In PCB HDI d’alta velocitat disseny, a través del disseny és un factor important. Consta d’un forat, una zona de coixinet al voltant del forat i una zona d’aïllament de la capa POWER, que normalment es divideixen en tres tipus: forats cecs, forats enterrats i forats passant. En el procés de disseny de PCB, a través de l’anàlisi de la capacitat parasitària i la inductància parasitària de les vies, es resumeixen algunes precaucions en el disseny de vies de PCB d’alta velocitat.

Actualment, el disseny de PCB d’alta velocitat s’utilitza àmpliament en comunicacions, ordinadors, gràfics i processament d’imatges i altres camps. Tots els dissenys de productes electrònics d’alta tecnologia amb valor afegit persegueixen característiques com ara baix consum d’energia, baixa radiació electromagnètica, alta fiabilitat, miniaturització i pes lleuger. Per assolir els objectius anteriors, el disseny és un factor important en el disseny de PCB d’alta velocitat.

1. Via
Via és un factor important en el disseny de PCB multicapa. Una via es compon principalment de tres parts, una és el forat; l’altra és la zona del coixinet al voltant del forat; i el tercer és l’àrea d’aïllament de la capa POWER. El procés del forat de via consisteix a placar una capa de metall a la superfície cilíndrica de la paret del forat del forat mitjançant deposició química per connectar la làmina de coure que s’ha de connectar a les capes mitjanes i els costats superior i inferior de el forat de via es converteix en coixinets normals La forma es pot connectar directament amb les línies dels costats superior i inferior, o no connectar-se. Vias pot jugar el paper de dispositius elèctrics de connexió, fixació o posicionament.

Les vies generalment es divideixen en tres categories: forats cecs, forats enterrats i forats passants.

Els forats cecs es troben a les superfícies superior i inferior de la placa de circuit imprès i tenen una certa profunditat. S’utilitzen per connectar la línia superficial i la línia interior subjacent. La profunditat del forat i el diàmetre del forat normalment no superen una determinada proporció.

El forat enterrat es refereix al forat de connexió situat a la capa interior de la placa de circuit imprès, que no s’estén a la superfície de la placa de circuit.

Les vies cegues i les vies enterrades es troben a la capa interior de la placa de circuits, que es completa amb un procés de formació de forats passant abans de la laminació, i es poden superposar diverses capes interiors durant la formació de vies.

Els forats de pas, que travessen tota la placa de circuits, es poden utilitzar per a la interconnexió interna o com a forat de posicionament d’instal·lació d’un component. Atès que els forats de pas són més fàcils d’implementar en el procés i tenen un cost més baix, les plaques de circuits impresos generalment s’utilitzen forats de pas.

2. Capacitat paràsit de vias
La mateixa via té una capacitat parasitària a terra. Si el diàmetre del forat d’aïllament a la capa de terra de la via és D2, el diàmetre del coixinet de via és D1, el gruix de la PCB és T i la constant dielèctrica del substrat de la placa és ε, aleshores la capacitat paràsita de la via és semblant a:

C = 1.41 εTD1/(D2-D1)

L’efecte principal de la capacitat parasitària del forat via al circuit és allargar el temps de pujada del senyal i reduir la velocitat del circuit. Com més petit sigui el valor de la capacitat, menor serà l’efecte.

3. Inductància paràsit de vias
La mateixa via té una inductància parasitària. En el disseny de circuits digitals d’alta velocitat, el dany causat per la inductància parasitària de la via és sovint més gran que la influència de la capacitat parasitària. La inductància de la sèrie parasitària de la via debilitarà la funció del condensador de derivació i debilitarà l’efecte de filtratge de tot el sistema d’alimentació. Si L es refereix a la inductància de la via, h és la longitud de la via i d és el diàmetre del forat central, la inductància parasitària de la via és similar a:

L=5.08 h［ln(4h/d) 1］

Es pot veure a partir de la fórmula que el diàmetre de la via té una petita influència en la inductància, i la longitud de la via té la major influència sobre la inductància.

4. No a través de la tecnologia
Les vies no passantes inclouen les vies cegues i les vies enterrades.

En la tecnologia sense via, l’aplicació de vies cegues i enterrades pot reduir considerablement la mida i la qualitat del PCB, reduir el nombre de capes, millorar la compatibilitat electromagnètica, augmentar les característiques dels productes electrònics, reduir costos i també fer el disseny funciona més senzill i ràpid. En el disseny i processament de PCB tradicionals, els forats passants poden comportar molts problemes. En primer lloc, ocupen una gran quantitat d’espai efectiu i, en segon lloc, un gran nombre de forats passants estan densament empaquetats en un sol lloc, cosa que també crea un gran obstacle per al cablejat de la capa interna del PCB multicapa. Aquests forats de pas ocupen l’espai necessari per al cablejat i passen intensament per la font d’alimentació i la terra. La superfície de la capa de cable també destruirà les característiques d’impedància de la capa de cable de terra d’alimentació i farà que la capa de cable de terra d’energia sigui ineficaç. I el mètode mecànic convencional de perforació serà 20 vegades la càrrega de treball de la tecnologia de forats no pasants.

En el disseny de PCB, tot i que la mida dels coixinets i les vies ha disminuït gradualment, si el gruix de la capa del tauler no es redueix proporcionalment, la relació d’aspecte del forat passant augmentarà i l’augment de la relació d’aspecte del forat passant es reduirà. la fiabilitat. Amb la maduresa de la tecnologia de perforació làser avançada i la tecnologia de gravat en sec per plasma, és possible aplicar petits forats cecs no penetrants i petits forats enterrats. Si el diàmetre d’aquestes vies no penetrants és de 0.3 mm, els paràmetres paràsits seran aproximadament 1/10 del forat convencional original, cosa que millora la fiabilitat del PCB.

A causa de la tecnologia no passant, hi ha poques vies grans al PCB, que poden proporcionar més espai per a les traces. L’espai restant es pot utilitzar amb propòsits de blindatge d’àrea gran per millorar el rendiment EMI/RFI. Al mateix temps, també es pot utilitzar més espai restant per a la capa interior per protegir parcialment el dispositiu i els cables de xarxa clau, de manera que tingui el millor rendiment elèctric. L’ús de vies no passants facilita la ventilació dels pins del dispositiu, facilitant l’encaminament de dispositius de pins d’alta densitat (com els dispositius empaquetats BGA), escurçant la longitud del cablejat i complint els requisits de temporització dels circuits d’alta velocitat. .

5. Mitjançant la selecció en PCB normal
En el disseny de PCB ordinari, la capacitat paràsit i la inductància paràsit de la via tenen poc efecte en el disseny de PCB. Per al disseny de PCB d’1-4 capes, 0.36 mm / 0.61 mm / 1.02 mm (generalment es selecciona l’àrea d’aïllament de forat / coixinet / POWER) ) Les vies són millors. Per a línies de senyal amb requisits especials (com ara línies elèctriques, línies de terra, línies de rellotge, etc.), es poden utilitzar vies de 0.41 mm / 0.81 mm / 1.32 mm o es poden seleccionar vies d’altres mides segons la situació real.

6. Mitjançant disseny en PCB d’alta velocitat
Mitjançant l’anàlisi anterior de les característiques paràsites de les vies, podem veure que en el disseny de PCB d’alta velocitat, les vies aparentment senzilles sovint aporten grans efectes negatius al disseny del circuit. Per tal de reduir els efectes adversos causats pels efectes paràsits de les vies, es pot fer el següent en el disseny:

(1) Trieu una mida raonable. Per al disseny de PCB de densitat general de múltiples capes, és millor utilitzar 0.25 mm / 0.51 mm / 0.91 mm (forats perforats / coixinets / àrea d’aïllament POWER) via; per a alguns PCB d’alta densitat, també es poden utilitzar vies de 0.20 mm / 0.46 mm / 0.86 mm, també podeu provar vies no pas; per a les vies d’alimentació o de terra, podeu considerar utilitzar una mida més gran per reduir la impedància;

(2) Com més gran sigui l’àrea d’aïllament POWER, millor, tenint en compte la densitat de via a la PCB, generalment D1 = D2 0.41;

(3) Intenteu no canviar les capes de les traces del senyal a la PCB, el que significa minimitzar les vies;

(4) L’ús d’un PCB més prim és propici per reduir els dos paràmetres paràsits de la via;

(5) Els pins d’alimentació i de terra s’han de fer mitjançant forats propers. Com més curt sigui el cable entre el forat de via i el pin, millor, perquè augmentaran la inductància. Al mateix temps, els cables d’alimentació i terra han de ser tan gruixuts com sigui possible per reduir la impedància;

(6) Col·loqueu algunes vies de connexió a terra a prop de les vies de la capa de senyal per proporcionar un bucle de curta distància per al senyal.

Per descomptat, s’han d’analitzar qüestions concretes en detall a l’hora de dissenyar. Tenint en compte tant el cost com la qualitat del senyal de manera integral, en el disseny de PCB d’alta velocitat, els dissenyadors sempre esperen que com més petit sigui el forat, millor, de manera que es pugui deixar més espai de cablejat a la placa. A més, com més petit sigui el forat de via, el seu propi Com més petita sigui la capacitat parasitària, més adequada per a circuits d’alta velocitat. En el disseny de PCB d’alta densitat, l’ús de vies no passantes i la reducció de la mida de les vies també han provocat un augment del cost i la mida de les vies no es pot reduir indefinidament. Es veu afectat pels processos de perforació i galvanoplastia dels fabricants de PCB. Les limitacions tècniques s’han de tenir en compte de manera equilibrada en el disseny via de PCB d’alta velocitat.