In υψηλής ταχύτητας HDI PCB Ο σχεδιασμός, μέσω του σχεδιασμού είναι ένας σημαντικός παράγοντας. Αποτελείται από μια τρύπα, μια περιοχή μαξιλαριού γύρω από την τρύπα και μια περιοχή απομόνωσης του στρώματος POWER, τα οποία συνήθως χωρίζονται σε τρεις τύπους: τυφλές οπές, θαμμένες οπές και διαμπερείς οπές. Στη διαδικασία σχεδίασης PCB, μέσω της ανάλυσης της παρασιτικής χωρητικότητας και της παρασιτικής επαγωγής των vias, συνοψίζονται ορισμένες προφυλάξεις στο σχεδιασμό των διαγωγών PCB υψηλής ταχύτητας.

Επί του παρόντος, ο σχεδιασμός PCB υψηλής ταχύτητας χρησιμοποιείται ευρέως στις επικοινωνίες, τους υπολογιστές, τα γραφικά και την επεξεργασία εικόνας και σε άλλους τομείς. Όλα τα σχέδια ηλεκτρονικών προϊόντων υψηλής προστιθέμενης αξίας επιδιώκουν χαρακτηριστικά όπως χαμηλή κατανάλωση ενέργειας, χαμηλή ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία, υψηλή αξιοπιστία, σμίκρυνση και μικρό βάρος. Προκειμένου να επιτευχθούν οι παραπάνω στόχοι, το via design είναι σημαντικός παράγοντας στο σχεδιασμό PCB υψηλής ταχύτητας.

1. Μέσω
Το Via είναι ένας σημαντικός παράγοντας στο σχεδιασμό πολυστρωματικών PCB. Το ένα via αποτελείται κυρίως από τρία μέρη, το ένα είναι η τρύπα. το άλλο είναι η περιοχή του μαξιλαριού γύρω από την τρύπα. και το τρίτο είναι η περιοχή απομόνωσης του επιπέδου POWER. Η διαδικασία της οπής διέλευσης είναι η πλάκα ενός στρώματος μετάλλου στην κυλινδρική επιφάνεια του τοιχώματος της οπής της οπής μέσω χημικής εναπόθεσης για τη σύνδεση του φύλλου χαλκού που πρέπει να συνδεθεί με τα μεσαία στρώματα και τις άνω και κάτω πλευρές του Η οπή διέλευσης γίνεται σε συνηθισμένα μαξιλαράκια Το σχήμα μπορεί να συνδεθεί απευθείας με τις γραμμές στην επάνω και κάτω πλευρά ή να μην συνδεθεί. Οι Vias μπορούν να παίξουν το ρόλο των συσκευών ηλεκτρικής σύνδεσης, στερέωσης ή τοποθέτησης.

Οι διόδους χωρίζονται γενικά σε τρεις κατηγορίες: τυφλές οπές, θαμμένες οπές και διαμπερείς οπές.

Οι τυφλές οπές βρίσκονται στην επάνω και στην κάτω επιφάνεια της πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος και έχουν ορισμένο βάθος. Χρησιμοποιούνται για τη σύνδεση της επιφανειακής γραμμής και της υποκείμενης εσωτερικής γραμμής. Το βάθος της οπής και η διάμετρος της οπής συνήθως δεν υπερβαίνουν μια ορισμένη αναλογία.

Η θαμμένη οπή αναφέρεται στην οπή σύνδεσης που βρίσκεται στο εσωτερικό στρώμα της πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος, η οποία δεν εκτείνεται στην επιφάνεια της πλακέτας κυκλώματος.

Οι τυφλές αυλακώσεις και οι θαμμένες διόδους βρίσκονται και οι δύο στο εσωτερικό στρώμα της πλακέτας κυκλώματος, το οποίο ολοκληρώνεται με μια διαδικασία σχηματισμού διαμπερούς οπής πριν από την πλαστικοποίηση, και πολλά εσωτερικά στρώματα μπορεί να επικαλύπτονται κατά τη διάρκεια του σχηματισμού θυρίδων.

Οι διαμπερείς οπές, οι οποίες διέρχονται από ολόκληρη την πλακέτα κυκλώματος, μπορούν να χρησιμοποιηθούν για εσωτερική διασύνδεση ή ως οπή τοποθέτησης εξαρτημάτων. Δεδομένου ότι οι διαμπερείς οπές είναι πιο εύκολο να εφαρμοστούν στη διαδικασία και το χαμηλότερο κόστος, γενικά οι πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων χρησιμοποιούν διαμπερείς οπές.

2. Παρασιτική χωρητικότητα vias
Η ίδια η via έχει παρασιτική χωρητικότητα στη γείωση. Εάν η διάμετρος της οπής απομόνωσης στο στρώμα εδάφους του via είναι D2, η διάμετρος του via pad είναι D1, το πάχος του PCB είναι T και η διηλεκτρική σταθερά του υποστρώματος της πλακέτας είναι ε, τότε η παρασιτική χωρητικότητα του το via είναι παρόμοιο με:

C =1.41εTD1/(D2-D1)

Η κύρια επίδραση της παρασιτικής χωρητικότητας της οπής διέλευσης στο κύκλωμα είναι η παράταση του χρόνου ανόδου του σήματος και η μείωση της ταχύτητας του κυκλώματος. Όσο μικρότερη είναι η τιμή χωρητικότητας, τόσο μικρότερο είναι το αποτέλεσμα.

3. Παρασιτική επαγωγή των vias
Η ίδια η via έχει παρασιτική επαγωγή. Στο σχεδιασμό ψηφιακών κυκλωμάτων υψηλής ταχύτητας, η βλάβη που προκαλείται από την παρασιτική επαγωγή του via είναι συχνά μεγαλύτερη από την επίδραση της παρασιτικής χωρητικότητας. Η επαγωγή παρασιτικής σειράς του via θα αποδυναμώσει τη λειτουργία του πυκνωτή παράκαμψης και θα εξασθενίσει το αποτέλεσμα φιλτραρίσματος ολόκληρου του συστήματος ισχύος. Εάν το L αναφέρεται στην αυτεπαγωγή του via, h είναι το μήκος του via και d είναι η διάμετρος της κεντρικής οπής, η παρασιτική επαγωγή του via είναι παρόμοια με:

L=5.08h［ln(4h/d) 1］

Μπορεί να φανεί από τον τύπο ότι η διάμετρος του via έχει μικρή επίδραση στην αυτεπαγωγή και το μήκος του via έχει τη μεγαλύτερη επίδραση στην αυτεπαγωγή.

4. Μη μέσω τεχνολογίας
Οι μη διέλευσης vias περιλαμβάνουν τις τυφλές διόδους και τις θαμμένες διόδους.

Στην τεχνολογία non-through via, η εφαρμογή blind vias και buried vias μπορεί να μειώσει σημαντικά το μέγεθος και την ποιότητα του PCB, να μειώσει τον αριθμό των στρωμάτων, να βελτιώσει την ηλεκτρομαγνητική συμβατότητα, να αυξήσει τα χαρακτηριστικά των ηλεκτρονικών προϊόντων, να μειώσει το κόστος και επίσης να κάνει η σχεδιαστική εργασία πιο απλή και γρήγορη. Στον παραδοσιακό σχεδιασμό και επεξεργασία PCB, οι οπές μπορούν να φέρουν πολλά προβλήματα. Πρώτον, καταλαμβάνουν μεγάλη ποσότητα αποτελεσματικού χώρου και, δεύτερον, ένας μεγάλος αριθμός διαμπερών οπών είναι πυκνά συσκευασμένοι σε ένα μέρος, γεγονός που δημιουργεί επίσης ένα τεράστιο εμπόδιο στην καλωδίωση του εσωτερικού στρώματος του πολυστρωματικού PCB. Αυτές οι διαμπερείς οπές καταλαμβάνουν το χώρο που απαιτείται για την καλωδίωση και περνούν εντατικά από το τροφοδοτικό και το έδαφος. Η επιφάνεια του στρώματος σύρματος θα καταστρέψει επίσης τα χαρακτηριστικά σύνθετης αντίστασης του στρώματος του καλωδίου γείωσης ισχύος και θα καταστήσει το στρώμα του καλωδίου γείωσης αναποτελεσματικό. Και η συμβατική μηχανική μέθοδος διάτρησης θα είναι 20 φορές μεγαλύτερος από τον φόρτο εργασίας της τεχνολογίας non-thrope.

Στη σχεδίαση PCB, αν και το μέγεθος των μαξιλαριών και των διόδων έχουν μειωθεί σταδιακά, εάν το πάχος του στρώματος της σανίδας δεν μειωθεί αναλογικά, ο λόγος διαστάσεων της διαμπερούς οπής θα αυξηθεί και η αύξηση του λόγου διαστάσεων της διαμπερούς οπής θα μειωθεί την αξιοπιστία. Με την ωριμότητα της προηγμένης τεχνολογίας διάτρησης με λέιζερ και της τεχνολογίας ξηρής χάραξης πλάσματος, είναι δυνατή η εφαρμογή μη διεισδυτικών μικρών τυφλών οπών και μικρών θαμμένων οπών. Εάν η διάμετρος αυτών των μη διεισδυτικών αγωγών είναι 0.3 mm, οι παρασιτικές παράμετροι θα είναι Περίπου το 1/10 της αρχικής συμβατικής οπής, γεγονός που βελτιώνει την αξιοπιστία του PCB.

Λόγω της τεχνολογίας non-through via, υπάρχουν λίγες μεγάλες διόδους στο PCB, οι οποίες μπορούν να παρέχουν περισσότερο χώρο για ίχνη. Ο υπόλοιπος χώρος μπορεί να χρησιμοποιηθεί για σκοπούς θωράκισης μεγάλης περιοχής για τη βελτίωση της απόδοσης EMI/RFI. Ταυτόχρονα, μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί περισσότερος χώρος που απομένει για το εσωτερικό στρώμα για να θωρακίσει μερικώς τη συσκευή και τα βασικά καλώδια δικτύου, έτσι ώστε να έχει την καλύτερη ηλεκτρική απόδοση. Η χρήση non-through vias διευκολύνει το άνοιγμα των ακίδων της συσκευής, καθιστώντας εύκολη τη δρομολόγηση συσκευών ακροδεκτών υψηλής πυκνότητας (όπως συσκευασμένες συσκευές BGA), συντομεύοντας το μήκος καλωδίωσης και ικανοποιώντας τις απαιτήσεις χρονισμού των κυκλωμάτων υψηλής ταχύτητας .

5. Μέσω επιλογής σε συνηθισμένο PCB
Στον συνηθισμένο σχεδιασμό PCB, η παρασιτική χωρητικότητα και η παρασιτική επαγωγή του via έχουν μικρή επίδραση στον σχεδιασμό του PCB. Για τη σχεδίαση PCB 1-4 επιπέδων, οι αγωγοί 0.36mm/0.61mm/1.02mm (γενικά επιλέγεται η περιοχή απομόνωσης με διάτρητη οπή/pad/POWER) ) Οι Vias είναι καλύτερες. Για γραμμές σήματος με ειδικές απαιτήσεις (όπως γραμμές ηλεκτρικής ενέργειας, γραμμές εδάφους, γραμμές ρολογιού κ.λπ.), μπορούν να χρησιμοποιηθούν vias 0.41mm/0.81mm/1.32mm ή μπορούν να επιλεγούν vias άλλων μεγεθών ανάλογα με την πραγματική κατάσταση.

6. Μέσω σχεδίασης σε PCB υψηλής ταχύτητας
Μέσα από την παραπάνω ανάλυση των παρασιτικών χαρακτηριστικών των vias, μπορούμε να δούμε ότι στη σχεδίαση PCB υψηλής ταχύτητας, τα φαινομενικά απλά vias συχνά επιφέρουν μεγάλα αρνητικά αποτελέσματα στο σχεδιασμό του κυκλώματος. Προκειμένου να μειωθούν οι δυσμενείς επιπτώσεις που προκαλούνται από τις παρασιτικές επιδράσεις των vias, μπορούν να γίνουν τα ακόλουθα στο σχεδιασμό:

(1) Επιλέξτε ένα λογικό μέγεθος. Για πολυεπίπεδη σχεδίαση PCB γενικής πυκνότητας, είναι προτιμότερο να χρησιμοποιείτε 0.25mm/0.51mm/0.91mm (διάτρητες οπές/μαξιλάρια/περιοχή απομόνωσης POWER). Για ορισμένα PCB υψηλής πυκνότητας, 0.20 mm/0.46 μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν vias mm/0.86 mm, μπορείτε επίσης να δοκιμάσετε μη διέλευση. για αγωγούς ισχύος ή γείωσης, μπορείτε να εξετάσετε το ενδεχόμενο να χρησιμοποιήσετε μεγαλύτερο μέγεθος για να μειώσετε την αντίσταση.

(2) Όσο μεγαλύτερη είναι η περιοχή απομόνωσης POWER, τόσο το καλύτερο, λαμβάνοντας υπόψη τη δια μέσου της πυκνότητας στο PCB, γενικά D1=D2 0.41.

(3) Προσπαθήστε να μην αλλάξετε τα στρώματα των ιχνών σήματος στο PCB, πράγμα που σημαίνει να ελαχιστοποιήσετε τις διόδους.

(4) Η χρήση ενός λεπτότερου PCB ευνοεί τη μείωση των δύο παρασιτικών παραμέτρων του via?

(5) Οι ακίδες τροφοδοσίας και γείωσης πρέπει να γίνονται μέσω οπών κοντά. Όσο μικρότερο είναι το καλώδιο μεταξύ της οπής διέλευσης και του πείρου, τόσο το καλύτερο, γιατί θα αυξήσουν την αυτεπαγωγή. Ταυτόχρονα, τα καλώδια ισχύος και γείωσης πρέπει να είναι όσο το δυνατόν πιο παχιά για να μειωθεί η σύνθετη αντίσταση.

(6) Τοποθετήστε μερικές διόδους γείωσης κοντά στις διόδους του στρώματος σήματος για να δημιουργήσετε έναν βρόχο μικρής απόστασης για το σήμα.

Φυσικά, συγκεκριμένα θέματα πρέπει να αναλυθούν λεπτομερώς κατά το σχεδιασμό. Λαμβάνοντας υπόψη τόσο το κόστος όσο και την ποιότητα του σήματος συνολικά, στη σχεδίαση PCB υψηλής ταχύτητας, οι σχεδιαστές ελπίζουν πάντα ότι όσο μικρότερη είναι η οπή διέλευσης, τόσο το καλύτερο, ώστε να μπορεί να μείνει περισσότερος χώρος καλωδίωσης στην πλακέτα. Επιπλέον, όσο μικρότερη είναι η οπή διέλευσης, η δική της Όσο μικρότερη είναι η παρασιτική χωρητικότητα, τόσο πιο κατάλληλο για κυκλώματα υψηλής ταχύτητας. Στη σχεδίαση PCB υψηλής πυκνότητας, η χρήση μη διέλευσης και η μείωση του μεγέθους των vias έχουν επίσης επιφέρει αύξηση του κόστους και το μέγεθος των vias δεν μπορεί να μειωθεί επ’ αόριστον. Επηρεάζεται από τις διαδικασίες διάτρησης και ηλεκτρολυτικής επιμετάλλωσης των κατασκευαστών PCB. Οι τεχνικοί περιορισμοί θα πρέπει να λαμβάνονται ισόρροπα κατά τη σχεδίαση των PCB υψηλής ταχύτητας.