In nopea HDI-piirilevy suunnittelu, suunnittelun kautta on tärkeä tekijä. Se koostuu reiästä, reiän ympärillä olevasta tyynyalueesta ja POWER-kerroksen eristysalueesta, jotka yleensä jaetaan kolmeen tyyppiin: umpireiät, haudatut reiät ja läpimenevät reiät. Piirilevyn suunnitteluprosessissa läpivientien loiskapasitanssin ja loisen induktanssin analyysin avulla esitetään yhteenveto joistakin nopeiden PCB-läpivientien suunnittelussa noudatettavista varotoimista.

Tällä hetkellä nopeita piirilevyjä käytetään laajalti viestinnässä, tietokoneissa, grafiikassa ja kuvankäsittelyssä sekä muilla aloilla. Kaikki korkean teknologian lisäarvoa tuottavat elektroniset tuotesuunnittelut tähtäävät ominaisuuksiin, kuten alhainen virrankulutus, alhainen sähkömagneettinen säteily, korkea luotettavuus, miniatyrisointi ja keveys. Edellä mainittujen tavoitteiden saavuttamiseksi suunnittelun kautta on tärkeä tekijä nopeiden piirilevyjen suunnittelussa.

1. Via
Via on tärkeä tekijä monikerroksisen piirilevyn suunnittelussa. Läpivienti koostuu pääasiassa kolmesta osasta, joista yksi on reikä; toinen on tyynyn alue reiän ympärillä; ja kolmas on POWER-kerroksen eristysalue. Läpivientireiän prosessi on pinnoittaa metallikerros läpivientireiän reiän seinämän lieriömäiselle pinnalle kemiallisella saostuksella yhdistämään kuparikalvo, joka on liitettävä keskikerroksiin sekä ylä- ja alapuolelle. läpivientirei’istä tehdään tavallisia pehmusteita. Muoto voidaan liittää suoraan ylä- ja alapuolen linjoihin tai ei. Viat voivat toimia sähköliitäntöjen, kiinnitys- tai paikannuslaitteiden roolina.

Reiät jaetaan yleensä kolmeen luokkaan: umpireiät, upotetut reiät ja läpimenevät reiät.

Sokeat reiät sijaitsevat piirilevyn ylä- ja alapinnalla ja niillä on tietty syvyys. Niitä käytetään pintalinjan ja alla olevan sisälinjan yhdistämiseen. Reiän syvyys ja reiän halkaisija eivät yleensä ylitä tiettyä suhdetta.

Hautautumalla reiällä tarkoitetaan piirilevyn sisäkerroksessa sijaitsevaa liitäntäreikää, joka ei ulotu piirilevyn pintaan.

Sekä sokeat läpivientireiät että haudatut läpivientireiät sijaitsevat piirilevyn sisäkerroksessa, joka viimeistellään läpimenevällä reiän muodostusprosessilla ennen laminointia, ja useita sisäkerroksia voi olla päällekkäin läpivientien muodostuksen aikana.

Koko piirilevyn läpi kulkevia läpimeneviä reikiä voidaan käyttää sisäiseen liitäntään tai komponentin asennuspaikkareikään. Koska läpimeneviä reikiä on helpompi toteuttaa prosessissa ja kustannukset ovat alhaisemmat, yleensä painetut piirilevyt käyttävät läpimeneviä reikiä.

2. Läpivientien loiskapasitanssi
Itse läpiviennillä on loiskapasitanssi maahan. Jos läpiviennin maakerroksen eristysreiän halkaisija on D2, läpiviennin tyynyn halkaisija on D1, piirilevyn paksuus on T ja levyn substraatin dielektrisyysvakio on ε, kauttakulku on samanlainen kuin:

C = 1.41 εTD1/(D2-D1)

Läpivientireiän loiskapasitanssin tärkein vaikutus piiriin on pidentää signaalin nousuaikaa ja vähentää piirin nopeutta. Mitä pienempi kapasitanssiarvo, sitä pienempi vaikutus.

3. Läpivientien parasiittinen induktanssi
Itse läpiviennillä on loisinduktanssi. Nopeiden digitaalisten piirien suunnittelussa läpiviennin parasiittisen induktanssin aiheuttama haitta on usein suurempi kuin parasiittisen kapasitanssin vaikutus. Läpiviennin loissarjainduktanssi heikentää ohituskondensaattorin toimintaa ja heikentää koko tehojärjestelmän suodatusvaikutusta. Jos L viittaa läpiviennin induktanssiin, h on läpiviennin pituus ja d on keskireiän halkaisija, läpiviennin parasiittisen induktanssi on samanlainen:

L=5.08h［ln(4h/d) 1］

Kaavasta voidaan nähdä, että läpiviennin halkaisijalla on pieni vaikutus induktanssiin ja läpiviennin pituudella on suurin vaikutus induktanssiin.

4. Non-through teknologian kautta
Ei-läpivientireittejä ovat sokeat ja haudatut läpivientit.

Ei-läpivientitekniikassa sokeiden läpivientien ja haudattujen läpivientien käyttö voi vähentää huomattavasti PCB:n kokoa ja laatua, vähentää kerrosten määrää, parantaa sähkömagneettista yhteensopivuutta, parantaa elektronisten tuotteiden ominaisuuksia, vähentää kustannuksia ja myös tehdä suunnittelutyö yksinkertaisempaa ja nopeampaa. Perinteisessä piirilevyn suunnittelussa ja käsittelyssä läpivientireiät voivat aiheuttaa monia ongelmia. Ensinnäkin ne vievät suuren määrän tehokasta tilaa, ja toiseksi, suuri määrä läpimeneviä reikiä on tiiviisti pakattu yhteen paikkaan, mikä myös luo valtavan esteen monikerroksisen piirilevyn sisäkerroksen johdotukselle. Nämä läpimenevät reiät vievät johdotuksen vaatiman tilan ja kulkevat intensiivisesti virtalähteen ja maan läpi. Johdinkerroksen pinta tuhoaa myös tehon maadoitusjohtokerroksen impedanssiominaisuudet ja tekee tehomaajohtokerroksen tehottoman. Ja perinteinen mekaaninen porausmenetelmä on 20 kertaa suurempi kuin ei-läpivientitekniikka.

PCB-suunnittelussa, vaikka tyynyjen ja läpivientien koko on asteittain pienentynyt, jos levykerroksen paksuutta ei vähennetä suhteellisesti, läpimenevän reiän sivusuhde kasvaa ja läpimenevän reiän sivusuhteen kasvu pienenee. luotettavuus. Kehittyneen laserporaustekniikan ja plasmakuivaetsaustekniikan kypsyyden ansiosta on mahdollista käyttää läpäisemättömiä pieniä sokeareikiä ja pieniä haudattuja reikiä. Jos näiden läpäisemättömien läpivientien halkaisija on 0.3 mm, loisparametrit ovat noin 1/10 alkuperäisestä tavanomaisesta reiästä, mikä parantaa piirilevyn luotettavuutta.

Non-through-teknologian ansiosta piirilevyllä on vähän suuria läpivientejä, jotka voivat tarjota enemmän tilaa jälkille. Jäljellä oleva tila voidaan käyttää suuren alueen suojaukseen EMI/RFI-suorituskyvyn parantamiseksi. Samanaikaisesti enemmän jäljellä olevaa tilaa voidaan käyttää myös sisäkerrokseen suojaamaan laitetta ja avainverkkokaapeleita, jotta sillä on paras sähköinen suorituskyky. Ei-läpivientien käyttö helpottaa laitteen nastojen tuuletusta, mikä helpottaa suuritiheyksisten pin-laitteiden (kuten BGA-pakkattujen laitteiden) reitittämistä, lyhentää johdotuksen pituutta ja täyttää nopeiden piirien ajoitusvaatimukset. .

5. Valinnan kautta tavallisessa piirilevyssä
Tavallisessa piirilevysuunnittelussa läpiviennin loiskapasitanssilla ja lois-induktanssilla on vain vähän vaikutusta piirilevyn suunnitteluun. 1-4-kerroksiselle piirilevylle 0.36 mm/0.61 mm/1.02 mm (porattu reikä/tyyny/VIRTA-eristysalue valitaan yleensä) ) Läpiviennit ovat parempia. Signaalilinjoille, joilla on erityisvaatimuksia (kuten voimajohdot, maajohdot, kellojohdot jne.), voidaan käyttää 0.41 mm/0.81 mm/1.32 mm:n läpivientejä tai voidaan valita muun kokoisia läpivientejä todellisen tilanteen mukaan.

6. Suunnittelun kautta nopeaan piirilevyyn
Yllä olevan läpivientien parasiittisten ominaisuuksien analyysin avulla voimme nähdä, että nopeassa piirilevysuunnittelussa näennäisesti yksinkertaiset viat tuovat usein suuria negatiivisia vaikutuksia piirisuunnitteluun. Vian loisvaikutusten aiheuttamien haitallisten vaikutusten vähentämiseksi suunnittelussa voidaan tehdä seuraavaa:

(1) Valitse kohtuullinen läpivientikoko. Monikerroksisessa yleistiheyksisessä piirilevyssä on parempi käyttää 0.25 mm / 0.51 mm / 0.91 mm (poratut reiät / tyynyt / POWER-eristysalue) läpivientejä; Joillekin suuritiheyksisille PCB-levyille voidaan käyttää myös 0.20 mm/0.46 mm/0.86 mm:n läpivientiaukkoja, voit myös kokeilla ei-läpivientejä; teho- tai maaläpivientiä varten voit harkita suuremman koon käyttöä impedanssin vähentämiseksi;

(2) Mitä suurempi POWER-eristysalue, sitä parempi, kun otetaan huomioon piirilevyn läpivientitiheys, yleensä D1=D2 0.41;

(3) Yritä olla muuttamatta signaalijälkien kerroksia PCB:llä, mikä tarkoittaa, että minimoidaan läpivientejä;

(4) Ohuemman PCB:n käyttö vähentää läpiviennin kahta loisparametria;

(5) Virta- ja maadoitusnastat tulee tehdä lähellä olevien reikien kautta. Mitä lyhyempi johto läpivientireiän ja tapin välillä, sitä parempi, koska ne lisäävät induktanssia. Samanaikaisesti teho- ja maajohtojen tulee olla mahdollisimman paksuja impedanssin vähentämiseksi;

(6) Aseta maadoitusläpivientiä lähelle signaalikerroksen läpivientejä, jotta signaalille muodostuu lyhyt matka.

Tietyt asiat on tietysti analysoitava yksityiskohtaisesti suunnittelussa. Kun otetaan huomioon sekä kustannukset että signaalin laatu kokonaisvaltaisesti, nopeassa piirilevysuunnittelussa suunnittelijat toivovat aina, että mitä pienempi läpivientireikä on, sitä parempi, jotta levylle jää enemmän johdotustilaa. Lisäksi mitä pienempi läpivientireikä, sen oma Mitä pienempi loiskapasitanssi, sitä paremmin soveltuu nopeille piireille. Suuritiheyksisten piirilevyjen suunnittelussa ei-läpivientien käyttö ja läpivientien koon pienentäminen ovat myös lisänneet kustannuksia, eikä läpivientien kokoa voi pienentää loputtomiin. Siihen vaikuttavat piirilevyjen valmistajien poraus- ja galvanointiprosessit. Tekniset rajoitukset olisi otettava tasapainoisesti huomioon nopeiden piirilevyjen suunnittelussa.