از طریق سوراخ (VIA) بخش مهمی از PCB چند لایه، و هزینه سوراخکاری معمولاً 30 تا 40 درصد هزینه ساخت تخته PCB را شامل می شود. به زبان ساده ، هر سوراخ روی PCB را می توان سوراخ عبور نامید. از نظر عملکرد ، سوراخ را می توان به دو دسته تقسیم کرد: یکی برای اتصال الکتریکی بین لایه ها استفاده می شود. دیگری برای تثبیت یا موقعیت یابی دستگاه استفاده می شود.

از نظر فرآیند ، این سوراخ ها به طور کلی به سه دسته تقسیم می شوند ، یعنی از طریق کور ، از طریق و از طریق دفن. سوراخ های کور در سطوح بالا و پایین برد مدار چاپی قرار دارند و عمق مشخصی برای اتصال مدار سطحی به مدار داخلی زیر دارند. عمق سوراخ ها معمولاً از نسبت معینی (دیافراگم) تجاوز نمی کند. سوراخ های مدفون حفره های اتصال در لایه داخلی برد مدار چاپی هستند که تا سطح برد مدار چاپی امتداد نمی یابد. دو نوع سوراخ در لایه داخلی تخته مدار قرار دارد که با فرایند قالب گیری از طریق حفره قبل از لمینت تکمیل می شود و ممکن است چندین لایه داخلی در حین تشکیل حفره همپوشانی داشته باشند. نوع سوم که از طریق حفره ها نامیده می شود ، در تمام برد مدار عبور می کند و می تواند برای اتصالات داخلی یا به عنوان محل نصب و تعیین سوراخ قطعات استفاده شود. از آنجا که اجرای سوراخ در این فرآیند آسان تر است ، هزینه آن کمتر است ، بنابراین بیشتر تخته های مدار چاپی به جای دو نوع دیگر از سوراخ از آن استفاده می کنند. موارد زیر از طریق سوراخ ها ، بدون توضیح خاصی ، باید از طریق سوراخ ها در نظر گرفته شود.

چقدر در مورد سوراخ طراحی PCB می دانید

از نظر طراحی ، یک سوراخ عمدتا از دو قسمت تشکیل شده است ، یکی سوراخ مته در وسط و دیگری ناحیه پد در اطراف سوراخ مته است ، همانطور که در شکل زیر نشان داده شده است. اندازه این دو قسمت اندازه سوراخ را تعیین می کند. بدیهی است ، در طراحی PCB با سرعت بالا و چگالی بالا ، طراح همیشه می خواهد سوراخ را تا حد ممکن کوچک کند ، این نمونه می تواند فضای بیشتری برای سیم کشی باقی بگذارد ، علاوه بر این ، هرچه سوراخ کوچکتر باشد ، ظرفیت انگلی خود کوچکتر است ، بیشتر مناسب برای مدارهای با سرعت بالا اما اندازه سوراخ کاهش می یابد در عین حال هزینه را افزایش می دهد و اندازه سوراخ را نمی توان بدون محدودیت کاهش داد ، با حفاری (مته) و آبکاری (آبکاری) و سایر فناوری ها محدود می شود: هرچه سوراخ کوچکتر باشد ، حفاری بیشتر طول می کشد ، انحراف از مرکز آسان تر است. هنگامی که عمق سوراخ بیش از 6 برابر قطر سوراخ باشد ، نمی توان روکش مس یکنواخت دیوار حفره را تضمین کرد. به عنوان مثال ، ضخامت معمولی فعلی (از طریق عمق سوراخ) یک تخته 6 لایه PCB حدود 50 میلی متر است ، بنابراین حداقل قطر حفاری که تولید کنندگان PCB می توانند تهیه کنند فقط می تواند به 8 میلی متر برسد. خازن انگلی سوراخ به خودی خود در زمین وجود دارد ، اگر قطر سوراخ جداسازی D2 باشد ، قطر پد سوراخ D1 است ، ضخامت تخته PCB T است و ثابت دی الکتریک بستر ε ، ظرفیت انگلی سوراخ تقریباً: C = 1.41εTD1/ (D2-D1)

اثر اصلی خازن انگلی بر روی مدار ، طولانی شدن زمان افزایش سیگنال و کاهش سرعت مدار است. به عنوان مثال ، برای یک برد PCB با ضخامت 50 میلی متر ، اگر قطر داخلی سوراخ 10 میلی متر باشد ، قطر پد 20 میلی متر است و فاصله بین پد و کف مس 32 میلی متر است ، می توان خازن انگلی را تخمین زد. سوراخ با استفاده از فرمول بالا: C = 1.41 × 4.4 × 0.050 × 0.020 (/ (0.032-0.020) = 0.517pF ، تغییرات زمان صعود ناشی از این قسمت از ظرفیت این است: T10-90 = 2.2C (Z0/ 2) = 2.2 × 0.517x (55/ 2) = 31.28 ثانیه با توجه به این مقادیر ، واضح است که اگرچه تأثیر خازن انگلی از یک حفره در تأخیر افزایش مشخص نیست ، اما طراحان باید مراقب باشند که از چند سوراخ برای تعویض لایه به لایه استفاده شود.

در طراحی مدارهای دیجیتالی با سرعت بالا ، القاء انگلی القاء انگلی از طریق سوراخ اغلب بیشتر از تاثیر ظرفیت خازنی است. القاء سری انگلی آن سهم خازن بای پس را تضعیف کرده و اثر فیلترینگ کل سیستم قدرت را کاهش می دهد. ما می توانیم به سادگی استقراء انگلی تقریبی از طریق سوراخ را با استفاده از فرمول زیر محاسبه کنیم: L = 5.08h [ln (4h/d) +1] که در آن L به استقراء از طریق سوراخ اشاره دارد ، h طول طول راه است سوراخ ، و D قطر سوراخ مرکزی است. از معادله می توان دریافت که قطر سوراخ تأثیر کمی بر استقراض دارد ، در حالی که طول سوراخ بیشترین تأثیر را بر استقراء دارد. هنوز با استفاده از مثال بالا ، استقراء از سوراخ را می توان به عنوان L = 5.08 × 0.050 [ln (4 × 0.050/0.010) +1] = 1.015nh محاسبه کرد. اگر زمان افزایش سیگنال 1ns باشد ، اندازه امپدانس معادل آن: XL = πL/T10-90 = 3.19 ω است. این امپدانس را در صورت وجود جریان فرکانس بالا نمی توان نادیده گرفت. به طور خاص ، خازن بای پس باید از دو سوراخ عبور کند تا لایه تغذیه را به سازند وصل کند ، بنابراین سلف انگلی سوراخ را دوچندان می کند.

از طریق تجزیه و تحلیل فوق در مورد ویژگی های انگلی حفره ، می توانیم ببینیم که در طراحی PCB با سرعت بالا ، سوراخ به ظاهر ساده اغلب تأثیرات منفی زیادی بر روی طراحی مدار می گذارد. به منظور کاهش اثرات سوء اثر انگلی حفره ، می توانیم تا حد امکان در طراحی انجام دهیم: 1. از دو جنبه هزینه و کیفیت سیگنال ، اندازه مناسب حفره را انتخاب کنید. به عنوان مثال ، برای 6 تا 10 لایه طراحی مدار چاپی ماژول MEMORY ، بهتر است 10/20mil (حفاری/پد) را از طریق سوراخ انتخاب کنید ، برای برخی از تخته های کوچک با چگالی بالا ، همچنین می توانید از 8/18mil از طریق سوراخ با تکنولوژی فعلی ، استفاده از سوراخ های کوچکتر مشکل خواهد بود. برای منبع تغذیه یا سیم زمین از طریق سوراخ ها می توان در نظر گرفت که از اندازه بزرگتری برای کاهش امپدانس استفاده می شود.

2. دو فرمول مورد بحث در بالا نشان می دهد که استفاده از تخته های نازک PCB به کاهش دو پارامتر انگلی از طریق سوراخ ها کمک می کند.

3. سیم کشی سیگنال روی برد PCB نباید لایه را تا آنجا که ممکن است تغییر دهد ، یعنی سعی کنید از سوراخ های غیر ضروری استفاده نکنید.

4- پین های منبع تغذیه و زمین باید در همین نزدیکی حفاری شوند. هرچه فاصله بین پین ها و سوراخ ها کوتاهتر باشد ، بهتر است ، زیرا آنها باعث افزایش استقراض می شوند. در عین حال ، سیم های قدرت و زمین باید تا حد ممکن ضخیم باشند تا امپدانس را کاهش دهند.

5- چند سوراخ اتصال زمین را در نزدیکی سوراخ های تغییر لایه سیگنال قرار دهید تا نزدیکترین حلقه برای سیگنال فراهم شود. حتی می توانید تعداد زیادی حفره اضافی روی PCB قرار دهید. البته ، شما باید در طراحی خود انعطاف پذیر باشید. مدل حفره ای که در بالا مورد بحث قرار گرفت ، وضعیتی است که در هر لایه پد وجود دارد. گاهی اوقات ، می توانیم پدها را در برخی لایه ها کاهش داده یا حتی حذف کنیم. به خصوص در مورد چگالی سوراخ بسیار زیاد است ، ممکن است منجر به تشکیل شیار مدار قطع شده در لایه مس شود ، برای حل چنین مشکلی علاوه بر جابجایی محل سوراخ ، می توانیم سوراخ را نیز در نظر بگیریم در لایه مس برای کاهش اندازه پد.