Teknik PCB - Apa kaedah untuk vias papan sirkuit cetak PCB

Satu. Konsep asas vias

Via adalah salah satu komponen penting papan sirkuit cetak PCB berbilang lapisan, dan biaya pengeboran biasanya mengandungi 30% hingga 40% biaya penghasilan PCB. Hanya diletakkan, setiap lubang di papan sirkuit cetak 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. Dari perspektif proses PCB, 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.

Melalui lubang papan sirkuit cetak

Dari sudut pandang rancangan, satu melalui kebanyakan terdiri dari dua bahagian, satu adalah lubang pengeboran di tengah, dan yang lain ialah kawasan pad disekitar pengeboran. 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 plating: semakin kecil lubang, semakin banyak pengeboran proses pemprosesan lubang semakin sukar, semakin lama ia mengambil, dan semakin mudah ia melepaskan diri dari kedudukan tengah; dan apabila kedalaman lubang melebihi 6 kali diameter lubang terbongkar, ia mustahil untuk memastikan dinding lubang boleh dipenuhi secara serentak dengan tembaga. Contohnya, tebal papan PCB 6 lapisan biasa (melalui kedalaman lubang) adalah kira-kira 50Mil, jadi diameter pengeboran minimum yang boleh diberikan oleh pembuat PCB umum hanya boleh mencapai 8Mil.

Dua. Kapensiensi parasitik melalui

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

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.

Tiga. Induktan parasitik vias

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.