Melalui lubang (VIA) adalah bagian penting dari PCB berlapis-lapis, dan biaya lubang pengeboran biasanya menyumbang 30% hingga 40% dari biaya pembuatan papan PCB. Sederhananya, setiap lubang pada PCB bisa disebut lubang lulus. Dari segi fungsi, lubang dapat dibagi menjadi dua kategori: satu digunakan untuk sambungan listrik antar lapisan; Yang lainnya digunakan untuk fiksasi atau pemosisian perangkat.

Dari segi proses, lubang tembus ini umumnya dibagi menjadi tiga kategori, yaitu melalui buta, terkubur melalui dan melalui melalui. Lubang buta terletak di permukaan atas dan bawah papan sirkuit PRINTED dan memiliki kedalaman tertentu untuk menghubungkan sirkuit permukaan ke sirkuit dalam di bawah ini. Kedalaman lubang biasanya tidak melebihi rasio tertentu (bukaan). Lubang terkubur adalah lubang sambungan di lapisan dalam papan sirkuit tercetak yang tidak meluas ke permukaan papan sirkuit tercetak. Dua jenis lubang terletak di lapisan dalam papan sirkuit, yang diselesaikan dengan proses pencetakan lubang tembus sebelum laminasi, dan beberapa lapisan dalam mungkin tumpang tindih selama pembentukan lubang tembus. Jenis ketiga, yang disebut lubang tembus, mengalir melalui seluruh papan sirkuit dan dapat digunakan untuk interkoneksi internal atau sebagai lubang pemasangan dan penempatan komponen. Karena lubang tembus lebih mudah diterapkan dalam proses, biayanya lebih rendah, sehingga sebagian besar papan sirkuit tercetak menggunakannya, daripada dua jenis lubang tembus lainnya. Lubang tembus berikut, tanpa penjelasan khusus, harus dianggap sebagai lubang tembus.

Berapa banyak yang Anda ketahui tentang lubang desain PCB?

Dari sudut pandang desain, lubang tembus terutama terdiri dari dua bagian, satu adalah lubang bor di tengah dan yang lainnya adalah area bantalan di sekitar lubang bor, seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah. Ukuran kedua bagian ini menentukan ukuran lubang tembus. Jelas, dalam desain kecepatan tinggi, kepadatan tinggi PCB, perancang selalu menginginkan lubang sekecil mungkin, sampel ini dapat meninggalkan lebih banyak ruang kabel, selain itu, semakin kecil lubangnya, kapasitansi parasitnya sendiri lebih kecil, lebih cocok untuk sirkuit berkecepatan tinggi. Tetapi ukuran lubang yang berkurang pada saat yang sama membawa peningkatan biaya, dan ukuran lubang tidak dapat dikurangi tanpa batas, dibatasi oleh pemboran (drill) dan pelapisan (plating) dan teknologi lainnya: semakin kecil lubang, semakin semakin lama waktu yang dibutuhkan untuk mengebor, semakin mudah menyimpang dari pusat; Ketika kedalaman lubang lebih dari 6 kali diameter lubang, tidak mungkin untuk menjamin pelapisan tembaga yang seragam dari dinding lubang. Misalnya, ketebalan normal saat ini (melalui kedalaman lubang) dari papan PCB 6 lapis adalah sekitar 50Mil, sehingga diameter pengeboran minimum yang dapat disediakan oleh produsen PCB hanya dapat mencapai 8Mil. Kapasitansi parasit lubang itu sendiri ada ke tanah, jika diameter lubang isolasi adalah D2, diameter bantalan lubang adalah D1, ketebalan papan PCB adalah T, dan konstanta dielektrik substrat adalah , kapasitansi parasit lubang kira-kira: C=1.41εTD1/ (D2-D1)

Efek utama kapasitansi parasit pada rangkaian adalah memperpanjang waktu naik sinyal dan mengurangi kecepatan rangkaian. Misalnya, untuk papan PCB dengan ketebalan 50Mil, jika diameter bagian dalam lubang adalah 10Mil, diameter bantalan adalah 20Mil, dan jarak antara bantalan dan lantai tembaga adalah 32Mil, kita dapat memperkirakan kapasitansi parasit. lubang dengan menggunakan rumus di atas: C=1.41×4.4×0.050×0.020/ (0.032-0.020) =0.517pF, variasi waktu naik yang disebabkan oleh bagian kapasitansi ini adalah: T10-90=2.2C (Z0/2) =2.2×0.517x (55/ 2) = 31.28 ps. Dari nilai-nilai ini, jelas bahwa meskipun efek kapasitansi parasit dari satu lubang pada penundaan kenaikan tidak jelas, perancang harus berhati-hati jika beberapa lubang digunakan untuk peralihan lapisan ke lapisan.

Dalam desain sirkuit digital berkecepatan tinggi, induktansi parasit dari induktansi parasit melalui lubang seringkali lebih besar daripada dampak kapasitansi parasit. Induktansi seri parasitnya akan melemahkan kontribusi kapasitansi bypass dan mengurangi efektivitas penyaringan seluruh sistem tenaga. Kita cukup menghitung induktansi parasit dari pendekatan lubang tembus menggunakan rumus berikut: L=5.08h [ln (4h/d) +1] di mana L mengacu pada induktansi lubang tembus, h adalah panjang lintasan- lubang, dan D adalah diameter lubang pusat. Dapat dilihat dari persamaan bahwa diameter lubang mempunyai pengaruh yang kecil terhadap induktansi, sedangkan panjang lubang mempunyai pengaruh paling besar terhadap induktansi. Masih menggunakan contoh di atas, induktansi keluar dari lubang dapat dihitung sebagai L=5.08×0.050 [ln (4×0.050/0.010) +1] = 1.015nh. Jika waktu naik sinyal adalah 1ns, maka ukuran impedansi ekivalennya adalah: XL=πL/T10-90=3.19 . Impedansi ini tidak dapat diabaikan dengan adanya arus frekuensi tinggi. Secara khusus, kapasitor bypass harus melewati dua lubang untuk menghubungkan lapisan suplai ke formasi, sehingga menggandakan induktansi parasit lubang.

Melalui analisis karakteristik lubang parasit di atas, kita dapat melihat bahwa dalam desain PCB berkecepatan tinggi, lubang yang tampaknya sederhana sering kali membawa efek negatif yang besar pada desain sirkuit. Untuk mengurangi efek buruk dari efek parasit lubang, kita dapat melakukan sebanyak mungkin dalam desain: 1. Dari dua aspek biaya dan kualitas sinyal, pilih ukuran lubang yang masuk akal. Misalnya, untuk 6-10 lapisan desain PCB modul MEMORY, lebih baik memilih 10/20mil (pengeboran/pad) melalui lubang, untuk beberapa papan ukuran kecil berdensitas tinggi, Anda juga dapat mencoba menggunakan 8/18mil melalui lubang. Dengan teknologi saat ini, akan sulit untuk menggunakan lubang yang lebih kecil. Untuk catu daya atau kabel ground melalui lubang dapat dipertimbangkan untuk menggunakan ukuran yang lebih besar untuk mengurangi impedansi.

2. Dua formula yang dibahas di atas menunjukkan bahwa penggunaan papan PCB yang lebih tipis membantu mengurangi dua parameter parasit melalui lubang.

3. kabel sinyal pada papan PCB tidak boleh mengubah lapisan sejauh mungkin, artinya, cobalah untuk tidak menggunakan lubang yang tidak perlu.

4. Pin catu daya dan tanah harus dibor di dekatnya. Semakin pendek timah antara pin dan lubang, semakin baik, karena akan menyebabkan peningkatan induktansi. Pada saat yang sama, kabel daya dan ground harus setebal mungkin untuk mengurangi impedansi.

5. Tempatkan beberapa lubang pentanahan di dekat lubang perubahan lapisan sinyal untuk menyediakan loop terdekat untuk sinyal. Anda bahkan dapat menempatkan banyak lubang tanah tambahan pada PCB. Tentu saja, Anda harus fleksibel dalam desain Anda. Model lubang tembus yang dibahas di atas adalah situasi di mana ada bantalan di setiap lapisan. Terkadang, kita dapat mengurangi atau bahkan menghapus bantalan di beberapa lapisan. Terutama dalam kasus kepadatan lubang yang sangat besar, dapat menyebabkan pembentukan alur sirkuit terputus di lapisan tembaga, untuk mengatasi masalah seperti itu selain memindahkan lokasi lubang, kita juga dapat mempertimbangkan lubang di lapisan tembaga untuk mengurangi ukuran bantalan.