Fabricación de PCB de precisión, PCB de alta frecuencia, PCB multicapa y montaje de PCB.
Es la fábrica de servicios personalizados más confiable de PCB y PCBA.
I. conceptos básicos de la cueva
Los agujeros a través (via) son una parte importante de los PCB multicapa, y el costo de la perforación suele representar entre el 30% y el 40% del costo de fabricación de los pcb. En pocas palabras, cada agujero en el PCB se puede llamar a través del agujero. En términos de función, los agujeros se pueden dividir en dos categorías: una para conexiones eléctricas entre capas; El otro se utiliza para la fijación o localización de equipos. En términos de proceso, estos a través de agujeros generalmente se dividen en tres categorías, a saber, a través de agujeros ciegos, a través de agujeros enterrados y a través de agujeros. Los agujeros ciegos se encuentran en la parte superior e inferior de la placa de circuito impreso y tienen cierta profundidad para conectar el circuito superficial al circuito interno inferior. La profundidad del agujero generalmente no supera una cierta relación (diámetro del agujero). El agujero enterrado es un agujero de conexión en la capa interior de la placa de circuito impreso que no se extiende a la superficie de la placa de circuito impreso. Estos dos tipos de agujeros se encuentran en la capa interior de la placa de circuito y se completan mediante un proceso de formación a través del agujero antes de la laminación, en el que varias capas interiores pueden superponerse.
El tercer tipo se llama a través del agujero, que atraviesa toda la placa de circuito y se puede utilizar para la interconexión interna o como agujero de instalación y posicionamiento de componentes. Debido a que el a través del agujero es más fácil de lograr en el proceso y más barato, la mayoría de las placas de circuito impreso lo utilizan en lugar de los otros dos a través del agujero. Los siguientes agujeros a través, sin instrucciones especiales, deben considerarse agujeros a través. Desde el punto de vista del diseño, el agujero a través consta principalmente de dos partes, una es la perforación en el Centro y la otra es el área de revestimiento alrededor de la perforación. El tamaño de estas dos partes determina el tamaño del agujero. Obviamente, en el diseño de PCB de alta velocidad y alta densidad, los diseñadores siempre quieren que el agujero sea lo más pequeño posible, lo que puede dejar más espacio de cableado, además, cuanto más pequeño sea el agujero, menor será su propia capacidad parasitaria, más adecuada para circuitos de alta velocidad. Pero la reducción del tamaño del agujero trae consigo un aumento de los costos al mismo tiempo, y el tamaño del agujero no puede reducirse sin restricciones, está limitado por tecnologías como la perforación (perforación) y la galvanoplastia (chapado): cuanto más pequeño es el agujero, más largo es el tiempo de perforación y más fácil es desviarse del centro; Cuando la profundidad del agujero supera las seis veces el diámetro del agujero, no se puede garantizar un cobre uniforme en la pared del agujero. Por ejemplo, si el grosor (profundidad del agujero) de una placa de PCB ordinaria de 6 capas es de 50 milímetros, el fabricante de PCB puede proporcionar un agujero de 8 milímetros en circunstancias normales. Con el desarrollo de la tecnología de perforación láser, el tamaño de la perforación también puede ser cada vez más pequeño. En términos generales, el diámetro del agujero es inferior o igual a 6 mils, lo llamamos microporos. Los microporos se utilizan generalmente en el diseño de HDI (estructuras de interconexión de alta densidad). La tecnología microporosa permite que los agujeros golpeen directamente las almohadillas (via en las almohadillas), lo que mejora considerablemente el rendimiento del circuito y ahorra espacio para el cableado.
El agujero a través de la línea de transmisión es un punto de interrupción con una resistencia discontinua, lo que provocará la reflexión de la señal. Por lo general, la resistencia equivalente del agujero es aproximadamente un 12% menor que la resistencia equivalente de la línea de transmisión. Por ejemplo, cuando una línea de transmisión de 50 Ohm pasa por el agujero, su resistencia se reduce en 6 ohms (específicamente en relación con el tamaño del agujero y el grosor de la placa, en lugar de disminuir). Sin embargo, el reflejo causado por la discontinuidad de la resistencia a través del agujero es en realidad muy pequeño, y su coeficiente de reflexión es solo: (44 - 50) / (44 + 50) = 0,06. Los problemas causados por los agujeros se centran más en la influencia de los condensadores parasitarios y los inductores.
Condensadores parasitarios e inductores a través de agujeros
Los condensadores parasitarios y desordenados existen en el propio agujero. Si el diámetro de la zona de resistencia de soldadura del agujero en la capa de colocación es d2, el diámetro de la almohadilla es d1, el espesor de la placa de PCB es T y la constante dieléctrica del sustrato es mu, la capacidad parasitaria del agujero es aproximadamente C = 1,41 μtd1 / (d2 - d1).
El principal impacto de los condensadores parasitarios en el circuito es prolongar el tiempo de subida de la señal y reducir la velocidad del circuito. Por ejemplo, para una placa de PCB con un grosor de 50 mils, si el diámetro de la almohadilla a través del agujero es de 20 mils (el diámetro de la perforación es de 10 mils) y el diámetro del bloque de soldadura es de 40 mils, podemos aproximar el capacitor parasitario del agujero a través de la fórmula anterior: C = 1.41x4.4x0.050x0.020 / (0.040-0.020) = 0.31pf el cambio de tiempo de subida causado por el capacitor es es aproximadamente: T10 - 90 = 2.2c (z0 / 2) = 2.2x0.31x (50 / 2) = 17.05ps
A partir de estos valores se puede ver que, aunque la influencia de los condensadores parasitarios de un solo agujero en el retraso de ascenso y la desaceleración no es obvia, si se utilizan varios agujeros para el cambio entre capas en el cableado, se utilizan varios agujeros, que deben considerarse cuidadosamente en el diseño. En el diseño real, la capacidad parasitaria se puede reducir aumentando la distancia entre el agujero y la zona de colocación de cobre (almohadilla) o reduciendo el diámetro de la almohadilla.
En el diseño de circuitos digitales de alta velocidad, la inducción parasitaria a través del agujero es más dañina que la inducción parasitaria de los condensadores parasitarios. Su inductor de serie parasitario debilitará la contribución del condensadores de derivación y reducirá la eficiencia de filtrado de todo el sistema de energía. Podemos calcular simplemente la inducción parasitaria de la aproximación del agujero a través utilizando la siguiente fórmula empírica: L = 5,08h [ln (4h / d) + 1], en la que L se refiere a la inducción del agujero a través, H es la longitud del agujero a través y D es el diámetro del agujero central. Como se puede ver en la ecuación, el diámetro del agujero tiene un pequeño impacto en la inducción, pero la longitud del agujero tiene un impacto en la inducción. Utilizando nuevamente el ejemplo anterior, la inducción fuera del agujero se puede calcular en l = 508x0.050 [ln (4x050 / 0010) + 1] = 1015nh. Si el tiempo de subida de la señal es de 1ns, el tamaño de resistencia equivalente es XL = Pi L / T10 - 90 = 3,19 pi. En el caso de corrientes de alta frecuencia, esta resistencia no puede ser ignorada. En particular, los condensadores de derivación deben atravesar dos agujeros para conectar la capa de alimentación a la formación, duplicando así la inducción parasitaria del agujero.
3. cómo usar el agujero
A través del análisis anterior de las características parasitarias de los agujeros a través, podemos ver que en el diseño de PCB de alta velocidad, los agujeros a través aparentemente simples a menudo tienen un gran impacto negativo en el diseño del circuito. Para reducir los efectos adversos del efecto parasitario del agujero, podemos probar lo siguiente en el diseño:
1. teniendo en cuenta el costo y la calidad de la señal, se seleccionó una apertura razonable. Si es necesario, considere usar agujeros de diferentes tamaños. Por ejemplo, para los cables de alimentación o de tierra, se considera el uso de tamaños más grandes para reducir la resistencia y para el cableado de señales, se utilizan agujeros más pequeños. Por supuesto, a medida que el tamaño del agujero disminuye, el costo correspondiente también aumentará.
2. las dos fórmulas anteriores muestran que el uso de placas de PCB más delgadas ayuda a reducir los dos parámetros parasitarios de la perforación.
3. el cableado de señales en el tablero de PCB debe tratar de no cambiar de capa, es decir, tratar de no usar agujeros innecesarios.
4. los pines de la fuente de alimentación y el suelo deben perforarse en el agujero más cercano, y los cables entre los agujeros y los pines deben ser lo más cortos posible. Se pueden considerar múltiples agujeros paralelos para reducir la inducción equivalente.
5. algunos agujeros de tierra se colocan cerca del agujero de estratificación de la señal para proporcionar un circuito cerrado para la señal. Incluso puedes poner algunos agujeros de tierra adicionales en el pcb.
6. para las placas de PCB de alta velocidad con alta densidad, se pueden considerar microporos.
