In vysokorychlostní HDI PCB design, přes design je důležitým faktorem. Skládá se z otvoru, oblasti podložky kolem otvoru a izolační oblasti vrstvy POWER, které se obvykle dělí na tři typy: slepé otvory, zakopané otvory a průchozí otvory. V procesu návrhu PCB, prostřednictvím analýzy parazitní kapacity a parazitní indukčnosti prokovů, jsou shrnuta některá opatření při návrhu vysokorychlostních prokovů PCB.

V současné době je vysokorychlostní návrh PCB široce používán v komunikacích, počítačích, grafice a zpracování obrazu a dalších oborech. Všechny high-tech návrhy elektronických produktů s přidanou hodnotou sledují vlastnosti, jako je nízká spotřeba energie, nízké elektromagnetické záření, vysoká spolehlivost, miniaturizace a nízká hmotnost. Pro dosažení výše uvedených cílů je důležitým faktorem při návrhu vysokorychlostních desek plošných spojů prostřednictvím návrhu.

1. Přes
Via je důležitým faktorem při návrhu vícevrstvých desek plošných spojů. Průchod se skládá hlavně ze tří částí, jedna je díra; druhá je oblast podložky kolem otvoru; a třetí je izolační oblast vrstvy POWER. Proces průchozího otvoru spočívá v nanesení vrstvy kovu na válcový povrch stěny otvoru průchozího otvoru chemickým nanášením, aby se spojila měděná fólie, kterou je třeba spojit se středními vrstvami a horní a spodní stranou z průchozího otvoru jsou obyčejné podložky. Tvar může být přímo spojen s čarami na horní a spodní straně, nebo nespojen. Prochody mohou hrát roli elektrických spojovacích, upevňovacích nebo polohovacích zařízení.

Průchody se obecně dělí do tří kategorií: slepé díry, zakopané díry a průchozí díry.

Slepé otvory jsou umístěny na horní a spodní ploše desky s plošnými spoji a mají určitou hloubku. Používají se ke spojení povrchové linie a spodní vnitřní linie. Hloubka otvoru a průměr otvoru obvykle nepřesahují určitý poměr.

Zasypaný otvor označuje spojovací otvor umístěný ve vnitřní vrstvě desky plošných spojů, který nezasahuje až k povrchu desky plošných spojů.

Slepé prokovy a zapuštěné prokovy jsou umístěny ve vnitřní vrstvě obvodové desky, která je dokončena procesem vytváření průchozích děr před laminací, a několik vnitřních vrstev se může během vytváření prokovů překrývat.

Průchozí otvory, které procházejí celou obvodovou deskou, lze použít pro vnitřní propojení nebo jako polohovací otvor pro instalaci součástky. Vzhledem k tomu, že průchozí otvory se snadněji implementují v procesu a mají nižší cenu, obecně desky s plošnými spoji používají průchozí otvory.

2. Parazitní kapacita prokovů
Průchod samotný má parazitní kapacitu vůči zemi. Pokud je průměr izolačního otvoru na zemní vrstvě prokovu D2, průměr podložky pro propojování je D1, tloušťka PCB je T a dielektrická konstanta substrátu desky je ε, pak je parazitní kapacita via je podobná:

C = 1.41εTD1/(D2-D1)

Hlavním účinkem parazitní kapacity průchozího otvoru na obvodu je prodloužení doby náběhu signálu a snížení rychlosti obvodu. Čím menší je hodnota kapacity, tím menší je účinek.

3. Parazitní indukčnost prokovů
Průchod samotný má parazitní indukčnost. Při návrhu vysokorychlostních digitálních obvodů je poškození způsobené parazitní indukčností prokovu často větší než vliv parazitní kapacity. Parazitní sériová indukčnost prokovu oslabí funkci obtokového kondenzátoru a zeslabí filtrační účinek celého energetického systému. Pokud L znamená indukčnost prokovu, h je délka prokovu a d je průměr středového otvoru, parazitní indukčnost prokovu je podobná:

L=5.08 h［ln (4h/d) 1］

Ze vzorce je vidět, že průměr prokovu má malý vliv na indukčnost a délka prokovu má největší vliv na indukčnost.

4. Neprůchozí prostřednictvím technologie
Neprůchozí prokovy zahrnují slepé prokovy a zakopané prokovy.

V technologii non-through via může použití slepých a zakopaných prokovů výrazně snížit velikost a kvalitu PCB, snížit počet vrstev, zlepšit elektromagnetickou kompatibilitu, zvýšit vlastnosti elektronických produktů, snížit náklady a také design funguje jednodušeji a rychleji. V tradičním návrhu a zpracování desek plošných spojů mohou průchozí otvory přinést mnoho problémů. Za prvé zabírají velké množství efektivního prostoru a za druhé velké množství průchozích otvorů je hustě natěsnáno na jednom místě, což také vytváří obrovskou překážku pro zapojení vnitřní vrstvy vícevrstvého PCB. Tyto průchozí otvory zabírají prostor potřebný pro vedení a intenzivně procházejí napájecím zdrojem a zemí. Povrch vrstvy drátu také zničí impedanční charakteristiky vrstvy silového zemnicího drátu a učiní vrstvu silového zemnicího drátu neúčinnou. A konvenční mechanická metoda vrtání bude 20krát větší než pracovní zátěž technologie neprůchozích otvorů.

V návrhu PCB, i když se velikost podložek a prokovů postupně zmenšovala, pokud se tloušťka vrstvy desky úměrně nezmenší, poměr stran průchozího otvoru se zvýší a zvýšení poměru stran průchozího otvoru se zmenší. spolehlivost. S vyspělostí pokročilé technologie laserového vrtání a technologie plazmového suchého leptání je možné aplikovat nepronikavé malé slepé otvory a malé zakopané otvory. Pokud je průměr těchto neprostupných průchodů 0.3 mm, parazitní parametry budou asi 1/10 původního konvenčního otvoru, což zlepšuje spolehlivost DPS.

Kvůli technologii non-through via je na PCB málo velkých prokovů, které mohou poskytnout více prostoru pro stopy. Zbývající prostor lze využít pro účely velkoplošného stínění pro zlepšení výkonu EMI/RFI. Současně lze také využít více zbývajícího prostoru pro vnitřní vrstvu k částečnému stínění zařízení a klíčových síťových kabelů, aby měla nejlepší elektrický výkon. Použití neprůchozích průchodů usnadňuje rozvětvení kolíků zařízení, usnadňuje směrování zařízení s kolíky s vysokou hustotou (jako jsou zařízení v balení BGA), zkracuje délku kabeláže a splňuje požadavky na časování vysokorychlostních obvodů. .

5. Prostřednictvím výběru v běžné desce plošných spojů
V běžném návrhu PCB má parazitní kapacita a parazitní indukčnost průchodu malý vliv na návrh PCB. Pro 1-4vrstvý design PCB, 0.36 mm/0.61 mm/1.02 mm (obecně se volí vrtaný otvor/podložka/izolační oblast POWER) ) Prokovy jsou lepší. Pro signální vedení se speciálními požadavky (jako jsou elektrické vedení, zemnící vedení, hodinové vedení atd.) lze použít prokovy 0.41 mm/0.81 mm/1.32 mm, nebo lze zvolit prokovy jiných velikostí podle aktuální situace.

6. Přes design ve vysokorychlostní desce plošných spojů
Prostřednictvím výše uvedené analýzy parazitních charakteristik prokovů můžeme vidět, že při návrhu vysokorychlostních desek plošných spojů zdánlivě jednoduché prokovy často přinášejí velké negativní účinky na návrh obvodu. Aby se snížily nepříznivé účinky způsobené parazitními účinky prokovů, lze v návrhu provést následující:

(1) Vyberte si přiměřenou velikost. Pro vícevrstvý design PCB s obecnou hustotou je lepší použít průchody 0.25 mm/0.51 mm/0.91 mm (vyvrtané otvory/podložky/izolační oblast POWER); pro některé desky plošných spojů s vysokou hustotou lze použít také prokovy 0.20 mm/0.46 mm/0.86 mm, můžete také zkusit prokovy neprocházející; pro napájecí nebo zemní průchody můžete zvážit použití větší velikosti pro snížení impedance;

(2) Čím větší je izolační plocha POWER, tím lépe, vezmeme-li v úvahu hustotu průchodu na desce plošných spojů, obecně D1=D2 0.41;

(3) Snažte se neměnit vrstvy signálových stop na PCB, což znamená minimalizovat prokovy;

(4) Použití tenčího PCB vede ke snížení dvou parazitních parametrů prokovu;

(5) Napájecí a zemnicí kolíky by měly být provedeny pomocí otvorů v blízkosti. Čím kratší je svod mezi průchozím otvorem a kolíkem, tím lépe, protože zvýší indukčnost. Současně by napájecí a zemnící vodiče měly být co nejtlustší, aby se snížila impedance;

(6) Umístěte několik uzemňovacích průchodů blízko průchodů signálové vrstvy, abyste zajistili smyčku na krátkou vzdálenost pro signál.

Konkrétní problémy je samozřejmě potřeba podrobně analyzovat při návrhu. Vzhledem k celkové ceně a kvalitě signálu při návrhu vysokorychlostní desky plošných spojů konstruktéři vždy doufají, že čím menší je průchozí otvor, tím lépe, takže na desce může být ponecháno více místa pro zapojení. Navíc čím menší průchozí otvor, vlastní Čím menší parazitní kapacita, tím vhodnější pro vysokorychlostní obvody. V designu PCB s vysokou hustotou přineslo použití neprostupných prokovů a zmenšení velikosti prokovů také zvýšení nákladů a velikost prokovů nelze zmenšovat donekonečna. Je ovlivněn procesy vrtání a galvanického pokovování výrobců PCB. Technická omezení by měla být při návrhu vysokorychlostních PCB vyváženě zohledněna.