Един Основна концепция за перфорация

Проходният отвор (VIA) е важна част от Многослойна печатна платка, а разходите за пробиване на отвори обикновено представляват 30% до 40% от разходите за производство на печатни платки. Просто казано, всяка дупка на печатна платка може да се нарече проходна дупка. По отношение на функцията отворът може да бъде разделен на две категории: едната се използва за електрическо свързване между слоеве; Другият се използва за фиксиране или позициониране на устройството. От гледна точка на процеса тези проходни отвори обикновено са разделени на три категории, а именно слепи през, заровени през и през през. Сляпите отвори са разположени върху горната и долната повърхност на печатната платка и имат определена дълбочина за свързване на повърхностната верига към вътрешната верига по -долу. Дълбочината на отворите обикновено не надвишава определено съотношение (бленда). Заровените дупки са свързващи отвори във вътрешния слой на печатната платка, които не се простират до повърхността на печатната платка. Двата вида отвори са разположени във вътрешния слой на платката, който е завършен чрез процеса на формоване през отвори преди ламиниране, а няколко вътрешни слоя могат да се припокрият по време на образуването на проходния отвор. Третият тип, наречен проходни отвори, преминава през цялата платка и може да се използва за вътрешни връзки или като монтажни и локални отвори за компоненти. Тъй като проходният отвор е по -лесен за изпълнение в процеса, цената е по -ниска, така че повечето печатни платки го използват, а не другите два вида проходни отвори. Следните проходни отвори, без специално обяснение, се считат за проходни.

Основна концепция за печатни платки през дупка и въвеждане на метода чрез дупка

От гледна точка на дизайна, проходният отвор се състои главно от две части, едната е дупката за пробиване в средата, а другата е зоната на подложката около пробития отвор. Размерът на тези две части определя размера на проходния отвор. Очевидно е, че при проектирането на високоскоростна платка с висока плътност дизайнерът винаги иска отворът да е възможно най-малък, тази проба може да остави повече място за окабеляване, освен това, колкото по-малък е отворът, неговият собствен паразитен капацитет е по-малък, повече подходящ за високоскоростна верига. Но намаляването на размера на отвора в същото време води до увеличаване на разходите, а размерът на отвора не може да бъде намален без ограничение, той е ограничен от пробиване (пробиване) и покритие (покриване) и друга технология: колкото по-малък е отворът, толкова повече време е необходимо за пробиване, толкова по-лесно е да се отклоните от централната позиция; Когато дълбочината на отвора е повече от 6 пъти диаметъра на отвора, е невъзможно да се гарантира еднакво медно покритие на стената на отвора. Например, ако дебелината (дълбочина на отвора) на нормална 6-слойна печатна платка е 50Mil, тогава минималният диаметър на отвора, който производителите на печатни платки могат да осигурят, е 8Mil. С развитието на технологията за лазерно пробиване размерът на пробиване също може да бъде все по-малък и по-малък. Обикновено диаметърът на отвора е по-малък или равен на 6Mils, ние го наричаме микро отвор. Микроотворите често се използват в дизайна на HDI (структура за свързване с висока плътност). Технологията Microhole позволява дупката да се удари директно върху подложката (VIA-in-pad), което значително подобрява производителността на веригата и спестява място за окабеляване.

Проходният отвор на предавателната линия е точка на прекъсване на прекъсване на импеданса, което ще причини отражение на сигнала. По принцип еквивалентният импеданс на проходния отвор е с около 12% по-нисък от този на преносната линия. Например, импедансът на предавателната линия от 50 ома ще намалее с 6 ома, когато премине през проходния отвор (специфичното също е свързано с размера на проходния отвор и дебелината на плочата, но не и абсолютно намаление). Въпреки това, отражението, причинено от прекъсването на импеданса през отвора, всъщност е много малко и неговият коефициент на отражение е само :(44-50)/(44+50) =0.06. Проблемите, причинени от дупката, са по -фокусирани върху влиянието на паразитния капацитет и индуктивността.

Паразитен капацитет и индуктивност през отвора

Паразитният бездомен капацитет съществува в самата дупка. Ако диаметърът на зоната на заваръчно съпротивление на отвора върху полагащия слой е D2, диаметърът на заваръчната подложка е D1, дебелината на печатната платка е T, а диелектричната константа на основата е ε, паразитният капацитет на отворът е приблизително C = 1.41εTD1/ (D2-D1).

Основният ефект на паразитния капацитет върху веригата е да удължи времето за нарастване на сигнала и да намали скоростта на веригата. Например, за печатна платка с дебелина 50Mil, ако диаметърът на подложката през отвора е 20Mil (диаметърът на сондажа е 10Mils) и диаметърът на запояващия блок е 40Mil, можем да приближим паразитния капацитет на проходния отвор по формулата по-горе: C = 1.41 × 4.4 × 0.050 × 0.020/ (0.040-0.020) = 0.31pF Промяната във времето на нарастване, причинена от капацитета, е приблизително следната: T10-90= 2.2c (Z0/2) =2.2×0.31x (50/2) =17.05ps От тези стойности може да се види, че въпреки че ефектът от нарастващо забавяне и забавяне, причинен от паразитен капацитет на единичен проходен дупката не е много очевидна, ако проходният отвор се използва за превключване между слоевете няколко пъти, ще се използват множество проходни отвори. Бъдете внимателни в дизайна си. В практическия дизайн паразитният капацитет може да бъде намален чрез увеличаване на разстоянието между отвора и зоната за полагане на мед (антиподложка) или чрез намаляване на диаметъра на подложката. При проектирането на високоскоростна цифрова верига паразитната индуктивност на проходния отвор е по-вредна от тази на паразитния капацитет. Нейната паразитна последователна индуктивност ще отслаби приноса на байпасния капацитет и ще намали ефективността на филтриране на цялата енергийна система. Можем просто да изчислим паразитната индуктивност на приближението на проходния отвор, използвайки следната емпирична формула: L=5.08h [ln (4h/d) +1]

Където L се отнася до индуктивността на отвора, H е дължината на отвора, а D е диаметърът на централния отвор. От уравнението може да се види, че диаметърът на отвора има малко влияние върху индуктивността, докато дължината на отвора има най -голямо влияние върху индуктивността. Все още използвайки горния пример, индуктивността извън отвора може да се изчисли като:

L=5.08×0.050 [ln (4×0.050/0.010) +1] = 1.015nh Ако времето за нарастване на сигнала е 1ns, тогава еквивалентният размер на импеданса е: XL=πL/T10-90=3.19 ω. Този импеданс не може да бъде пренебрегнат при наличието на високочестотен ток. По -специално, байпасният кондензатор трябва да премине през два отвора, за да свърже захранващия слой с формацията, като по този начин удвои паразитната индуктивност на отвора.

Три, как да използвате дупката

Чрез горния анализ на паразитните характеристики на проходните отвори можем да видим, че при високоскоростния дизайн на печатни платки, на пръв поглед простите проходни отвори често носят големи отрицателни ефекти върху дизайна на веригата. За да намалим неблагоприятните ефекти от паразитния ефект на дупката, можем да се опитаме да направим следното в дизайна:

1. Имайки предвид цената и качеството на сигнала, се избира разумен размер на отвора. Ако е необходимо, помислете за използването на дупки с различни размери. Например, за захранващи или заземяващи кабели, помислете за използване на по -големи размери за намаляване на импеданса, а за сигнално окабеляване използвайте по -малки отвори. Разбира се, когато размерът на дупката намалява, съответната цена ще се увеличи.

2. Двете формули, обсъдени по-горе, показват, че използването на по-тънки печатни платки помага за намаляване на двата паразитни параметъра на перфорациите.

3. Сигналното окабеляване на платката не трябва да променя слоевете, доколкото е възможно, тоест не използвайте ненужни дупки, доколкото е възможно.

4. Щифтовете на захранването и земята трябва да бъдат пробити в най-близкия отвор, като проводникът между отвора и щифтовете трябва да бъде възможно най-къс. Множество проходни отвори могат да бъдат разгледани паралелно, за да се намали еквивалентната индуктивност.

5. Някои отвори за заземяване се поставят близо до отворите на наслояване на сигнала, за да осигурят най -близкия контур за сигнала. Можете дори да поставите много допълнителни заземени отвори на печатната платка. Разбира се, трябва да сте гъвкави в дизайна си. Разгледаният по-горе модел на отвора е ситуация, при която има подложки във всеки слой. Понякога можем да намалим или дори да премахнем подложки в някои слоеве. Особено в случай, че плътността на дупката е много голяма, това може да доведе до образуване на прекъснат жлеб на веригата в медния слой, за да се реши такъв проблем в допълнение към преместването на местоположението на отвора, можем да разгледаме и дупката в медния слой, за да намалите размера на подложката.

6. За високоскоростни печатни платки с по -висока плътност могат да се обмислят микроотвори.