Üks Perforatsiooni põhikontseptsioon

Läbiv auk (VIA) on selle oluline osa Mitmekihiline PCBja aukude puurimise kulud moodustavad tavaliselt 30–40% PCB -plaatide valmistamise kuludest. Lihtsamalt öeldes võib iga trükkplaadi auku nimetada läbipääsuauguks. Funktsiooni osas võib augu jagada kahte kategooriasse: ühte kasutatakse kihtide vahelise elektriühenduse jaoks; Teist kasutatakse seadme fikseerimiseks või positsioneerimiseks. Protsessi mõttes on need läbivavad tavaliselt jagatud kolme kategooriasse, nimelt pime kaudu, maetud kaudu ja läbi. Pimeaugud asuvad trükitud trükkplaadi ülemisel ja alumisel pinnal ning neil on teatud sügavus pinnaahela ühendamiseks allpool oleva siseringiga. Aukude sügavus ei ületa tavaliselt teatud suhet (ava). Maetud augud on ühendusavad augud trükkplaadi sisekihis, mis ei ulatu trükiplaadi pinnale. Kaks tüüpi augud asuvad trükkplaadi sisemises kihis, mis valmib enne lamineerimist läbiva avaga vormimise teel, ja mitu sisemist kihti võivad läbiva augu moodustamisel kattuda. Kolmas tüüp, mida nimetatakse läbivateks aukudeks, läbib kogu trükkplaadi ja seda saab kasutada sisemisteks ühendusteks või komponentide paigaldus- ja asukohaavadeks. Kuna läbivat auku on protsessis lihtsam rakendada, on selle maksumus madalam, seega kasutatakse seda enamikku trükkplaate, mitte kahte teist tüüpi läbivat auku. Järgmised läbivad augud, ilma erilise selgituseta, loetakse läbivateks aukudeks.

PCB läbi augu põhikontseptsioon ja läbi augu meetodi tutvustus

Disaini seisukohast koosneb läbiv auk peamiselt kahest osast, millest üks on keskel olev puurauk ja teine ​​puuriava ümbritsev padjapiirkond. Nende kahe osa suurus määrab läbiva ava suuruse. Ilmselgelt soovib disainer kiire ja suure tihedusega trükkplaatide projekteerimisel alati, et auk oleks võimalikult väike, see proov võib jätta rohkem juhtmestikku, lisaks on auk väiksem, tema enda parasiitmahtuvus on väiksem, rohkem sobib kiireks vooluringiks. Kuid augu suuruse vähendamine toob samal ajal kaasa kulude suurenemise ja augu suurust ei saa piiramatult vähendada, seda piiravad puurimine (puurimine) ja plaatimine (plaatimine) ja muu tehnoloogia: mida väiksem on auk, seda väiksem mida pikem on puurimiseks kuluv aeg, seda lihtsam on keskasendist kõrvale kalduda; Kui augu sügavus on ava läbimõõdust rohkem kui 6 korda suurem, on võimatu tagada augu seina ühtlast vaskkatmist. Näiteks kui tavalise 6-kihilise PCB plaadi paksus (läbiava sügavus) on 50 Milit, siis minimaalne augu läbimõõt, mida PCB tootjad võivad pakkuda, on 8 miljonit. Laserpuurimistehnoloogia arenedes võib ka puurimise suurus olla järjest väiksem. Üldiselt on augu läbimõõt väiksem või võrdne 6Mils, me nimetame seda mikroauguks. Mikroaugusid kasutatakse sageli HDI (high density Interconnect structure) projekteerimisel. Microhole tehnoloogia võimaldab auku lüüa otse padjale (VIA-in-pad), mis parandab oluliselt vooluahela jõudlust ja säästab juhtmestiku ruumi.

Ülekandeliini läbiv auk on impedantsi katkestuse katkestuspunkt, mis põhjustab signaali peegeldumise. Üldiselt on läbiva ava ekvivalentne takistus umbes 12% väiksem kui ülekandeliinil. Näiteks 50-oomise ülekandeliini impedants väheneb läbiva augu läbimisel 6 oomi (spetsiifiline on seotud ka läbiva augu suuruse ja plaadi paksusega, kuid mitte absoluutne vähenemine). Kuid impedantsi katkestusest auku põhjustatud peegeldus on tegelikult väga väike ja selle peegeldustegur on ainult: (44-50)/(44+50) = 0.06. Aukust tingitud probleemid on rohkem keskendunud parasiitide mahtuvuse ja induktiivsuse mõjule.

Parasiitide mahtuvus ja induktiivsus läbi augu

Parasiitne hajuv mahtuvus on augus endas. Kui paigalduskihil oleva augu keevitustakistustsooni läbimõõt on D2, keevituspadja läbimõõt on D1, PCB plaadi paksus on T ja põhimiku dielektriline konstant on ε, on plaadi parasiitmahtuvus. auk on ligikaudu C=1.41εTD1/ (D2-D1).

Parasiitide mahtuvuse peamine mõju ahelale on signaali tõusuaja pikendamine ja ahela kiiruse vähendamine. Näiteks kui PCM-plaadi paksus on 50Mil, kui läbiva ava padja läbimõõt on 20Mil (puuraugu läbimõõt on 10Mils) ja jootmisploki läbimõõt on 40Mil, saame ligikaudse parasiitmahtuvuse läbiv auk ülaltoodud valemiga: C = 1.41 × 4.4 × 0.050 × 0.020/ (0.040–0.020) = 0.31 pF mahtuvusest tingitud tõusuaja muutus on ligikaudu järgmine: T10-90 = 2.2c (Z0/2) = 2.2 × 0.31x (50/2) = 17.05ps Nendest väärtustest on näha, et kuigi kasvava viivituse ja aeglustumise mõju, mis on põhjustatud ühe läbilaskevõime parasiitmahtuvusest auk pole eriti ilmne, kui läbivat auku kasutatakse mitu korda kihtide vahel vahetamiseks, kasutatakse mitut läbivat auku. Olge oma kujunduses ettevaatlik. Praktilises konstruktsioonis saab parasiitmahtuvust vähendada, suurendades augu ja vase paigaldamise tsooni vahelist kaugust (anti-pad) või vähendades padja läbimõõtu. Kiire digitaalse vooluahela projekteerimisel on läbiva ava parasiitide induktiivsus kahjulikum kui parasiitide mahtuvus. Selle parasiitide induktiivsus nõrgendab möödaviigu mahtuvust ja vähendab kogu elektrisüsteemi filtreerimise efektiivsust. Saame lihtsalt arvutada parasiitide induktiivsuse läbiva augu lähendamisel, kasutades järgmist empiirilist valemit: L = 5.08h [ln (4h/d) +1]

Kus L tähistab ava induktiivsust, H on ava pikkus ja D on keskmise augu läbimõõt. Võrrandist on näha, et augu läbimõõt mõjutab induktiivsust vähe, samas kui augu pikkus mõjutab kõige enam induktiivsust. Kasutades siiski ülaltoodud näidet, saab august väljuva induktiivsuse arvutada järgmiselt:

L = 5.08 × 0.050 [ln (4 × 0.050/0.010) +1] = 1.015 nh Kui signaali tõusuaeg on 1ns, siis on ekvivalentimpedantsi suurus: XL = πL/T10-90 = 3.19 ω. Kõrgsagedusliku voolu juuresolekul ei saa seda takistust eirata. Eelkõige peab möödavoolukondensaator läbima kaks auku, et ühendada toitekiht kihiga, kahekordistades seeläbi augu parasiitide induktiivsust.

Kolmas, kuidas auku kasutada

Ülaltoodud läbivate aukude parasiitide omaduste analüüsi kaudu näeme, et kiire PCB konstruktsiooni puhul toovad näiliselt lihtsad läbivad augud sageli vooluringi konstruktsioonile suuri negatiivseid mõjusid. Auku parasiitmõju kahjulike mõjude vähendamiseks võime konstruktsioonis teha järgmist:

1. Arvestades kulusid ja signaali kvaliteeti, valitakse mõistlik augu suurus. Vajadusel kaaluge erineva suurusega aukude kasutamist. Näiteks toite- või maanduskaablite puhul kaaluge impedantsi vähendamiseks suuremate mõõtmete kasutamist ja signaalijuhtmete puhul väiksemaid auke. Muidugi, kui augu suurus väheneb, suureneb vastav kulu.

2. Eespool käsitletud kaks valemit näitavad, et õhemate PCB -plaatide kasutamine aitab vähendada perforatsioonide kahte parasitaarset parameetrit.

3. Signaali juhtmestik trükkplaadil ei tohiks kihte nii palju kui võimalik muuta, st mitte kasutada mittevajalikke auke nii palju kui võimalik.

4. Toiteallika tihvtid ja maandus tuleks puurida lähimasse auku ning juhe augu ja tihvtide vahel peab olema võimalikult lühike. Samaväärse induktiivsuse vähendamiseks võib paralleelselt kaaluda mitmeid läbivaid auke.

5. Mõned maandusaugud asetatakse signaali kihistamise aukude lähedusse, et tagada signaalile lähim silmus. Võite isegi trükkplaadile panna palju täiendavaid maapealseid auke. Loomulikult peate oma kujunduses olema paindlik. Eespool käsitletud läbiva augu mudel on olukord, kus igas kihis on padjad. Mõnikord saame padjakesi mõnes kihis vähendada või isegi eemaldada. Eriti juhul, kui aukude tihedus on väga suur, võib see põhjustada vaskkihis lõigatud vooluahela soone, sellise probleemi lahendamiseks lisaks augu asukoha liigutamisele võime kaaluda ka auku vase kihis padja suuruse vähendamiseks.

6. Suurema tihedusega kiirete PCB-plaatide puhul võib kaaluda mikroauke.