Leiterplattentechnisch - PCB blind und vergraben Loch Definition von PCB (blindes Loch, durch Loch, vergrabenes Loch)

Im Hochgeschwindigkeits-PCB-Design ist das Via-Design ein wichtiger Faktor. Es besteht aus dem Loch, dem Pad-Bereich um das Loch und dem POWER-Schicht-Isolationsbereich. Es wird normalerweise in drei Arten unterteilt: blind begraben über PCB, begraben über PCB und durch Loch PCB. Im PCB-Designprozess werden durch die Analyse der parasitären Kapazität und der parasitären Induktivität der Vias einige Vorsichtsmaßnahmen beim Design von Hochgeschwindigkeits-PCB-Vias zusammengefasst.

Derzeit ist Hochgeschwindigkeits-PCB-Design weit verbreitet in der Kommunikation, Computer, Grafik und Bildverarbeitung und anderen Bereichen. Alle elektronischen High-Tech-Produktdesigns mit Mehrwert verfolgen Eigenschaften wie niedrigen Stromverbrauch, geringe elektromagnetische Strahlung, hohe Zuverlässigkeit, Miniaturisierung und geringes Gewicht. Um die oben genannten Ziele zu erreichen, ist Via Design ein wichtiger Faktor im Hochgeschwindigkeits-PCB-Design.

1. Via Via ist ein wichtiger Faktor beim Design von mehrschichtigen PCB-Fabriken. Ein Durchgang besteht hauptsächlich aus drei Teilen, einer ist das Loch; Die andere ist der Pad Bereich um das Loch; Der dritte ist der Isolationsbereich der POWER-Schicht. Der Prozess des Durchgangslochs besteht darin, eine Metallschicht auf der zylindrischen Oberfläche der Lochwand des Durchgangslochs durch chemische Abscheidung zu platten, um die Kupferfolie zu verbinden, die mit den mittleren Schichten verbunden werden muss, und die oberen und unteren Seiten des Durchgangslochs werden zu gewöhnlichen Pads gemacht. Die Form kann direkt mit den Linien auf der oberen und unteren Seite verbunden werden oder nicht verbunden werden. Vias können die Rolle von elektrischen Anschluss-, Befestigungs- oder Positioniervorrichtungen spielen.

Vias werden im Allgemeinen in drei Kategorien unterteilt: blinde Löcher, vergrabene Löcher und Durchgangslöcher. Blindlöcher befinden sich auf der Ober- und Unterseite der Leiterplatte und haben eine bestimmte Tiefe. Sie werden verwendet, um die Oberflächenlinie und die darunterliegende innere Linie zu verbinden. Die Tiefe des Lochs und der Durchmesser des Lochs überschreiten normalerweise ein bestimmtes Verhältnis nicht. Begrabenes Loch bezieht sich auf das Verbindungsloch in der inneren Schicht der Leiterplatte, das sich nicht bis zur Oberfläche der Leiterplatte erstreckt. Sowohl blinde als auch vergrabene Löcher befinden sich in der inneren Schicht der Leiterplatte und werden durch einen Durchgangslochformungsprozess vor der Laminierung abgeschlossen, und mehrere innere Schichten können während der Bildung des Durchgangs überlappt werden. Durchgangslöcher, die die gesamte Leiterplatte durchlaufen, können zur internen Verschaltung oder als Einbaupositionierungsloch eines Bauteils verwendet werden. Da das Durchgangsloch im Prozess einfacher zu realisieren ist, sind die Kosten niedriger, so dass die allgemeine Leiterplatte durch Loch verwendet wird. Die Klassifizierung der Durchkontaktierungen ist in Abbildung 2 dargestellt.

2. Parasitische Kapazität der Vias Das Vias selbst hat parasitäre Kapazität zur Masse. Wenn der Durchmesser des Isolationslochs auf der Bodenschicht des Durchgangs D2 ist, der Durchmesser des Durchgangs D1 ist, die Dicke der Leiterplatte ist T und die Dielektrizitätskonstante des Leiterplattensubstrats ist ε, dann ist die parasitäre Kapazität des Durchgangs ähnlich: C =1.41εTD1/(D2-D1)

Der Haupteffekt der parasitären Kapazität des Durchgangslochs auf der Schaltung besteht darin, die Anstiegszeit des Signals zu verlängern und die Geschwindigkeit der Schaltung zu verringern. Je kleiner der Kapazitätswert, desto kleiner der Effekt.

3. Parasitische Induktivität der Durchkontaktierungen Das Durchkontakt selbst hat parasitäre Induktivität. Bei der Konstruktion von Hochgeschwindigkeits-Digitalschaltungen ist der Schaden, der durch die parasitäre Induktivität des Durchgangs verursacht wird, oft größer als der Einfluss der parasitären Kapazität. Die parasitäre Reiheninduktivität des Durchgangs schwächt die Funktion des Bypass-Kondensators und schwächt die Filterwirkung des gesamten Stromsystems. Wenn L sich auf die Induktivität des Durchgangs bezieht, ist h die Länge des Durchgangs und d ist der Durchmesser des Mittellochs,Die parasitäre Induktivität des Durchgangs ist ähnlich zu: L=5.08h[ln(4h/d)+1] Es kann aus der Formel gesehen werden, dass der Durchmesser des Durchgangs einen kleinen Einfluss auf die Induktivität hat, und die Länge des Durchgangs hat den größten Einfluss auf die Induktivität.

4. Non-through über Technologie Non-through Vias umfassen blinde Vias und vergrabene Vias. In der Non-Through-Via-Technologie kann die Anwendung von blinden Durchkontaktierungen und vergrabenen Durchkontaktierungen die Größe und Qualität der Leiterplatte erheblich reduzieren, die Anzahl der Schichten reduzieren, die elektromagnetische Verträglichkeit verbessern, die Eigenschaften elektronischer Produkte erhöhen, Kosten senken und auch die Entwurfsarbeit einfacher und schneller machen. Im traditionellen PCB-Design und -Verarbeitung können Durchgangslöcher viele Probleme bringen. Erstens nehmen sie eine große Menge effektiven Platzes ein, und zweitens sind eine große Anzahl von Durchgangslöchern dicht an einer Stelle verpackt, was auch ein großes Hindernis für die innere Schichtverdrahtung der mehrschichtigen Leiterplatte schafft. Diese Durchgangslöcher nehmen den für die Verdrahtung erforderlichen Platz ein und durchlaufen intensiv die Stromversorgung und den Boden. Die Oberfläche der Drahtschicht zerstört auch die Impedanzmerkmale der Stromerddrahtschicht und macht die Stromerddrahtschicht unwirksam. Und die herkömmliche mechanische Methode des Bohrens wird 20-mal die Arbeitsbelastung der Nicht-Durchgangslochtechnologie sein. Im PCB-Design haben sich zwar die Größe der Pads und Durchkontaktierungen allmählich verringert, wenn die Dicke der Leiterplattenschicht nicht proportional verringert wird, das Seitenverhältnis des Durchgangslochs erhöht sich, und die Erhöhung des Seitenverhältnisses des Durchgangslochs verringert die Zuverlässigkeit. Mit der Reife der fortschrittlichen Laserbohrtechnologie und der Plasma-Trockenätztechnologie ist es möglich, nicht durchdringende kleine blinde Löcher und kleine vergrabene Löcher anzuwenden. Wenn der Durchmesser dieser nicht durchdringenden Durchkontaktierungen 0.3mm beträgt, betragen die parasitären Parameter etwa 1/10 des ursprünglichen konventionellen Lochs, was die Zuverlässigkeit der Leiterplatte verbessert. Aufgrund der Non-Through-Via-Technologie gibt es wenige große Durchgänge auf der Leiterplatte, die mehr Platz für das Routing bieten können. Der verbleibende Platz kann für großflächige Abschirmungen genutzt werden, um die EMI/RFI-Leistung zu verbessern. Gleichzeitig kann auch mehr verbleibender Platz für die innere Schicht genutzt werden, um das Gerät und die wichtigsten Netzwerkkabel teilweise abzuschirmen, so dass es die beste elektrische Leistung hat. Die Verwendung von nicht durchgehenden Durchkontaktierungen erleichtert das Auslüften der Gerätestifte, macht es einfach, Stiftgeräte mit hoher Dichte (wie BGA-verpackte Geräte) zu routen, die Verdrahtungslänge zu verkürzen und die Timing-Anforderungen von Hochgeschwindigkeitsschaltungen zu erfüllen.

5. Über Auswahl in gewöhnlicher Leiterplatte Im gewöhnlichen Leiterplattendesign haben die parasitäre Kapazität und die parasitäre Induktivität des Durchgangs wenig Einfluss auf das Leiterplattendesign. Für den 1-4-Schicht-PCB-Entwurf, 0.36mm/0.61mm/1.02mm (gebohrtes Loch/Pad/POWER-Isolationsbereich wird im Allgemeinen ausgewählt) ) Vias sind besser. Für einige Signalleitungen mit speziellen Anforderungen (wie Stromleitungen, Erdungsleitungen, Taktleitungen usw.) können 0.41mm/0.81mm/1.32mm Durchgänge ausgewählt werden, oder Durchgänge anderer Größen können entsprechend der tatsächlichen Situation ausgewählt werden.

6. Durch Design in Hochgeschwindigkeits-PCB Durch die obige Analyse der parasitären Eigenschaften von Durchkontaktierungen können wir sehen, dass im Hochgeschwindigkeits-PCB-Design scheinbar einfache Durchkontaktierungen oft große negative Auswirkungen auf das Schaltungsdesign haben. Um die durch die parasitären Wirkungen der Vias verursachten negativen Auswirkungen zu reduzieren, kann im Design Folgendes getan werden:(1) Wählen Sie eine angemessene Durchgangsgröße. Für mehrschichtiges Leiterplattendesign mit allgemeiner Dichte ist es besser, 0.25mm/0.51mm/0.91mm (gebohrte Löcher/Pads/POWER-Isolationsbereich) Durchgänge zu verwenden; Für einige Leiterplatten mit hoher Dichte kann 0.20mm/0.46 auch verwendet werden Für Durchgänge von mm/0.86mm, können Sie auch nicht-durchgehende Durchgänge versuchen; Für Strom- oder Masseverbindungen können Sie eine größere Größe zur Reduzierung der Impedanz in Betracht ziehen; (2) Je größer die POWER-Isolationsfläche, desto besser, wenn man die Durchgangsdichte auf der Leiterplatte betrachtet, im Allgemeinen D1=D2+0.41; (3) Die Signalspuren auf der Leiterplatte sollten nicht so weit wie möglich verändert werden, das heißt, die Durchkontaktierungen sollten so weit wie möglich reduziert werden; (4) Die Verwendung einer dünneren Leiterplatte ist vorteilhaft, um die beiden parasitären Parameter des Durchgangs zu reduzieren; (5) Die Strom- und Erdungsstifte sollten über Löcher in der Nähe hergestellt werden. Je kürzer die Leitung zwischen Durchgangsloch und Stift ist, desto besser, da sie die Induktivität erhöhen. Gleichzeitig sollten die Strom- und Masseleitungen so dick wie möglich sein, um die Impedanz zu reduzieren; (6) Platzieren Sie einige Erdungsdurchgänge in der Nähe der Durchgänge der Signalschicht, um eine Kurzstreckenschleife für das Signal bereitzustellen. Natürlich müssen spezifische Fragestellungen bei der Gestaltung detailliert analysiert werden. In Anbetracht der Kosten und der Signalqualität hoffen Designer beim Hochgeschwindigkeits-PCB-Design immer, dass je kleiner das Durchgangsloch ist, desto besser, so dass mehr Verdrahtungsraum auf der Platine gelassen werden kann. Je kleiner das Durchgangsloch, desto kleiner die parasitäre Kapazität, desto besser geeignet für Hochgeschwindigkeitsschaltungen. Im PCB-Design mit hoher Dichte haben die Verwendung von nicht durchgehenden Durchkontaktierungen und die Verringerung der Größe von Durchkontaktierungen auch zu einem Kostenanstieg geführt, und die Größe von Durchkontaktierungen kann nicht unbegrenzt reduziert werden. Es wird durch Bohr- und Galvanikprozesse des Leiterplattenherstellers beeinflusst. Technische Einschränkungen sollten beim Design von Hochgeschwindigkeits-Leiterplatten-Durchkontaktierungen ausgewogen berücksichtigt werden.