Egy. A vias alapfogalma

A Via az egyik fontos összetevője többrétegű NYÁK, és a fúrás költsége általában a PCB gyártási költségének 30-40%-át teszi ki. Egyszerűen fogalmazva, a PCB-n lévő minden lyuk átmenőnek nevezhető.

Funkció szempontjából a vias-ok két kategóriába sorolhatók: az egyik a rétegek közötti elektromos összeköttetésekre szolgál; a másik az eszközök rögzítésére vagy elhelyezésére szolgál.

A folyamat szempontjából ezek a csatornák általában három kategóriába sorolhatók, nevezetesen vak átmenők, eltemetett és átmenők. A vakfuratok a nyomtatott áramköri lap felső és alsó felületén találhatók, és bizonyos mélységük van. A felületi vonal és az alatta lévő belső vonal összekapcsolására szolgálnak. A lyuk mélysége általában nem halad meg egy bizonyos arányt (rekesznyílás). Az eltemetett lyuk a nyomtatott áramköri lap belső rétegében található csatlakozónyílásra utal, amely nem terjed ki az áramköri lap felületére. A fent említett kétféle furat az áramköri lap belső rétegében található, és a laminálás előtt egy átmenő furatképzéssel egészül ki, és több belső réteg átlapolható az átmenő kialakítása során. A harmadik típust átmenő lyuknak nevezik, amely áthatol a teljes áramköri kártyán, és belső összekapcsolásra vagy alkatrészrögzítési pozicionáló furatként használható. Mivel az átmenőlyukat könnyebb megvalósítani a folyamatban, és a költségek is alacsonyabbak, a legtöbb nyomtatott áramköri lap ezt használja a másik két típusú átmenőlyuk helyett. A következő átmenő furatok, hacsak nincs másképp meghatározva, átmenő furatoknak minősülnek.

Tervezési szempontból a via főként két részből áll, az egyik a középen lévő fúrónyílás, a másik pedig a fúrólyuk körüli párnaterület. E két rész mérete határozza meg a via méretét. Nyilvánvaló, hogy a nagy sebességű, nagy sűrűségű nyomtatott áramköri lapok tervezésénél a tervezők mindig abban reménykednek, hogy minél kisebb az átmenőnyílás, annál jobb, így több vezetékezési hely maradhat a kártyán. Ezen túlmenően, minél kisebb az átmenőnyílás, annál nagyobb a saját parazita kapacitása. Minél kisebb, annál alkalmasabb nagy sebességű áramkörökhöz. A furat méretének csökkentése azonban költségnövekedést is eredményez, és a nyílás mérete nem csökkenthető a végtelenségig. Korlátozzák az olyan folyamattechnológiák, mint a fúrás és a bevonat: minél kisebb a furat, annál fúró Minél tovább tart a furat, annál könnyebben el lehet térni a középső helyzettől; és ha a furat mélysége meghaladja a fúrt furat átmérőjének 6-szorosát, nem garantálható, hogy a furat fala egyenletesen bevonható legyen rézzel. Például egy normál 6 rétegű nyomtatott áramköri lap vastagsága (átmenő furatmélysége) körülbelül 50 millió, így a NYÁK-gyártók minimális fúrási átmérője csak a 8 milliót érheti el.

Másodszor, a via parazita kapacitása

Magának a vianak van egy parazita kapacitása a földeléshez. Ha ismert, hogy a szigetelőfurat átmérője a via alaprétegén D2, az átmenő betét átmérője D1, a NYÁK lap vastagsága T, és a tábla hordozójának dielektromos állandója ε, a via parazita kapacitásának mérete hozzávetőlegesen: C=1.41εTD1/(D2-D1) A via parazita kapacitása miatt az áramkör meghosszabbítja a jel felfutási idejét és csökkenti az áramkör sebességét. Például egy 50 Mil vastagságú PCB esetén, ha egy 10 Miles belső átmérőjű és 20 Miles párna átmérőjű átmenőt használunk, és a betét és a köszörült réz terület közötti távolság 32 Mil, akkor közelíthetjük a nyílást. a fenti képlet segítségével A parazita kapacitás nagyjából: C=1.41×4.4×0.050×0.020/(0.032-0.020)=0.517 pF, a kapacitás ezen része által okozott felfutási idő változása: T10-90=2.2C(Z0 /2)=2.2 x 0.517 x(55/2)=31.28 ps. Ezekből az értékekből látható, hogy bár az egyetlen via parazita kapacitása által okozott emelkedési késleltetés hatása nem nyilvánvaló, ha a via többszörösen kerül felhasználásra a trace-ben a rétegek közötti váltáshoz, a tervezőnek mégis figyelembe kell vennie gondosan.

Harmadszor, a via parazita induktivitása

Hasonlóképpen, vannak parazita induktivitások, valamint a vias parazita kapacitása. A nagysebességű digitális áramkörök tervezésénél az átmenetek parazita induktivitása által okozott kár gyakran nagyobb, mint a parazita kapacitás hatása. Parazita soros induktivitása gyengíti a bypass kondenzátor hozzájárulását és gyengíti a teljes energiarendszer szűrőhatását. Egyszerűen kiszámíthatjuk a via hozzávetőleges parazita induktivitását a következő képlettel: L=5.08h[ln(4h/d)+1] ahol L a via induktivitására utal, h a via hossza, és d a középpont A furat átmérője. A képletből látható, hogy az induktivitást csekély mértékben a via átmérője, az induktivitást pedig a via hossza a legnagyobb mértékben befolyásolja. Továbbra is a fenti példát használva a via induktivitása a következőképpen számítható ki: L=5.08×0.050 [ln(4×0.050/0.010)+1]=1.015 nH. Ha a jel felfutási ideje 1ns, akkor ekvivalens impedanciája: XL=πL/T10-90=3.19Ω. Ezt az impedanciát már nem lehet figyelmen kívül hagyni, amikor nagyfrekvenciás áramok haladnak át. Különös figyelmet kell fordítani arra, hogy a bypass kondenzátornak két átmenőn kell áthaladnia a tápsík és az alaplap összekapcsolásakor, így a vias parazita induktivitása exponenciálisan megnő.

Negyedszer, a nagy sebességű PCB-ben történő tervezésen keresztül

A via-ok parazita jellemzőinek fenti elemzése során láthatjuk, hogy a nagy sebességű PCB-tervezésben az egyszerűnek tűnő átmenetek gyakran nagy negatív hatást gyakorolnak az áramkör-tervezésre. A vias parazita hatások által okozott káros hatások csökkentése érdekében a tervezés során a következők tehetők:

1. A költségek és a jelminőség szempontjából válasszon egy ésszerű méretet. Például a 6-10 rétegű memóriamodul NYÁK-kialakításánál jobb a 10/20Mil (fúrt/padlós) átmenet használata. Egyes nagy sűrűségű, kis méretű táblákhoz 8/18Mil-t is használhat. lyuk. A jelenlegi technikai feltételek mellett a kisebb VI-k használata nehézkes. Tápfeszültség vagy földelés esetén megfontolhatja nagyobb méret használatát az impedancia csökkentése érdekében.

2. A fent tárgyalt két képletből megállapítható, hogy a vékonyabb PCB alkalmazása elősegíti a via két parazita paraméterének csökkentését.

3. Lehetőleg ne változtassuk meg a jelnyomok rétegeit a NYÁK-kártyán, vagyis ne használjunk felesleges átmeneteket.

4. A táp- és a földelő érintkezőket a közelben kell fúrni, az átvezető és a tű közötti vezeték pedig a lehető legrövidebb legyen, mert növelik az induktivitást. Ugyanakkor az impedancia csökkentése érdekében a táp- és a földvezetéknek a lehető legvastagabbnak kell lennie.

5. Helyezzen néhány földelt átmenőt a jelréteg átmeneteihez, hogy biztosítsa a legközelebbi hurkot a jel számára. Még nagyszámú redundáns földelési átvezetés is elhelyezhető a nyomtatott áramköri lapon. Természetesen a tervezésnek rugalmasnak kell lennie. A korábban tárgyalt via modell az az eset, amikor minden rétegen vannak párnák. Néha csökkenthetjük vagy akár eltávolíthatjuk egyes rétegek párnáit. Különösen akkor, ha az átmenetek sűrűsége nagyon nagy, ez egy törési horony kialakulásához vezethet, amely elválasztja a hurkot a rézrétegben. A probléma megoldására a via helyzetének elmozdítása mellett megfontolhatjuk a via rézrétegre való elhelyezését is. A betét mérete csökken.