واحد المفهوم الأساسي للثقب

من خلال الفتحة (VIA) هو جزء مهم من متعدد الطبقات ثنائي الفينيل متعدد الكلور، وعادة ما تمثل تكلفة حفر الثقوب 30 ٪ إلى 40 ٪ من تكلفة صنع لوحة PCB. ببساطة ، يمكن تسمية كل ثقب في ثنائي الفينيل متعدد الكلور بفتحة تمرير. من حيث الوظيفة ، يمكن تقسيم الثقب إلى فئتين: الأولى تستخدم للتوصيل الكهربائي بين الطبقات ؛ يتم استخدام الآخر لتثبيت الجهاز أو تحديد المواقع. من حيث العملية ، يتم تقسيم هذه الثقوب عمومًا إلى ثلاث فئات ، وهي الأعمى عبر ، والمدفونة عبر وعبر. توجد الثقوب العمياء على الأسطح العلوية والسفلية للوحة الدائرة المطبوعة ولها عمق معين لتوصيل الدائرة السطحية بالدائرة الداخلية أدناه. لا يتجاوز عمق الثقوب عادة نسبة معينة (الفتحة). الثقوب المدفونة هي ثقوب توصيل في الطبقة الداخلية للوحة الدائرة المطبوعة لا تمتد إلى سطح لوحة الدوائر المطبوعة. يوجد نوعان من الثقوب في الطبقة الداخلية للوحة الدائرة ، والتي تكتمل بعملية القولبة من خلال الفتحة قبل التصفيح ، وقد تتداخل عدة طبقات داخلية أثناء تكوين الفتحة عبر الفتحة. النوع الثالث ، المسمى عبر الثقوب ، يمر عبر لوحة الدائرة بالكامل ويمكن استخدامه للتوصيلات الداخلية أو كثقوب تثبيت وتحديد موقع للمكونات. نظرًا لأنه من السهل تنفيذ الفتحة البينية في العملية ، تكون التكلفة أقل ، لذلك يتم استخدامها في معظم لوحات الدوائر المطبوعة ، بدلاً من النوعين الآخرين من خلال الفتحة. يعتبر ما يلي من خلال الثقوب ، دون تفسير خاص ، من خلال الثقوب.

ثنائي الفينيل متعدد الكلور من خلال المفهوم الأساسي للفتحة ومن خلال مقدمة طريقة الثقب

From a design point of view, a through-hole is mainly composed of two parts, one is the drill hole in the middle, and the other is the pad area around the drill hole. يحدد حجم هذين الجزأين حجم الثقب من خلال. من الواضح ، في تصميم ثنائي الفينيل متعدد الكلور عالي السرعة وعالي الكثافة ، يريد المصمم دائمًا أن يكون الثقب صغيرًا قدر الإمكان ، ويمكن لهذه العينة أن تترك مساحة أكبر من الأسلاك ، بالإضافة إلى ذلك ، كلما كان الثقب أصغر ، تكون السعة الطفيلية الخاصة به أصغر ، وأكثر مناسبة لدائرة عالية السرعة. لكن تقليل حجم الفتحة في نفس الوقت يؤدي إلى زيادة التكلفة ، ولا يمكن تقليل حجم الحفرة بلا حدود ، فهو مقيد بالحفر (الحفر) والطلاء (الطلاء) والتقنيات الأخرى: كلما كانت الفتحة أصغر ، كلما زاد الوقت الذي يستغرقه الحفر ، كان من الأسهل الانحراف عن موضع المركز ؛ عندما يكون عمق الحفرة أكثر من 6 أضعاف قطر الحفرة ، فمن المستحيل ضمان الطلاء النحاسي الموحد لجدار الفتحة. على سبيل المثال ، إذا كان سمك (عمق الفتحة) للوحة PCB العادية المكونة من 6 طبقات هو 50 مل ، فإن الحد الأدنى لقطر الثقب الذي يمكن أن توفره الشركات المصنعة لثقب ثنائي الفينيل متعدد الكلور هو 8 مل. مع تطور تقنية الحفر بالليزر ، يمكن أيضًا أن يكون حجم الحفر أصغر وأصغر. بشكل عام ، قطر الحفرة أقل من أو يساوي 6 ميل ، نسميها الثقب الصغير. غالبًا ما تستخدم الثقوب الدقيقة في تصميم HDI (هيكل ربط عالي الكثافة). تسمح تقنية Microhole بضرب الفتحة مباشرة على الوسادة (VIA-in-pad) ، مما يحسن أداء الدائرة بشكل كبير ويوفر مساحة الأسلاك.

إن الفتحة الموجودة على خط النقل هي نقطة انقطاع لانقطاع المعاوقة ، مما يؤدي إلى انعكاس الإشارة. بشكل عام ، تكون المعاوقة المكافئة للفتحة أقل بحوالي 12٪ من تلك الخاصة بخط النقل. على سبيل المثال ، ستنخفض مقاومة خط النقل 50 أوم بمقدار 6 أوم عندما تمر عبر الفتحة (يرتبط المحدد أيضًا بحجم الفتحة وسماكة اللوحة ، ولكن ليس انخفاضًا مطلقًا). However, the reflection caused by the discontinuity of impedance through the hole is actually very small, and its reflection coefficient is only :(44-50)/(44+50) =0.06. The problems caused by the hole are more focused on the influence of parasitic capacitance and inductance.

السعة الطفيلية والتحريض من خلال الثقب

السعة الشاردة الطفيلية موجودة في الحفرة نفسها. إذا كان قطر منطقة مقاومة اللحام للفتحة الموجودة على طبقة التمديد هو D2 ، فإن قطر لوحة اللحام هو D1 ، وسمك لوحة PCB هو T ، وثابت العزل الكهربائي للركيزة هو ε ، السعة الطفيلية لـ الثقب تقريبًا C = 1.41εTD1 / (D2-D1).

يتمثل التأثير الرئيسي للسعة الطفيلية على الدائرة في إطالة وقت ارتفاع الإشارة وتقليل سرعة الدائرة. على سبيل المثال ، بالنسبة للوحة PCB بسماكة 50 مللي ، إذا كان قطر وسادة الفتحة 20 مللي (قطر حفرة البئر 10 مللي) وقطر كتلة اللحام 40 مللي ، فيمكننا تقريب السعة الطفيلية لـ الثقب بالصيغة أعلاه: C = 1.41 × 4.4 × 0.050 × 0.020 / (0.040-0.020) = 0.31pF يكون تغيير وقت الصعود الناتج عن السعة كما يلي: T10-90= 2.2c (Z0/2) =2.2×0.31x (50/2) =17.05ps From these values, it can be seen that although the effect of rising delay and slowing caused by parasitic capacitance of a single through-hole is not very obvious, if the through-hole is used for switching between layers for multiple times, multiple through-holes will be used. كن حذرا في التصميم الخاص بك. في التصميم العملي ، يمكن تقليل السعة الطفيلية عن طريق زيادة المسافة بين الفتحة ومنطقة وضع النحاس (المضادة للوسادة) أو عن طريق تقليل قطر الوسادة. في تصميم الدائرة الرقمية عالية السرعة ، يكون الحث الطفيلي للفتحة المخترقة أكثر ضررًا من السعة الطفيلية. سوف يضعف الحث المتسلسل الطفلي مساهمة تجاوز السعة ويقلل من فعالية الترشيح لنظام الطاقة بأكمله. يمكننا ببساطة حساب المحاثة الطفيلية لتقريب عبر الثقب باستخدام الصيغة التجريبية التالية: L = 5.08h [ln (4h / d) +1]

حيث يشير L إلى محاثة الثقب ، و H هو طول الحفرة ، و D هو قطر الفتحة المركزية. يمكن أن نرى من المعادلة أن قطر الثقب له تأثير ضئيل على المحاثة ، بينما يكون لطول الثقب أكبر تأثير على المحاثة. مع الاستمرار في استخدام المثال أعلاه ، يمكن حساب المحاثة من الحفرة على النحو التالي:

L = 5.08 × 0.050 [ln (4 × 0.050 / 0.010) +1] = 1.015nh إذا كان وقت ارتفاع الإشارة 1ns ، فإن حجم المعاوقة المكافئ هو: XL = L / T10-90 = 3.19 ω. لا يمكن تجاهل هذه الممانعة في وجود تيار عالي التردد. على وجه الخصوص ، يجب أن يمر مكثف الالتفاف من خلال فتحتين لربط طبقة الإمداد بالتكوين ، وبالتالي مضاعفة الحث الطفيلي للفتحة.

الثالثة ، كيفية استخدام الحفرة

من خلال التحليل أعلاه للخصائص الطفيلية للثقوب من خلال ، يمكننا أن نرى أنه في تصميم ثنائي الفينيل متعدد الكلور عالي السرعة ، غالبًا ما تؤدي الثقوب العابرة التي تبدو بسيطة إلى تأثيرات سلبية كبيرة على تصميم الدائرة. In order to reduce the adverse effects of the parasitic effect of the hole, we can try to do as follows in the design:

1. بالنظر إلى التكلفة وجودة الإشارة ، يتم اختيار حجم ثقب معقول. If necessary, consider using different sizes of holes. For example, for power or ground cables, consider using larger sizes to reduce impedance, and for signal wiring, use smaller holes. Of course, as the hole size decreases, the corresponding cost will increase.

2. The two formulas discussed above show that the use of thinner PCB boards helps to reduce the two parasitic parameters of the perforations.

3. The signal wiring on the PCB board should not change layers as far as possible, that is to say, do not use unnecessary holes as far as possible.

4. يجب حفر دبابيس مصدر الطاقة والأرض في أقرب ثقب ، ويجب أن يكون السلك بين الفتحة والمسامير أقصر ما يمكن. يمكن النظر في الثقوب المتعددة في التوازي لتقليل الحث المكافئ.

5. يتم وضع بعض الثقوب الأرضية بالقرب من فتحات طبقات الإشارة من أجل توفير أقرب حلقة للإشارة. يمكنك حتى وضع الكثير من الثقوب الأرضية الإضافية على ثنائي الفينيل متعدد الكلور. بالطبع ، عليك أن تكون مرنًا في تصميمك. نموذج الثقب الذي تمت مناقشته أعلاه هو حالة توجد فيها وسادات في كل طبقة. في بعض الأحيان ، يمكننا تقليل الفوط الصحية أو إزالتها في بعض الطبقات. خاصة في حالة أن كثافة الثقب كبيرة جدًا ، فقد يؤدي ذلك إلى تكوين أخدود دائرة مقطوعة في الطبقة النحاسية ، لحل مثل هذه المشكلة بالإضافة إلى تحريك موقع الثقب ، يمكننا أيضًا النظر في الثقب في الطبقة النحاسية لتقليل حجم الضمادة.

6. بالنسبة للوحات PCB عالية السرعة ذات الكثافة العالية ، يمكن أخذ الثقوب الدقيقة في الاعتبار.