Én Grundlæggende koncept for perforering

Gennemgående hul (VIA) er en vigtig del af Flerlags printkort, og omkostningerne ved at bore huller tegner sig normalt for 30% til 40% af omkostningerne ved fremstilling af printkort. Kort sagt kan hvert hul på et printkort kaldes et gennemgangshul. Med hensyn til funktion kan hullet opdeles i to kategorier: den ene bruges til den elektriske forbindelse mellem lag; Den anden bruges til enhedsfiksering eller positionering. Med hensyn til processen er disse gennemgående huller generelt opdelt i tre kategorier, nemlig blinde via, begravet via og igennem via. Blinde huller er placeret på toppen og bunden af ​​det PRINTED printkort og har en vis dybde til at forbinde overfladekredsløbet til det indre kredsløb nedenfor. Dybden af ​​hullerne overstiger normalt ikke et bestemt forhold (blænde). Nedgravede huller er forbindelseshuller i det indre lag af printkortet, der ikke strækker sig til overfladen af ​​printkortet. De to typer huller er placeret i det indre lag af kredsløbskortet, som afsluttes ved gennemgangshulstøbningsprocessen før laminering, og flere indre lag kan overlappe hinanden under dannelsen af ​​det gennemgående hul. Den tredje type, kaldet gennemgående huller, løber gennem hele kredsløbskortet og kan bruges til interne sammenkoblinger eller som monterings- og lokaliseringshuller til komponenter. Fordi det gennemgående hul er lettere at implementere i processen, er omkostningerne lavere, så de fleste printkort bruges det i stedet for de to andre slags gennemgående huller. Følgende gennemgående huller, uden særlig forklaring, betragtes som gennemgående huller.

Grundlæggende koncept for PCB gennem hul og introduktion til gennem hul metode

Fra et designsynspunkt er et gennemgående hul hovedsageligt sammensat af to dele, den ene er borehullet i midten, og den anden er pudeområdet omkring borehullet. Størrelsen af ​​disse to dele bestemmer størrelsen af ​​det gennemgående hul. Det er klart, at designeren ved design af højhastigheds-PCB med høj densitet altid ønsker hullet så lille som muligt, denne prøve kan efterlade mere ledningsplads, og jo mindre hullet er, dens egen parasitiske kapacitans er mindre, mere velegnet til højhastighedskredsløb. Men reduktionen af ​​hulstørrelsen medfører samtidig omkostningsstigningen, og størrelsen af ​​hullet kan ikke reduceres uden grænser, den er begrænset af boring (boring) og plettering (plettering) og anden teknologi: jo mindre hullet er, længere tid det tager at bore, jo lettere er det at afvige fra midterpositionen; Når hullets dybde er mere end 6 gange hulets diameter, er det umuligt at garantere den ensartede kobberbelægning af hulvæggen. Hvis f.eks. tykkelsen (gennemhulsdybden) af et normalt 6-lags printkort er 50Mil, så er den mindste huldiameter, som PCB-producenter kan levere, 8Mil. Med udviklingen af ​​laserboreteknologi kan størrelsen af ​​boringen også blive mindre og mindre. Generelt er hullets diameter mindre end eller lig med 6Mils, vi kalder det mikrohul. Mikrohuller bruges ofte i HDI (high density Interconnect structure) design. Mikrohulsteknologi gør det muligt at ramme hullet direkte på puden (VIA-in-pad), hvilket i høj grad forbedrer kredsløbets ydeevne og sparer ledningsplads.

Det gennemgående hul på transmissionsledningen er et brudpunkt for impedansdiskontinuitet, som vil forårsage refleksion af signalet. Generelt er den ækvivalente impedans af det gennemgående hul ca. 12 % lavere end for transmissionsledningen. For eksempel vil impedansen af ​​50 ohm transmissionslinjen falde med 6 ohm, når den passerer gennem det gennemgående hul (det specifikke er også relateret til størrelsen af ​​det gennemgående hul og pladetykkelsen, men ikke et absolut fald). Refleksionen forårsaget af diskontinuiteten af ​​impedans gennem hullet er imidlertid faktisk meget lille, og dens refleksionskoefficient er kun :(44-50)/(44+50) =0.06. Problemerne forårsaget af hullet er mere fokuseret på indflydelsen af ​​parasitisk kapacitans og induktans.

Parasitisk kapacitans og induktans gennem hullet

Den parasitære omstrejfende kapacitans findes i selve hullet. Hvis diameteren af ​​svejsemodstandszonen i hullet på læggelaget er D2, er diameteren af ​​svejsepuden D1, tykkelsen af ​​printpladen er T, og den dielektriske konstant for substratet er ε, parasitkapacitansen på hullet er ca. C=1.41εTD1/ (D2-D1).

Hovedvirkningen af ​​parasitisk kapacitans på kredsløbet er at forlænge signalstigningstiden og reducere kredsløbets hastighed. For eksempel, for et printkort med en tykkelse på 50Mil, hvis diameteren af ​​den gennemgående hulpude er 20Mil (diameteren af ​​borehullet er 10Mils) og diameteren af ​​loddeblokken er 40Mil, kan vi tilnærme den parasitære kapacitans af det gennemgående hul med formlen ovenfor: C=1.41×4.4×0.050×0.020/ (0.040-0.020) =0.31pF stigningstidsændringen forårsaget af kapacitans er omtrent som følger: T10-90= 2.2c (Z0/2) =2.2×0.31x (50/2) =17.05ps Fra disse værdier kan det ses, at selvom effekten af ​​stigende forsinkelse og opbremsning forårsaget af parasitisk kapacitans af en enkelt gennem- hul er ikke særlig indlysende, hvis det gennemgående hul bruges til at skifte mellem lag flere gange, vil flere gennemgående huller blive brugt. Vær forsigtig i dit design. I praktisk design kan parasitisk kapacitans reduceres ved at øge afstanden mellem hullet og kobberudlægningszonen (anti-pad) eller ved at reducere pudens diameter. I design af højhastigheds digitalt kredsløb er den parasitære induktans af det gennemgående hul mere skadelig end den for den parasitære kapacitans. Dens parasitiske serieinduktans vil svække bidraget fra bypass -kapacitans og reducere filtreringseffektiviteten af ​​hele elsystemet. Vi kan ganske enkelt beregne den parasitære induktans af en tilnærmelse til et gennemgående hul ved hjælp af følgende empiriske formel: L=5.08h [ln (4h/d) +1]

Hvor L refererer til hullets induktans, H er længden af ​​hullet, og D er diameteren af ​​det centrale hul. Det kan ses af ligningen, at hulets diameter har ringe indflydelse på induktansen, mens hullets længde har den største indflydelse på induktansen. Stadig ved at bruge ovenstående eksempel kan induktansen ud af hullet beregnes som:

L=5.08×0.050 [ln (4×0.050/0.010) +1] = 1.015nh Hvis signalstigningstiden er 1ns, så er den ækvivalente impedansstørrelse: XL=πL/T10-90=3.19 ω. Denne impedans kan ikke ignoreres i nærvær af højfrekvent strøm. Specielt skal bypass -kondensatoren passere gennem to huller for at forbinde forsyningslaget med formationen og dermed fordoble hullets parasitiske induktans.

Tre, hvordan man bruger hullet

Gennem ovenstående analyse af de gennemgående hullers parasitiske karakteristika kan vi se, at i højhastigheds PCB-design medfører de tilsyneladende simple gennemgående huller ofte store negative effekter på kredsløbsdesignet. For at reducere de negative virkninger af hullets parasitiske virkning kan vi prøve at gøre som følger i designet:

1. I betragtning af omkostningerne og signalkvaliteten vælges en rimelig hulstørrelse. Overvej om nødvendigt at bruge forskellige størrelser huller. For eksempel til strøm- eller jordkabler kan du overveje at bruge større størrelser for at reducere impedansen, og til signalledninger skal du bruge mindre huller. Når hulstørrelsen falder, vil de tilsvarende omkostninger naturligvis stige.

2. De to ovenfor diskuterede formler viser, at brugen af ​​tyndere printplader er med til at reducere de to parasitære parametre for perforeringerne.

3. Signalledningerne på printkortet bør ikke så vidt muligt skifte lag, det vil sige, så vidt muligt ikke bruge unødvendige huller.

4. Strømforsyningens og jordens stifter skal bores i det nærmeste hul, og ledningen mellem hullet og stifterne skal være så kort som muligt. Flere gennemgående huller kan overvejes parallelt for at reducere ækvivalent induktans.

5. Nogle jordhuller er placeret nær hullerne i signallag for at give den nærmeste sløjfe for signalet. Du kan endda lægge en masse ekstra jordhuller på printkortet. Selvfølgelig skal du være fleksibel i dit design. Den gennemgående hulmodel, der er diskuteret ovenfor, er en situation, hvor der er puder i hvert lag. Nogle gange kan vi reducere eller endda fjerne puder i nogle lag. Især i tilfælde af hullets tæthed er meget stor, kan det føre til dannelsen af ​​en afskåret kredsløbsspor i kobberlaget, for at løse et sådant problem ud over at flytte placeringen af ​​hullet, kan vi også overveje hullet i kobberlaget for at reducere størrelsen på puden.

6. For højhastigheds printkort med højere tæthed kan mikrohuller overvejes.