Thông tin PCB - Thiết kế quá lỗ cho bảng PCB tốc độ cao

Trong thiết kế bảng mạch PCB tốc độ cao, thiết kế qua lỗ là một yếu tố quan trọng, nó bao gồm các lỗ, khu vực pad xung quanh lỗ và khu vực cách ly lớp điện, thường được chia thành ba loại: mù qua lỗ, chôn qua lỗ và thông qua lỗ. Trong quá trình thiết kế PCB, một số cân nhắc trong thiết kế PCB tốc độ cao đã được tóm tắt bằng cách phân tích điện dung ký sinh và cảm ứng ký sinh. Bảng mạch in là một linh kiện điện tử quan trọng, là cơ quan hỗ trợ linh kiện điện tử, cũng là nhà cung cấp kết nối điện của linh kiện điện tử. Bởi vì nó được làm bằng in điện tử, nó được gọi là bảng mạch "in". Hiện nay, thiết kế PCB tốc độ cao được sử dụng rộng rãi trong truyền thông, máy tính, xử lý hình ảnh đồ họa và các lĩnh vực khác. Tất cả các thiết bị điện tử giá trị gia tăng công nghệ cao được thiết kế để theo đuổi các tính năng tiêu thụ điện năng thấp, bức xạ điện từ thấp, độ tin cậy cao, thu nhỏ và trọng lượng nhẹ. Để đạt được các mục tiêu trên, thiết kế quá lỗ là một yếu tố quan trọng trong thiết kế PCB tốc độ cao.

1. ViaVia là một yếu tố quan trọng trong thiết kế PCB nhiều lớp. Quá lỗ chủ yếu gồm ba phần, một phần là quá lỗ; Một cái khác là khu vực tấm hàn xung quanh lỗ; Thứ ba là vùng cách ly tầng POWER. Quá trình vượt qua lỗ là một lớp kim loại được phủ bằng cách lắng đọng hóa học trên bề mặt hình trụ của lỗ để kết nối các lá đồng cần được kết nối trong lớp giữa và mặt trên và dưới của lỗ để tạo thành một tấm hàn thông thường. Hình dạng này có thể được kết nối trực tiếp hoặc không với các đường ở cả hai bên trên và dưới. Thông qua lỗ có thể được sử dụng để kết nối điện, sửa chữa hoặc định vị thiết bị. Quá lỗ thường được chia thành ba loại: mù qua lỗ, chôn qua lỗ và vượt qua lỗ. Các lỗ mù nằm trên bề mặt trên và dưới của bảng mạch in và có độ sâu nhất định để kết nối các mạch bề mặt với các mạch bên trong bên dưới. Độ sâu của lỗ và đường kính của lỗ thường không vượt quá một tỷ lệ nhất định. Các lỗ chôn đề cập đến các lỗ kết nối nằm ở lớp bên trong của bảng mạch in và không mở rộng đến bề mặt của bảng. Cả lỗ mù và lỗ chôn đều nằm trong lớp bên trong của bảng mạch và được hoàn thành bằng quá trình hình thành lỗ thông qua trước khi cán. Một số lớp bên trong có thể chồng lên nhau trong quá trình hình thành các lỗ thủng. Các lỗ xuyên qua toàn bộ bảng mạch có thể được sử dụng để kết nối nội bộ hoặc được sử dụng làm lỗ gắn cho các thành phần. Bởi vì thông qua lỗ là dễ dàng hơn để đạt được trong quá trình và ít tốn kém hơn, thông qua lỗ thường được sử dụng trong bảng mạch in. Điện dung ký sinh vượt qua lỗ chính nó có điện dung ký sinh đối với mặt đất. Nếu đường kính của lỗ cách ly của lỗ quá mức trên lớp tiếp xúc là D2, đường kính của đĩa quá mức là D1, độ dày của PCB là T, hằng số điện môi của tấm nền là, Sau đó, điện dung ký sinh của quá lỗ là xấp xỉ: C=1,41 μTD1/(D2-D1). Ảnh hưởng chính của điện dung đi lạc của quá lỗ đối với mạch là kéo dài thời gian tăng tín hiệu và giảm tốc độ của mạch. Giá trị điện dung càng nhỏ, ảnh hưởng càng nhỏ. Điện cảm ký sinh qua lỗ chính nó có điện cảm ký sinh. Trong thiết kế của mạch kỹ thuật số tốc độ cao, điện cảm ký sinh qua lỗ thường gây hại nhiều hơn ảnh hưởng của điện dung ký sinh. Cảm ứng song song ký sinh qua lỗ sẽ làm suy yếu vai trò của tụ điện bỏ qua và làm giảm hiệu ứng lọc của toàn bộ hệ thống điện. Nếu L là điện cảm của quá lỗ, h là chiều dài của quá lỗ và d là đường kính của lỗ khoan trung tâm, thì điện cảm ký sinh của quá lỗ là xấp xỉ: L=5,08h [ln (4h/d)+1]. Như bạn có thể thấy từ công thức, đường kính quá lỗ có ít ảnh hưởng đến điện cảm, trong khi chiều dài quá lỗ có ít ảnh hưởng đến điện cảm. Kỹ thuật không xuyên thủng qua lỗ Không xuyên thủng qua lỗ bao gồm mù qua lỗ và chôn qua lỗ. Trong công nghệ lỗ không xuyên thấu, việc áp dụng lỗ mù và lỗ chôn có thể làm giảm đáng kể kích thước và chất lượng của PCB, giảm số lượng lớp, cải thiện khả năng tương thích điện từ, tăng tính năng của thiết bị điện tử, giảm chi phí và cũng có thể làm cho công việc thiết kế dễ dàng và nhanh chóng hơn. Trong thiết kế và xử lý PCB truyền thống, có rất nhiều vấn đề với lỗ thông qua. Đầu tiên, chúng chiếm rất nhiều không gian hiệu quả, và thứ hai, rất nhiều lỗ thông qua được tích tụ dày đặc ở một nơi, điều này cũng tạo ra một rào cản lớn cho việc định tuyến các lớp bên trong của PCB nhiều lớp. Những lỗ thông qua này chiếm không gian cần thiết cho hệ thống dây điện và chúng dày đặc đi qua nguồn điện và mặt đất. Bề mặt của lớp dây cũng có thể phá hủy các đặc tính trở kháng của lớp dây điện, làm mất hiệu lực của lớp dây điện. Và khoan cơ học truyền thống sẽ làm việc gấp 20 lần so với việc sử dụng công nghệ lỗ không xuyên thủng. Trong thiết kế PCB, mặc dù kích thước của pad và overhole đã giảm dần, nếu độ dày của lớp tấm không giảm theo tỷ lệ, tỷ lệ khung hình của overhole sẽ tăng lên và sự gia tăng tỷ lệ khung hình overhole sẽ làm giảm độ tin cậy. Với sự trưởng thành của công nghệ khoan laser tiên tiến và công nghệ khắc khô plasma, việc áp dụng các lỗ mù nhỏ không xuyên thấu và các lỗ chôn nhỏ trở nên khả thi. Nếu các lỗ không xuyên thủng này có khẩu độ 0,3mm, các thông số ký sinh mà chúng mang lại là. Các lỗ thông thường ban đầu là khoảng 1/10, giúp cải thiện độ tin cậy của PCB. Do việc sử dụng công nghệ không xuyên qua lỗ, có rất ít lỗ thủng lớn trên PCB, do đó cung cấp nhiều không gian hơn cho dấu vết. Không gian còn lại có thể được sử dụng để che chắn diện tích lớn để cải thiện hiệu suất EMI/RFI. Trong khi đó, lớp bên trong cũng có thể sử dụng nhiều không gian còn lại hơn để che chắn một phần các thiết bị và cáp mạng quan trọng, mang lại cho chúng hiệu suất điện. Việc sử dụng các lỗ không thông qua làm cho các chân thiết bị phân tán dễ dàng hơn, làm cho các thiết bị pin mật độ cao như thiết bị đóng gói BGA dễ dàng định tuyến, rút ngắn chiều dài kết nối và đáp ứng các yêu cầu về thời gian của mạch tốc độ cao. Sự lựa chọn quá lỗ trong PCB thông thường Trong thiết kế PCB thông thường, điện dung ký sinh và cảm ứng ký sinh của quá lỗ ảnh hưởng rất ít đến thiết kế PCB. Đối với 1-4 lớp PCB thiết kế, 0.36mm/0.61mm/1.02mm thường được lựa chọn (khoan/pad/POWER Isolation Zone). Qua lỗ thì tốt hơn. Đối với một số dây tín hiệu đặc biệt (chẳng hạn như dây nguồn, dây mặt đất, dây đồng hồ, v.v.), có thể chọn lỗ thủng 0.41mm/0.81mm/1.32mm hoặc kích thước khác tùy thuộc vào tình hình thực tế. Thiết kế quá lỗ trong PCB tốc độ cao Thông qua phân tích trên các đặc tính ký sinh quá lỗ, chúng ta có thể thấy trong PCB tốc độ cao