Un Cysyniad sylfaenol o dyllu

Mae twll trwy dwll (VIA) yn rhan bwysig o PCB Multilayer, ac mae cost drilio tyllau fel arfer yn cyfrif am 30% i 40% o gost gwneud bwrdd PCB. Yn syml, gellir galw pob twll ar PCB yn dwll pasio. O ran swyddogaeth, gellir rhannu’r twll yn ddau gategori: defnyddir un ar gyfer y cysylltiad trydanol rhwng haenau; Defnyddir y llall ar gyfer gosod neu leoli dyfais. O ran y broses, mae’r tyllau drwodd hyn yn gyffredinol wedi’u rhannu’n dri chategori, sef dall trwy, wedi’u claddu trwy a thrwy. Mae tyllau dall wedi’u lleoli ar arwynebau uchaf a gwaelod y bwrdd cylched PRINTED ac mae ganddynt ddyfnder penodol ar gyfer cysylltu’r cylched wyneb â’r gylched fewnol islaw. Nid yw dyfnder y tyllau fel arfer yn fwy na chymhareb benodol (agorfa). Mae tyllau claddedig yn dyllau cysylltu yn haen fewnol y bwrdd cylched printiedig nad ydynt yn ymestyn i wyneb y bwrdd cylched printiedig. Mae’r ddau fath o dyllau wedi’u lleoli yn haen fewnol y bwrdd cylched, sy’n cael ei gwblhau gan y broses mowldio trwy dwll cyn lamineiddio, a gellir gorgyffwrdd sawl haen fewnol wrth ffurfio’r twll trwodd. Mae’r trydydd math, o’r enw tyllau drwodd, yn rhedeg trwy’r bwrdd cylched cyfan a gellir ei ddefnyddio ar gyfer rhyng-gysylltiadau mewnol neu fel mowntio a lleoli tyllau ar gyfer cydrannau. Oherwydd bod y twll trwodd yn haws i’w weithredu yn y broses, mae’r gost yn is, felly mae’r rhan fwyaf o fyrddau cylched printiedig yn ei ddefnyddio, yn hytrach na’r ddau fath arall o dwll trwodd. Bydd y tyllau canlynol, heb eglurhad arbennig, yn cael eu hystyried fel trwy dyllau.

PCB trwy gysyniad sylfaenol twll a thrwy gyflwyno dull twll

O safbwynt dylunio, mae twll trwodd yn cynnwys dwy ran yn bennaf, un yw’r twll drilio yn y canol, a’r llall yw’r ardal pad o amgylch y twll drilio. Mae maint y ddwy ran hyn yn pennu maint y twll trwodd. Yn amlwg, wrth ddylunio PCB cyflym, dwysedd uchel, mae’r dylunydd bob amser eisiau i’r twll fod mor fach â phosibl, gall y sampl hon adael mwy o le gwifrau, yn ogystal, po leiaf yw’r twll, mae ei gynhwysedd parasitig ei hun yn llai, yn fwy addas ar gyfer cylched cyflym. Ond mae’r gostyngiad ym maint y twll ar yr un pryd yn dod â’r cynnydd mewn costau, ac ni ellir lleihau maint y twll heb derfyn, mae’n gyfyngedig trwy ddrilio (drilio) a phlatio (platio) a thechnoleg arall: y lleiaf yw’r twll, y hiraf yr amser y mae’n ei gymryd i ddrilio, yr hawsaf yw gwyro o safle’r ganolfan; Pan fydd dyfnder y twll fwy na 6 gwaith diamedr y twll, mae’n amhosibl gwarantu platio copr unffurf wal y twll. Er enghraifft, os yw trwch (dyfnder trwy dwll) bwrdd PCB 6-haen arferol yn 50Mil, yna’r diamedr twll lleiaf y gall gweithgynhyrchwyr PCB ei ddarparu yw 8Mil. Gyda datblygiad technoleg drilio laser, gall maint y drilio hefyd fod yn llai ac yn llai. Yn gyffredinol, mae diamedr y twll yn llai na neu’n hafal i 6Mils, rydyn ni’n ei alw’n ficro-dwll. Defnyddir microholes yn aml mewn dyluniad HDI (strwythur rhyng-gysylltiad dwysedd uchel). Mae technoleg Microhole yn caniatáu i’r twll gael ei daro’n uniongyrchol ar y pad (VIA-in-pad), sy’n gwella perfformiad cylched yn fawr ac yn arbed lle gwifrau.

Mae’r twll trwodd ar y llinell drosglwyddo yn bwynt torri o ddiffyg parhad rhwystriant, a fydd yn achosi adlewyrchiad o’r signal. Yn gyffredinol, mae rhwystriant cyfatebol y twll trwodd tua 12% yn is nag un y llinell drosglwyddo. Er enghraifft, bydd rhwystriant y llinell drosglwyddo 50ohm yn gostwng 6 ohm pan fydd yn mynd trwy’r twll trwodd (mae’r penodol hefyd yn gysylltiedig â maint y twll trwodd a thrwch y plât, ond nid gostyngiad absoliwt). Fodd bynnag, mae’r adlewyrchiad a achosir gan ddiffyg parhad rhwystriant trwy’r twll yn fach iawn mewn gwirionedd, a’i gyfernod adlewyrchu yn unig yw: (44-50) / (44 + 50) = 0.06. Mae’r problemau a achosir gan y twll yn canolbwyntio mwy ar ddylanwad cynhwysedd parasitig ac anwythiad.

Cynhwysedd parasitig ac anwythiad trwy’r twll

Mae’r cynhwysedd crwydr parasitig yn bodoli yn y twll ei hun. Os yw diamedr parth gwrthiant weldio y twll ar yr haen ddodwy yn D2, diamedr y pad weldio yw D1, trwch y bwrdd PCB yw T, a chysondeb dielectrig y swbstrad yw ε, cynhwysedd parasitig mae’r twll oddeutu C = 1.41εTD1 / (D2-D1).

Prif effaith cynhwysedd parasitig ar y gylched yw estyn amser codi’r signal a lleihau cyflymder y gylched. Er enghraifft, ar gyfer bwrdd PCB â thrwch o 50Mil, os yw diamedr y pad trwy dwll yn 20Mil (diamedr y twll turio yw 10Mils) a diamedr y bloc sodr yw 40Mil, gallwn amcangyfrif cynhwysedd parasitig y twll drwodd yn ôl y fformiwla uchod: C = 1.41 × 4.4 × 0.050 × 0.020 / (0.040-0.020) = 0.31pF mae’r newid amser codi a achosir gan gynhwysedd yn fras fel a ganlyn: T10-90 = 2.2c (Z0 / 2) = 2.2 × 0.31x (50/2) = 17.05ps O’r gwerthoedd hyn, gellir gweld er bod effaith oedi cynyddol ac arafu a achosir gan gynhwysedd parasitig un trwodd- nid yw’r twll yn amlwg iawn, os defnyddir y twll trwodd i newid rhwng haenau am sawl gwaith, defnyddir tyllau drwodd lluosog. Byddwch yn ofalus yn eich dyluniad. Mewn dyluniad ymarferol, gellir lleihau cynhwysedd parasitig trwy gynyddu’r pellter rhwng y twll a’r parth gosod copr (gwrth-bad) neu drwy leihau diamedr y pad. Wrth ddylunio cylched ddigidol cyflym, mae anwythiad parasitig y twll trwodd yn fwy niweidiol na chynhwysedd parasitig. Bydd ei anwythiad cyfres parasitig yn gwanhau cyfraniad cynhwysedd ffordd osgoi ac yn lleihau effeithiolrwydd hidlo’r system bŵer gyfan. Yn syml, gallwn gyfrifo anwythiad parasitig brasamcan trwy dwll gan ddefnyddio’r fformiwla empirig ganlynol: L = 5.08h [ln (4h / d) +1]

Lle mae L yn cyfeirio at anwythiad y twll, H yw hyd y twll, a D yw diamedr y twll canolog. Gellir gweld o’r hafaliad nad oes gan ddiamedr y twll fawr o ddylanwad ar y inductance, tra bod hyd y twll yn cael y dylanwad mwyaf ar y inductance. Gan ddefnyddio’r enghraifft uchod o hyd, gellir cyfrifo’r inductance allan o’r twll fel:

L = 5.08 × 0.050 [ln (4 × 0.050 / 0.010) +1] = 1.015nh Os yw’r amser codi signal yn 1ns, yna maint y rhwystriant cyfatebol yw: XL = πL / T10-90 = 3.19 ω. Ni ellir anwybyddu’r rhwystriant hwn ym mhresenoldeb cerrynt amledd uchel. Yn benodol, mae’n rhaid i’r cynhwysydd ffordd osgoi basio trwy ddau dwll i gysylltu’r haen gyflenwi â’r ffurfiad, a thrwy hynny ddyblu inductance parasitig y twll.

Tri, sut i ddefnyddio’r twll

Trwy’r dadansoddiad uchod o nodweddion parasitig y tyllau drwodd, gallwn weld, mewn dyluniad PCB cyflym, bod y tyllau drwodd sy’n ymddangos yn syml yn aml yn dod ag effeithiau negyddol mawr i ddyluniad y gylched. Er mwyn lleihau effeithiau andwyol effaith parasitig y twll, gallwn geisio gwneud fel a ganlyn yn y dyluniad:

1. O ystyried y gost ac ansawdd y signal, dewisir maint twll rhesymol. Os oes angen, ystyriwch ddefnyddio tyllau o wahanol faint. Er enghraifft, ar gyfer ceblau pŵer neu ddaear, ystyriwch ddefnyddio meintiau mwy i leihau rhwystriant, ac ar gyfer gwifrau signal, defnyddiwch dyllau llai. Wrth gwrs, wrth i faint y twll leihau, bydd y gost gyfatebol yn cynyddu.

2. Mae’r ddau fformiwla a drafodwyd uchod yn dangos bod defnyddio byrddau PCB teneuach yn helpu i leihau dau baramedr parasitig y tyllogau.

3. Ni ddylai’r gwifrau signal ar fwrdd y PCB newid haenau cyn belled ag y bo modd, hynny yw, peidiwch â defnyddio tyllau diangen cyn belled ag y bo modd.

4. Dylai pinnau’r cyflenwad pŵer a’r ddaear gael eu drilio yn y twll agosaf, a dylai’r plwm rhwng y twll a’r pinnau fod mor fyr â phosibl. Gellir ystyried tyllau drwodd lluosog yn gyfochrog i leihau anwythiad cyfatebol.

5. Rhoddir rhai tyllau daear ger tyllau haenu signal er mwyn darparu’r ddolen agosaf ar gyfer y signal. Gallwch hyd yn oed roi llawer o dyllau daear ychwanegol ar y PCB. Wrth gwrs, mae angen i chi fod yn hyblyg yn eich dyluniad. Mae’r model trwy dwll a drafodir uchod yn sefyllfa lle mae padiau ym mhob haen. Weithiau, gallwn leihau neu hyd yn oed dynnu padiau mewn rhai haenau. Yn enwedig yn achos dwysedd y twll yn fawr iawn, gall arwain at ffurfio rhigol cylched wedi’i dorri i ffwrdd yn yr haen gopr, i ddatrys problem o’r fath yn ogystal â symud lleoliad y twll, gallwn hefyd ystyried y twll. yn yr haen gopr i leihau maint y pad.

6. Ar gyfer byrddau PCB cyflym gyda dwysedd uwch, gellir ystyried tyllau micro.