Üks. Viaside põhikontseptsioon

Via on üks olulisi komponente mitmekihiline trükkplaat, ja puurimiskulud moodustavad tavaliselt 30–40% PCB tootmiskuludest. Lihtsamalt öeldes võib iga PCB auku nimetada läbipääsuks.

Funktsiooni seisukohalt võib viaad jagada kahte kategooriasse: ühte kasutatakse kihtidevaheliste elektriühenduste jaoks; teist kasutatakse fikseerimis- või positsioneerimisseadmete jaoks.

Protsessi osas jagunevad need läbipääsud üldiselt kolme kategooriasse, nimelt pimedad, maetud ja läbiviigud. Pimeavad asuvad trükkplaadi ülemisel ja alumisel pinnal ning neil on teatud sügavus. Neid kasutatakse pinnajoone ja selle all oleva sisemise joone ühendamiseks. Ava sügavus ei ületa tavaliselt teatud suhet (ava). Maetud auk viitab trükkplaadi sisemises kihis asuvale ühendusavale, mis ei ulatu trükkplaadi pinnale. Eespool nimetatud kahte tüüpi augud asuvad trükkplaadi sisemises kihis ja need lõpetatakse enne lamineerimist läbiva augu moodustamise protsessiga ning läbiviigu moodustamise ajal võib mitu sisemist kihti kattuda. Kolmandat tüüpi nimetatakse läbivaks auguks, mis tungib läbi kogu trükkplaadi ja mida saab kasutada sisemiseks ühendamiseks või komponendi paigaldusavana. Kuna läbivat auku on protsessis lihtsam rakendada ja selle maksumus on madalam, kasutab enamik trükkplaate seda kahte teist tüüpi läbipääsuavade asemel. Kui pole teisiti täpsustatud, loetakse järgmisi läbilaskeavasid läbilaskeavadeks.

Disaini seisukohast koosneb via peamiselt kahest osast, millest üks on keskel asuv puurauk ja teine ​​puurava ümber olev padjaosa. Nende kahe osa suurus määrab via suuruse. Ilmselgelt loodavad disainerid kiirete ja suure tihedusega PCB projekteerimisel alati, et mida väiksem on läbilaskeava, seda parem, et plaadile saaks rohkem juhtmestiku ruumi jätta. Lisaks, mida väiksem on läbilaskeava, seda ka parasiitmahtuvus. Mida väiksem see on, seda sobivam on see kiirete ahelate jaoks. Kuid augu suuruse vähendamine toob kaasa ka kulude kasvu ja läbipääsu suurust ei saa lõputult vähendada. Seda piiravad protsessitehnoloogiad, nagu puurimine ja plaadistamine: mida väiksem on auk, seda puur Mida kauem auk võtab, seda lihtsam on keskasendist kõrvale kalduda; ja kui augu sügavus ületab 6 korda puuritud augu läbimõõdu, ei saa garanteerida, et augu seina saab ühtlaselt vasega katta. Näiteks tavalise 6-kihilise PCB plaadi paksus (läbiava sügavus) on umbes 50 miljonit, nii et minimaalne puurimise läbimõõt, mida PCB tootjad saavad pakkuda, võib ulatuda ainult 8 miljonini.

Teiseks via parasiitmahtuvus

Läbipääsul endal on maanduse suhtes parasiitmahtuvus. Kui on teada, et läbipääsu aluskihi eraldusava läbimõõt on D2, läbipääsupadja läbimõõt on D1, PCB plaadi paksus on T ja plaadi substraadi dielektriline konstant on ε, läbipääsu parasiitmahtuvuse suurus on ligikaudu: C=1.41εTD1/(D2-D1) Läbipääsu parasiitmahtuvus põhjustab vooluringi signaali tõusuaja pikenemist ja ahela kiiruse vähenemist. Näiteks 50 Millise paksusega PCB puhul, kui kasutatakse 10 Millise siseläbimõõduga ja 20 Millise padja läbimõõduga läbimõõtu ning plaadi ja jahvatatud vase ala vaheline kaugus on 32 Mil, siis saame ligikaudselt mõõta kasutades ülaltoodud valemit Parasiitmahtuvus on ligikaudu: C=1.41 × 4.4 × 0.050 × 0.020/(0.032-0.020)=0.517 pF, selle mahtuvuse osa põhjustatud tõusuaja muutus on: T10-90=2.2 C(Z0 /2) = 2.2 x 0.517 x (55/2) = 31.28 ps. Nendest väärtustest on näha, et kuigi ühe läbipääsu parasiitmahtuvuse põhjustatud tõusuviivituse mõju ei ole ilmne, peaks disainer siiski arvestama, et kui läbimist kasutatakse jäljes mitu korda kihtide vahel vahetamiseks. hoolikalt.

Kolmandaks, via parasiitne induktiivsus

Samamoodi on parasiit-induktiivsused koos läbipääsude parasiitmahtuvusega. Kiirete digitaalsete vooluahelate projekteerimisel on läbipääsude parasiit-induktiivsusest põhjustatud kahju sageli suurem kui parasiitmahtuvuse mõju. Selle parasiitne jadainduktiivsus nõrgendab möödaviigukondensaatori panust ja nõrgendab kogu elektrisüsteemi filtreerivat toimet. Saame lihtsalt arvutada läbipääsu ligikaudse parasiit-induktiivsuse järgmise valemiga: L=5.08h[ln(4h/d)+1] kus L tähistab läbipääsu induktiivsust, h on läbipääsu pikkus ja d on keskpunkt Ava läbimõõt. Valemist on näha, et läbimõõdul on väike mõju induktiivsusele ja läbipääsu pikkusel kõige suurem mõju induktiivsusele. Kasutades siiski ülaltoodud näidet, saab läbipääsu induktiivsuse arvutada järgmiselt: L=5.08×0.050 [ln(4×0.050/0.010)+1]=1.015 nH. Kui signaali tõusuaeg on 1ns, siis selle ekvivalenttakistus on: XL=πL/T10-90=3.19Ω. Sellist takistust ei saa enam ignoreerida, kui kõrgsageduslikud voolud läbivad. Erilist tähelepanu tuleks pöörata asjaolule, et möödaviigukondensaator peab toitetasandi ja maapinna ühendamisel läbima kaks läbipääsu, nii et läbipääsude parasiitne induktiivsus suureneb eksponentsiaalselt.

Neljandaks, kiire PCB disaini kaudu

Ülaltoodud viade parasiitomaduste analüüsi kaudu näeme, et kiire PCB-disaini puhul toovad näiliselt lihtsad vivad sageli vooluringi disainile suuri negatiivseid mõjusid. Viade parasiitmõjude põhjustatud kahjulike mõjude vähendamiseks saab projekteerimisel teha järgmist:

1. Kulude ja signaali kvaliteedi vaatenurgast valige mõistlik suurus läbi. Näiteks 6-10 kihilise mälumooduli PCB kujunduse jaoks on parem kasutada 10/20Mil (puuritud/padi) kaudu. Mõne suure tihedusega väikese suurusega plaadi puhul võite proovida kasutada ka 8/18Mil. auk. Praeguste tehniliste tingimuste juures on väiksemate via-de kasutamine keeruline. Toite- või maandusavade puhul võite impedantsi vähendamiseks kaaluda suuremate mõõtmete kasutamist.

2. Kahest ülaltoodud valemist võib järeldada, et õhema PCB kasutamine aitab vähendada via kahte parasiitparameetrit.

3. Püüa mitte muuta PCB plaadi signaalijälgede kihte, st mitte kasutada tarbetuid läbipääsusid.

4. Toite- ja maandustihvtid tuleks puurida lähedale ning juhe läbiviigu ja tihvti vahel peaks olema võimalikult lühike, sest need suurendavad induktiivsust. Samal ajal peaksid toite- ja maandusjuhtmed olema impedantsi vähendamiseks võimalikult paksud.

5. Asetage mõned maandatud läbiviigud signaalikihi sisendite lähedusse, et tagada signaalile lähim silmus. PCB plaadile on võimalik paigutada isegi suur hulk üleliigseid maandusavasid. Loomulikult peab disain olema paindlik. Varem käsitletud via mudel on juhtum, kus igal kihil on padjad. Mõnikord saame mõne kihi padjandeid vähendada või isegi eemaldada. Eriti kui läbiviikude tihedus on väga kõrge, võib see põhjustada murdesoone moodustumist, mis eraldab vasekihi silmuse. Selle probleemi lahendamiseks võime lisaks via asendi liigutamisele kaaluda ka via asetamist vasekihile. Padja suurus on vähenenud.