In højhastigheds HDI PCB design, via design er en vigtig faktor. Den består af et hul, et pudeområde rundt om hullet og et isoleringsområde af POWER-laget, som normalt er opdelt i tre typer: blinde huller, nedgravede huller og gennemgående huller. I PCB-designprocessen opsummeres nogle forholdsregler ved design af højhastigheds-PCB-vias gennem analysen af ​​den parasitære kapacitans og parasitiske induktans af viaerne.

På nuværende tidspunkt er højhastigheds PCB-design meget udbredt inden for kommunikation, computere, grafik og billedbehandling og andre områder. Alle højteknologiske, værdiskabende elektroniske produktdesigns forfølger funktioner som lavt strømforbrug, lav elektromagnetisk stråling, høj pålidelighed, miniaturisering og lav vægt. For at nå ovenstående mål er via design en vigtig faktor i højhastigheds PCB design.

1. Via
Via er en vigtig faktor i flerlags PCB design. En via består hovedsageligt af tre dele, den ene er hullet; den anden er pudeområdet omkring hullet; og det tredje er isolationsområdet for POWER-laget. Processen med gennemgangshullet er at belægge et lag af metal på den cylindriske overflade af hulvæggen i gennemgangshullet ved kemisk aflejring for at forbinde kobberfolien, der skal forbindes med mellemlagene, og de øvre og nedre sider af gennemgangshullet. gennemgangshullet er lavet til almindelige puder Formen kan være direkte forbundet med linjerne på over- og undersiden, eller ikke forbundet. Vias kan spille rollen som elektrisk forbindelse, fikserings- eller positioneringsenheder.

Vias er generelt opdelt i tre kategorier: blinde huller, nedgravede huller og gennemgående huller.

Blindhuller er placeret på top- og bundfladen af ​​printkortet og har en vis dybde. De bruges til at forbinde overfladelinjen og den underliggende indre linje. Hullets dybde og hullets diameter overstiger normalt ikke et vist forhold.

Nedgravet hul refererer til forbindelseshullet placeret i det indvendige lag af printpladen, som ikke strækker sig til overfladen af ​​printkortet.

Blind-vias og nedgravede vias er begge placeret i det indvendige lag af printpladen, som afsluttes med en gennemgående huldannelsesproces før laminering, og flere indre lag kan blive overlappet under dannelsen af ​​vias.

Gennemgående huller, som går gennem hele printpladen, kan bruges til intern sammenkobling eller som en komponents installationspositioneringshul. Da gennemgående huller er nemmere at implementere i processen og lavere omkostninger, bruger printkort generelt gennemgående huller.

2. Parasitisk kapacitans af vias
Via selve har parasitisk kapacitans til jord. Hvis diameteren af ​​isolationshullet på jordlaget af via’en er D2, diameteren af ​​via-puden er D1, tykkelsen af ​​PCB’en er T, og den dielektriske konstant for kortsubstratet er ε, så er den parasitære kapacitans af viaen ligner:

C =1.41εTD1/(D2-D1)

Hovedeffekten af ​​den parasitære kapacitans af via-hullet på kredsløbet er at forlænge stigningstiden for signalet og reducere kredsløbets hastighed. Jo mindre kapacitansværdien er, jo mindre er effekten.

3. Parasitisk induktans af vias
Via selve har parasitisk induktans. I design af højhastigheds digitale kredsløb er skaden forårsaget af den parasitære induktans af via’en ofte større end indflydelsen af ​​den parasitære kapacitans. Viaens parasitære serieinduktans vil svække funktionen af ​​bypass-kondensatoren og svække filtreringseffekten af ​​hele strømsystemet. Hvis L refererer til viaens induktans, h er længden af ​​viaen, og d er diameteren af ​​centerhullet, svarer den parasitære induktans af viaen til:

L=5.08h［ln(4t/d) 1］

Det kan ses af formlen, at diameteren af ​​via’en har en lille indflydelse på induktansen, og længden af ​​via’en har størst indflydelse på induktansen.

4. Ikke-gennemgående via teknologi
Ikke-gennemgående vias inkluderer blinde vias og begravede vias.

I den ikke-gennemgående via-teknologi kan anvendelsen af ​​blinde vias og nedgravede vias i høj grad reducere størrelsen og kvaliteten af ​​PCB’en, reducere antallet af lag, forbedre elektromagnetisk kompatibilitet, øge karakteristika af elektroniske produkter, reducere omkostningerne og også gøre designarbejdet mere Enkelt og hurtigt. I traditionelt PCB-design og -behandling kan gennemgående huller give mange problemer. For det første optager de en stor mængde effektiv plads, og for det andet er et stort antal gennemgående huller tæt pakket på ét sted, hvilket også skaber en enorm hindring for det indre lags ledninger af flerlags PCB. Disse gennemgående huller optager den nødvendige plads til ledningerne, og de passerer intensivt gennem strømforsyningen og jorden. Overfladen af ​​ledningslaget vil også ødelægge impedansegenskaberne for strømjordledningslaget og gøre strømjordledningslaget ineffektivt. Og den konventionelle mekaniske metode til boring vil være 20 gange arbejdsbyrden for ikke-gennemgående hulteknologi.

I PCB-design, selvom størrelsen af ​​puder og gennemgange gradvist er faldet, hvis tykkelsen af ​​pladelaget ikke er proportionalt reduceret, vil billedformatet af det gennemgående hul stige, og stigningen i det gennemgående huls størrelsesforhold vil reducere pålideligheden. Med modenheden af ​​avanceret laserboreteknologi og plasma-tørætsningsteknologi er det muligt at anvende ikke-gennemtrængende små blinde huller og små nedgravede huller. Hvis diameteren af ​​disse ikke-gennemtrængende vias er 0.3 mm, vil de parasitære parametre være omkring 1/10 af det originale konventionelle hul, hvilket forbedrer PCB’ets pålidelighed.

På grund af den ikke-gennemgående via teknologi er der få store vias på printet, som kan give mere plads til spor. Den resterende plads kan bruges til store afskærmningsformål for at forbedre EMI/RFI-ydeevnen. Samtidig kan mere resterende plads også bruges til det indre lag til delvist at afskærme enheden og nøglenetværkskabler, så den har den bedste elektriske ydeevne. Brugen af ​​ikke-gennemgående vias gør det nemmere at vifte enhedsbenene ud, hvilket gør det nemt at dirigere højdensitetsbenenheder (såsom BGA-pakkede enheder), forkorter ledningslængden og opfylder tidskravene til højhastighedskredsløb .

5. Via valg i almindeligt printkort
I almindeligt PCB-design har den parasitære kapacitans og parasitære induktans af via’en ringe effekt på PCB-designet. For 1-4-lags PCB-designet er 0.36 mm/0.61 mm/1.02 mm (boret hul/pude/POWER-isoleringsområde er generelt valgt) ) Vias er bedre. Til signalledninger med specielle krav (såsom elledninger, jordledninger, urledninger osv.), kan 0.41 mm/0.81 mm/1.32 mm vias bruges, eller vias af andre størrelser kan vælges i henhold til den aktuelle situation.

6. Via design i højhastigheds printkort
Gennem ovenstående analyse af de parasitiske egenskaber ved vias kan vi se, at i højhastigheds-PCB-design bringer tilsyneladende simple vias ofte store negative effekter til kredsløbsdesignet. For at reducere de negative virkninger forårsaget af de parasitiske virkninger af vias, kan følgende gøres i designet:

(1) Vælg en rimelig størrelse. Til flerlags print med generel tæthed er det bedre at bruge 0.25 mm/0.51 mm/0.91 mm (borede huller/puder/POWER-isoleringsområde) vias; for nogle high-density PCB’er kan 0.20 mm/0.46 også bruges mm/0.86 mm vias, du kan også prøve non-through vias; til strøm- eller jordforbindelser kan du overveje at bruge en større størrelse for at reducere impedansen;

(2) Jo større POWER-isolationsområdet er, desto bedre i betragtning af via-densiteten på PCB’en, generelt D1=D2 0.41;

(3) Prøv ikke at ændre lagene af signalsporene på printkortet, hvilket betyder at minimere vias;

(4) Brugen af ​​et tyndere PCB er befordrende for at reducere de to parasitære parametre for via;

(5) Strøm- og jordstifterne skal laves via huller i nærheden. Jo kortere ledningen mellem gennemgangshullet og stiften er, jo bedre, fordi de vil øge induktansen. Samtidig skal strøm- og jordledningerne være så tykke som muligt for at reducere impedansen;

(6) Placer nogle jordforbindelseskanaler nær signallagets vias for at give signalet en kortdistancesløjfe.

Selvfølgelig skal specifikke problemstillinger analyseres i detaljer, når man designer. Når man tager både omkostninger og signalkvalitet i betragtning, i højhastigheds-printkortdesign, håber designere altid, at jo mindre gennemgangshullet er, jo bedre, så der kan efterlades mere ledningsplads på kortet. Derudover, jo mindre via-hullet er, dets eget Jo mindre parasitisk kapacitans, jo mere egnet til højhastighedskredsløb. I high-density PCB design har brugen af ​​ikke-gennemgående vias og reduktionen i størrelsen af ​​vias også medført en stigning i omkostningerne, og størrelsen af ​​vias kan ikke reduceres i det uendelige. Det er påvirket af PCB-producenters bore- og galvaniseringsprocesser. Tekniske begrænsninger bør tages afbalanceret i betragtning i forbindelse med design af højhastigheds-PCB’er.