واحد. المفهوم الأساسي لفياس

فيا هو أحد المكونات الهامة ل متعدد الطبقات ثنائي الفينيل متعدد الكلور، وعادة ما تمثل تكلفة الحفر 30٪ إلى 40٪ من تكلفة تصنيع ثنائي الفينيل متعدد الكلور. ببساطة ، يمكن استدعاء كل ثقب على PCB باسم عبر.

من وجهة نظر الوظيفة ، يمكن تقسيم vias إلى فئتين: الأولى تستخدم للتوصيلات الكهربائية بين الطبقات ؛ يتم استخدام الآخر لتثبيت الأجهزة أو تحديد المواقع.

من حيث العملية ، يتم تقسيم هذه المنافذ عمومًا إلى ثلاث فئات ، وهي فيا أعمى ، وفيات مدفونة ومن خلال فيا. توجد الثقوب العمياء على الأسطح العلوية والسفلية للوحة الدوائر المطبوعة ولها عمق معين. يتم استخدامها لتوصيل خط السطح والخط الداخلي الأساسي. لا يتجاوز عمق الحفرة عادة نسبة معينة (الفتحة). الثقب المدفون يشير إلى فتحة التوصيل الموجودة في الطبقة الداخلية للوحة الدائرة المطبوعة ، والتي لا تمتد إلى سطح لوحة الدائرة. يوجد نوعان من الثقوب المذكورة أعلاه في الطبقة الداخلية للوحة الدائرة ، ويتم استكمالهما بعملية تشكيل عبر الفتحة قبل التصفيح ، وقد تتداخل عدة طبقات داخلية أثناء تشكيل عبر. النوع الثالث يسمى ثقب من خلال ، والذي يخترق لوحة الدائرة بأكملها ويمكن استخدامه للتوصيل الداخلي أو كفتحة لتركيب المكونات. نظرًا لأنه من الأسهل تنفيذ الفتحة البينية في العملية والتكلفة أقل ، فإن معظم لوحات الدوائر المطبوعة تستخدمها بدلاً من النوعين الآخرين من الثقوب. يعتبر ما يلي عن طريق الثقوب ، ما لم ينص على خلاف ذلك ، من خلال الثقوب.

من وجهة نظر التصميم ، يتكون via بشكل أساسي من جزأين ، أحدهما هو ثقب الحفر في المنتصف ، والآخر هو منطقة الوسادة حول فتحة الحفر. حجم هذين الجزأين يحدد حجم عبر. من الواضح أنه في تصميم ثنائي الفينيل متعدد الكلور عالي السرعة وعالي الكثافة ، يأمل المصممون دائمًا أنه كلما كان الفتحة أصغر ، كان ذلك أفضل ، بحيث يمكن ترك مساحة أكبر للأسلاك على اللوحة. بالإضافة إلى ذلك ، كلما كان ثقب عبر أصغر ، فإن السعة الطفيلية من تلقاء نفسها. كلما كانت أصغر ، كلما كانت مناسبة للدوائر عالية السرعة. ومع ذلك ، فإن تقليل حجم الفتحة يؤدي أيضًا إلى زيادة التكلفة ، ولا يمكن تقليل حجم عبر إلى أجل غير مسمى. وهي مقيدة بتقنيات المعالجة مثل الحفر والطلاء: فكلما كان الثقب أصغر ، كلما طالت مدة الثقب ، كان من الأسهل الانحراف عن موضع المركز ؛ وعندما يتجاوز عمق الحفرة 6 أضعاف قطر الحفرة المحفورة ، لا يمكن ضمان أن جدار الثقب يمكن أن يكون مطليًا بشكل موحد بالنحاس. على سبيل المثال ، يبلغ سمك (من خلال عمق الثقب) للوحة PCB العادية المكونة من 6 طبقات حوالي 50 مل ، وبالتالي فإن الحد الأدنى لقطر الحفر الذي يمكن أن توفره الشركات المصنعة لثنائي الفينيل متعدد الكلور يمكن أن يصل إلى 8 مل فقط.

ثانيًا ، السعة الطفيلية لـ via

عبر نفسها لها سعة طفيلية على الأرض. إذا كان من المعروف أن قطر فتحة العزل على الطبقة الأرضية من خلال هو D2 ، فإن قطر الوسادة عبر الوسادة هو D1 ، وسمك لوحة PCB هو T ، وثابت العزل الكهربائي للركيزة للوحة هو ε ، حجم السعة الطفيلية لـ via هو تقريبًا: C = 1.41εTD1 / (D2-D1) ستؤدي السعة الطفيلية لـ via إلى إطالة الدائرة لزمن ارتفاع الإشارة وتقليل سرعة الدائرة. على سبيل المثال ، بالنسبة لثنائي الفينيل متعدد الكلور بسمك 50 مل ، إذا تم استخدام عبر بقطر داخلي 10 مل وقطر وسادة 20 مل ، وكانت المسافة بين الوسادة ومنطقة النحاس المطحونة 32 مل ، فيمكننا تقريب باستخدام الصيغة أعلاه ، السعة الطفيلية تقريبًا: C = 1.41 × 4.4 × 0.050 × 0.020 / (0.032-0.020) = 0.517pF ، تغير وقت الارتفاع الناتج عن هذا الجزء من السعة هو: T10-90 = 2.2C (Z0) /2)=2.2 x0.517x (55/2) = 31.28ps. يمكن أن نرى من هذه القيم أنه على الرغم من أن تأثير تأخير الارتفاع الناجم عن السعة الطفيلية من خلال واحد ليس واضحًا ، إذا تم استخدام عبر عدة مرات في التتبع للتبديل بين الطبقات ، فلا يزال يتعين على المصمم التفكير بحرص.

ثالثًا ، الحث الطفيلي لـ via

وبالمثل ، هناك محاثات طفيلية جنبًا إلى جنب مع السعة الطفيلية للفتحات. في تصميم الدوائر الرقمية عالية السرعة ، غالبًا ما يكون الضرر الناجم عن الحث الطفيلي للفتحات أكبر من تأثير السعة الطفيلية. سوف يضعف الحث المتسلسل الطفلي مساهمة مكثف الالتفافية ويضعف تأثير الترشيح لنظام الطاقة بأكمله. يمكننا ببساطة حساب الحث الطفيلي التقريبي لـ via بالصيغة التالية: L = 5.08h [ln (4h / d) +1] حيث يشير L إلى محاثة الـ via ، h هو طول الـ via ، و d هو مركز قطر الحفرة. يمكن أن نرى من المعادلة أن قطر الـ via له تأثير ضئيل على المحاثة ، وطول الـ via له التأثير الأكبر على المحاثة. مع الاستمرار في استخدام المثال أعلاه ، يمكن حساب محاثة عن طريق: L = 5.08 × 0.050 [ln (4 × 0.050 / 0.010) +1] = 1.015nH. إذا كان وقت صعود الإشارة هو 1ns ، فإن الممانعة المكافئة لها هي: XL = L / T10-90 = 3.19Ω. لم يعد من الممكن تجاهل هذه الممانعة عند مرور التيارات عالية التردد. يجب إيلاء اهتمام خاص لحقيقة أن مكثف الالتفاف يحتاج إلى المرور عبر فتحتين عند توصيل مستوى الطاقة والمستوى الأرضي ، بحيث يزداد الحث الطفيلي للفتحات بشكل كبير.

رابعًا ، من خلال التصميم عالي السرعة ثنائي الفينيل متعدد الكلور

من خلال التحليل أعلاه للخصائص الطفيلية للفيا ، يمكننا أن نرى أنه في تصميم ثنائي الفينيل متعدد الكلور عالي السرعة ، غالبًا ما تحدث فيا بسيطة على ما يبدو آثارًا سلبية كبيرة على تصميم الدوائر. من أجل تقليل الآثار الضارة التي تسببها التأثيرات الطفيلية للفتحات ، يمكن القيام بما يلي في التصميم:

1. من منظور التكلفة وجودة الإشارة ، حدد عبر حجم معقول. على سبيل المثال ، لتصميم ثنائي الفينيل متعدد الكلور لوحدة الذاكرة المكونة من 6 إلى 10 طبقات ، فمن الأفضل استخدام 10 / 20Mil (محفور / وسادة). بالنسبة لبعض اللوحات صغيرة الحجم عالية الكثافة ، يمكنك أيضًا محاولة استخدام 8 / 18Mil. الفجوة. في ظل الظروف الفنية الحالية ، من الصعب استخدام فيا أصغر. بالنسبة للفتحات الكهربائية أو الأرضية ، يمكنك التفكير في استخدام حجم أكبر لتقليل المقاومة.

2. يمكن استنتاج الصيغتين اللتين تمت مناقشتهما أعلاه أن استخدام ثنائي الفينيل متعدد الكلور أرق يفضي إلى تقليل المعلمتين الطفيلية لـ via.

3. حاول ألا تغير طبقات آثار الإشارة على لوحة PCB ، أي حاول ألا تستخدم فتحات غير ضرورية.

4. يجب حفر دبابيس الطاقة والأرض في مكان قريب ، ويجب أن يكون السلك بين الممر والدبوس قصيرًا قدر الإمكان ، لأنهما سيزيدان من المحاثة. في الوقت نفسه ، يجب أن تكون أسلاك الطاقة والأرض سميكة قدر الإمكان لتقليل المقاومة.

5. ضع بعض المنافذ الأرضية بالقرب من فتحات طبقة الإشارة لتوفير أقرب حلقة للإشارة. من الممكن أيضًا وضع عدد كبير من فتحات الأرض الزائدة عن الحاجة على لوحة PCB. بالطبع ، يجب أن يكون التصميم مرنًا. النموذج عبر الذي تمت مناقشته سابقًا هو الحالة التي توجد بها منصات على كل طبقة. في بعض الأحيان ، يمكننا تقليل أو حتى إزالة الفوط الصحية لبعض الطبقات. خاصةً عندما تكون كثافة الأنابيب عالية جدًا ، فقد يؤدي ذلك إلى تكوين أخدود فاصل يفصل الحلقة في الطبقة النحاسية. لحل هذه المشكلة ، بالإضافة إلى تحريك موضع الـ via ، يمكننا أيضًا التفكير في وضع الـ via على الطبقة النحاسية. يتم تقليل حجم الوسادة.