El forat passant (VIA) és una part important de PCB multicapa, i el cost de la perforació de forats sol representar el 30% al 40% del cost de fabricació de taulers de PCB. En poques paraules, cada forat d’un PCB es pot anomenar forat de pas. En termes de funció, el forat es pot dividir en dues categories: una s’utilitza per a la connexió elèctrica entre capes; L’altre s’utilitza per a la fixació o posicionament de dispositius.

Pel que fa al procés, aquests forats passants generalment es divideixen en tres categories, és a dir, via cega, via enterrada i via transitòria. Els forats cecs es troben a la superfície superior i inferior de la placa de circuit PRINTED i tenen una certa profunditat per connectar el circuit superficial al circuit interior inferior. La profunditat dels forats normalment no supera una determinada proporció (obertura). Els forats enterrats són forats de connexió a la capa interna de la placa de circuits impresos que no s’estenen a la superfície de la placa de circuits impresos. Els dos tipus de forats es troben a la capa interna de la placa de circuit, que es completa amb el procés de modelat de forats passants abans de la laminació, i es poden superposar diverses capes interiors durant la formació del forat passant. El tercer tipus, anomenat forats passants, travessa tota la placa de circuits i es pot utilitzar per a interconnexions internes o com a forats de muntatge i localització de components. Com que el forat passant és més fàcil d’implementar en el procés, el cost és inferior, de manera que s’utilitzen la majoria de plaques de circuits impresos en lloc dels altres dos tipus de forats passants. Els següents forats passants, sense una explicació especial, es consideraran forats passants.

Quant en sabeu del forat de disseny de PCB

Des del punt de vista del disseny, un forat passant es compon principalment de dues parts, una és el forat al centre i l’altra és la zona de coixinets al voltant del forat, tal com es mostra a la figura següent. La mida d’aquestes dues parts determina la mida del forat passant. Viouslybviament, en el disseny de PCB d’alta velocitat i alta densitat, el dissenyador sempre vol que el forat sigui el més petit possible, aquesta mostra pot deixar més espai de cablejat, a més, com més petit sigui el forat, la seva pròpia capacitat paràsita sigui menor, més apte per a circuits d’alta velocitat. Però la mida del forat disminueix al mateix temps, comporta un augment del cost i la mida del forat no es pot reduir sense límit, es limita mitjançant la perforació (perforació) i el revestiment (revestiment) i altres tecnologies: com més petit sigui el forat, com més temps cal foradar, més fàcil és desviar-se del centre; Quan la profunditat del forat és més de 6 vegades el diàmetre del forat, és impossible garantir el revestiment de coure uniforme de la paret del forat. Per exemple, el gruix normal actual (a través de la profunditat del forat) d’una placa de PCB de 6 capes és d’uns 50Mil, de manera que el diàmetre mínim de perforació que poden proporcionar els fabricants de PCB només pot arribar als 8Mil. La capacitat paràsita del forat existeix a terra, si el diàmetre del forat d’aïllament és D2, el diàmetre del forat és D1, el gruix de la placa PCB és T i la constant dielèctrica del substrat és ε, la capacitat paràsita del forat és aproximadament: C = 1.41εTD1 / (D2-D1)

El principal efecte de la capacitat paràsita al circuit és allargar el temps de pujada del senyal i reduir la velocitat del circuit. Per exemple, per a una placa PCB amb un gruix de 50Mil, si el diàmetre interior del forat és de 10Mil, el diàmetre del coixinet és de 20Mil i la distància entre el coixinet i el terra de coure és de 32Mil, podem aproximar la capacitat paràsita del forat mitjançant la fórmula anterior: C = 1.41 × 4.4 × 0.050 × 0.020 / (0.032-0.020) = 0.517pF, la variació del temps de pujada causada per aquesta part de la capacitat és: T10-90 = 2.2C (Z0 / 2) = 2.2 × 0.517x (55 / 2) = 31.28 punts. A partir d’aquests valors, és evident que, tot i que l’efecte de la capacitat paràsita d’un sol forat sobre el retard de pujada no és obvi, els dissenyadors haurien de tenir precaució si s’utilitzen múltiples forats per canviar de capa a capa.

En el disseny de circuits digitals d’alta velocitat, la inductància paràsita de la inductància paràsita a través del forat és sovint superior a l’impacte de la capacitat paràsita. La seva inductància de sèries paràsites debilitarà l’aportació de la capacitat de derivació i reduirà l’eficàcia de filtratge de tot el sistema d’energia. Simplement podem calcular la inductància paràsita d’una aproximació del forat mitjançant la fórmula següent: L = 5.08h [ln (4h / d) +1] on L es refereix a la inductància del forat, h és la longitud de la forat i D és el diàmetre del forat central. Es pot veure per l’equació que el diàmetre del forat té poca influència sobre la inductància, mentre que la longitud del forat té la major influència sobre la inductància. Encara utilitzant l’exemple anterior, la inductància fora del forat es pot calcular com a L = 5.08 × 0.050 [ln (4 × 0.050 / 0.010) +1] = 1.015nh. Si el temps de pujada del senyal és 1ns, la mida de la impedància equivalent és: XL = πL / T10-90 = 3.19 ω. Aquesta impedància no es pot ignorar en presència de corrent d’alta freqüència. En particular, el condensador de derivació ha de passar per dos forats per connectar la capa de subministrament a la formació, duplicant així la inductància paràsita del forat.

Mitjançant l’anàlisi anterior de les característiques paràsites del forat, podem veure que en el disseny de PCB d’alta velocitat, el forat aparentment senzill sovint comporta grans efectes negatius al disseny del circuit. Per reduir els efectes adversos de l’efecte paràsit del forat, podem fer el màxim possible en el disseny: 1. Entre els dos aspectes de cost i qualitat del senyal, trieu una mida raonable del forat. Per exemple, per a 6-10 capes de disseny de PCB de mòduls MEMORY, és millor triar 10 / 20mil (perforació / coixinet) pel forat, per a alguns taulers de mida petita d’alta densitat, també podeu provar d’utilitzar 8 / 18mil el forat. Amb la tecnologia actual, seria difícil utilitzar forats més petits. Per a la font d’alimentació o el cable de terra, els forats passants es poden considerar que utilitzen una mida més gran per reduir la impedància.

2. Les dues fórmules comentades anteriorment mostren que l’ús de plaques de PCB més fines ajuda a reduir els dos paràmetres paràsits a través dels forats.

3. el cablejat del senyal a la placa PCB no hauria de canviar la capa en la mesura del possible, és a dir, intentar no utilitzar forats innecessaris.

4. Els passadors de la font d’alimentació i del terra s’han de perforar a prop. Com més curt sigui el plom entre els passadors i els forats, millor, perquè conduiran a un augment de la inductància. Al mateix temps, els cables de potència i de terra han de ser el més gruixuts possible per reduir la impedància.

5. Col·loqueu uns forats de terra a prop dels forats del canvi de capa de senyal per tal de proporcionar el bucle més proper al senyal. Fins i tot podeu posar molts forats de terra addicionals al PCB. Per descomptat, cal ser flexible en el disseny. El model de forats passants comentat anteriorment és una situació en què hi ha coixinets a cada capa. De vegades, podem reduir o fins i tot eliminar coixinets d’algunes capes. Especialment en el cas que la densitat del forat sigui molt gran, pot provocar la formació d’una ranura de circuit tallat a la capa de coure, per resoldre aquest problema a més de moure la ubicació del forat, també podem considerar el forat a la capa de coure per reduir la mida del coixinet.