Технология PCB - PCB - сквозное отверстие (via) и его функции и приложения

Отверстия - один из важных компонентов многослойной печатной платы, стоимость сверления обычно составляет 30-40% от стоимости изготовления печатной платы. Проще говоря, каждому отверстию на печатной плате можно дать название. С точки зрения функции, пробоины можно разделить на две категории: одна предназначена для электрического соединения между слоями, другая является крепежным или локализующим устройством. С точки зрения технологического процесса эти разрывы обычно делятся на три категории, а именно: глухие отверстия, отверстия для закапывания и отверстия для пробивки. Глухие отверстия располагаются на верхней и нижней поверхностях печатной платы и имеют определенную глубину. Они используются для соединения верхней и нижней внутренних линий. Глубина отверстия обычно не превышает определенного соотношения (апертуры).

С точки зрения конструкции, отверстие состоит из двух частей, одна из которых - просверленное отверстие в центре, а другая - область прокладки вокруг отверстия. Размер этих двух частей определяет размер отверстия. Очевидно, что при проектировании высокоскоростных печатных плат с высокой плотностью монтажа конструктор всегда стремится к тому, чтобы размер отверстия был меньше, тем лучше, так можно оставить больше места на плате для проводов. Кроме того, пропускное отверстие имеет собственную паразитную емкость. Чем она меньше, тем больше подходит для высокоскоростных схем. Однако уменьшение размеров отверстий также увеличивает затраты, а размер vias нельзя уменьшать бесконечно. Он ограничен технологией сверления и нанесения покрытия: чем меньше отверстие, тем больше требуется сверлить его, тем легче оно отклоняется от центрального положения; когда глубина отверстия в 6 раз больше его диаметра, нельзя гарантировать, что стенка отверстия может быть равномерно покрыта медью. например, если обычная 6-слойная печатная плата имеет толщину (глубину сквозного отверстия) 50 мил.

Тогда при нормальных условиях наименьший диаметр отверстия, который могут обеспечить производители печатных плат, может достигать только 8 мм. С развитием технологии лазерного сверления размер отверстия может быть меньше. В общем случае отверстие диаметром менее или равным 6 мм называется микроотверстием. Микроотверстия часто используются в конструкциях HDI (High Density Interconnect Structure). Технология микроотверстий позволяет прокладывать их непосредственно в подложке (Via-in-pad), что значительно улучшает характеристики схемы и экономит монтажное пространство.

паразитная емкость и индуктивность через отверстие

Если известно, что прокладка соединяет слой с приваренным шаблоном диаметром D2, то диаметр прокладки равен D1, толщина панели печатной платы - T, а диэлектрическая проницаемость подложки платы - ε, Таким образом, паразитная емкость прокладки аналогична:

с = 1,41 мкг TD1 / (D2 - D1)

Основное влияние паразитной емкости транзистора на схему заключается в увеличении времени нарастания сигнала и снижении быстродействия схемы. Например, для печатной платы толщиной 50 Мл, если диаметр используемой площадки составляет 20 Мл (диаметр отверстия - 10 Мл), а диаметр паяльной маски - 40 Мл, Затем мы можем использовать вышеприведенную формулу для приближения размера проходного отверстия. Паразитная емкость примерно равна:

C = 1,41x4. 4x0. 050x0. 020 / (0040-0.020) = 0.31pF

изменение времени нарастания, вызванное этой частью емкости, примерно следующее:

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

из этих значений можно сделать вывод, что, хотя эффект запаздывания подъема, вызванный паразитной емкостью одного прохода, не очевиден, если канал записи многократно использует это отверстие для переключения между слоями, то будут использоваться отверстия с несколькими проходами. В реальной конструкции паразитная емкость может быть уменьшена за счет увеличения расстояния между отверстием и медной областью (пластина с обратной сваркой) или за счет уменьшения диаметра диска припоя.

как пройти через отверстие

Из приведенного выше анализа паразитных характеристик виасов видно, что при проектировании высокоскоростных печатных плат, казалось бы, простое сквозное отверстие часто оказывает огромное негативное влияние на схемотехнику. Для того чтобы уменьшить негативное влияние паразитных эффектов, вызванных сквозными отверстиями, при проектировании можно сделать следующее:

А.с учетом стоимости и качества сигнала выбрать разумный размер по размеру. при необходимости можно рассмотреть возможность использования отверстий разных размеров. например, для питания или заземления через отверстие можно рассмотреть возможность использования более крупного размера для снижения импеданса, а для сигнальных линий можно использовать более мелкие отверстия. Конечно, с уменьшением размеров отверстий соответствующие затраты также возрастут.

B.может дать две формулы, о которых говорилось выше, и использовать более тонкий PCB для сокращения числа паразитных параметров, через которые просачиваются отверстия.

сигнальная линия на доске 

C.PCB не должна изменяться настолько часто, насколько это возможно, что не следует использовать ненужные пробоины.

D.провода между отверстиями и зажимами должны быть как можно более короткими. рассмотреть возможность параллельного бурения нескольких отверстий, чтобы уменьшить эквивалентную индуктивность.

E.Разместите несколько заземленных перемычек рядом с перемычками слоя изменения сигнала для обеспечения наиболее близкого возврата сигнала. Даже на печатной плате можно разместить избыточное заземление.

F.F Для высокоплотного высокоскоростного монтажа печатных плат можно рассмотреть возможность использования микропереходов.