Η διαμπερή οπή (VIA) είναι ένα σημαντικό μέρος της πολυστρωματικό PCB, και το κόστος των οπών διάτρησης συνήθως αντιπροσωπεύει το 30% έως 40% του κόστους κατασκευής σανίδων PCB. Με απλά λόγια, κάθε τρύπα σε ένα PCB μπορεί να ονομαστεί μια οπή διέλευσης. Όσον αφορά τη λειτουργία, η τρύπα μπορεί να χωριστεί σε δύο κατηγορίες: η μία χρησιμοποιείται για την ηλεκτρική σύνδεση μεταξύ των στρωμάτων. Το άλλο χρησιμοποιείται για στερέωση ή τοποθέτηση συσκευής.

Όσον αφορά τη διαδικασία, αυτές οι διαμπερείς τρύπες χωρίζονται γενικά σε τρεις κατηγορίες, δηλαδή τις τυφλές μέσω, τις θαμμένες μέσω και τις διαμπερείς. Τυφλές οπές βρίσκονται στην επάνω και κάτω επιφάνεια της πλακέτας κυκλώματος ΕΚΤΥΠΩΜΕΝΗ και έχουν ένα συγκεκριμένο βάθος για τη σύνδεση του κυκλώματος επιφάνειας με το εσωτερικό κύκλωμα παρακάτω. Το βάθος των οπών συνήθως δεν υπερβαίνει μια ορισμένη αναλογία (άνοιγμα). Οι θαμμένες οπές είναι οπές σύνδεσης στο εσωτερικό στρώμα της πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος που δεν εκτείνονται στην επιφάνεια της πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος. Οι δύο τύποι οπών βρίσκονται στο εσωτερικό στρώμα της πλακέτας κυκλώματος, το οποίο ολοκληρώνεται με τη διαδικασία χύτευσης μέσω της οπής πριν από την πλαστικοποίηση, και πολλά εσωτερικά στρώματα μπορεί να επικαλύπτονται κατά τον σχηματισμό της διαμπερής οπής. Ο τρίτος τύπος, που ονομάζεται διαμπερείς οπές, διατρέχει ολόκληρη την πλακέτα κυκλώματος και μπορεί να χρησιμοποιηθεί για εσωτερικές διασυνδέσεις ή ως οπές στερέωσης και εντοπισμού εξαρτημάτων. Επειδή η διαμπερή οπή είναι πιο εύκολο να εφαρμοστεί στη διαδικασία, το κόστος είναι χαμηλότερο, επομένως οι περισσότεροι πίνακες τυπωμένων κυκλωμάτων τη χρησιμοποιούν, παρά τα άλλα δύο είδη διαμπερών οπών. Τα ακόλουθα μέσα από τρύπες, χωρίς ειδική εξήγηση, θεωρούνται ως διαμπερές.

Πόσα γνωρίζετε για την τρύπα σχεδιασμού PCB

Από άποψη σχεδιασμού, μια διαμπερή οπή αποτελείται κυρίως από δύο μέρη, το ένα είναι η τρύπα στη μέση και το άλλο είναι η περιοχή του μαξιλαριού γύρω από την τρύπα, όπως φαίνεται στο παρακάτω σχήμα. Το μέγεθος αυτών των δύο τμημάτων καθορίζει το μέγεθος της διαμπερής οπής. Προφανώς, στο σχεδιασμό PCB υψηλής ταχύτητας, υψηλής πυκνότητας, ο σχεδιαστής θέλει πάντα την τρύπα όσο το δυνατόν μικρότερη, αυτό το δείγμα μπορεί να αφήσει περισσότερο χώρο καλωδίωσης, επιπλέον, όσο μικρότερη είναι η τρύπα, η δική της παρασιτική χωρητικότητα είναι μικρότερη, περισσότερο κατάλληλο για κύκλωμα υψηλής ταχύτητας. Αλλά το μέγεθος της τρύπας μειώνεται ταυτόχρονα αυξάνει το κόστος και το μέγεθος της τρύπας δεν μπορεί να μειωθεί χωρίς περιορισμό, περιορίζεται από διάτρηση (τρυπάνι) και επιμετάλλωση (επένδυση) και άλλη τεχνολογία: όσο μικρότερη είναι η τρύπα, τόσο όσο περισσότερο χρόνο χρειάζεται για να τρυπήσετε, τόσο πιο εύκολο είναι να αποκλίσετε από το κέντρο. Όταν το βάθος της οπής είναι περισσότερο από 6 φορές το διάμετρο της οπής, είναι αδύνατο να εγγυηθεί την ομοιόμορφη επίστρωση χαλκού του τοιχώματος της οπής. Για παράδειγμα, το τρέχον κανονικό πάχος (μέσω βάθους οπών) μιας πλακέτας PCB 6 στρωμάτων είναι περίπου 50Mil, οπότε η ελάχιστη διάμετρος διάτρησης που μπορούν να παρέχουν οι κατασκευαστές PCB μπορεί να φτάσει μόνο τα 8Mil. Η παρασιτική χωρητικότητα της ίδιας της οπής υπάρχει στο έδαφος, εάν η διάμετρος της οπής απομόνωσης είναι D2, η διάμετρος του μαξιλαριού οπής είναι D1, το πάχος της σανίδας PCB είναι Τ και η διηλεκτρική σταθερά του υποστρώματος είναι ε, η παρασιτική χωρητικότητα της οπής είναι περίπου: C = 1.41εTD1/ (D2-D1)

Η κύρια επίδραση της παρασιτικής χωρητικότητας στο κύκλωμα είναι η παράταση του χρόνου ανόδου του σήματος και η μείωση της ταχύτητας του κυκλώματος. Για παράδειγμα, για έναν πίνακα PCB με πάχος 50Mil, εάν η εσωτερική διάμετρος της οπής είναι 10Mil, η διάμετρος του μαξιλαριού είναι 20Mil και η απόσταση μεταξύ του μαξιλαριού και του χάλκινου δαπέδου είναι 32Mil, μπορούμε να προσεγγίσουμε την παρασιτική χωρητικότητα της τρύπας χρησιμοποιώντας τον παραπάνω τύπο: C = 1.41 × 4.4 × 0.050 × 0.020/ (0.032-0.020) = 0.517pF, η διακύμανση του χρόνου ανόδου που προκαλείται από αυτό το μέρος της χωρητικότητας είναι: T10-90 = 2.2C (Z0/ 2) = 2.2 × 0.517x (55/ 2) = 31.28 σελ. Από αυτές τις τιμές, είναι σαφές ότι αν και η επίδραση της παρασιτικής χωρητικότητας από μία μόνο τρύπα στην καθυστέρηση ανόδου δεν είναι εμφανής, οι σχεδιαστές θα πρέπει να είναι προσεκτικοί εάν χρησιμοποιούνται πολλαπλές οπές για εναλλαγή στρώματος σε στρώμα.

Στο σχεδιασμό ψηφιακών κυκλωμάτων υψηλής ταχύτητας, η παρασιτική επαγωγή της παρασιτικής επαγωγής μέσω της οπής είναι συχνά μεγαλύτερη από την επίδραση της παρασιτικής χωρητικότητας. Η παραγοντική σειρά επαγωγής του θα αποδυναμώσει τη συμβολή της χωρητικότητας παράκαμψης και θα μειώσει την αποτελεσματικότητα φιλτραρίσματος ολόκληρου του συστήματος ισχύος. Μπορούμε απλά να υπολογίσουμε την παρασιτική επαγωγή μιας προσέγγισης διαμπερών οπών χρησιμοποιώντας τον ακόλουθο τύπο: L = 5.08h [ln (4h/d) +1] όπου το L αναφέρεται στην επαγωγή μέσω της οπής, h είναι το μήκος της τρύπα, και D είναι η διάμετρος της κεντρικής οπής. Από την εξίσωση φαίνεται ότι η διάμετρος της οπής έχει μικρή επίδραση στην επαγωγή, ενώ το μήκος της οπής έχει τη μεγαλύτερη επιρροή στην επαγωγή. Χρησιμοποιώντας ακόμη το παραπάνω παράδειγμα, η επαγωγή από την οπή μπορεί να υπολογιστεί ως L = 5.08 × 0.050 [ln (4 × 0.050/0.010) +1] = 1.015 nh. Εάν ο χρόνος ανόδου του σήματος είναι 1ns, τότε το ισοδύναμο μέγεθος σύνθετης αντίστασης είναι: XL = πL/T10-90 = 3.19 ω. Αυτή η σύνθετη αντίσταση δεν μπορεί να αγνοηθεί παρουσία ρεύματος υψηλής συχνότητας. Συγκεκριμένα, ο πυκνωτής παράκαμψης πρέπει να περάσει από δύο οπές για να συνδέσει το στρώμα τροφοδοσίας στον σχηματισμό, διπλασιάζοντας έτσι την παρασιτική επαγωγή της οπής.

Μέσω της παραπάνω ανάλυσης των παρασιτικών χαρακτηριστικών της τρύπας, μπορούμε να δούμε ότι στον σχεδιασμό PCB υψηλής ταχύτητας, η φαινομενικά απλή τρύπα συχνά φέρνει μεγάλα αρνητικά αποτελέσματα στον σχεδιασμό του κυκλώματος. Για να μειώσουμε τις αρνητικές επιπτώσεις της παρασιτικής επίδρασης της τρύπας, μπορούμε να κάνουμε όσο το δυνατόν περισσότερο στο σχεδιασμό: 1. Από τις δύο πτυχές του κόστους και της ποιότητας του σήματος, επιλέξτε ένα λογικό μέγεθος της τρύπας. Για παράδειγμα, για 6-10 στρώματα σχεδιασμού μονάδας PCB μονάδας MEMORY, είναι προτιμότερο να επιλέξετε 10/20mil (διάτρηση/μαξιλάρι) μέσα από την τρύπα, για κάποιο χαρτόνι μικρού μεγέθους υψηλής πυκνότητας, μπορείτε επίσης να δοκιμάσετε να χρησιμοποιήσετε 8/18mil μέσω η τρύπα. Με την τρέχουσα τεχνολογία, θα ήταν δύσκολο να χρησιμοποιηθούν μικρότερες οπές. Για τροφοδοσία ή καλώδιο γείωσης μέσω οπών μπορεί να θεωρηθεί ότι χρησιμοποιείται μεγαλύτερο μέγεθος για τη μείωση της σύνθετης αντίστασης.

2. Οι δύο τύποι που συζητήθηκαν παραπάνω δείχνουν ότι η χρήση λεπτότερων σανίδων PCB βοηθά στη μείωση των δύο παρασιτικών παραμέτρων μέσω οπών.

3. Η καλωδίωση σήματος στην πλακέτα PCB δεν πρέπει να αλλάξει το στρώμα όσο το δυνατόν περισσότερο, δηλαδή να προσπαθήσουμε να μην χρησιμοποιήσουμε περιττές οπές.

4. Οι ακίδες του τροφοδοτικού και του εδάφους πρέπει να τρυπηθούν κοντά. Όσο πιο σύντομο είναι το μόλυβδο μεταξύ των πείρων και των οπών, τόσο το καλύτερο, γιατί θα οδηγήσουν σε αύξηση της επαγωγής. Ταυτόχρονα, τα καλώδια ισχύος και γείωσης πρέπει να είναι όσο το δυνατόν πιο παχιά για να μειωθεί η σύνθετη αντίσταση.

5. Τοποθετήστε μερικές οπές γείωσης κοντά στις οπές της αλλαγής στρώματος σήματος, ώστε να παρέχεται ο πλησιέστερος βρόχος για το σήμα. Μπορείτε ακόμη να βάλετε πολλές επιπλέον οπές γείωσης στο PCB. Φυσικά, πρέπει να είστε ευέλικτοι στο σχεδιασμό σας. Το μοντέλο μέσω οπών που συζητήθηκε παραπάνω είναι μια κατάσταση όπου υπάρχουν μαξιλάρια σε κάθε στρώμα. Μερικές φορές, μπορούμε να μειώσουμε ή ακόμη και να αφαιρέσουμε τα μαξιλάρια σε ορισμένα στρώματα. Ειδικά στην περίπτωση που η πυκνότητα της τρύπας είναι πολύ μεγάλη, μπορεί να οδηγήσει στο σχηματισμό μιας αυλάκωσης αποκοπής κυκλώματος στο στρώμα χαλκού, για να λύσουμε ένα τέτοιο πρόβλημα εκτός από τη μετακίνηση της θέσης της τρύπας, μπορούμε επίσης να εξετάσουμε την τρύπα στο στρώμα χαλκού για να μειωθεί το μέγεθος του μαξιλαριού.