Bat. Vias-en oinarrizko kontzeptua

Via-ren osagai garrantzitsuetako bat da geruza anitzeko PCBa, eta zulaketaren kostua PCB fabrikazio kostuaren %30 eta %40 bitartekoa izan ohi da. Besterik gabe, PCBko zulo bakoitza bide bat dei daiteke.

Funtzioaren ikuspuntutik, vias bi kategoriatan bana daitezke: bata geruzen arteko konexio elektrikoetarako erabiltzen da; bestea gailuak finkatzeko edo kokatzeko erabiltzen da.

Prozesuari dagokionez, bide hauek, oro har, hiru kategoriatan banatzen dira, hots, bide itsuak, lurperatuak eta bidezkoak. Zulo itsuak zirkuitu inprimatuaren plakaren goiko eta beheko gainazaletan daude eta sakonera jakin bat dute. Gainazaleko lerroa eta azpiko barruko lerroa lotzeko erabiltzen dira. Zuloaren sakonerak normalean ez du ratio jakin bat (irekidura) gainditzen. Lurperatutako zuloa zirkuitu inprimatuko plakaren barruko geruzan dagoen konexio-zuloari dagokio, zirkuitu plakaren gainazalera hedatzen ez dena. Aipatutako bi zulo motak zirkuitu plakaren barruko geruzan daude, eta laminatu aurretik zeharkako zuloak osatzeko prozesu baten bidez osatzen dira, eta barruko hainbat geruza gainjar daitezke bidearen eraketan. Hirugarren motari zeharkako zuloa deitzen zaio, zirkuitu-plaka osoan zehar sartzen dena eta barne-konexiorako edo osagaien muntaketa-zulo gisa erabil daiteke. Zeharkako zuloa prozesuan inplementatzen errazagoa denez eta kostua txikiagoa denez, zirkuitu inprimatu gehienek erabiltzen dute beste bi zulo motaren ordez. Ondoko zulo bidezko hauek, bestelakorik zehaztu ezean, zulo bidezkotzat hartzen dira.

Diseinuaren ikuspuntutik, bide bat bi zatiz osatuta dago batez ere, bata erdian dagoen zulagailua da, eta bestea zulagailuaren inguruko pad eremua da. Bi zati hauen tamainak bidearen tamaina zehazten du. Jakina, abiadura handiko eta dentsitate handiko PCB diseinuan, diseinatzaileek beti espero dute bide-zuloa zenbat eta txikiagoa izan, orduan eta hobeto, plakan kableatzeko espazio gehiago utzi ahal izateko. Horrez gain, zenbat eta txikiagoa izan via zuloa, berezko kapazitate parasitoa da. Zenbat eta txikiagoa izan, orduan eta egokiagoa da abiadura handiko zirkuituetarako. Hala ere, zuloaren tamaina murrizteak kostuaren igoera ere ekartzen du, eta bidearen tamaina ezin da mugagabe murriztu. Prozesu-teknologiek mugatzen dute, hala nola zulaketa eta xaflaketa: zenbat eta txikiagoa izan zuloa, zuloa Zenbat eta luzeagoa izan zuloak, orduan eta errazagoa da erdiko posiziotik desbideratzea; eta zuloaren sakonera zulatutako zuloaren diametroa 6 aldiz gainditzen duenean, ezin da bermatu zuloaren horma uniformeki kobrez estali daitekeenik. Esate baterako, 6 geruzako PCB plaka arrunt baten lodiera (zuloaren sakonera) 50 mil ingurukoa da, beraz, PCB fabrikatzaileek eman dezaketen zulaketa-diametro minimoa 8 miletara soilik iritsi daiteke.

Bigarrenik, viaren kapazitate parasitoa

Bideak berak lurrerako kapazitate parasitoa du. Bidearen lurreko geruzan isolamendu-zuloaren diametroa D2 dela ezagutzen bada, bide-kustilen diametroa D1 da, PCB plakaren lodiera T da eta plakaren substratuaren konstante dielektrikoa ε da, via-ren kapazitate parasitoaren tamaina gutxi gorabehera: C=1.41εTD1/(D2-D1) Via-ren kapazitate parasitoak zirkuituak seinalearen igoera-denbora luzatzea eta zirkuituaren abiadura murriztea eragingo du. Adibidez, 50Mil-ko lodiera duen PCB baterako, 10Mil barne-diametroa eta 20Mil-ko pad-diametroa duen via bat erabiltzen bada, eta padaren eta lurreko kobre-eremuaren arteko distantzia 32Mil-koa bada, orduan bidera hurbildu ahal izango dugu. goiko formula erabiliz Kapazitantzia parasitoa da gutxi gorabehera: C=1.41×4.4×0.050×0.020/(0.032-0.020)=0.517pF, kapazitate zati honek eragindako igoera-denbora aldaketa hau da: T10-90=2.2C(Z0 /2)=2.2 x0.517x(55/2)=31.28ps. Balio hauetatik ikus daiteke bide bakar baten kapazitate parasitoak eragindako igoeraren atzerapenaren eragina begi-bistakoa ez den arren, bidearen arrastoan hainbat aldiz erabiltzen bada geruza batetik bestera aldatzeko, diseinatzaileak kontuan hartu beharko luke oraindik. arretaz.

Hirugarrena, via-ren induktantzia parasitoa

Era berean, bideen kapazitate parasitarioarekin batera induktantzia parasitoak daude. Abiadura handiko zirkuitu digitalen diseinuan, bideen induktantzia parasitoak eragindako kaltea sarritan handiagoa da kapazitate parasitoaren eragina baino. Bere serie parasitoen induktantziak bypass-kondentsadorearen ekarpena ahulduko du eta potentzia sistema osoaren iragazketa-efektua ahulduko du. Besterik gabe, bide baten gutxi gorabeherako induktantzia parasitoa kalkula dezakegu formula honekin: L=5.08h[ln(4h/d)+1] non L bidearen induktantziari dagokion, h bidearen luzera den eta d. erdigunea da Zuloaren diametroa. Formulatik ikus daiteke bidearen diametroak eragin txikia duela induktantzian, eta bidearen luzerak du eraginik handiena induktantzian. Oraindik ere goiko adibidea erabiliz, bidearen induktantzia honela kalkula daiteke: L=5.08×0.050 [ln(4×0.050/0.010)+1]=1.015nH. Seinalearen igoera denbora 1ns bada, bere inpedantzia baliokidea hau da: XL=πL/T10-90=3.19Ω. Inpedantzia hori ezin da jada ez ikusi maiztasun handiko korronteak pasatzen direnean. Arreta berezia jarri behar da saihesbide-kondentsadoreak bi bideetatik igaro behar dituela potentzia-planoa eta lurre-planoa konektatzean, bideen induktantzia parasitarioa esponentzialki handitu dadin.

Laugarren, abiadura handiko PCB diseinuaren bidez

Vias-en ezaugarri parasitoen gaineko azterketaren bidez, abiadura handiko PCB diseinuan, itxuraz sinpleak diren bideek maiz eragin negatibo handiak ekartzen dizkiote zirkuituaren diseinuari. Bideen efektu parasitoek eragindako ondorio kaltegarriak murrizteko, honako hau egin daiteke diseinuan:

1. Kostuaren eta seinalearen kalitatearen ikuspegitik, hautatu zentzuzko tamainaren bidez. Esate baterako, 6-10 geruzako memoria moduluaren PCB diseinurako, hobe da 10/20Mil (zulatuta/pad) bidez erabiltzea. Tamaina txikiko dentsitate handiko taula batzuetarako, 8/18Mil erabiltzen ere saia zaitezke. zuloa. Egungo baldintza teknikoetan, zaila da bide txikiagoak erabiltzea. Potentziarako edo lurreko bideetarako, inpedantzia murrizteko tamaina handiagoa erabiltzea kontuan hartu dezakezu.

2. Goian aztertutako bi formulek ondoriozta daiteke PCB meheagoa erabiltzeak bidearen bi parametro parasitoak murrizteko lagungarria dela.

3. Saiatu PCB plakako seinaleen arrastoen geruzak ez aldatzen, hau da, alferrikako viarik ez erabiltzen saiatu.

4. Potentzia eta lurreko pinak gertu zulatu behar dira, eta bidearen eta pinaren arteko beruna ahalik eta laburrena izan behar da, induktantzia handituko baitute. Aldi berean, potentzia eta lurreko kableak ahalik eta lodienak izan behar dira inpedantzia murrizteko.

5. Jarri lurreko bide batzuk seinale-geruzaren bideetatik gertu seinaleari hurbilen dagoen begizta emateko. Posible da lurreko bide erredundante ugari jartzea PCB plakan. Noski, diseinuak malgua izan behar du. Lehen aipatu dugun via eredua geruza bakoitzean padak dauden kasua da. Batzuetan, geruza batzuen pilak murriztu edo kendu ditzakegu. Batez ere, bideen dentsitatea oso handia denean, kobre-geruzan begizta bereizten duen haustura-arteka bat sortzea ekar dezake. Arazo hau konpontzeko, viaren posizioa mugitzeaz gain, via kobre geruzaren gainean jartzea ere pentsa dezakegu. Tamaina txikitu egiten da.