Data PCB - Vias on PCB

Laluan adalah salah satu komponen penting bagi pelbagai lapisan Papan PCB, dan biaya pengeboran biasanya menghasilkan 30% hingga 40% biaya Papan PCB produksi. Simple put, setiap lubang di PCB boleh dipanggil melalui.

1. Dari perspektif fungsi, unit synonyms for matching user input boleh dibahagi ke dua kategori:

1) Ia digunakan sebagai sambungan elektrik antara lapisan;

2) It is used for fixing or positioning the device.

In terms of process, these vias are generally divided into three categories, namely blind vias, buried vias, and through vias.

Blind holes are located on the top and bottom surfaces of the printed circuit board, with a certain depth, for the connection of the surface circuit and the underlying inner circuit, and the depth of the hole usually does not exceed a certain ratio (diameter).

Via terkubur merujuk ke lubang sambungan yang ditempatkan dalam lapisan dalaman papan sirkuit cetak, yang tidak meneruskan ke permukaan papan sirkuit. The above two types of holes are located in the inner layer of the circuit board and are completed by the through hole forming process before lamination. Semasa bentuk lubang melalui, beberapa lapisan dalaman mungkin ditutup.

Jenis ketiga dipanggil melalui lubang, yang menembus seluruh papan sirkuit dan boleh digunakan untuk sambungan dalaman atau sebagai lubang lokasi lekap bagi komponen. Kerana lubang melalui lebih mudah untuk menyedari dalam proses dan biaya lebih rendah, kebanyakan papan sirkuit cetak menggunakannya daripada dua jenis lain melalui lubang. Lubang melalui yang disebut di bawah dianggap sebagai lubang melalui kecuali ditentukan sebaliknya. 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 desain papan PCB kelajuan tinggi dan densiti tinggi, desainer sentiasa berharap bahawa semakin kecil lubang melalui, semakin baik, sehingga lebih banyak ruang kabel boleh ditinggalkan di papan. Selain itu, semakin kecil lubang melalui, semakin kuasa parasit sendiri semakin kecil ia, semakin sesuai ia untuk sirkuit kelajuan tinggi. Namun, pengurangan saiz lubang juga membawa peningkatan kos, dan saiz lubang melalui tidak boleh dikurangkan tanpa batas. Ia dibatasi oleh teknologi proses seperti pengeboran dan plating: semakin kecil lubang, semakin banyak pengeboran semakin lama lubang mengambil, semakin mudah ia untuk melepaskan diri dari tengah; dan apabila kedalaman lubang melebihi 6 kali diameter lubang yang terbongkar, ia tidak dijamin bahawa dinding lubang akan disediakan secara serentak dengan tembaga. Contohnya, tebal papan PCB 6 lapisan biasa (melalui kedalaman lubang) adalah kira-kira 50Mil, jadi diameter lubang yang disediakan oleh pembuat papan PCB hanya boleh mencapai 8Mil.

2. kapasitas parasit vias sendiri mempunyai kapasitas parasit ke tanah. Jika diketahui bahawa diameter lubang isolasi vial pada lapisan tanah adalah D2, diameter pads melalui adalah D1, dan tebal papan PCB adalah T, konstan dielektrik substrat papan adalah ε, Kemudian kapasitas parasit melalui adalah sama dengan: C=1.41εTD1/(D2-D1) Kesan utama kapasitas parasit melalui pada sirkuit adalah untuk memperpanjang masa naik isyarat dan mengurangkan kelajuan sirkuit.

Contohnya, untuk papan PCB dengan tebal 50Mil, jika lubang melalui dengan diameter dalaman 10Mil dan diameter pad 20Mil digunakan, dan jarak antara pad dan kawasan tembaga tanah adalah 32Mil, kita boleh kira-kira lubang melalui formula di atas. Kapensitasi parasit kasar:

C=1.41x4.4x0.050x0.020/(0.032-0.020)=0.517pF,

Perubahan masa naik disebabkan oleh bahagian ini kapasitasi adalah:

T10-90=2.2C(Z0/2)=2.2x0.517x(55/2)=31.28ps.

Dari nilai-nilai ini, ia boleh dilihat bahawa walaupun kesan peningkatan dan lambat disebabkan oleh kapasitasi parasit satu melalui tidak terlalu jelas, jika melalui digunakan berbilang kali dalam jejak untuk menukar antara lapisan, perancang patut masih mempertimbangkan dengan berhati-hati.

3. Induktan parasitik vias Sama seperti, ada induktan parasitik bersama dengan kapasitas parasitik vias. Dalam rancangan sirkuit digital kelajuan tinggi, kerosakan disebabkan oleh induksi parasitik vias sering lebih besar daripada pengaruh kapasitas parasitik. Induktansi seri parasitik akan lemahkan kontribusi kondensator bypass dan mengurangkan kesan penapisan seluruh sistem kuasa. Kita boleh dengan mudah menghitung induksi parasit kira-kira melalui dengan formula berikut: L=5.08h[ln(4h/d)+1]

di mana L ialah induktan melalui, h ialah panjang melalui, dan d ialah diameter lubang terbongkar tengah. Ia boleh dilihat dari formula bahawa diameter lubang melalui mempunyai sedikit kesan pada induktan, sementara panjang lubang melalui mempengaruhi induktan. Masih menggunakan contoh di atas, induktan laluan boleh dihitung sebagai: L=5.08x0.050[ln(4x0.050/0.010)+1]=1.015nH. Jika masa naik isyarat adalah 1ns, maka impedance sama dengan XL=ϣL/T10-90=3.19Ω. Impedasi seperti ini tidak boleh lagi diabaikan apabila semasa frekuensi tinggi melewati. Perlu dicatat bahawa kondensator bypass perlu melewati dua botol apabila menyambung lapisan bekalan kuasa dan lapisan tanah sehingga induktan parasit botol akan didarab.

4. Melalui desain dalam papan PCB kelajuan tinggi Melalui analisis atas ciri-ciri parasit vias, kita boleh melihat bahawa dalam desain papan PCB kelajuan tinggi, kelihatannya vias sederhana sering membawa banyak kepada desain sirkuit. kesan negatif. Untuk mengurangi kesan negatif yang disebabkan oleh kesan parasit vias, anda boleh cuba untuk melakukan sebanyak mungkin dalam rancangan:

1) Considering both cost and signal quality, pilih melalui saiz saiz yang masuk akal. Contohnya, untuk rancangan papan modul memori PCB 6-10 lapisan, lebih baik menggunakan vias 10/20Mil (pengeboran/pad). Untuk beberapa papan besar, saiz kecil, anda juga boleh cuba menggunakan 8/18 Mil. Vias. Dalam keadaan teknikal semasa, ia sukar untuk menggunakan vias yang lebih kecil. Untuk kuasa atau vias tanah, pertimbangkan menggunakan saiz yang lebih besar untuk mengurangi impedance.

2) Dari kedua-dua formula yang dibincangkan di atas, boleh dikatakan bahawa menggunakan papan PCB yang lebih tipis adalah bermanfaat untuk mengurangi dua parameter parasit melalui.

3) Cuba untuk tidak mengubah lapisan jejak isyarat pada PCB, iaitu, cuba untuk tidak menggunakan kunci yang tidak diperlukan.

4) Pins bekalan kuasa dan tanah perlu dibuang sebaik mungkin. Semakin pendek petunjuk antara laluan dan pin, semakin baik, kerana mereka akan meningkatkan induktan. At the same time, the leads of power and ground should be as thick as possible to reduce impedance.

5) Place some grounded vias near the vias where the signal changes layers to provide a short return path for the signal. Ia bahkan mungkin untuk meletakkan beberapa vial tanah yang berlebihan pada PCB dalam nombor besar. Sudah tentu., flexibility is also required in the desain. Name, dan kadang-kadang, kita boleh kurangkan atau buang pads beberapa lapisan. Terutama dalam kes kejadian vias yang sangat tinggi, ia boleh menyebabkan bentuk pemutus sirkuit pada lapisan tembaga. Untuk menyelesaikan masalah ini, selain bergerak kedudukan melalui, kita juga boleh pertimbangkan meletakkan melalui lapisan tembaga. The pad size is reduced on Papan PCB.