Tecnología de PCB - PCB a través del agujero (via) y sus funciones y aplicaciones

El agujero es uno de los componentes importantes de los PCB multicapa, y el costo de 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 un agujero. Desde el punto de vista funcional, los agujeros se pueden dividir en dos categorías: una para la conexión eléctrica entre capas; Otro para dispositivos de fijación o posicionamiento. Técnicamente, estos agujeros se dividen generalmente en tres categorías, a saber, agujeros ciegos, agujeros enterrados y agujeros. Los agujeros ciegos se encuentran en la parte superior e inferior de la placa de circuito impreso y tienen cierta profundidad. Se utilizan para conectar líneas superficiales con líneas internas inferiores. La profundidad del agujero generalmente no supera una cierta proporción (diámetro del agujero).

Desde el punto de vista del diseño, el agujero a través consta principalmente de dos partes, una es la perforación en el Medio 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 en la placa. Además, cuanto menor sea el agujero, menor será su propia capacidad parasitaria. Cuanto más pequeño sea, más adecuado será para circuitos de alta velocidad. Sin embargo, la reducción del tamaño del agujero también trae consigo un aumento de los costos, y el tamaño del agujero no se puede reducir indefinidamente. Está limitado por técnicas de proceso como la perforación y la galvanoplastia: cuanto más pequeña es la perforación, más se perfora. cuanto más tiempo se perfora, más fácil es desviarse de la posición central; Y cuando la profundidad del agujero supera las seis veces el diámetro del agujero, no se puede garantizar que la pared del agujero pueda ser cubierta de cobre uniformemente. Por ejemplo, si un tablero de PCB ordinario de 6 capas tiene un espesor de 50 milímetros (profundidad del agujero).

Entonces, en circunstancias normales, el tamaño mínimo de Poro que el fabricante de PCB puede proporcionar solo puede alcanzar los 8 mils. Con el desarrollo de la tecnología de perforación láser, el tamaño de la perforación puede ser cada vez más pequeño. Por lo general, los poros con un diámetro inferior o igual a 6 mils se llaman microporos. El agujero se utiliza generalmente en el diseño de HDI (estructura de interconexión de alta densidad). La tecnología microvia permite el estampado directo de agujeros en la almohadilla (agujeros en la almohadilla), lo que mejora considerablemente el rendimiento del circuito y ahorra espacio para el cableado.

Condensadores parasitarios e inductores a través del agujero

El agujero en sí tiene condensadores parasitarios. Si se sabe que el diámetro de la máscara de soldadura en la formación de unión a través del agujero es d2, el diámetro de la almohadilla a través del agujero es d1, el espesor de la placa de PCB es T y la constante dieléctrica del sustrato de la placa es isla, la capacidad parasitaria del agujero es similar a:

C = 1,41 isla td1 / (d2 - d1)

El principal impacto de los condensadores parasitarios a través del agujero en el circuito es prolongar el tiempo de subida de la señal y reducir la velocidad del circuito. Por ejemplo, para un PCB de 50 milímetros de espesor, si el diámetro de la almohadilla perforada utilizada es de 20 milímetros (el diámetro del agujero es de 10 milímetros) y el diámetro de la máscara de soldadura es de 40 milímetros, entonces podemos usar la fórmula anterior para aproximar el tamaño del agujero. el capacitor parasitario es aproximadamente:

C = 141x4.4x0.050x0.020 / (0040 - 0020) = 031pf

La cantidad de cambio en el tiempo de subida causado por esta parte de la capacidad 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 el efecto del retraso ascendente causado por la capacidad parasitaria de un solo agujero no es obvio, se utilizarán varios agujeros si se utilizan varios agujeros en el rastro para cambiar entre capas. El diseño debe considerarse cuidadosamente. En el diseño real, la capacidad parasitaria se puede reducir aumentando la distancia entre el agujero a través y la zona de cobre (almohadilla inversa) o reduciendo el diámetro de la almohadilla.

Cómo usar el agujero

A través del análisis anterior de las características parasitarias del agujero, podemos ver que en el diseño de PCB de alta velocidad, el agujero aparentemente simple a menudo tiene un gran impacto negativo en el diseño del circuito. Para reducir los efectos adversos causados por los efectos parasitarios del agujero, se pueden realizar las siguientes operaciones en el diseño:

A teniendo en cuenta el costo y la calidad de la señal, se selecciona un tamaño razonable a través del tamaño. Si es necesario, puede considerar usar diferentes tamaños de agujeros. Por ejemplo, para las fuentes de alimentación o los agujeros de tierra, se puede considerar el uso de tamaños más grandes para reducir la resistencia, y para los rastros de señal, se pueden usar agujeros más pequeños. Por supuesto, a medida que el tamaño del agujero disminuye, el costo correspondiente también aumentará.

B Se pueden obtener las dos fórmulas discutidas anteriormente, y el uso de PCB más delgados favorece la reducción de dos parámetros parasitarios a través del agujero.

C. los rastros de señal en el tablero de PCB no deben cambiarse en la medida de lo posible, lo que significa que los agujeros innecesarios no deben usarse en la medida de lo posible.

Los pines de la fuente de alimentación D y el suelo deben perforarse cerca, y el cable entre el agujero y el pin debe ser lo más corto posible. Se considera perforar varios agujeros en paralelo para reducir la inducción equivalente.

E colocar algunos agujeros a través de tierra cerca de los agujeros a través de la capa de cambio de señal para proporcionar el retorno más cercano a la señal. Incluso puede colocar algunos agujeros de tierra redundantes en el pcb.

F para placas de PCB de alta densidad y alta velocidad, se puede considerar el uso de microporos.