Teknik PCB - Apa PCB melalui lubang?

Konsep asas 1 PCB melalui

PCB melalui adalah salah satu komponen penting PCB berbilang lapisan. Biasanya biaya lubang pengeboran menghasilkan 30% hingga 40% biaya pembuatan papan PCB. Hanya diletakkan, setiap lubang di PCB boleh dipanggil PCB melalui lubang. Secara fungsional, laluan PCB boleh dibahagi ke dua kategori: satu digunakan sebagai sambungan elektrik diantara lapisan; Kedua adalah untuk memperbaiki atau mencari peranti. Dalam bentuk proses, PCB ini secara umum dibahagi ke tiga kategori: buta melalui, dikubur melalui dan melalui. Lubang buta ditempatkan pada permukaan atas dan bawah papan sirkuit cetak dan mempunyai kedalaman tertentu untuk sambungan antara garis permukaan dan garis dalaman di bawah. Kedalaman lubang biasanya tidak melebihi nisbah tertentu (terbuka). Lubang terkubur merujuk lubang sambungan yang terletak dalam lapisan dalaman papan sirkuit cetak, yang tidak meneruskan ke permukaan papan sirkuit cetak. Kedua jenis lubang ini ditempatkan dalam lapisan dalaman papan sirkuit, yang diselesaikan oleh proses bentuk lubang melalui sebelum laminasi, dan mungkin meliputi beberapa lapisan dalaman semasa proses bentuk lubang PCB. Yang ketiga dipanggil lubang melalui, yang melewati seluruh papan sirkuit dan boleh digunakan untuk mencapai sambungan dalaman atau lekap lubang kedudukan sebagai komponen. Kerana lubang lebih mudah untuk mencapai secara teknikal dan murah, kebanyakan papan sirkuit dicetak menggunakannya daripada dua lubang PCB yang lain. PCB melewati lubang yang disebut di bawah, tanpa arahan istimewa, dianggap sebagai melewati lubang.

Dari sudut pandangan rancangan, pass PCB kebanyakan terdiri dari dua bahagian, satu adalah lubang bor di tengah, yang lain ialah kawasan pad ikatan di sekitar lubang bor. Saiz dua bahagian ini menentukan saiz lubang PCB. Jelas, dalam rancangan PCB kelajuan tinggi, densiti tinggi, penjana sentiasa mahu lebih kecil PCB melewati lubang, lebih baik ruang kabel di papan. Selain itu, semakin kecil PCB melewati lubang, semakin kecil kapasitas parasit PCB sendiri dan semakin baik ia untuk sirkuit kelajuan tinggi. Namun, semakin kecil saiz lubang, semakin tinggi kos, dan saiz lubang PCB tidak boleh dikurangkan tanpa batas. Ia terbatas oleh teknologi proses seperti pengeboran dan peletak: semakin kecil saiz lubang, semakin lama ia mengambil untuk pengeboran, dan semakin mudah ia untuk melepaskan diri dari kedudukan tengah. Dan apabila kedalaman lubang melebihi 6 kali diameter lubang, tidak mungkin untuk memastikan dinding lubang disediakan sebagai tembaga. Contohnya, jika papan PCB 6 lapisan normal mempunyai tebal 50 Mil (melalui kedalaman lubang).

Kemudian, dalam keadaan normal, diameter lubang yang disediakan oleh penghasil PCB hanya boleh mencapai 8 Mil. Dengan pengembangan teknologi pengeboran laser, saiz lubang pengeboran juga boleh menjadi lebih kecil dan lebih kecil. Secara umum, PCB melewati lubang dengan diameter kurang atau sama dengan 6Mil dipanggil lubang mikro. Lubang mikro sering digunakan dalam desain HDI (Struktur Sambungan Kuasa Tinggi). Teknologi Microhole membolehkan lubang PCB ditembak langsung ke pad ikatan (Via-in-pad), yang meningkatkan prestasi sirkuit dan menyimpan ruang kawat.

Lubang PCB dalam garis penghantaran menunjukkan titik hentian impedance yang berhenti, yang menyebabkan refleksi isyarat. Secara umum, impedance yang sama dengan lubang PCB adalah kira-kira 12% lebih rendah daripada garis penghantaran. Contohnya, pengendalian garis penghantaran 50 ohm melalui lubang PCB akan dikurangkan dengan 6 ohm (saiz spesifik lubang PCB, tebal plat juga berkaitan, tidak dikurangkan). Namun, refleksi PCB melalui disebabkan impedansi yang berhenti sangat ringan, dan koeficien refleksinya hanya (44-50)/(44+50)=0.06. Masalah disebabkan oleh PCB melalui lebih berkonsentrasi pada kapasitas parasit dan induktan.

Kapensiensi parasitik dan induktansi 2 PCB melalui lubang

Pemindahan PCB mempunyai kapasitas parasit hilang. Jika diameter zon resistensi PCB melewati lapisan lapisan diketahui sebagai D2, diameter PCB melewati adalah D1, tebal plat PCB ialah T, dan konstan dielektrik bahan as as plat diketahui sebagai D. ε, Kapensiti parasit poro PCB adalah kira-kira sama dengan C=1.41 ε TD1/(D2-D1)

Kapensiti parasitik PCB melalui lubang akan mempunyai kesan besar pada sirkuit, iaitu untuk memperpanjang masa naik isyarat dan mengurangkan kelajuan sirkuit. Contohnya, bagi papan PCB dengan tebal 50 Mil, jika diameter pad PCB melalui lubang ialah 20 Mil (diameter lubang bor ialah 10 Mil) dan diameter zon perlahan ialah 40 Mil, kapasitas parasit PCB melalui lubang boleh dikira dengan formula di atas:

C=1.41x4.4x0.050x0.020/(0.040-0.020)=0.31pF

Jumlah variasi masa naik disebabkan oleh bahagian ini kapasitasi adalah kira-kira:

T10-90=2.2C(Z0/2)=2.2x0.31x(50/2)=17.05ps

Dari nilai-nilai ini, ia boleh dilihat bahawa walaupun kesan keterlaluan naik disebabkan oleh kapasitasi parasitik satu lubang PCB tidak jelas, lubang PCB berbilang akan digunakan untuk tukar lapisan ke lapisan jika lubang PCB digunakan berbilang kali dalam kawat dan patut dianggap dengan berhati-hati dalam desain. Dalam rancangan praktik, kapasitas parasit boleh dikurangkan dengan meningkatkan jarak antara PCB melalui lubang dan pad tembaga atau dengan mengurangkan diameter pad.

Kapensiensi dan induktansi parasit wujud dalam laluan PCB. Dalam rancangan sirkuit digital kelajuan tinggi, induksi parasit PCB sering menyebabkan lebih banyak kerosakan daripada kapasitasi parasit. Induktansi seri parasitiknya melemahkan kontribusi kapasitasi bypass dan efektivitas penapisan seluruh sistem kuasa. Formula empirik berikut boleh digunakan untuk menghitung induktan parasit PCB melalui persekitaran lubang:

L=5.08h[ln(4h/d)+1]

L merujuk kepada induktan lubang PCB, h ialah panjang lubang PCB, D ialah diameter lubang tengah. Ia boleh dilihat dari formula bahawa diameter lubang PCB mempunyai sedikit kesan pada induktan, sementara panjang lubang PCB mempunyai sedikit kesan pada induktan. Masih dengan contoh di atas, induktan PCB melalui boleh dihitung sebagai:

L=5.08x0.050[ln(4x0.050/0.010)+1]=1.015nH

Jika masa naik isyarat adalah 1ns, impedance yang sama adalah: XL=pi L/T10-90=3.19_. impedance tersebut tidak boleh lagi diabaikan bila melewati dengan arus frekuensi tinggi. Penting untuk memperhatikan bahawa kapasitas bypass perlu melewati dua lubang PCB apabila menyambung lapisan kuasa dan lapisan, sehingga induktan parasit lubang PCB boleh didarab.

3 Bagaimana menggunakan PCB untuk melewati lubang

Dari analisis atas ciri-ciri parasit lubang PCB, kita boleh lihat bahawa dalam rekaan PCB kelajuan tinggi, lubang PCB yang nampak mudah sering mempunyai kesan negatif besar pada rekaan sirkuit. Untuk mengurangi kesan negatif dari kesan parasit poro PCB, ia adalah mungkin untuk melakukan ini dalam rancangan:

A Pilih saiz yang masuk akal PCB melalui saiz mengingat kualiti kos dan isyarat. Pertimbangkan menggunakan laluan PCB saiz berbeza jika diperlukan, seperti saiz yang lebih besar untuk bekalan kuasa atau laluan PCB wayar tanah, untuk mengurangi pengendalian, dan laluan PCB yang lebih kecil untuk penghalaan isyarat. Sudah tentu, biaya akan meningkat semasa saiz lubang PCB menurun.

B Dari kedua-dua formula yang dibincangkan di atas, boleh dikatakan bahawa menggunakan plat PCB yang lebih tipis adalah bermanfaat untuk mengurangi dua parameter parasit pori PCB.

Kawalan isyarat pada papan C PCB tidak patut diubah sebanyak yang mungkin, iaitu, lubang PCB tidak perlu digunakan.

D Sumber kuasa dan pin tanah patut ditembak dekat dengan PCB melalui lubang, semakin pendek petunjuk antara PCB melalui lubang dan pin, semakin baik. Banyak laluan PCB boleh dianggap selari untuk mengurangi induktan yang sama.

E Letakkan beberapa PCB mendarat lewat dekat PCB lewat lapisan isyarat untuk menyediakan sirkuit tutup untuk isyarat. Anda bahkan boleh meletakkan beberapa lubang PCB tanah tambahan di papan PCB.

F For high-speed PCB boards with high density, micro-PCB holes may be considered.