Teknik PCB - Kesan PCB melalui lubang pada penghantaran isyarat

Melalui lubang adalah salah satu komponen penting papan PCB berbilang lapisan, dan biaya lubang pengeboran biasanya mengandungi 30% hingga 40% daripada biaya penghasilan papan PCB. Cuma letakkan, setiap lubang di PCB boleh dipanggil lubang lewat.

Kesan PCB melalui lubang pada penghantaran isyarat

Melalui lubang (VIA) adalah bahagian penting dari PCB berbilang lapisan, dan biaya lubang pengeboran biasanya mengandungi 30% hingga 40% biaya pembuatan papan PCB. Cuma letakkan, setiap lubang di PCB boleh dipanggil lubang lewat. Dalam terma fungsi, lubang boleh dibahagi kepada dua kategori: satu digunakan untuk sambungan elektrik antara lapisan. Yang lain digunakan untuk pemasangan peranti atau posisi. Dalam terma proses, lubang-lubang ini secara umum dibahagi ke tiga kategori, iaitu buta melalui, dikubur melalui dan melalui. Lubang buta ditempatkan pada permukaan atas dan bawah papan sirkuit PRINTED dan mempunyai kedalaman tertentu untuk menyambung sirkuit permukaan dengan sirkuit dalaman di bawah. Kedalaman lubang biasanya tidak melebihi nisbah tertentu (terbuka). Lubang terkubur adalah lubang sambungan dalam lapisan dalaman papan sirkuit cetak yang tidak meneruskan ke permukaan papan sirkuit cetak. Dua jenis lubang ditempatkan dalam lapisan dalaman papan sirkuit, yang diselesaikan oleh proses bentuk lubang melalui sebelum laminasi, dan beberapa lapisan dalaman mungkin ditutup semasa bentuk lubang melalui.

Jenis ketiga, dipanggil lubang melalui, berjalan melalui seluruh papan sirkuit dan boleh digunakan untuk sambungan dalaman atau sebagai meletakkan dan mencari lubang untuk komponen. Kerana lubang melalui lebih mudah untuk dilaksanakan dalam proses, biaya lebih rendah, jadi kebanyakan papan sirkuit dicetak digunakan, daripada dua jenis lain melalui lubang. Berikut melalui lubang, tanpa penjelasan istimewa, akan dianggap sebagai melalui lubang.

Dari sudut pandang desain, lubang melalui kebanyakan terdiri dari dua bahagian, satu ialah lubang bor di tengah, dan yang lain ialah kawasan pad di sekitar lubang bor. Saiz dua bahagian ini menentukan saiz lubang melalui. Jelas sekali, dalam desain PCB kelajuan tinggi, densiti tinggi, desainer sentiasa mahu lubang sebanyak mungkin, sampel ini boleh meninggalkan lebih banyak ruang kabel, tambahan, lebih kecil lubang, kapasitas parasit sendiri lebih kecil, lebih sesuai untuk sirkuit kelajuan tinggi. Tetapi saiz lubang berkurang pada masa yang sama membawa peningkatan biaya, dan saiz lubang tidak boleh dikurangkan tanpa had, ia terbatas dengan pengeboran (pengeboran) dan plating (plating) dan teknologi lain: semakin kecil lubang, semakin lama ia mengambil untuk pengeboran, semakin mudah ia melebihi dari tengah; Apabila kedalaman lubang lebih dari 6 kali diameter lubang, mustahil untuk menjamin penutup tembaga seragam dinding lubang. Contohnya, jika tebal (kedalaman lubang) papan PCB 6 lapisan normal adalah 50Mil, maka pembuat PCB boleh menyediakan diameter lubang 8 Mil dalam keadaan normal. Dengan pengembangan teknologi pengeboran laser, saiz pengeboran juga boleh menjadi lebih kecil dan lebih kecil. Secara umum, diameter lubang kurang dari atau sama dengan 6Mil, kita menyebutnya lubang mikro. Lubang mikro sering digunakan dalam rekaan HDI (struktur Sambungan Kepadatan Tinggi). Teknologi microhole membolehkan lubang ditembak langsung pada pad (VIA-in-pad), yang meningkatkan prestasi sirkuit dan menyimpan ruang kawat.

Lubang melalui garis penghantaran adalah titik putus penghentian impedance, yang akan menyebabkan refleksi isyarat. Secara umum, impedance yang sama dengan lubang melalui adalah kira-kira 12% lebih rendah daripada garis penghantaran. Contohnya, penghalangan garis transmisi 50ohm akan menurun 6 ohm apabila ia melewati lubang-melalui (yang spesifik berkaitan dengan saiz lubang-melalui dan tebal plat, tidak menurun). Namun, refleksi yang disebabkan oleh penghentian impedance melalui lubang sebenarnya sangat kecil, dan koeficien refleksinya hanya :(44-50)/(44+50) =0.06. Masalah disebabkan oleh lubang lebih fokus pada pengaruh kapasitas parasit dan induktan.

Kapensiti parasit melalui lubang

Lubang melalui sendiri mempunyai kapasitas parasit ke tanah. Jika diameter lubang izolasi pada lapisan pembelah adalah D2, diameter pad melalui lubang adalah D1, tebal papan PCB adalah T, dan konstan dielektrik substrat adalah ε,kapasitas parasit lubang melalui adalah kira-kira seperti ini: Kapsitas parasit lubang C=1.41εTD1/ (d2-D1) terutamanya mempengaruhi litar dengan memperpanjang masa naik isyarat dan mengurangi kelajuan litar. contcontcontcontcontcontcontcontcontcontcontcontcontcontcontcontcontcontcontcontcontcontcontcontcontcontcontcontcontcontcontcontcontcontcontcontcontcontcontcontcontcontcontcontcontcontcontcontcontcontcontcontcontcontcontcontcontcontcontcontcontcontcontcontcontcontcontcontcontcontcontcontcontcontcontcontcontcontcontcontcontcontcontcontcontcontcontcontcontcontcontcontcontcontcontcontcontcontcontcontcontcontcontcontcontcontcontcontcontcontcontcontcontcontcontcontcontcontcontcontcontcontcontcontcontcontcontcontcontcontcontcontcontcontcontcontcontcontcontcontcontcontcontcontcontcontcontcontcontcontcontcontcontcontcontcontcontcontcontcontcontcontcontcontcontcontcontcontcontcontcontcontcontcontcontcontcontcontcontcontcontcontcontcontcontcontcontcontcontcontcontcontcontcontcontcontcontcontcontcontcont2x0.517x (55/2) =31.28ps. Dari nilai-nilai ini, jelas bahawa walaupun kesan kapasitasi parasit dari satu lubang pada lambat naik tidak jelas, desainer patut berhati-hati jika berbilang lubang digunakan untuk menukar lapisan ke lapisan.

Melalui induksi parasit lubang

Dalam rancangan sirkuit digital kelajuan tinggi,induksi parasit lubang sering lebih berbahaya daripada kapasitasi parasit. Induktansi seri parasitik akan lemahkan kontribusi kapasitasi bypass dan mengurangkan efektivitas penapisan seluruh sistem kuasa. Kita hanya boleh menghitung induktan parasitik bagi pendekatan lubang melalui menggunakan formula berikut:L=5.08h [ln (4h/d) +1] di mana L merujuk kepada induktan lubang melalui, ia adalah panjang lubang melalui, dan D adalah diameter lubang tengah. Ia boleh dilihat dari persamaan bahawa diameter lubang mempunyai sedikit kesan pada induktan, tetapi panjang lubang mempunyai kesan pada induktan. Masih menggunakan contoh di atas, induktan keluar dari lubang boleh dihitung sebagai L=5.08x0.050 [ln (4x0.050/0.010) +1] = 1.015nh. Jika masa naik isyarat adalah 1ns, maka saiz impedance yang sama adalah: XL=Ï£L/T10-90=3.19 Ï· Impedansi ini tidak boleh diabaikan dalam kehadiran semasa frekuensi tinggi. Terutama, kondensator bypass perlu melewati dua lubang untuk menyambungkan lapisan bekalan kepada formasi, dengan itu menggandakan induktan parasit lubang.

Kesan PCB melalui lubang pada penghantaran isyarat

Melalui analisis atas ciri-ciri parasit lubang melalui, kita boleh melihat bahawa dalam desain PCB kelajuan tinggi, lubang-lubang yang kelihatan mudah sering membawa kesan negatif besar kepada desain sirkuit. Untuk mengurangi kesan negatif dari kesan parasit lubang, kita boleh cuba untuk melakukan seperti ini dalam rancangan:

1.Dari biaya dan kualiti isyarat dua aspek, pilih saiz yang masuk akal lubang. Contohnya, untuk 6-10 lapisan reka PCB modul MEMORY, lebih baik untuk memilih 10/20 mil (pengeboran/pad) melalui lubang, untuk beberapa papan saiz kecil densiti tinggi, anda juga boleh cuba menggunakan 8/18 mil melalui lubang. Dengan teknologi semasa, ia akan sukar untuk menggunakan lubang yang lebih kecil. Untuk bekalan kuasa atau wayar tanah melalui lubang boleh dianggap menggunakan saiz yang lebih besar untuk mengurangkan impedance.

2.Dua formula yang dibincangkan di atas menunjukkan bahawa penggunaan papan PCB yang lebih tipis membantu mengurangi dua parameter parasit melalui lubang.

3.Pins bekalan tenaga dan tanah perlu dibuang di dekat sini. Semakin pendek petunjuk antara pins dan lubang, semakin baik, kerana mereka akan membawa kepada peningkatan induksi. Pada masa yang sama, kuasa dan tanah memimpin seharusnya sebisak mungkin untuk mengurangi impedance.

4.Kawalan isyarat pada papan PCB tidak patut mengubah lapisan sebanyak yang mungkin, iaitu cuba untuk tidak menggunakan lubang yang tidak diperlukan.

5.Letakkan beberapa lubang mendarat dekat lubang lapisan isyarat berubah untuk menyediakan loop dekat untuk isyarat. Anda bahkan boleh meletakkan banyak lubang tanah tambahan pada PCB. Sudah tentu, anda perlu fleksibel dalam rancangan anda. Model melalui lubang dibahas di atas adalah situasi di mana terdapat pads dalam setiap lapisan. Kadang-kadang, kita boleh mengurangi atau bahkan membuang pads dalam beberapa lapisan. Terutama dalam kes densiti lubang sangat besar, ia mungkin membawa kepada bentuk sirkuit potong tumbuh dalam lapisan tembaga, untuk menyelesaikan masalah seperti ini selain bergerak lokasi lubang, kita juga boleh mempertimbangkan lubang dalam lapisan tembaga untuk mengurangi saiz pad.

Dalam rancangan PCB kelajuan tinggi, pertimbangan penuh dan kawalan yang masuk akal kesan lubang melalui adalah kunci untuk memastikan prestasi sirkuit yang stabil dan boleh dipercayai. Melalui inovasi teknologi terus menerus dan optimasi rancangan, kita boleh mencapai rancangan sirkuit kelajuan tinggi yang lebih efisien dan dipercayai.