Návrh plošných spojů skrz sklo Průchod ve skleněném provedení

Průchodka skrz sklo (TGV) je vertikální elektrické spojení vytvořené skrz skleněný substrát. V návrhu skleněných desek plošných spojů umožňuje přenos signálů, energie, uzemnění nebo tepla skrz tloušťku skla, takže substrát může podporovat směrování mezi povrchy, vrstvami a funkčními oblastmi. Díky tomu jsou průchodky skrz sklo důležitým konstrukčním prvkem v rozvržení skleněných desek plošných spojů, strukturách skleněných jader, směrování ve stylu mezikusů a VF obvodech, kde záleží na rovinnosti, rozměrové stabilitě a řízeném propojení. V rámci návrhu skleněných desek plošných spojů není průchodka skrz sklo jen výrobním prvkem, ale také prvkem směrování a integrace, který formuje způsob použití celého substrátu.

Vyžádejte si cenovou nabídku na skleněné desky plošných spojů

Co znamená průchozí průchod skrz sklo v návrhu skleněných desek plošných spojů

V návrhu skleněných desek plošných spojů je průchodka skrz sklo vertikální propojení, které spojuje vodiče na horní a spodní straně skleněného substrátu. Bez ní může sklo podporovat pouze mnohem jednodušší povrchové směrování. Jakmile jsou zavedeny průchodky skrz sklo, může návrh začít koordinovaně využívat oba povrchy substrátu a sklo se stává součástí ucelenější architektury obvodu, místo aby fungovalo pouze jako pevná opora.

Proto by se průchodka skrz sklo neměla chápat jen jako otvor skrz sklo. Je to konstrukční struktura s elektrickými, mechanickými a procesními důsledky. Otvor ve skle, kov uvnitř něj, geometrie kontaktní plošky kolem něj a k němu připojené trasy, to vše dohromady funguje.

• Elektrická role: propojuje signály, zem, napájení nebo tepelné cesty skrz skleněné tělo
• Mechanická role: musí být kompatibilní s křehkým, pevným podkladem
• Role směrování: umožňuje oběma stranám skla sdílet funkce obvodu
• Integrační role: podporuje složitější rozvržení než frézování skla na jedné ploše

Role průchodů skrz sklo ve skleněných deskách plošných spojů při směrování

Hlavní úlohou průchodu skrz sklo je vést elektrické cesty substrátem, aby návrh nebyl omezen na jeden povrch. U skleněných desek plošných spojů je oblast pro směrování často omezenější než u běžných vícevrstvých organických desek, protože návrh může vyžadovat zachování optického prostoru, pečlivé řízení hustoty vodičů nebo podporu různých funkcí na opačných stranách substrátu. Průchod skrz sklo pomáhá tento problém vyřešit přidáním vertikálního směrování do strategie uspořádání.

To se stává obzvláště užitečným, když horní a spodní strana skla slouží různým účelům. Jedna strana může být použita pro směrování signálu s jemným roztečem, zatímco opačná strana může být použita pro zemní referenci, rozvod energie, stínící struktury, tepelné cesty nebo větší propojovací plošky.

S rostoucí hustotou trasování začíná umístění propojení, rozteč a přechody mezi kontakty ovlivňovat celou organizaci obvodu. To je jeden z důvodů, proč je plánování propojení skrz sklo úzce spjato s výrobou skleněných desek plošných spojů , kde musí tvarování propojení, uspořádání vodičů a využití povrchu spolupracovat.

Proč se sklo mění pomocí designové logiky

S průchozím skleněným otvorem nelze zacházet stejně jako s pokoveným průchozím otvorem v desce FR-4, protože sklo mění logiku návrhu. Organické lamináty se vrtají a pokovují v rámci vyspělého procesu vícevrstvých desek plošných spojů a jejich průchody se obvykle chápou jako standardní prvky pro skládání. Sklo je jiné. Je tuhé, křehké, vysoce rozměrově stabilní a méně tolerantní k poškození hran nebo nekontrolovanému vzniku trhlin.

To znamená, že prostup není jen elektrickým přechodem, ale také lokální mechanickou událostí v substrátu. Umístění prostupů, rozteč hran, lokální zatížení kovu a vztah tloušťky – to vše vyžaduje větší pozornost než u běžných rozvržení FR-4.

Integrace metalizace a návarů

Metalizace je klíčová pro výkon průchodů skrz sklo, protože otvor ve skle se stává užitečným až poté, co se přemění na stabilní vodivou strukturu. Z konstrukčního hlediska ovlivňuje metalizace více než jen elektrickou kontinuitu. Ovlivňuje také adhezi, odpor, kompatibilitu s procesem, rovinnost povrchu kolem průchodu a to, jak dobře se vertikální propojení spojuje s vodičovým systémem na obou stranách substrátu.

Z tohoto důvodu by metalizace měla být považována za součást architektury návrhu, nikoli pouze za následný krok výroby.

1. Úvodní formace: Propojovací dráha je vytvořena ve skle s řízenou geometrií
2. Příprava povrchu: skleněný povrch je upraven pro spolehlivou přilnavost kovu
3. Semínko a vodivé nánosy: průchod se stává použitelným vertikálním vodičem
4. Integrace s routingem: Propojení propojením kontaktních plošek, tras a nástavců na obou stranách

Toto se stává náročnějším, když je průchodka součástí nanášeného substrátu, spíše než jednoduchým oboustranným skleněným obvodem. Proto je konstrukce průchodek skrz sklo úzce spjata se strukturami desek plošných spojů se skleněným jádrem , kde je třeba vertikální propojení, vyvážení nanášené vrstvy a stabilitu substrátu brát v úvahu společně.

Návrhové aspekty pro struktury se skleněným jádrem, mezilehlým členem a RF

Konstrukční aspekty pro průchodku skrz sklo silně závisí na typu vyráběné skleněné struktury. Stejná koncepce průchodky může hrát velmi odlišné role v závislosti na tom, zda je substrát určen pro integraci pouzdra, směrování meziprocesorů nebo pro vysokofrekvenční výkon.

Skleněné jádrové struktury

V substrátech se skleněným jádrem je propojovací otvor obvykle součástí hustšího propojovacího systému ve stylu pouzdra. Účinnost směrování, symetrie sestavení, kvalita vertikálního přechodu a rovinnost substrátu jsou všechny faktory důležité společně.

Interpozerové struktury

V rozvrženích typu interposer funguje propojka jako součást redistribuční architektury, kde hustota vodičů a přesnost rozvržení jsou klíčové pro funkci substrátu. Jedná se o prostředí, kde se rozvržení desek plošných spojů se skleněnými interposery spoléhají na propojky skrz sklo jako součást směrovací sítě, nikoli jako na izolovaná spojení.

RF struktury

V RF a mikrovlnných strukturách může být propojovací otvor součástí uzemnění, stínění, referenčních přechodů nebo řízeného pohybu signálu skrz skleněné těleso. V těchto návrzích nelze geometrii propojovacího otvoru oddělit od struktury kontaktních plošek, zpětné cesty, uspořádání vodičů a okolního dielektrického chování. Proto se plánování propojovacího otvoru skrz sklo často zvažuje společně s požadavky na vysokofrekvenční skleněné desky plošných spojů .

Aplikace a Často kladené otázky

Průchodky skrz sklo podporují aplikace ve skleněných deskách plošných spojů tím, že umožňují substrátu nést více než jednu obvodovou funkci současně. V některých rozvrženích propojují signálové prvky mezi dvěma povrchy pevné skleněné desky. V jiných pomáhají oddělit signálové, zemnící a napájecí funkce na různých stranách substrátu. V hustších strukturách souvisejících s pouzdry podporují vertikální přechody uvnitř kompaktní propojovací sítě.

Jsou také užitečné tam, kde je nutné kombinovat elektrické vedení s dalšími požadavky na úroveň substrátu. Některé průhledné nebo poloprůhledné struktury vyžadují pečlivé umístění vodičů při zachování propojení přes substrát. Některé tepelné nebo osvětlovací konstrukce vyžadují vertikální vodivé cesty, které podporují jak vedení, tak i přenos tepla. Proto se v některých skleněných deskách plošných spojů s LED diodami objevují také skleněné průchody.

Vzhledem k tomu, že se technologie obvodů na bázi skla neustále rozšiřuje, zůstávají průchody skrz sklo jedním z konstrukčních prvků, které tento rozvoj umožňují. Umožňují, aby sklo fungovalo nejen jako pevný nebo průhledný substrát, ale také jako součást výkonnějšího propojovacího systému pro pokročilé pouzdro, směrování RF a specializovanou elektronickou integraci. Požadavky na projekt lze zaslat přímo prostřednictvím stránky s cenovou nabídkou.