In پرسرعت HDI PCB طراحی، از طریق طراحی یک عامل مهم است. این شامل یک سوراخ، یک ناحیه پد در اطراف سوراخ، و یک منطقه ایزوله از لایه POWER است که معمولاً به سه نوع تقسیم می شوند: سوراخ های کور، سوراخ های مدفون و سوراخ های عبوری. در فرآیند طراحی PCB، از طریق تجزیه و تحلیل ظرفیت انگلی و اندوکتانس انگلی vias، برخی از اقدامات احتیاطی در طراحی vias PCB با سرعت بالا خلاصه می شود.

در حال حاضر، طراحی PCB با سرعت بالا به طور گسترده در ارتباطات، کامپیوتر، گرافیک و پردازش تصویر و سایر زمینه ها استفاده می شود. همه طرح‌های محصولات الکترونیکی با ارزش افزوده با فناوری بالا ویژگی‌هایی مانند مصرف انرژی کم، تابش الکترومغناطیسی کم، قابلیت اطمینان بالا، کوچک‌سازی و وزن سبک را دنبال می‌کنند. به منظور دستیابی به اهداف فوق، طراحی از طریق یک عامل مهم در طراحی PCB با سرعت بالا است.

1. از طریق
Via یک عامل مهم در طراحی PCB چند لایه است. A via عمدتا از سه قسمت تشکیل شده است، یکی سوراخ است. دیگری ناحیه پد اطراف سوراخ است. و سومین ناحیه جداسازی لایه POWER است. فرآیند سوراخ ویا به این صورت است که لایه ای از فلز را بر روی سطح استوانه ای دیواره سوراخ سوراخ با رسوب شیمیایی برای اتصال فویل مسی که باید به لایه های میانی و اضلاع بالایی و پایینی وصل شود. سوراخ های ورودی به صورت پدهای معمولی ساخته می شوند که شکل را می توان مستقیماً با خطوط دو طرف بالا و پایین متصل کرد یا به هم متصل نشد. Vias می تواند نقش اتصال الکتریکی، تثبیت یا موقعیت یابی دستگاه را ایفا کند.

Vias ها به طور کلی به سه دسته تقسیم می شوند: سوراخ های کور، سوراخ های مدفون و سوراخ های عبوری.

سوراخ های کور در سطوح بالا و پایین برد مدار چاپی قرار دارند و عمق مشخصی دارند. آنها برای اتصال خط سطح و خط داخلی زیرین استفاده می شوند. عمق سوراخ و قطر سوراخ معمولاً از یک نسبت معین تجاوز نمی کند.

سوراخ مدفون به سوراخ اتصالی اطلاق می شود که در لایه داخلی برد مدار چاپی قرار دارد که تا سطح برد مدار امتداد ندارد.

ویاهای کور و ویاهای مدفون هر دو در لایه داخلی برد مدار قرار دارند، که قبل از لایه‌برداری با یک فرآیند شکل‌دهی از طریق سوراخ تکمیل می‌شود و ممکن است چندین لایه داخلی در طول شکل‌گیری وی‌ها همپوشانی داشته باشند.

سوراخ‌هایی که از کل برد مدار عبور می‌کنند، می‌توانند برای اتصال داخلی یا به‌عنوان سوراخ تعیین موقعیت نصب یک قطعه استفاده شوند. از آنجایی که حفره‌های عبوری آسان‌تر در فرآیند اجرا می‌شوند و هزینه کمتری دارند، معمولاً بردهای مدار چاپی از سوراخ‌ها استفاده می‌کنند.

2. ظرفیت انگلی vias
خود ویا دارای ظرفیت انگلی نسبت به زمین است. اگر قطر سوراخ جداسازی روی لایه زمینی ویا D2، قطر ویا پد D1، ضخامت PCB T و ثابت دی الکتریک بستر تخته ε باشد، پس ظرفیت انگلی via شبیه به:

C =1.41εTD1/(D2-D1)

اثر اصلی ظرفیت انگلی سوراخ ورودی بر روی مدار افزایش زمان افزایش سیگنال و کاهش سرعت مدار است. هرچه مقدار خازن کوچکتر باشد، اثر کوچکتر است.

3. اندوکتانس انگلی vias
خود ویا دارای اندوکتانس انگلی است. در طراحی مدارهای دیجیتال پرسرعت، آسیب ناشی از اندوکتانس انگلی via اغلب بیشتر از تأثیر ظرفیت انگلی است. سلف سری انگلی via عملکرد خازن بای پس را تضعیف می کند و اثر فیلتر کل سیستم قدرت را ضعیف می کند. اگر L به اندوکتانس via اشاره داشته باشد، h طول via و d قطر سوراخ مرکزی است، اندوکتانس انگلی via مشابه است:

L=5.08h

از فرمول می توان دریافت که قطر via تأثیر کمی بر اندوکتانس دارد و طول via بیشترین تأثیر را بر روی اندوکتانس دارد.

4. غیر از طریق فناوری
vias غیر از طریق شامل vias کور و vias مدفون است.

در تکنولوژی non-through via، استفاده از vias کور و مدفون می تواند اندازه و کیفیت PCB را تا حد زیادی کاهش دهد، تعداد لایه ها را کاهش دهد، سازگاری الکترومغناطیسی را بهبود بخشد، ویژگی های محصولات الکترونیکی را افزایش دهد، هزینه ها را کاهش دهد و همچنین باعث شود. کار طراحی ساده تر و سریع تر است. در طراحی و پردازش PCB سنتی، از طریق سوراخ ها می تواند مشکلات زیادی را به همراه داشته باشد. اولاً آنها مقدار زیادی فضای مؤثر را اشغال می کنند و ثانیاً تعداد زیادی سوراخ در یک مکان به طور متراکم بسته می شوند که همچنین مانع بزرگی برای سیم کشی لایه داخلی PCB چند لایه ایجاد می کند. این سوراخ ها فضای مورد نیاز برای سیم کشی را اشغال می کنند و به شدت از منبع تغذیه و زمین عبور می کنند. سطح لایه سیم همچنین ویژگی های امپدانس لایه سیم زمین برق را از بین می برد و لایه سیم زمین برق را بی اثر می کند. و روش متداول مکانیکی حفاری 20 برابر حجم کاری تکنولوژی غیر از طریق سوراخ خواهد بود.

در طراحی PCB، اگرچه اندازه پدها و ویاها به تدریج کاهش یافته است، اما اگر ضخامت لایه برد به طور متناسب کاهش نیابد، نسبت ابعاد سوراخ عبوری افزایش می‌یابد و افزایش نسبت ابعاد سوراخ عبوری کاهش می‌یابد. قابلیت اطمینان با بلوغ تکنولوژی پیشرفته حفاری لیزری و فناوری اچینگ خشک پلاسما، می توان سوراخ های کور کوچک غیر نفوذی و سوراخ های کوچک مدفون را اعمال کرد. اگر قطر این دریچه‌های غیرنفوذ 0.3 میلی‌متر باشد، پارامترهای انگلی حدود 1/10 سوراخ معمولی اصلی خواهند بود که قابلیت اطمینان PCB را بهبود می‌بخشد.

به دلیل عدم استفاده از فناوری، تعداد معدودی Viaهای بزرگ روی PCB وجود دارد که می تواند فضای بیشتری را برای ردیابی فراهم کند. فضای باقی‌مانده را می‌توان برای مقاصد محافظتی در سطح وسیع برای بهبود عملکرد EMI/RFI استفاده کرد. در عین حال می توان از فضای باقی مانده بیشتری نیز برای لایه داخلی استفاده کرد تا دستگاه و کابل های کلید شبکه را تا حدی محافظت کند تا بهترین عملکرد الکتریکی را داشته باشد. استفاده از vias های غیر از طریق، خروج پین های دستگاه را آسان تر می کند، مسیریابی دستگاه های پین با چگالی بالا (مانند دستگاه های بسته بندی شده BGA) را آسان می کند، طول سیم کشی را کوتاه می کند و نیازهای زمان بندی مدارهای پرسرعت را برآورده می کند. .

5. از طریق انتخاب در PCB معمولی
در طراحی PCB معمولی، ظرفیت انگلی و اندوکتانس انگلی via تأثیر کمی بر طراحی PCB دارد. برای طراحی PCB 1-4 لایه، 0.36mm/0.61mm/1.02mm (حفره حفر شده/پد/منطقه ایزوله POWER معمولا انتخاب می شود) ) Vias بهتر است. برای خطوط سیگنال با الزامات خاص (مانند خطوط برق، خطوط زمین، خطوط ساعت، و غیره)، می توان از vias های 0.41mm/0.81mm/1.32mm استفاده کرد، یا می توان وایاهایی با اندازه های دیگر را با توجه به وضعیت واقعی انتخاب کرد.

6. طراحی از طریق PCB با سرعت بالا
از طریق تجزیه و تحلیل فوق از ویژگی‌های انگلی vias، می‌توانیم ببینیم که در طراحی مدار چاپی پرسرعت، vias به ظاهر ساده اغلب اثرات منفی زیادی بر طراحی مدار می‌آورد. به منظور کاهش اثرات نامطلوب ناشی از اثرات انگلی vias می توان موارد زیر را در طراحی انجام داد:

(1) یک اندازه معقول را انتخاب کنید. برای طراحی چند لایه PCB با چگالی عمومی، بهتر است از 0.25mm/0.51mm/0.91mm (سوراخ های حفر شده/پدها/منطقه ایزوله POWER) استفاده شود. برای برخی از PCB های با چگالی بالا، 0.20mm/0.46 نیز می توان از vias mm/0.86mm استفاده کرد، همچنین می توانید از vias های غیر از طریق استفاده کنید. برای اتصالات برق یا زمین، می توانید از اندازه بزرگتر برای کاهش امپدانس استفاده کنید.

(2) هرچه ناحیه جداسازی POWER بزرگتر باشد، با توجه به چگالی روی PCB، به طور کلی D1=D2 0.41 بهتر است.

(3) سعی کنید لایه‌های ردیابی سیگنال روی PCB را تغییر ندهید، به این معنی که vias را به حداقل برسانید.

(4) استفاده از PCB نازک تر برای کاهش دو پارامتر انگلی از طریق.

(5) پایه های برق و زمین باید از طریق سوراخ های نزدیک ساخته شوند. هرچه فاصله بین سوراخ و پین کوتاهتر باشد، بهتر است، زیرا باعث افزایش اندوکتانس می شوند. در عین حال، سیم برق و زمین باید تا حد امکان ضخیم باشند تا امپدانس کاهش یابد.

(6) مقداری دریچه اتصال زمین را در نزدیکی دریچه های لایه سیگنال قرار دهید تا یک حلقه با فاصله کوتاه برای سیگنال فراهم شود.

البته در هنگام طراحی، مسائل خاص باید با جزئیات مورد تجزیه و تحلیل قرار گیرند. با در نظر گرفتن هزینه و کیفیت سیگنال به طور جامع، در طراحی PCB با سرعت بالا، طراحان همیشه امیدوارند که هرچه سوراخ ورودی کوچکتر باشد، بهتر است، به طوری که فضای سیم کشی بیشتری روی برد باقی بماند. علاوه بر این، هرچه سوراخ ورودی کوچکتر باشد، هرچه ظرفیت انگلی کوچکتر باشد، برای مدارهای پرسرعت مناسب تر است. در طراحی PCB با چگالی بالا، استفاده از vias non-through و کاهش سایز vias نیز باعث افزایش هزینه شده است و اندازه vias را نمی توان به طور نامحدود کاهش داد. تحت تأثیر فرآیندهای حفاری و آبکاری تولیدکنندگان PCB قرار دارد. محدودیت های فنی باید در طراحی PCB های پرسرعت مورد توجه متعادل قرار گیرد.