Berita PCB - Pemandu reka PCB tentang vias

1. Via

Via adalah salah satu komponen penting PCB berbilang-lapisan, dan biaya pengeboran biasanya mengandungi 30% hingga 40% biaya penghasilan PCB. Setiap lubang di PCB boleh dipanggil melalui. Dari sudut pandangan fungsi, vias boleh dibahagi ke dua kategori: satu digunakan untuk sambungan elektrik diantara lapisan; yang lain digunakan untuk memperbaiki atau menempatkan peranti. Dalam bentuk proses, vial ini secara umum dibahagi ke tiga kategori, iaitu vial buta, vial terkubur dan melalui vial. Via buta ditempatkan pada permukaan atas dan bawah papan sirkuit cetak dan mempunyai kedalaman tertentu. Mereka digunakan untuk menyambungkan garis permukaan dan garis dalaman di bawah. Kedalaman lubang biasanya tidak melebihi nisbah tertentu (terbuka). Lubang terkubur merujuk ke lubang sambungan yang terletak dalam lapisan dalaman papan sirkuit cetak, yang tidak meneruskan ke permukaan papan sirkuit. Dua jenis lubang yang disebut di atas ditempatkan dalam lapisan dalaman papan sirkuit, dan disempurnakan oleh proses bentuk lubang melalui sebelum laminasi, dan beberapa lapisan dalaman mungkin ditutup semasa bentuk melalui. Jenis ketiga dipanggil lubang melalui, yang menembus seluruh papan sirkuit dan boleh digunakan untuk sambungan dalaman atau sebagai lubang pemasangan komponen. Kerana lubang melalui lebih mudah untuk dilaksanakan dalam proses dan biaya lebih rendah, kebanyakan papan sirkuit cetak menggunakannya daripada dua jenis lain melalui lubang. Berikut melalui lubang, kecuali ditentukan sebaliknya, dianggap sebagai melalui lubang.

Dari sudut pandangan desain, laluan terbuat dari dua bahagian, satu ialah lubang bor di tengah, dan yang lain ialah kawasan pad di sekitar lubang bor, seperti yang dipaparkan dalam figura di bawah. Saiz dua bahagian ini menentukan saiz melalui. Jelas sekali, dalam rancangan PCB dengan kelajuan tinggi, densiti tinggi, perancang sentiasa berharap bahawa semakin kecil lubang melalui, semakin baik, sehingga lebih banyak ruang kabel boleh ditinggalkan di papan. Selain itu, semakin kecil lubang melalui, kapasitas parasit sendiri. Semakin kecil ia, semakin sesuai ia untuk sirkuit kelajuan tinggi. Namun, pengurangan saiz lubang juga menyebabkan peningkatan kos, dan saiz botol tidak boleh dikurangkan tanpa batas. Ia dibatasi oleh teknologi proses seperti pengeboran dan plat: semakin kecil lubang, semakin banyak pengeboran semakin lama lubang mengambil, semakin mudah ia untuk melebihi dari kedudukan tengah; dan apabila kedalaman lubang melebihi 6 kali diameter lubang terbongkar, ia tidak boleh dijamin bahawa dinding lubang boleh dilapis secara serentak dengan tembaga. Contohnya, tebal (melalui kedalaman lubang) papan PCB 6 lapisan normal adalah kira-kira 50Mil, jadi diameter pengeboran minimum yang penghasil PCB boleh menyediakan hanya boleh mencapai 8Mil.

Kedua, kapasitas parasit melalui

Melalui diri sendiri mempunyai kapasitas parasit ke tanah. Jika diketahui bahawa diameter lubang pengasingan di lapisan tanah melalui adalah D2, diameter pad melalui adalah D1, tebal papan PCB adalah T, dan konstan dielektrik substrat papan adalah ε, maka kapasitas parasit melalui adalah kira-kira:

C=1.41εTD1/(D2-D1)

Kesan utama kapasitas parasit melalui litar adalah untuk memperpanjang masa naik isyarat dan mengurangkan kelajuan litar. Contohnya, untuk PCB dengan tebal 50Mil, jika melalui dengan diameter dalaman 10Mil dan diameter pad 20Mil digunakan, dan jarak antara pad dan kawasan tembaga tanah ialah 32Mil, maka kita boleh kira-kira melalui menggunakan formula di atas Kapensiti parasit adalah kira-kira: C=1.41x4.4x0.050x0.020/(0.032-0.020)=0.517pF, - perubahan masa naik disebabkan oleh bahagian ini kapasitas adalah: T10-90=2.2C(Z0/2)=2.2 x0.517x(55/2)=31.28ps. Ia boleh dilihat dari nilai-nilai ini bahawa walaupun kesan lambat naik disebabkan oleh kapasitas parasit tunggal melalui tidak jelas, jika melalui digunakan berbilang kali dalam jejak untuk menukar antara lapisan, perancang patut mempertimbangkan dengan hati-hati.

Ketiga, induktan parasit melalui

Sama seperti, terdapat induksi parasit bersama dengan kapasitas parasit vias. Dalam rancangan sirkuit digital kelajuan tinggi, kerosakan disebabkan oleh induktan parasit vias sering lebih besar daripada kesan kapasitas parasit. Induktansi seri parasitik akan lemahkan kontribusi kondensator bypass dan lemahkan kesan penapisan seluruh sistem kuasa. Kita boleh menghitung induksi parasit melalui formula berikut:

L=5.08h[ln(4h/d)+1] di mana L merujuk kepada induktan laluan, h ialah panjang laluan, dan d ialah diameter lubang tengah. Ia boleh dilihat dari formula bahawa diameter melalui mempunyai pengaruh kecil pada induktan, dan panjang melalui mempunyai pengaruh terbesar pada induktan. Masih menggunakan contoh di atas, induktansi laluan boleh dihitung sebagai: L=5.08x0.050[ln(4x0.050/0.010)+1]=1.015nH. Jika masa naik isyarat adalah 1ns, maka impedance yang sama adalah: XL=Ï-L/T10-90=3.19Ω. Impedansi seperti ini tidak boleh lagi diabaikan apabila arus frekuensi tinggi berlalu. Perhatian istimewa perlu diberikan kepada fakta bahawa kapasitator bypass perlu melewati dua vias apabila menyambung pesawat kuasa dan pesawat tanah, sehingga induktan parasit vias akan meningkat secara eksponensial.

Keempat, melalui desain dalam PCB kelajuan tinggi

Melalui analisis atas ciri-ciri parasit vias, kita boleh melihat bahawa dalam desain PCB kelajuan tinggi, proses yang nampak mudah adalah Holes sering juga membawa kesan negatif besar kepada desain sirkuit. Untuk mengurangi kesan negatif yang disebabkan oleh kesan parasit vias, perkara berikut boleh dilakukan dalam rancangan:

1. Mengingat kualiti kos dan isyarat, pilih saiz yang masuk akal melalui saiz. Contohnya, untuk rancangan modul memori PCB 6-10 lapisan, lebih baik menggunakan kunci 10/20Mil (drilled/pad). Untuk beberapa papan besar-densiti saiz kecil, anda juga boleh cuba menggunakan 8/18Mil. lubang. Dalam keadaan teknikal semasa, ia sukar untuk menggunakan vias yang lebih kecil. Untuk kuasa atau butang tanah, anda boleh mempertimbangkan menggunakan saiz yang lebih besar untuk mengurangkan impedance.

2. Dua formula yang dibincangkan di atas boleh dicat. Penggunaan PCB yang lebih tipis adalah berguna untuk mengurangi dua jenis vial. Parameter kesehatan.

3. Cuba jangan ubah lapisan jejak isyarat pada papan PCB, iaitu, cuba jangan guna kunci yang tidak diperlukan.

4. Kekuatan dan pins tanah patut dibuang di dekat sini, dan memimpin antara laluan dan pin sepatutnya sebagai pendek yang mungkin, kerana mereka akan meningkatkan induktan. Pada masa yang sama, kuasa dan tanah memimpin seharusnya sebisak mungkin untuk mengurangi impedance.

5. Letakkan beberapa kunci mendarat dekat kunci lapisan isyarat untuk menyediakan loop terdekat untuk isyarat. Ia bahkan mungkin untuk meletakkan sejumlah besar vial tanah yang berlebihan di papan PCB. Tentu saja, rancangan perlu fleksibel. Model yang dibincangkan lebih awal adalah kes di mana ada pads pada setiap lapisan. Kadang-kadang, kita boleh mengurangi atau bahkan membuang pads beberapa lapisan. Terutama apabila ketepatan botol sangat tinggi, ia mungkin menyebabkan bentuk tumpuan patah yang memisahkan loop dalam lapisan tembaga. Untuk menyelesaikan masalah ini, selain bergerak kedudukan melalui, kita juga boleh pertimbangkan meletakkan melalui pada lapisan tembaga. Saiz pad dikurangkan.