egy A perforáció alapfogalma

Az átmenő lyuk (VIA) fontos része Többrétegű PCB, és a lyukak fúrásának költsége általában a PCB -lemezek gyártásának költségeinek 30-40% -át teszi ki. Egyszerűen fogalmazva, a NYÁK -on minden lyuk nevezhető átmenő lyuknak. Funkcióját tekintve a lyuk két kategóriába sorolható: az egyiket a rétegek közötti elektromos kapcsolathoz használják; A másik eszköz rögzítésére vagy pozicionálására szolgál. A folyamat szempontjából ezeket az átmenő lyukakat általában három kategóriába sorolják, nevezetesen vak via, via temetve és keresztül. A vaknyílások a NYOMTATOTT áramköri lap felső és alsó felületén találhatók, és bizonyos mélységgel rendelkeznek a felületi áramkör csatlakoztatásához az alábbi belső áramkörhöz. A lyukak mélysége általában nem haladja meg a bizonyos arányt (nyílás). Az eltemetett lyukak a nyomtatott áramköri lap belső rétegében lévő csatlakozási lyukak, amelyek nem nyúlnak a nyomtatott áramköri lap felületéhez. A kétféle lyuk az áramköri lap belső rétegében helyezkedik el, amelyet a laminálás előtt az átmenő furat formázása befejez, és az átmenő lyuk kialakítása során több belső réteg is átfedhető. A harmadik típus, amelyet átmenő lyukaknak neveznek, végigmegy az egész áramköri lapon, és használható belső összeköttetésekhez, vagy szerelési és elhelyezési furatokként az alkatrészekhez. Mivel az átmenő furat könnyebben megvalósítható a folyamatban, a költségek alacsonyabbak, ezért a legtöbb nyomtatott áramköri lapot használják, nem pedig a másik két típusú átmenő furatot. A következő átmenő lyukakat külön magyarázat nélkül átmenő lyukaknak kell tekinteni.

A PCB átmenő furat alapkoncepciója és az átmenő furat módszer bevezetése

Tervezési szempontból az átmenő furat főleg két részből áll, az egyik a középen lévő fúrónyílás, a másik a fúrólyuk körüli párnaterület. E két rész mérete határozza meg az átmenő furat méretét. Nyilvánvaló, hogy a nagy sebességű, nagy sűrűségű NYÁK tervezésekor a tervező mindig azt szeretné, hogy a lyuk a lehető legkisebb legyen, ez a minta több huzalozási helyet hagyhat, ráadásul minél kisebb a lyuk, annál kisebb a saját parazitakapacitása. alkalmas nagy sebességű áramkörökhöz. De a lyuk méretének csökkentése egyidejűleg növeli a költségeket, és a lyuk mérete nem korlátozható korlátozás nélkül, ezt korlátozza a fúrás (fúrás) és a galvanizálás (bevonás) és más technológia: minél kisebb a lyuk, annál minél hosszabb ideig tart a fúrás, annál könnyebben lehet eltérni a középső helyzettől; Ha a lyuk mélysége több mint a hatszorosa a lyuk átmérőjének, lehetetlen garantálni a lyukfal egyenletes rézbevonatát. Például, ha egy normál 6 rétegű NYÁK-lemez vastagsága (átmenő furat mélysége) 50 Mil, akkor a NYÁK-gyártók által biztosított minimális furatátmérő 8 Mil. A lézeres fúrási technológia fejlődésével a fúrás mérete is egyre kisebb lehet. Általában a lyuk átmérője kisebb vagy egyenlő, mint 6 Mils, mikrolyuknak nevezzük. A mikrolyukakat gyakran használják a HDI (high density Interconnect structure) tervezésben. A mikrolyuk technológia lehetővé teszi, hogy a lyukat közvetlenül a párnára ütjük (VIA-in-pad), ami nagymértékben javítja az áramkör teljesítményét és helyet takarít meg a vezetékezésben.

Az átviteli vezetéken lévő átmenő lyuk az impedancia szakadás töréspontja, amely a jel visszaverődését okozza. Általában az átmenő furat egyenértékű impedanciája körülbelül 12%-kal alacsonyabb, mint az átviteli vezetéké. Például az 50 ohmos távvezeték impedanciája 6 ohmmal csökken, amikor áthalad az átmenő furaton (a fajlagos az átmenő furat méretéhez és a lemezvastagsághoz is kapcsolódik, de nem abszolút csökkenés). Az impedancia lyukon keresztüli folytonossági hiánya miatti visszaverődés azonban valójában nagyon kicsi, és a visszaverődési együtthatója csak :(44-50)/(44+50) =0.06. A lyuk okozta problémák inkább a parazita kapacitás és az induktivitás hatására összpontosítanak.

Parazita kapacitás és induktivitás a lyukon keresztül

A parazita szórt kapacitás magában a lyukban van. Ha a fektetőrétegen lévő furat hegesztési ellenállási zónájának átmérője D2, a hegesztőbetét átmérője D1, a NYÁK lemez vastagsága T, és a hordozó dielektromos állandója ε, akkor a hegesztőbetét parazita kapacitása a lyuk körülbelül C=1.41εTD1/ (D2-D1).

A parazita kapacitás fő hatása az áramkörre az, hogy meghosszabbítja a jel emelkedési idejét és csökkenti az áramkör sebességét. Például egy 50 Mil vastagságú PCB lapnál, ha az átmenő furat átmérője 20 mil (a furat átmérője 10 mil), a forrasztóblokk átmérője pedig 40 mil, akkor közelíthetjük az átmenő furat a fenti képlet szerint: C=1.41×4.4×0.050×0.020/ (0.040-0.020) =0.31pF a kapacitás okozta emelkedési idő változás nagyjából a következő: T10-90= 2.2c (Z0/2) =2.2×0.31x (50/2) =17.05ps Ezekből az értékekből látható, hogy bár a növekvő késleltetés és lassulás hatása egyetlen átmenő parazita kapacitás okozta A lyuk nem túl nyilvánvaló, ha az átmenő lyukat többször használják a rétegek közötti váltáshoz, akkor több átmenő lyukat kell használni. Legyen óvatos a tervezés során. A praktikus kialakításban a parazitakapacitást csökkenteni lehet a lyuk és a rézlerakó zóna közötti távolság növelésével (anti-pad), vagy a párna átmérőjének csökkentésével. A nagy sebességű digitális áramkörök tervezésénél az átmenő lyuk parazita induktivitása károsabb, mint a parazita kapacitásé. Parazita soros induktivitása gyengíti a bypass kapacitás hozzájárulását és csökkenti a teljes energiarendszer szűrési hatékonyságát. Egyszerűen kiszámíthatjuk az átmenő furat közelítésének parazita induktivitását a következő empirikus képlet segítségével: L=5.08h [ln (4h/d) +1]

Ahol L a furat induktivitására utal, H a furat hossza, D pedig a központi furat átmérője. Az egyenletből látható, hogy a lyuk átmérője kevéssé befolyásolja az induktivitást, míg a lyuk hossza a legnagyobb hatással az induktivitásra. A fenti példát használva a lyukból kilépő induktivitás a következőképpen számítható ki:

L=5.08×0.050 [ln (4×0.050/0.010) +1] = 1.015nh Ha a jel felfutási ideje 1ns, akkor az ekvivalens impedancia mérete: XL=πL/T10-90=3.19 ω. Ezt az impedanciát nem lehet figyelmen kívül hagyni nagyfrekvenciás áram jelenlétében. Különösen a bypass kondenzátornak két lyukon kell áthaladnia, hogy az ellátó réteget a formációhoz kösse, ezáltal megduplázza a lyuk parazita induktivitását.

Három, hogyan kell használni a lyukat

Az átmenőlyukak parazita jellemzőinek fenti elemzésén keresztül láthatjuk, hogy a nagy sebességű PCB-tervezésnél az egyszerűnek tűnő átmenőlyukak gyakran nagy negatív hatást gyakorolnak az áramkör kialakítására. A lyuk parazita hatásának káros hatásainak csökkentése érdekében a tervezés során a következőképpen próbálkozhatunk:

1. Figyelembe véve a költségeket és a jel minőségét, ésszerű furatméretet kell kiválasztani. Ha szükséges, fontolja meg a különböző méretű lyukak használatát. Például a táp- vagy földkábeleknél fontolja meg a nagyobb méretek használatát az impedancia csökkentése érdekében, a jelvezetékeknél pedig kisebb lyukakat. Természetesen a furat méretének csökkenésével a megfelelő költség nő.

2. A fent tárgyalt két képlet azt mutatja, hogy a vékonyabb NYÁK lapok alkalmazása segít csökkenteni a perforációk két parazita paraméterét.

3. A NYÁK -táblán lévő jelvezetékek lehetőleg ne cseréljenek rétegeket, vagyis ne használjon szükségtelen lyukakat, amennyire csak lehetséges.

4. A tápegység csapjait és a földet a legközelebbi lyukba kell fúrni, és a furat és a csapok közötti vezeték a lehető legrövidebb legyen. Több átmenő furat párhuzamosan is megfontolható az egyenértékű induktivitás csökkentése érdekében.

5. Néhány földelési lyuk a jelrétegezési lyukak közelében van elhelyezve, hogy a legközelebbi hurkot biztosítsák a jel számára. Még sok extra földelő lyukat is elhelyezhet a NYÁK -on. Természetesen rugalmasnak kell lennie a tervezésben. A fent tárgyalt átmenő lyukú modell olyan helyzet, amikor minden rétegben párnák vannak. Néha egyes rétegekben csökkenthetjük vagy akár eltávolíthatjuk a párnákat. Különösen abban az esetben, ha a lyuk sűrűsége nagyon nagy, ez egy levágott áramkör horony kialakulásához vezethet a rézrétegben, egy ilyen probléma megoldásához a lyuk helyének mozgatása mellett figyelembe vehetjük a lyukat is a rézrétegben, hogy csökkentse a párna méretét.

6. Nagyobb sűrűségű, nagy sebességű NYÁK lapoknál mikrolyukak is számításba jöhetnek.