Մեկը. Vias-ի հիմնական հայեցակարգը

Via-ն կարևոր բաղադրիչներից է բազմաշերտ PCB, իսկ հորատման արժեքը սովորաբար կազմում է PCB-ի արտադրության արժեքի 30%-ից 40%-ը: Պարզ ասած, PCB-ի վրա յուրաքանչյուր անցք կարելի է անվանել via:

Գործառույթի տեսանկյունից վիաները կարելի է բաժանել երկու կատեգորիայի. մեկը օգտագործվում է շերտերի միջև էլեկտրական միացումների համար. մյուսը օգտագործվում է սարքերի ամրագրման կամ դիրքավորման համար:

Ընթացքի առումով այս երթուղիները հիմնականում բաժանվում են երեք կատեգորիայի՝ կույր երթուղիներ, թաղված երթուղիներ և միջանցքներ: Կույր անցքերը գտնվում են տպագիր տպատախտակի վերին և ստորին մակերեսների վրա և ունեն որոշակի խորություն: Դրանք օգտագործվում են մակերեսային գիծը և հիմքում ընկած ներքին գիծը միացնելու համար: Անցքի խորությունը սովորաբար չի գերազանցում որոշակի հարաբերակցությունը (բացվածք): Թաղված անցքը վերաբերում է միացման անցքին, որը գտնվում է տպագիր տպատախտակի ներքին շերտում, որը չի տարածվում տպատախտակի մակերեսի վրա: Վերոհիշյալ երկու տեսակի անցքերը գտնվում են տպատախտակի ներքին շերտում և ավարտվում են անցքի ձևավորման գործընթացով մինչև շերտավորումը, իսկ միջանցքի ձևավորման ընթացքում մի քանի ներքին շերտեր կարող են համընկնել: Երրորդ տեսակը կոչվում է միջանցք, որը թափանցում է ամբողջ տպատախտակը և կարող է օգտագործվել ներքին փոխկապակցման համար կամ որպես բաղադրիչի ամրացման դիրքավորման անցք: Քանի որ անցքի անցքը ավելի հեշտ է իրականացնել գործընթացում, և արժեքը ավելի ցածր է, տպագիր տպատախտակների մեծ մասը օգտագործում է այն մյուս երկու տեսակի անցքերի փոխարեն: Հետևյալ անցքերը, եթե այլ բան նշված չէ, համարվում են անցքեր:

Դիզայնի տեսանկյունից վիան հիմնականում բաղկացած է երկու մասից, մեկը մեջտեղում գտնվող գայլիկոնային անցքն է, իսկ մյուսը՝ գայլիկոնի հատվածը: Այս երկու մասերի չափը որոշում է վիայի չափը: Ակնհայտ է, որ բարձր արագությամբ, բարձր խտության PCB դիզայնի մեջ դիզայներները միշտ հույս ունեն, որ որքան փոքր է անցքը, այնքան լավ, որպեսզի տախտակի վրա ավելի շատ տեղ մնա լարերի վրա: Բացի այդ, որքան փոքր է միջանցքի անցքը, այնքան մակաբուծական հզորությունը սեփական է: Որքան փոքր է, այնքան ավելի հարմար է բարձր արագությամբ սխեմաների համար: Այնուամենայնիվ, անցքի չափի կրճատումը բերում է նաև ինքնարժեքի ավելացման, և միջանցքի չափը չի կարող անորոշ ժամանակով կրճատվել: Այն սահմանափակված է գործընթացային տեխնոլոգիաներով, ինչպիսիք են հորատումը և ծածկույթը. որքան փոքր է անցքը, այնքան երկար է անցքը, այնքան ավելի հեշտ է շեղվել կենտրոնական դիրքից; և երբ անցքի խորությունը 6 անգամ գերազանցում է փորված անցքի տրամագիծը, չի կարելի երաշխավորել, որ անցքի պատը կարող է միատեսակ պատված լինել պղնձով: Օրինակ, սովորական 6-շերտ PCB տախտակի հաստությունը (անցքի խորության միջով) կազմում է մոտ 50 Mil, ուստի հորատման նվազագույն տրամագիծը, որը կարող են ապահովել PCB արտադրողները, կարող է հասնել միայն 8Mil-ի:

Երկրորդը, via-ի մակաբուծական հզորությունը

Ինքնին վիան ունի մակաբույծ տարողություն դեպի գետնին: Եթե ​​հայտնի է, որ վիայի գետնի շերտի վրա մեկուսիչ անցքի տրամագիծը D2 է, միջանցքի տրամագիծը՝ D1, PCB տախտակի հաստությունը՝ T, իսկ տախտակի ենթաշերտի դիէլեկտրական հաստատունը՝ ε, via-ի մակաբույծ հզորության չափը մոտավորապես է՝ C=1.41εTD1/(D2-D1) Via-ի մակաբուծական հզորությունը կստիպի շղթայի երկարացնել ազդանշանի բարձրացման ժամանակը և նվազեցնել շղթայի արագությունը: Օրինակ, 50 Mil հաստությամբ PCB-ի համար, եթե օգտագործվում է 10Mil ներքին տրամագծով և 20Mil բարձիկի տրամագծով միջանցք, իսկ բարձիկի և աղացած պղնձի տարածքի միջև հեռավորությունը կազմում է 32Mil, ապա մենք կարող ենք մոտավոր հաշվարկել via-ն: օգտագործելով վերը նշված բանաձևը Մակաբուծական հզորությունը մոտավորապես հետևյալն է. /1.41)=4.4 x0.050x(0.020/0.032)=0.020ps. Այս արժեքներից երևում է, որ թեև մեկ վիայի մակաբուծական հզորությամբ առաջացած բարձրացման հետաձգման ազդեցությունը ակնհայտ չէ, եթե վիա-ն օգտագործվում է մի քանի անգամ շերտերի միջև անցնելու համար, դիզայները դեռ պետք է հաշվի առնի. ուշադիր.

Երրորդ՝ վիայի մակաբուծական ինդուկտիվությունը

Նմանապես, մակաբույծային ինդուկտացիաներ կան միջանցքների մակաբուծական հզորության հետ մեկտեղ: Բարձր արագությամբ թվային սխեմաների նախագծման ժամանակ միջանցքների մակաբուծական ինդուկտիվության պատճառած վնասը հաճախ ավելի մեծ է, քան մակաբուծական հզորության ազդեցությունը: Դրա մակաբույծ շարքի ինդուկտիվությունը կթուլացնի շրջանցող կոնդենսատորի ներդրումը և կթուլացնի ողջ էներգահամակարգի զտիչ ազդեցությունը: Մենք պարզապես կարող ենք հաշվարկել a via-ի մոտավոր մակաբույծ ինդուկտիվությունը հետևյալ բանաձևով. L=5.08h[ln(4h/d)+1], որտեղ L-ն վերաբերում է via-ի ինդուկտիվությանը, h-ը via-ի երկարությունն է, իսկ d. կենտրոնն է անցքի տրամագիծը: Բանաձևից երևում է, որ վիայի տրամագիծը փոքր ազդեցություն ունի ինդուկտիվության վրա, իսկ վիայի երկարությունը ամենամեծ ազդեցությունն ունի ինդուկտիվության վրա։ Դեռ օգտագործելով վերը նշված օրինակը, via-ի ինդուկտիվությունը կարելի է հաշվարկել հետևյալ կերպ. L=5.08×0.050 [ln(4×0.050/0.010)+1]=1.015nH: Եթե ​​ազդանշանի բարձրացման ժամանակը 1 վրկ է, ապա դրա համարժեք դիմադրությունն է՝ XL=πL/T10-90=3.19Ω։ Նման դիմադրությունն այլևս չի կարող անտեսվել, երբ բարձր հաճախականության հոսանքները անցնում են: Առանձնահատուկ ուշադրություն պետք է դարձնել այն հանգամանքին, որ հոսանքի հարթությունը և գետնի հարթությունը միացնելիս շրջանցիկ կոնդենսատորը պետք է անցնի երկու միջանցքով, որպեսզի միջանցքների մակաբույծ ինդուկտիվությունը մեծանա էքսպոնենցիալ:

Չորրորդ՝ գերարագ PCB-ում դիզայնի միջոցով

Vias-ի մակաբուծական բնութագրերի վերը նշված վերլուծության միջոցով մենք կարող ենք տեսնել, որ բարձր արագությամբ PCB-ի նախագծման մեջ պարզ թվացող երթուղիները հաճախ մեծ բացասական ազդեցություն են ունենում սխեմայի նախագծման վրա: Շրջանակների մակաբուծական ազդեցությունների հետևանքով առաջացած անբարենպաստ հետևանքները նվազեցնելու համար դիզայնում կարելի է անել հետևյալը.

1. Արժեքի և ազդանշանի որակի տեսանկյունից ընտրեք ողջամիտ չափը միջոցով: Օրինակ, 6-10 շերտանոց հիշողության մոդուլի PCB դիզայնի համար ավելի լավ է օգտագործել 10/20Mil (փորված/փորված) վիաներ: Որոշ բարձր խտության փոքր չափսի տախտակների համար կարող եք նաև փորձել օգտագործել 8/18Mil: փոս. Ընթացիկ տեխնիկական պայմաններում դժվար է օգտագործել ավելի փոքր մուտքեր: Էլեկտրաէներգիայի կամ ցամաքային երթուղիների համար կարող եք հաշվի առնել ավելի մեծ չափսերի օգտագործումը՝ դիմադրողականությունը նվազեցնելու համար:

2. Վերևում քննարկված երկու բանաձևերից կարելի է եզրակացնել, որ ավելի բարակ PCB-ի օգտագործումը նպաստում է via-ի երկու պարազիտային պարամետրերի կրճատմանը:

3. Փորձեք չփոխել ազդանշանի հետքերի շերտերը PCB տախտակի վրա, այսինքն՝ աշխատեք չօգտագործել ավելորդ վիաներ։

4. Էլեկտրաէներգիայի և գրունտային քորոցները պետք է փորված լինեն մոտակայքում, իսկ միջանցքի և պտուտակի միջև եղած կապը պետք է հնարավորինս կարճ լինի, քանի որ դրանք կբարձրացնեն ինդուկտիվությունը: Միևնույն ժամանակ, հոսանքի և հողային հաղորդալարերը պետք է հնարավորինս հաստ լինեն՝ դիմադրողականությունը նվազեցնելու համար:

5. Տեղադրեք մի քանի հիմնավորված միջանցքներ ազդանշանի շերտի միջանցքների մոտ՝ ազդանշանի մոտակա օղակը ապահովելու համար: Հնարավոր է նույնիսկ մեծ թվով ավելորդ գրունտային միջանցքներ տեղադրել PCB տախտակի վրա: Իհարկե, դիզայնը պետք է ճկուն լինի: Նախկինում քննարկված via մոդելը այն դեպքն է, երբ յուրաքանչյուր շերտի վրա բարձիկներ կան: Երբեմն, մենք կարող ենք նվազեցնել կամ նույնիսկ հեռացնել որոշ շերտերի բարձիկներ: Հատկապես, երբ միջանցքների խտությունը շատ բարձր է, դա կարող է հանգեցնել պղնձի շերտում հանգույցը բաժանող ակոսի ձևավորման: Այս խնդիրը լուծելու համար, բացի via-ի դիրքը տեղափոխելուց, մենք կարող ենք նաև դիտարկել վիայի տեղադրումը պղնձի շերտի վրա: Պահոցի չափը կրճատվում է: