bir. Viaların əsas anlayışı

Via mühüm komponentlərindən biridir çox qatlı PCB, və qazma xərcləri adətən PCB istehsal xərclərinin 30%-40%-ni təşkil edir. Sadə dillə desək, PCB-dəki hər bir çuxur bir keçid adlandırıla bilər.

Funksiya nöqteyi-nəzərindən viaları iki kateqoriyaya bölmək olar: biri təbəqələr arasında elektrik əlaqələri üçün istifadə olunur; digəri cihazların bərkidilməsi və ya yerləşdirilməsi üçün istifadə olunur.

Proses baxımından, bu vidalar ümumiyyətlə üç kateqoriyaya bölünür, yəni kor vidalar, basdırılmış viteslər və keçidlər. Kor deşiklər çap dövrə lövhəsinin yuxarı və aşağı səthlərində yerləşir və müəyyən bir dərinliyə malikdir. Onlar səth xəttini və altındakı daxili xətti birləşdirmək üçün istifadə olunur. Çuxurun dərinliyi adətən müəyyən nisbətdən (diyaframdan) keçmir. Gömülü çuxur çap dövrə lövhəsinin daxili təbəqəsində yerləşən, dövrə lövhəsinin səthinə uzanmayan əlaqə çuxuruna aiddir. Yuxarıda qeyd olunan iki növ deşik dövrə lövhəsinin daxili təbəqəsində yerləşir və laminasiyadan əvvəl deşiklərin formalaşması prosesi ilə tamamlanır və kanalın formalaşması zamanı bir neçə daxili təbəqə üst-üstə düşə bilər. Üçüncü növ, bütün dövrə lövhəsinə nüfuz edən və daxili qarşılıqlı əlaqə üçün və ya komponent montaj yerləşdirmə çuxuru kimi istifadə edilə bilən keçid çuxur adlanır. Keçid çuxurunu prosesdə həyata keçirmək daha asan olduğundan və dəyəri daha aşağı olduğundan, əksər çap dövrə lövhələri digər iki növ deşik yerinə ondan istifadə edir. Aşağıdakı deşiklər, başqa cür göstərilməyibsə, deşiklər kimi qəbul edilir.

Konstruksiya nöqteyi-nəzərindən kanal əsasən iki hissədən ibarətdir, biri ortadakı qazma dəliyi, digəri isə qazma çuxurunun ətrafındakı yastıq sahəsidir. Bu iki hissənin ölçüləri vasitəsilə yolun ölçüsü müəyyən edilir. Aydındır ki, yüksək sürətli, yüksək sıxlıqlı PCB dizaynında dizaynerlər həmişə ümid edirlər ki, keçid dəliyi nə qədər kiçik olsa, bir o qədər yaxşıdır, beləliklə lövhədə daha çox naqil sahəsi qala bilər. Bundan əlavə, keçid çuxuru nə qədər kiçik olsa, öz parazit tutumu. Nə qədər kiçik olsa, yüksək sürətli dövrələr üçün bir o qədər uyğundur. Bununla belə, çuxur ölçüsünün azalması həm də xərclərin artmasına səbəb olur və kanalın ölçüsü sonsuza qədər azaldıla bilməz. O, qazma və üzləmə kimi proses texnologiyaları ilə məhdudlaşdırılır: çuxur nə qədər kiçik olsa, qazma o qədər də uzun müddət çəksə, mərkəzi mövqedən kənara çıxmaq bir o qədər asan olar; və çuxurun dərinliyi qazılmış çuxurun diametrindən 6 dəfə çox olduqda, çuxur divarının mis ilə bərabər şəkildə örtülməsinə zəmanət vermək olmaz. Məsələn, normal 6 qatlı PCB lövhəsinin qalınlığı (deşik dərinliyi) təxminən 50 Mildir, ona görə də PCB istehsalçılarının təmin edə biləcəyi minimum qazma diametri yalnız 8 Milyona çata bilər.

İkincisi, kanalın parazit tutumu

Kanalın özü yerə parazit tutumuna malikdir. Borunun yer layındakı izolyasiya çuxurunun diametrinin D2, keçid yastığının diametrinin D1, PCB lövhəsinin qalınlığının T, lövhənin alt qatının dielektrik davamlılığının ε olduğu məlumdursa, via-nın parazit tutumunun ölçüsü təqribəndir: C=1.41εTD1/(D2-D1) Vitanın parazit tutumu dövrənin siqnalın yüksəlmə vaxtını uzatmasına və dövrənin sürətini azaltmasına səbəb olacaq. Məsələn, 50Mil qalınlığında bir PCB üçün, daxili diametri 10Mil və yastığın diametri 20Mil olan bir kanal istifadə edilərsə və yastıqla öğütülmüş mis sahəsi arasındakı məsafə 32Mil olarsa, o zaman biz yolu təxmin edə bilərik. yuxarıdakı düsturdan istifadə edərək Parazit tutumu təxminən belədir: C=1.41×4.4×0.050×0.020/(0.032-0.020)=0.517pF, tutumun bu hissəsinin yaratdığı yüksəlmə vaxtının dəyişməsi: T10-90=2.2C(Z0) /2)=2.2 x0.517x(55/2)=31.28 p. Bu dəyərlərdən görünür ki, tək bir kanalın parazit tutumunun səbəb olduğu yüksəlmə ləngiməsinin təsiri aydın olmasa da, təbəqələr arasında keçid üçün izdə bir neçə dəfə istifadə olunursa, dizayner yenə də nəzərə almalıdır. diqqətlə.

Üçüncüsü, yolun parazitar induktivliyi

Eynilə, viyaların parazit tutumu ilə birlikdə parazitar endüktanslar var. Yüksək sürətli rəqəmsal sxemlərin layihələndirilməsində, kanalların parazitar endüktansının vurduğu zərər çox vaxt parazitar tutumun təsirindən daha böyükdür. Onun parazit seriyası endüktansı bypass kondansatörünün töhfəsini zəiflədəcək və bütün enerji sisteminin filtrasiya təsirini zəiflədəcək. Biz sadəcə olaraq a via-nın təxmini parazit induksiyasını aşağıdakı düsturla hesablaya bilərik: L=5.08h[ln(4h/d)+1] burada L via-nın endüktansına aiddir, h keçidin uzunluğu və d mərkəzidir Çuxurun diametri. Düsturdan görünə bilər ki, endüktansa endüktansa endüktansa çuxurun diametri kiçik təsir göstərir, endüktansa isə ən çox kanalın uzunluğu təsir edir. Yenə də yuxarıdakı nümunədən istifadə etməklə, keçidin endüktansı belə hesablana bilər: L=5.08×0.050 [ln(4×0.050/0.010)+1]=1.015nH. Siqnalın yüksəlmə vaxtı 1ns olarsa, onun ekvivalent empedansı belədir: XL=πL/T10-90=3.19Ω. Yüksək tezlikli cərəyanlar keçdikdə belə empedans artıq göz ardı edilə bilməz. Güc müstəvisini və yer müstəvisini birləşdirərkən bypass kondansatörünün iki vidadan keçməsi lazım olduğuna xüsusi diqqət yetirilməlidir, beləliklə, viaların parazit endüktansı eksponent olaraq artacaqdır.

Dördüncüsü, yüksək sürətli PCB-də dizayn vasitəsilə

Vizaların parazitar xüsusiyyətlərinin yuxarıdakı təhlili vasitəsilə biz yüksək sürətli PCB dizaynında sadə görünən vizaların tez-tez dövrə dizaynına böyük mənfi təsirlər gətirdiyini görə bilərik. Vizaların parazitar təsirlərinin yaratdığı mənfi təsirləri azaltmaq üçün dizaynda aşağıdakılar edilə bilər:

1. Qiymət və siqnal keyfiyyəti baxımından, vasitəsilə ağlabatan ölçü seçin. Məsələn, 6-10 qatlı yaddaş modulu PCB dizaynı üçün 10/20Mil (qazılmış/pad) vidalardan istifadə etmək daha yaxşıdır. Bəzi yüksək sıxlıqlı kiçik ölçülü lövhələr üçün siz həmçinin 8/18Mil istifadə etməyə cəhd edə bilərsiniz. dəlik. Mövcud texniki şəraitdə daha kiçik vizalardan istifadə etmək çətindir. Güc və ya yer ötürücüləri üçün, empedansı azaltmaq üçün daha böyük ölçüdən istifadə edə bilərsiniz.

2. Yuxarıda müzakirə olunan iki düsturdan belə nəticəyə gəlmək olar ki, daha nazik PCB-nin istifadəsi vasitəsilə iki parazitar parametrin azaldılması üçün əlverişlidir.

3. PCB lövhəsində siqnal izlərinin qatlarını dəyişməməyə çalışın, yəni lazımsız vialardan istifadə etməməyə çalışın.

4. Güc və torpaq sancaqları yaxınlıqda qazılmalı və keçid ilə pin arasındakı qurğu mümkün qədər qısa olmalıdır, çünki onlar endüktansı artıracaqlar. Eyni zamanda, empedansı azaltmaq üçün güc və torpaq ötürücüləri mümkün qədər qalın olmalıdır.

5. Siqnal üçün ən yaxın döngəni təmin etmək üçün siqnal qatının vidalarına yaxın bir neçə əsaslı vida qoyun. Hətta PCB lövhəsinə çoxlu sayda lazımsız yer vidaları yerləşdirmək mümkündür. Əlbəttə ki, dizayn çevik olmalıdır. Əvvəllər müzakirə edilən via modeli, hər bir təbəqədə yastıqların olduğu haldır. Bəzən bəzi təbəqələrin yastıqlarını azalda və ya hətta çıxara bilərik. Xüsusilə viyaların sıxlığı çox yüksək olduqda, bu, mis təbəqədə ilgəyi ayıran bir qırılma yivinin meydana gəlməsinə səbəb ola bilər. Bu problemi həll etmək üçün, biz yolun mövqeyini dəyişdirməklə yanaşı, mis təbəqənin üzərinə də yerləşdirməyi düşünə bilərik. Yastıq ölçüsü azaldılır.