Läpireikä (VIA) on tärkeä osa monikerroksinen piirilevyja reikien porauskustannukset ovat yleensä 30-40% PCB -levyjen valmistuskustannuksista. Yksinkertaisesti sanottuna, jokainen piirilevyn reikä voidaan kutsua läpivientireiäksi. Toiminnallisesti reikä voidaan jakaa kahteen luokkaan: toista käytetään kerrosten väliseen sähköliitäntään; Toista käytetään laitteen kiinnittämiseen tai paikannukseen.

Prosessin kannalta nämä läpireiät on yleensä jaettu kolmeen luokkaan, nimittäin sokea kautta, haudattu kautta ja kautta. Sokeat reiät sijaitsevat PRINTED -piirilevyn ylä- ja alapinnalla, ja niillä on tietty syvyys pintapiirin liittämiseksi alla olevaan sisäpiiriin. Reikien syvyys ei yleensä ylitä tiettyä suhdetta (aukko). Haudatut reiät ovat piirilevyn sisäkerroksen liitosreikiä, jotka eivät ulotu piirilevyn pintaan. Kaksi reiätyyppiä sijaitsevat piirilevyn sisäkerroksessa, joka viimeistellään läpirei’itysprosessilla ennen laminointia, ja useat sisäkerrokset voivat olla päällekkäisiä läpireiän muodostumisen aikana. Kolmas tyyppi, jota kutsutaan läpireikiksi, kulkee koko piirilevyn läpi ja sitä voidaan käyttää sisäisiin liitäntöihin tai komponenttien asennus- ja paikannusreikiin. Koska läpivientireikä on helpompi toteuttaa prosessissa, kustannukset ovat pienemmät, joten useimmat painetut piirilevyt käyttävät sitä eikä kahden muun tyyppistä läpireikää. Seuraavia läpireikiä pidetään ilman erityisiä selityksiä läpireikinä.

Kuinka paljon tiedät piirilevyn suunnittelureiästä?

Suunnittelun kannalta läpimenevä reikä koostuu pääasiassa kahdesta osasta, joista toinen on porausreikä keskellä ja toinen porausreiän ympärillä oleva tyynyalue, kuten alla olevassa kuvassa näkyy. Näiden kahden osan koko määrittää läpireiän koon. On selvää, että suurten nopeiden ja tiheiden piirilevyjen suunnittelussa suunnittelija haluaa aina reiän mahdollisimman pieneksi, tämä näyte voi jättää enemmän johdotustilaa, lisäksi mitä pienempi reikä, sen oma loiskapasitanssi on pienempi, enemmän sopii nopeaan piiriin. Mutta reiän koko pienenee samaan aikaan lisää kustannuksia, eikä reiän kokoa voida pienentää ilman rajoituksia, sitä rajoittavat poraus (pora) ja pinnoitus (pinnoitus) ja muu tekniikka: mitä pienempi reikä, mitä kauemmin poraaminen kestää, sitä helpompi on poiketa keskeltä; Kun reiän syvyys on yli 6 kertaa reiän halkaisija, on mahdotonta taata reiän seinän tasaista kuparipinnoitusta. Esimerkiksi 6-kerroksisen piirilevyn nykyinen normaali paksuus (reiän syvyys) on noin 50 milliä, joten PCB-valmistajien tarjoama poraushalkaisija voi olla vain 8 milliä. Itse reiän loiskapasitanssi on maassa, jos eristysreiän halkaisija on D2, reiätyynyn halkaisija on D1, piirilevyn paksuus on T ja alustan dielektrisyysvakio on ε, reiän loiskapasitanssi on suunnilleen: C = 1.41εTD1/ (D2-D1)

Loiskapasitanssin pääasiallinen vaikutus piiriin on pidentää signaalin nousuaikaa ja pienentää piirin nopeutta. Esimerkiksi PCB -levylle, jonka paksuus on 50Mil, jos reiän sisähalkaisija on 10Mil, tyynyn halkaisija on 20Mil ja tyynyn ja kuparilattian välinen etäisyys on 32Mil, voimme arvioida loiskapasitanssin reiästä yllä olevan kaavan avulla: C = 1.41 × 4.4 × 0.050 × 0.020/ (0.032-0.020) = 0.517pF, tämän kapasitanssin osan aiheuttama nousuajan vaihtelu on: T10-90 = 2.2C (Z0/ 2) = 2.2 × 0.517x (55/ 2) = 31.28 s. Näistä arvoista on selvää, että vaikka yksittäisen reiän loiskapasitanssin vaikutus nousuviiveeseen ei ole ilmeinen, suunnittelijoiden tulisi olla varovaisia, jos käytetään useita reikiä kerrosten välisiin kytkentöihin.

Suurnopeuksisten digitaalipiirien suunnittelussa loisen induktanssin loisinduktanssi reiän läpi on usein suurempi kuin loiskapasitanssin vaikutus. Sen lois -sarjan induktanssi heikentää ohituskapasitanssin vaikutusta ja heikentää koko sähköjärjestelmän suodatustehokkuutta. Voimme yksinkertaisesti laskea läpimenevän reiän likimääräisen parasiittisen induktanssin käyttämällä seuraavaa kaavaa: L = 5.08h [ln (4h/d) +1] missä L viittaa läpireiän induktanssiin, h on läpimitan pituus reikä, ja D on keskireiän halkaisija. Yhtälöstä voidaan nähdä, että reiän halkaisijalla on vähän vaikutusta induktanssiin, kun taas reiän pituudella on suurin vaikutus induktanssiin. Edelleen käyttämällä yllä olevaa esimerkkiä, reiän induktanssi voidaan laskea muodossa L = 5.08 × 0.050 [ln (4 × 0.050/0.010) +1] = 1.015 nm. Jos signaalin nousuaika on 1ns, vastaava impedanssikoko on: XL = πL/T10-90 = 3.19 ω. Tätä impedanssia ei voida sivuuttaa suurtaajuisen virran läsnä ollessa. Erityisesti ohituskondensaattorin on läpäistävä kaksi reikää syöttökerroksen yhdistämiseksi muodostumiseen, mikä kaksinkertaistaa reiän loisinduktanssin.

Edellä olevan reiän loisominaisuuksien analyysin kautta voimme nähdä, että nopeassa PCB-suunnittelussa näennäisesti yksinkertainen reikä tuo usein suuria kielteisiä vaikutuksia piirin suunnitteluun. Vähentääksemme reiän loisvaikutuksen haitallisia vaikutuksia voimme tehdä suunnittelussa mahdollisimman paljon: 1. Valitse kahdesta kustannus- ja signaalinlaadun näkökohdasta kohtuullinen reiän koko. Esimerkiksi 6-10 kerrokselle MEMORY-moduulin piirilevyrakennetta on parempi valita 10/20mil (poraus/tyyny) reiän läpi, joillekin suuritiheyksisille pienikokoisille levyille voit myös yrittää käyttää 8/18mil reikä. Nykyisellä tekniikalla pienempien reikien käyttäminen olisi vaikeaa. Virtalähteessä tai maadoitusjohdossa voidaan käyttää suurempia kokoja impedanssin pienentämiseksi.

2. Edellä käsitellyt kaksi kaavaa osoittavat, että ohuempien PCB -levyjen käyttö auttaa vähentämään kahta loistaparametria reikien läpi.

3. piirilevyn signaalijohdotuksen ei pitäisi muuttaa kerrosta mahdollisimman pitkälle, toisin sanoen yritä olla käyttämättä tarpeettomia reikiä.

4. Virtalähteen ja maan nastat tulee porata lähelle. Mitä lyhyempi johto nastojen ja reikien välillä, sitä parempi, koska ne johtavat induktanssin lisääntymiseen. Samanaikaisesti virta- ja maadoitusjohtojen tulee olla mahdollisimman paksuja impedanssin pienentämiseksi.

5. Aseta joitakin maadoitusreikiä signaalikerroksen muutoksen reikien lähelle, jotta signaali saadaan lähimmästä silmukasta. Voit jopa laittaa paljon ylimääräisiä maareikiä piirilevyyn. Tietenkin sinun on oltava joustava suunnittelussa. Edellä käsitelty läpimenevä malli on tilanne, jossa jokaisessa kerroksessa on tyynyjä. Joskus voimme vähentää tai jopa poistaa tyynyjä joissakin kerroksissa. Erityisesti silloin, kun reiän tiheys on erittäin suuri, se voi johtaa katkaisupiirin uran muodostumiseen kuparikerroksessa, jotta voimme ratkaista tällaisen ongelman reiän sijainnin siirtämisen lisäksi kuparikerroksessa tyynyn koon pienentämiseksi.