Teknik PCB - Melalui kemahiran desain dalam desain papan sirkuit cetak PCB

Melalui papan PCB adalah salah satu komponen penting papan PCB berbilang lapisan, dan biaya pengeboran biasanya mengandungi 30% hingga 40% biaya penghasilan PCB. Hanya saja, 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, vias secara umum dibahagi ke tiga kategori, iaitu vias buta, vias terkubur dan melalui vias.

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 di lapisan dalaman papan sirkuit cetak, yang tidak berlangsung 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.

Kekuatan desain papan sirkuit PCB melalui desain dalam desain PCB

Kerana lubang melalui lebih mudah untuk menyedari dalam proses dan biaya lebih rendah, ia digunakan dalam kebanyakan papan sirkuit cetak daripada dua jenis lain melalui lubang. Berikut melalui lubang, kecuali ditentukan sebaliknya, dianggap sebagai melalui lubang.

1. Dari sudut pandang rancangan PCB, satu 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 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 sendiri mempunyai kapasitas parasit ke tanah. Jika diketahui bahawa diameter lubang pengasingan pada lapisan tanah melalui adalah D2, diameter pad melalui adalah D1, dan tebal papan PCB adalah T, konstan dielektrik substrat papan adalah ε, Dan kapasitas parasitik melalui adalah kira-kira: C=1.41εTD1/(D2-D1) Kesan utama kapasitas parasitik melalui pada sirkuit adalah untuk memperpanjang masa naik isyarat dan mengurangkan kelajuan sirkuit. 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.

3. Induktansi parasit dalam botol Sama seperti, terdapat induksi parasit bersama dengan kapasitansi parasit dalam botol. Dalam rancangan sirkuit digital kelajuan tinggi, kerosakan disebabkan oleh induksi parasit vias sering lebih besar daripada kesan kapasitasi parasit. Induktansi seri parasitik akan lemahkan kontribusi kondensator bypass dan lemahkan kesan penapisan seluruh sistem kuasa. Kita hanya boleh kira induktan parasit kira-kira melalui dengan formula berikut: L=5.08h[ln(4h/d)+1] di mana L merujuk kepada induktan melalui, h ialah panjang melalui, dan d ialah tengah diameter lubang. 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.

4. Melalui desain dalam PCB kelajuan tinggi. Melalui analisis atas ciri-ciri parasit vias, kita boleh melihat bahawa dalam rekaan PCB kelajuan tinggi, kelihatannya vias sederhana sering membawa negatif besar kepada rekaan sirkuit. Kesan. Untuk mengurangi kesan negatif 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 dikatakan bahawa menggunakan PCB yang lebih tipis adalah bermanfaat untuk mengurangi dua parameter parasit melalui.

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. Sudah tentu, 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 pecah 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.