unu Cuncepimentu basicu di perforazione

U foru attraversu (VIA) hè una parte impurtante di PCB multilayer, è u costu di i fori di perforazione conta generalmente da 30% à 40% di u costu di a fabbricazione di tavule PCB. Semplicemente, ogni foru nantu à un PCB pò esse chjamatu foru di passaghju. In termini di funzione, u foru pò esse divisu in duie categorie: una hè aduprata per a cunnessione elettrica trà strati; L’altra hè aduprata per a fissazione o u pusizionamentu di u dispusitivu. In termini di u prucessu, sti fori passanti sò generalmente divisi in trè categorie, vale à dì via ceca, via sepolta è via. I buchi cechi sò situati nantu à e superfici superiore è inferiore di u circuitu stampatu è anu una certa profondità per cunnessu u circuitu di superficie à u circuitu internu sottu. A prufundità di i fori di solitu ùn supera micca un certu rapportu (apertura). I fori intarrati sò fori di cunnessione in u stratu internu di u circuitu stampatu chì ùn si estendenu micca à a superficia di u circuitu stampatu. I dui tippi di fori sò situati in u stratu internu di u circuitu, chì hè cumpletatu da u prucessu di stampaggio attraversu foru prima di laminazione, è parechji strati interni ponu esse sovrapposti durante a furmazione di u foru passante. U terzu tippu, chjamatu fori passanti, passa per tuttu u circuitu è ​​pò esse adupratu per interconnessioni interne o cum’è fori di montaggio è di lucalizazione per i cumpunenti. Perchè u foru attraversu hè più faciule da implementà in u prucessu, u costu hè più bassu, cusì a maggior parte di i circuiti stampati sò aduprati, piuttostu chè l’altri dui tipi di foru passante. I seguenti fori passanti, senza spiegazione speciale, saranu cunsiderati cum’è fori passanti.

PCB attraversu u cuncettu di basa di u foru è per l’introduzione di u metudu di u foru

Da u puntu di vista di u disignu, un foru attraversu hè principalmente cumpostu di duie parte, una hè u foru di perforazione in u mità, è l’altru hè a zona di pad intornu à u foru di perforazione. A dimensione di queste duie parti determina a dimensione di u foru attraversu. Ovviamente, in u cuncepimentu di PCB ad alta velocità è ad alta densità, u designer vole sempre u foru u più chjucu pussibule, questu campione pò lascià più spaziu di cablaggio, in più, più u foru hè più chjucu, a so propria capacità parassita hè più chjuca, più adattatu per u circuitu à grande velocità. Ma a riduzzione di a dimensione di u pirtusu à u stessu tempu porta l’aumentu di u costu, è a dimensione di u pirtusu ùn pò micca esse ridutta senza limiti, hè limitata da a perforazione (drilling) è plating (plating) è altre tecnulugia: u più chjucu u burato, u più u tempu di perforazione, u più faciule hè di svià da a pusizione centrale; Quandu a prufundità di u foru hè più di 6 volte u diametru di u foru, hè impussibile garantisce a placcatura in rame uniforme di u muru di u foru. Per esempiu, se u spessore (prufundità di u foru) di una scheda PCB normale di 6 strati hè 50Mil, allora u diametru minimu di u foru chì i pruduttori di PCB ponu furnisce hè 8Mil. Cù u sviluppu di a tecnulugia di perforazione laser, a dimensione di perforazione pò ancu esse più chjuca è più chjuca. In generale, u diamitru di u pirtusu hè menu o uguale à 6Mils, chjamemu micro pirtusu. Microfori sò spessu usati in cuncezzione HDI (struttura di alta densità Interconnessione). A tecnulugia di Microhole permette à u pirtusu per esse colpi direttamente nantu à u pad (VIA-in-pad), chì migliurà assai u rendiment di u circuitu è ​​risparmia u spaziu di cablaggio.

U foru attraversu à a linea di trasmissione hè un puntu di rumpitura di discontinuità di impedenza, chì causerà a riflessione di u signale. Generalmente, l’impedenza equivalente di u foru attraversu hè circa 12% inferiore à quella di a linea di trasmissione. Per esempiu, l’impedenza di a linea di trasmissione di 50ohm diminuirà da 6 ohm quandu passa à traversu u pirtusu (u specificu hè ancu ligatu à a dimensione di u pirtusore è u spessore di a piastra, ma micca una diminuzione assoluta). Tuttavia, a riflessione causata da a discontinuità di l’impedenza attraversu u pirtusu hè in realtà assai chjuca, è u so coefficient di riflessione hè solu: (44-50) / (44 + 50) = 0.06. I prublemi causati da u foru sò più centrati nantu à l’influenza di capacità parassita è induttanza.

Capacità parassita è induttanza attraversu u pirtusu

A capacità parassita parassita esiste in u pirtusu stessu. Se u diametru di a zona di resistenza di saldatura di u pirtusu nantu à a strata di posa hè D2, u diametru di u pad di saldatura hè D1, u spessore di a scheda PCB hè T, è a constante dielettrica di u sustrato hè ε, a capacità parasitica di u foru hè apprussimatamente C = 1.41εTD1 / (D2-D1).

L’effettu principale di a capacità parassita nantu à u circuitu hè di allungà u tempu di risalimentu di u signale è di riduce a velocità di u circuitu. Per esempiu, per un pannellu PCB cù un spessore di 50Mil, se u diametru di u pad à traversu hè 20Mil (u diametru di u foru hè 10Mil) è u diametru di u bloccu di saldatura hè 40Mil, pudemu approssimativamente a capacità parasitica di u foru attraversu da a formula sopra: C = 1.41 × 4.4 × 0.050 × 0.020 / (0.040-0.020) = 0.31pF u cambiamentu di u tempu di risu causatu da a capacità hè apprussimatamente cusì: T10-90 = 2.2c (Z0/2) = 2.2 × 0.31x (50/2) = 17.05ps Da sti valori, si pò esse vistu chì, ancu s’è l’effettu di ritardu crescente è rallentamentu causatu da capacità parassita di una sola through- U pirtusu ùn hè micca assai ovvi, se u passaghju hè utilizatu per cambià trà strati per parechje volte, seranu utilizati più fori. Attentu à a vostra cuncezzione. In u cuncepimentu praticu, a capacità parassita pò esse ridutta aumentendu a distanza trà u foru è a zona di posa di rame (anti-pad) o riducendu u diametru di u pad. In u disignu di circuitu digitale d’alta velocità, l’induttanza parassita di u foru passaghju hè più dannusu chè quella di a capacità parasita. A so induttanza di serie parassite indebulisce u cuntributu di a bypass di capacità è riduce l’efficacità di filtrazione di tuttu u sistema di putenza. Pudemu simpricimenti calculà l’induttanza parassita di un’approssimazione di un foru attraversu cù a seguente formula empirica: L=5.08h [ln (4h/d) +1]

Induve L si riferisce à l’induttanza di u pirtusu, H hè a lunghezza di u pirtusu, è D hè u diametru di u pirtusu cintrali. Si pò vede da l’equazione chì u diametru di u foru hà poca influenza annantu à l’induttanza, mentre a lunghezza di u foru hà a più grande influenza nantu à l’induttanza. Sempre aduprendu l’esempiu supra, l’induttanza fora di u pirtusu pò esse calculata cum’è:

L=5.08×0.050 [ln (4×0.050/0.010) +1] = 1.015nh Si le temps de montée du signal est 1ns, alors l’impédance équivalente est : XL=πL/T10-90=3.19 ω. Questa impedenza ùn pò esse ignorata in presenza di corrente di alta frequenza. In particulare, u condensatore di bypass deve passà per dui fori per cunnesse u stratu di furnimentu à a furmazione, radduppendu cusì l’induttanza parassita di u foru.

Trè, cumu aduprà u pirtusu

Attraversu l’analisi di sopra di e caratteristiche parassitarie di i fori passanti, pudemu vede chì in u disignu di PCB d’alta velocità, i fori passanti apparentemente simplici spessu portanu grandi effetti negativi à u disignu di u circuitu. Per riduce l’effetti avversi di l’effettu parasitariu di u pirtusu, pudemu pruvà à fà cumu in u disignu:

1. In cunsiderà u costu è a qualità di u signale, hè sceltu una dimensione di u pirtusu raghjone. Se necessariu, cunsiderate aduprà diverse dimensioni di fori. Per esempiu, per i cables di putenza o di terra, cunzidira l’usu di grandezza più grande per riduce l’impedenza, è per u filatu di signale, utilizate buchi più chjuchi. Benintesa, cume a dimensione di u foru diminuisce, u costu currispundente aumenterà.

2. E duie formule discutate sopra mostranu chì l’usu di pannelli PCB più sottili aiuta à riduce i dui paràmetri parasitari di e perforazioni.

3. U filatu di u signale nantu à u cartulare PCB ùn deve micca cambià i strati u più pussibule, vale à dì, ùn aduprate micca fori inutili quant’è pussibule.

4. I pins di l’alimentazione elettrica è di a terra devenu esse forati in u foru più vicinu, è u piombu trà u foru è i pins deve esse u più cortu pussibule. Fori passanti multipli ponu esse cunsideratu in parallelu per riduce l’induttanza equivalente.

5. Certi buchi di terra sò posti vicinu à i buchi di stratificazione di signale per furnisce u ciclu più vicinu per u signale. Pudete ancu mette assai fori di terra in più nantu à u PCB. Benintesa, duvete esse flessibile in u vostru cuncepimentu. U mudellu attraversu discuttu sopra hè una situazione induve ci sò pads in ogni stratu. A volte, pudemu riduce o ancu rimuovere i pad in certi strati. Soprattuttu in u casu di a densità di u foru hè assai grande, pò purtà à a furmazione di un circuitu cut off groove in u stratu di rame, per risolve un tale prublema in più di spustà u locu di u foru, pudemu ancu cunsiderà u foru in u stratu di rame per riduce a dimensione di u pad.

6. Per schede PCB d’alta velocità cù una densità più alta, i micro-buchi ponu esse cunsideratu.