jedan Osnovni koncept perforacije

Kroz rupu (VIA) važan je dio Višeslojna PCB, a troškovi bušenja rupa obično čine 30% do 40% troškova izrade PCB ploča. Jednostavno rečeno, svaku rupu na PCB -u možemo nazvati prolaznom rupom. U pogledu funkcije, rupa se može podijeliti u dvije kategorije: jedna se koristi za električno povezivanje slojeva; Drugi se koristi za pričvršćivanje ili pozicioniranje uređaja. Što se tiče procesa, ove prolazne rupe općenito su podijeljene u tri kategorije, naime slijepe preko, zakopane preko i kroz prolaz. Slijepe rupe nalaze se na gornjoj i donjoj površini tiskane ploče i imaju određenu dubinu za povezivanje površinskog kruga s unutarnjim krugom ispod. Dubina rupa obično ne prelazi određeni omjer (otvor). Ukopane rupe su priključne rupe u unutarnjem sloju tiskane pločice koje se ne protežu do površine tiskane pločice. Dvije vrste rupa nalaze se u unutarnjem sloju ploče, koja je dovršena postupkom oblikovanja kroz rupu prije laminiranja, a nekoliko unutarnjih slojeva može se preklopiti tijekom stvaranja prolazne rupe. Treći tip, nazvan kroz rupe, prolazi kroz cijelu pločicu i može se koristiti za unutarnje međusobne veze ili kao rupe za montažu i lociranje komponenti. Budući da se kroz postupak lakše provodi prolazna rupa, cijena je niža pa se koristi većina tiskanih ploča, a ne druge dvije vrste prolaznih rupa. Sljedeće prolazne rupe, bez posebnog objašnjenja, smatrat će se prolaznim.

Osnovni koncept PCB kroz rupu i uvod metode kroz rupu

S gledišta dizajna, prolazna rupa se uglavnom sastoji od dva dijela, jedan je bušotina u sredini, a drugi je područje podloška oko bušotine. Veličina ova dva dijela određuje veličinu prolazne rupe. Očigledno, u dizajnu brzih PCB-a velike gustoće, dizajner uvijek želi rupu što je moguće manjom, ovaj uzorak može ostaviti više prostora za ožičenje, osim toga, što je rupa manja, njezin parazitski kapacitet je manji, više pogodan za krug velike brzine. No smanjenje veličine rupe istodobno donosi povećanje troškova, a veličina rupe ne može se neograničeno smanjiti, ograničena je bušenjem (bušilicom) i oplatom (oplata) i drugom tehnologijom: što je rupa manja, duže vrijeme potrebno za bušenje, lakše je odstupiti od središnjeg položaja; Kada je dubina rupe više od 6 puta promjera rupe, nemoguće je jamčiti jednoliku bakrenu oblogu stijenke rupe. Na primjer, ako je debljina (dubina rupe) normalne 6-slojne PCB ploče 50Mil, tada je minimalni promjer rupe koji proizvođači PCB-a mogu osigurati 8Mil. S razvojem tehnologije laserskog bušenja, veličina bušenja također može biti sve manja. Općenito, promjer rupe je manji ili jednak 6 Mils, nazivamo ga mikro rupa. Mikrorupe se često koriste u dizajnu HDI (struktura interkonekcije visoke gustoće). Microhole tehnologija omogućuje da se rupa udari izravno na jastučić (VIA-in-pad), što uvelike poboljšava performanse kruga i štedi prostor za ožičenje.

Prolazni otvor na dalekovodu je točka prekida diskontinuiteta impedancije, što će uzrokovati refleksiju signala. Općenito, ekvivalentna impedancija prolazne rupe je oko 12% niža od one prijenosne linije. Na primjer, impedancija prijenosnog voda od 50 ohma smanjit će se za 6 ohma kada prođe kroz otvor (specifičnost je također povezana s veličinom prolazne rupe i debljinom ploče, ali ne i apsolutno smanjenje). Međutim, odraz uzrokovan diskontinuitetom impedancije kroz rupu zapravo je vrlo mali, a njegov koeficijent refleksije je samo: (44-50)/(44+50) = 0.06. Problemi uzrokovani rupom više su usmjereni na utjecaj parazitskog kapaciteta i induktivnosti.

Parazitni kapacitet i induktivnost kroz rupu

Parazitski lutajući kapacitet postoji u samoj rupi. Ako je promjer zone otpora zavarivanja rupe na sloju za polaganje D2, promjer jastučića za zavarivanje je D1, debljina PCB ploče je T, a dielektrična konstanta podloge je ε, parazitski kapacitet rupa je približno C=1.41εTD1/ (D2-D1).

Glavni učinak parazitskog kapaciteta na krug je produljenje vremena porasta signala i smanjenje brzine kruga. Na primjer, za PCB ploču debljine 50 Mil, ako je promjer prolazne podloge 20 Mil (promjer bušotine 10 Mil) i promjer lemnog bloka 40 Mil, možemo približiti parazitski kapacitet kroz otvor prema gornjoj formuli: C=1.41×4.4×0.050×0.020/ (0.040-0.020) =0.31pF promjena vremena porasta uzrokovana kapacitivnošću je otprilike sljedeća: T10-90 = 2.2c (Z0/2) = 2.2 × 0.31x (50/2) = 17.05ps Iz ovih se vrijednosti može vidjeti da, iako je učinak porasta kašnjenja i usporavanja uzrokovan parazitskim kapacitetom jednog kroz rupa nije baš očita, ako se otvor koristi za prebacivanje između slojeva više puta, koristit će se više prolaznih rupa. Budite oprezni u svom dizajnu. U praktičnom dizajnu, parazitski kapacitet može se smanjiti povećanjem udaljenosti između rupe i bakrene zone polaganja (anti-pad) ili smanjenjem promjera jastučića. U dizajnu digitalnog kruga velike brzine, parazitna induktivnost prolaznog otvora je štetnija od parazitske kapacitivnosti. Njegova parazitska serijska induktivnost oslabit će doprinos zaobilaznog kapaciteta i smanjiti učinkovitost filtriranja cijelog elektroenergetskog sustava. Možemo jednostavno izračunati parazitsku induktivnost aproksimacije kroz rupu koristeći sljedeću empirijsku formulu: L=5.08h [ln (4h/d) +1]

Gdje se L odnosi na induktivnost rupe, H je duljina rupe, a D je promjer središnje rupe. Iz jednadžbe se vidi da promjer rupe ima mali utjecaj na induktivitet, dok duljina rupe ima najveći utjecaj na induktivitet. I dalje koristeći gornji primjer, induktivnost iz rupe može se izračunati kao:

L=5.08×0.050 [ln (4×0.050/0.010) +1] = 1.015nh Ako je vrijeme porasta signala 1ns, tada je ekvivalentna veličina impedancije: XL=πL/T10-90=3.19 ω. Ova se impedancija ne može zanemariti u prisutnosti visokofrekventne struje. Posebno, zaobilazni kondenzator mora proći kroz dvije rupe kako bi spojio dovodni sloj s formacijom, udvostručujući parazitsku induktivnost rupe.

Treće, kako koristiti rupu

Kroz gornju analizu parazitnih karakteristika prolaznih rupa, možemo vidjeti da u dizajnu PCB-a velike brzine, naizgled jednostavne prolazne rupe često donose velike negativne učinke na dizajn sklopa. Kako bismo umanjili štetne učinke parazitskog učinka rupe, u dizajnu možemo pokušati učiniti sljedeće:

1. Uzimajući u obzir cijenu i kvalitetu signala, odabire se razumna veličina rupe. Ako je potrebno, razmislite o korištenju rupa različitih veličina. Na primjer, za kabele za napajanje ili uzemljenje razmislite o korištenju većih veličina za smanjenje impedancije, a za signalno ožičenje upotrijebite manje rupe. Naravno, kako se veličina rupe smanjuje, odgovarajući trošak će se povećati.

2. Dvije gore razmotrene formule pokazuju da upotreba tanjih PCB ploča pomaže u smanjenju dva parazitska parametra perforacija.

3. Signalno ožičenje na PCB ploči ne smije mijenjati slojeve što je više moguće, odnosno nemojte koristiti nepotrebne rupe koliko god je to moguće.

4. Igle napajanja i uzemljenja treba izbušiti u najbližoj rupi, a vod između rupe i igle treba biti što kraći. Više prolaznih rupa može se razmotriti paralelno kako bi se smanjila ekvivalentna induktivnost.

5. Neke uzemljene rupe postavljene su u blizini rupa slojevitog signala kako bi se osigurala najbliža petlja za signal. Možete čak staviti i puno dodatnih rupa za uzemljenje na PCB. Naravno, morate biti fleksibilni u svom dizajnu. Gore opisani model prolaza je situacija u kojoj se u svakom sloju nalaze jastučići. Ponekad možemo smanjiti ili čak ukloniti jastučiće u nekim slojevima. Posebno u slučaju da je gustoća rupe vrlo velika, to može dovesti do stvaranja odsječenog utora strujnog kruga u sloju bakra, kako bi se riješio takav problem osim pomicanja mjesta rupe, možemo uzeti u obzir i rupu u bakrenom sloju kako bi se smanjila veličina jastučića.

6. Za velike brzine PCB ploče veće gustoće mogu se uzeti u obzir mikro rupe.