các đầu nối và cảm biến.

Các loại đường viền chôn:
a. Các đường viền chôn bên cạnh: Kết nối hai lớp bên trong lân cận (ví dụ, Lớp 2 → Lớp 3).
b. Các đường viền chôn không liền kề: Kết nối các lớp bên trong không lân cận (ví dụ: Lớp 2 → Lớp 5) 需要在层化过程中仔细对齐.

Đường viên mù so với đường viên chôn: So sánh cạnh nhau
Bảng dưới đây làm nổi bật sự khác biệt quan trọng giữa vi-a mù và chôn trong các số liệu sản xuất, hiệu suất và ứng dụng cần thiết để chọn đúng loại cho thiết kế của bạn.

Các quy trình sản xuất: Làm thế nào để tạo ra các vi-a mù và chôn vùi
Sự khác biệt lớn nhất giữa đường ống mù và đường ống chôn nằm trong quy trình sản xuất của họ - mỗi người phù hợp với các kết nối lớp độc đáo của họ.Hiểu được các quy trình này giúp giải thích sự khác biệt về chi phí và các hạn chế thiết kế.
Sản xuất việc mù
Các đường việc mù đòi hỏi khoan chính xác và mảng mảng để đảm bảo chúng dừng lại ở lớp bên trong chính xác.
1- Chuẩn bị lớp bên trong:
Bắt đầu với một lớp bên trong cơ sở (ví dụ, Lớp 2) với các dấu vết đồng được tạo mẫu trước.
Áp dụng một lớp điện đệm mỏng (prepreg) vào Lớp 2 đây sẽ tách nó khỏi lớp bên ngoài (Lớp 1).
2- Bức khoan mù:
Sử dụng laser tia cực tím (độ sóng 355nm) để khoan qua lớp ngoài (Lớp 1) và dielectric, dừng chính xác ở Lớp 2.Khoan bằng laser đạt được kiểm soát độ sâu ± 5μm quan trọng để tránh "bước đột phá" (khoan qua Lớp 2).
Đối với các đường mù lớn hơn (≥ 0,3 mm), khoan cơ khí được sử dụng, nhưng nó đòi hỏi giám sát độ sâu nghiêm ngặt hơn.
3. Desmailing & Plating:
Loại bỏ các mảng nhựa từ các bức tường thông qua (thông qua khắc plasma) để đảm bảo gắn kết đồng.
Bảng qua với đồng không điện (0.5μm cơ sở) tiếp theo là đồng điện đệm (15 ¢ 20μm) để tạo ra một đường dẫn giữa Lớp 1 và Lớp 2.
4. Lamination theo chuỗi (đối với Vias Multi-Hop):
Đối với đường ống mù kết nối với các lớp bên trong sâu hơn (ví dụ, Lớp 1 → Lớp 4), lặp lại bước 1 ̊3: thêm một lớp điện đệm khác, khoan một ống mù thứ hai thông qua từ Lớp 2 đến Lớp 3, tấm,và lặp lại cho đến khi đạt đến Lớp 4.
Lamination liên tục tăng chi phí nhưng cho phép kết nối lớp phức tạp trong PCB HDI.
5.Lớp ngoài hoàn thiện:
Áp dụng mặt nạ hàn vào lớp bên ngoài, để lại rèm thông qua lỗ mở để hàn thành phần.

Sản xuất vi-a chôn
Các đường viền chôn được sản xuất trước khi thêm các lớp bên ngoài, đảm bảo chúng vẫn ẩn giữa các lớp bên trong.
1- Lớp bên trong:
Chọn các lớp bên trong để được kết nối (ví dụ: Lớp 2 và Lớp 3).
2- Vật liệu khoan:
Khoan qua các lớp bên trong chồng lên nhau (Lớp 2 → Lớp 3) bằng máy khoan cơ học (đối với ≥ 0,2 mm) hoặc laser (đối với ≤ 0,2 mm).Máy khoan phải được sắp xếp hoàn hảo với các đệm qua trên cả hai lớp, do đó độ khoan dung ± 3μm.
3.Plating & Desmearing:
Bỏ mỡ qua tường và tấm bằng đồng, tạo ra một đường dẫn giữa Lớp 2 và Lớp 3.
4. Lamination:
Thêm các lớp điện đệm (prepreg) ở cả hai bên của đống được chôn (Layer 2 ̇3).
Laminate các lớp bên ngoài (Layer 1 và Layer 4) trên dielectric, đóng gói hoàn toàn thông qua chôn vùi.
5Xử lý lớp bên ngoài:
Mô hình và tấm các lớp bên ngoài (Layer 1 và 4) khi cần thiết. Không cần truy cập vào đường chôn.

Thách thức chính: Phối hợp
Các đường viền chôn dựa vào sự liên kết chính xác giữa các lớp bên trong trong quá trình mài. Ngay cả một sự thay đổi 5μm cũng có thể ngắt kết nối đường viền từ một lớp, dẫn đến các mạch “mở”.Các nhà sản xuất sử dụng các dấu hiệu tin cậy (mục tiêu đồng 1mm) và kiểm tra quang học tự động (AOI) để đảm bảo sự phù hợp.

Sự khác biệt về hiệu suất quan trọng: Khi nào nên chọn mù so với chôn
Ngoài sản xuất, ống dẫn mù và chôn khác nhau về tính toàn vẹn tín hiệu, quản lý nhiệt và các yếu tố chi phí thúc đẩy lựa chọn ứng dụng.
1. Sự toàn vẹn tín hiệu: Các đường bị chôn vùi có lợi thế
Tính toàn vẹn của tín hiệu là rất quan trọng đối với các thiết kế tần số cao (5G, PCIe 6.0), nơi thông qua các stubs (không cần thiết thông qua chiều dài) và phơi nhiễm lớp ngoài gây ra tiếng ồn và mất mát.
a. Blind Vias: Con đường tín hiệu ngắn (không thâm nhập toàn bộ bảng) làm giảm chiều dài stub 50~70% so với lỗ xuyên.Tiếp xúc với các lớp bên ngoài làm cho chúng dễ bị nhiễu điện từ từ các thành phần gần đó.
Trường hợp sử dụng: ăng-ten điện thoại thông minh 5G (28GHz), nơi không gian hẹp nhưng EMI có thể được quản lý bằng cách bảo vệ.
b.Buried Vias: Không có phơi nhiễm lớp bên ngoài loại bỏ rủi ro EMI, và thiết kế hoàn toàn đóng kín của chúng giảm thiểu phản xạ tín hiệu.Chúng là sự lựa chọn tốt nhất cho tín hiệu tần số cực cao (≥ 40GHz) như radar không gian.
Trường hợp sử dụng: Máy phát tín hiệu vệ tinh, nơi mất tín hiệu 0,1dB có thể giảm phạm vi truyền thông bằng hàng dặm.

Điểm dữ liệu: Một nghiên cứu của IPC cho thấy các đường viền chôn giảm mất tích chèn bằng 0,3dB / inch ở 40GHz so với đường viền mù đủ để mở rộng phạm vi phủ sóng trạm cơ sở 5G 10%.

2Quản lý nhiệt: Chôn đường để cô lập, mù để chuyển
Hiệu suất nhiệt phụ thuộc vào việc liệu đường cần di chuyển nhiệt đến hoặc từ các lớp bên ngoài.
a. Blind Vias: Kết nối các nguồn nhiệt lớp ngoài (ví dụ: đèn LED phía trên) với các mặt phẳng đồng bên trong, phân tán nhiệt khỏi các thành phần.
Trường hợp sử dụng: Đèn đeo LED công suất cao, trong đó đèn LED (mảng ngoài) tạo ra nhiệt cần được di chuyển đến một mặt phẳng nhiệt bên trong.
b.Buried Vias: cô lập nhiệt lớp bên trong (ví dụ, một bộ khuếch đại điện năng bên trong) từ các lớp bên ngoài, ngăn nhiệt đạt đến các thành phần nhạy cảm như cảm biến.
Trường hợp sử dụng: Cảm biến ADAS ô tô, nơi các lớp năng lượng bên trong tạo ra nhiệt có thể làm gián đoạn tín hiệu camera hoặc radar.

Ví dụ thực tế: Một ECU ô tô sử dụng đường vi-a chôn cho lớp điện bên trong làm giảm nhiệt độ lớp ngoài 12 °C, kéo dài tuổi thọ cảm biến 30%.

3Chi phí: Đường mù là kinh tế hơn
Các đường viền chôn có chi phí cao hơn 25-30% so với đường xuyên, trong khi đường viền mù có chi phí cao hơn 15-20% do sự phức tạp của sản xuất.
a.Blind Vias: Đo bằng laser và lamination tuần tự một bước ít lao động hơn là chôn bằng các quy trình. Đối với các lô nhỏ HDI PCB (ví dụ: nguyên mẫu 100 đơn vị), blind vias tiết kiệm (500 ′′) 1,000 vs. bị chôn.
b.Buried Vias: Yêu cầu sắp xếp lớp bên trong chính xác và lớp phủ nhiều bước, làm tăng chi phí lao động và vật liệu. Chúng chỉ hiệu quả chi phí trong sản xuất khối lượng lớn (10k + đơn vị),khi chi phí thiết lập được phân bố trên nhiều bảng.

Mẹo chi phí: Đối với các thiết kế cần cả hai, hãy sử dụng kết hợp chôn mù (ví dụ, một đường mù từ Lớp 1 → Lớp 2 và một đường chôn từ Lớp 2 → Lớp 3) để cân bằng hiệu suất và chi phí.

Ứng dụng: Nơi những đường mù và chôn vùi tỏa sáng
Mỗi loại thông qua thống trị trong các ngành công nghiệp cụ thể, dựa trên hiệu suất và lợi ích tiết kiệm không gian của chúng.

Đường mù: HDI và điện tử thu nhỏ
Các đường mù xuất sắc trong các thiết kế nơi không gian là ưu tiên hàng đầu và cần truy cập vào lớp bên ngoài.
a. Điện tử tiêu dùng:
Điện thoại thông minh (ví dụ: iPhone 15 Pro): Các ống dẫn mù kết nối các BGA lớp trên (0,4mm pitch) với các mặt phẳng năng lượng bên trong, phù hợp với 20% các thành phần khác trong cùng một không gian.
Thiết bị đeo (ví dụ: Apple Watch): Các đường việc mù nhỏ (0,1mm) cho phép các PCB mỏng (0,5mm dày) phù hợp với cổ tay.
Mô-đun 5G:
Các ăng-ten sóng mm (2860GHz) sử dụng đường mù để kết nối các yếu tố ăng-ten lớp ngoài với các lớp tín hiệu bên trong, giảm thiểu mất tín hiệu.

Vias chôn vùi: Các ứng dụng cao lớp và cứng
Các đường viền chôn cất là lý tưởng cho PCB đa lớp, nơi các kết nối lớp bên trong là quan trọng và các lớp bên ngoài được dành riêng cho các thành phần bên ngoài.
a. Điện tử ô tô:
Inverter EV (PCB 12 lớp): Các đường viền chôn nối các lớp điện bên trong (600V) để tránh phơi bày các đường điện áp cao trên các lớp bên ngoài.
ADAS ECUs: Các đường viền chôn giấu cô lập các lớp tín hiệu bên trong từ các cảm biến bên ngoài, làm giảm nhiễu EMI.
b. Hàng không vũ trụ và quốc phòng:
Hệ thống radar (8 ′′ 16 lớp PCB): Các đường viền chôn giữ tín hiệu 40GHz + với mức mất mát tối thiểu, rất quan trọng đối với giám sát quân sự.
Máy bay: Thiết kế vi-a đóng kín chống rung động (20G) và nhiệt độ cực đoan (-55 ° C đến 125 ° C), đáp ứng tiêu chuẩn MIL-STD-883.
c. Các thiết bị y tế:
Máy MRI: Các ống dẫn chôn giấu tránh EMI từ các thành phần lớp ngoài, đảm bảo tín hiệu hình ảnh rõ ràng (10 30GHz).

Những thách thức phổ biến và cách giảm thiểu chúng
Cả hai đường ống mù và đường ống chôn vùi đều đặt ra những thách thức trong sản xuất
1. Những thách thức của người mù
a.Bước đột phá: khoan laser quá sâu xuyên qua lớp bên trong mục tiêu, tạo ra một mạch ngắn.
Giải pháp: Sử dụng các máy đo độ sâu laser trực tuyến (chính xác ± 1μm) và các thẻ thử nghiệm để xác nhận các thông số khoan.
b. Via Filling: Không đầy đường mù bẫy hàn trong quá trình lắp ráp, gây ra khiếm khuyết khớp.
Giải pháp: Lấp đầy ống thông bằng đồng hoặc epoxy (VIPPO VIA-in-Pad Plated Over) cho bề mặt phẳng.

2Được chôn cất qua những thách thức.
a. Lỗi sắp xếp: Sự dịch chuyển của lớp bên trong làm ngắt kết nối đường dẫn từ một lớp.
Giải pháp: Sử dụng các máy ép sơn chính xác cao (được dung sai ± 3μm) và các dấu hiệu tín nhiệm để sắp xếp theo thời gian thực.
b. Các mạch mở: Các lỗ hổng lớp phủ trong các đường vi-a chôn không thể sửa chữa sau khi sản xuất.
Giải pháp: Sử dụng kiểm tra tia X để kiểm tra qua mạ trước khi mạ; loại bỏ các tấm có khoảng trống > 2%.

3Thiết kế thực hành tốt nhất
a. Theo các tiêu chuẩn IPC: IPC-6012 (truyền chuẩn PCB) và IPC-2221 (tiêu chuẩn thiết kế) xác định tối thiểu thông qua kích thước và khoảng cách.
b. Tránh quá phức tạp: Sử dụng đường mù một bước nhảy thay vì nhiều bước nhảy khi có thể để giảm chi phí.
c. Đối tác với các chuyên gia:Chọn các nhà sản xuất (như LT CIRCUIT) với các khả năng khoan laser chuyên biệt và mảng xếp hàng tuần tự. Họ có thể cung cấp thông tin phản hồi DFM (Designing for Manufacturability) để tối ưu hóa thiết kế của bạn.

Câu hỏi thường gặp
Q: Một PCB có thể sử dụng cả hai đường vi-a mù và chôn?
A: Vâng, các PCB kết hợp bị chôn mù phổ biến trong các thiết kế phức tạp (ví dụ: ECU ô tô 12 lớp).và một chôn qua kết nối Lớp 2 để Lớp 5 (bên trong), tối ưu hóa không gian và hiệu suất.

Hỏi: Các đường ống mù có phù hợp với PCB công suất cao (ví dụ: 100W +)?
A: Có, nhưng chúng đòi hỏi đường kính lớn hơn (≥ 0,2 mm) và lấp đồng để xử lý dòng điện cao.làm cho nó phù hợp với các trình điều khiển LED và các mô-đun điện nhỏ.

Hỏi: Tại sao các ống dẫn chôn đắm đắt hơn các ống dẫn mù?
A: Các đường viền chôn cất đòi hỏi các bước sắp xếp lớp bên trong bổ sung, mảng đặc biệt và kiểm tra tia X để xác minh kết nối, tất cả đều tăng chi phí lao động và vật liệu.,chi phí này được bù đắp bằng hiệu suất cải thiện.

Hỏi: Có thể sửa chữa các ống thông bị chôn vùi nếu chúng bị hỏng không?
A: Không có đường viền bị chôn vùi giữa các lớp bên trong, vì vậy sửa chữa chúng đòi hỏi phải phá hủy PCB (phá hủy nó).Đây là lý do tại sao kiểm tra tia X trước khi sơn là rất quan trọng để phát hiện các khiếm khuyết sớm.

Hỏi: Kích thước tối thiểu cho ống kính mù và chôn cất là bao nhiêu?
A: Các đường ống mù được khoan bằng laser có thể nhỏ đến 0,1 mm (4 mil), trong khi các đường ống chôn (được khoan bằng laser) bắt đầu từ 0,15 mm (6 mil).

Kết luận
Các ống dẫn mù và chôn cất đều rất cần thiết cho thiết kế PCB hiện đại, nhưng sự khác biệt của chúng về kết nối lớp, sản xuất và hiệu suất làm cho chúng phù hợp với các trường hợp sử dụng khác nhau.Các đường mù sáng trong HDI, điện tử thu nhỏ, nơi truy cập lớp bên ngoài và hiệu quả chi phí quan trọng.và kháng EMI là rất quan trọng.

Chìa khóa thành công là điều chỉnh lựa chọn của bạn với các ưu tiên thiết kế của bạn: không gian, chi phí, tần số tín hiệu và môi trường.và tận dụng các công cụ kiểm tra tiên tiến, bạn có thể mở ra toàn bộ tiềm năng của chúng thông qua các loại PCB tạo ra đáp ứng nhu cầu của 5G, công nghiệp ô tô và đổi mới hàng không vũ trụ.