Einn. Grunnhugmyndin um vias

Via er einn af mikilvægum þáttum í fjöllags PCB, og kostnaður við borun er venjulega 30% til 40% af PCB framleiðslukostnaði. Einfaldlega sagt, hvert gat á PCB er hægt að kalla gegnum.

Frá sjónarhóli virkni er hægt að skipta tengingum í tvo flokka: annar er notaður fyrir raftengingar milli laga; hitt er notað til að festa eða staðsetja tæki.

Með tilliti til ferlis er þessum brautum almennt skipt í þrjá flokka, nefnilega blinda braut, grafinn braut og gegnum gegnum. Blindhol eru staðsett á efri og neðri yfirborði prentplötunnar og hafa ákveðna dýpt. Þau eru notuð til að tengja saman yfirborðslínuna og undirliggjandi innri línuna. Dýpt holunnar fer yfirleitt ekki yfir ákveðið hlutfall (op). Grafið gat vísar til tengiholsins sem er staðsett í innra lagi prentuðu hringrásarinnar, sem nær ekki til yfirborðs hringrásarinnar. Ofangreindar tvær gerðir af holum eru staðsettar í innra lagi hringrásarborðsins og er lokið með gegnumholumyndunarferli fyrir lagskiptingu og nokkur innri lög geta skarast við myndun gegnumrásarinnar. Þriðja tegundin er kölluð gegnumhol, sem fer í gegnum allt hringrásarborðið og er hægt að nota til innri samtengingar eða sem staðsetningargat fyrir íhluti. Vegna þess að auðveldara er að útfæra gegnum gatið í ferlinu og kostnaðurinn er lægri, nota flest prentplötur það í staðinn fyrir hinar tvær tegundir af gegnumholum. Eftirfarandi gegnumholur, nema annað sé tekið fram, teljast sem gegnumholur.

Frá hönnunarsjónarmiði er gegnumgangur aðallega samsettur úr tveimur hlutum, annar er borholan í miðjunni og hinn er púðasvæðið í kringum borholið. Stærð þessara tveggja hluta ákvarðar stærð gegnumgangsins. Augljóslega, í háhraða, háþéttni PCB hönnun, vona hönnuðir alltaf að því minni sem gegnumgatið er, því betra, svo að meira pláss fyrir raflögn sé eftir á borðinu. Þar að auki, því minni sem gegnumgatið er, er sníkjurýmdin sjálf. Því minni sem hann er, því hentugri er hann fyrir háhraða hringrásir. Hins vegar hefur minnkun holustærðar einnig í för með sér aukningu á kostnaði og ekki er hægt að minnka umfangið endalaust. Það er takmarkað af vinnslutækni eins og borun og málun: því minni sem gatið er, sem boran er Því lengur sem gatið tekur, því auðveldara er að víkja frá miðstöðu; og þegar dýpt holunnar fer yfir 6 sinnum þvermál boraða holunnar, er ekki hægt að tryggja að holuveggurinn sé jafnhúðaður með kopar. Til dæmis er þykkt (í gegnum holudýpt) venjulegs 6 laga PCB borðs um 50Mil, þannig að lágmarks borþvermál sem PCB framleiðendur geta veitt getur aðeins náð 8Mil.

Í öðru lagi, sníkjurýmd í gegnum

Via sjálft hefur sníkjuþol til jarðar. Ef vitað er að þvermál einangrunargatsins á jarðlagi gegnum gegnum er D2, þvermál gegnumpúðans er D1, þykkt PCB borðsins er T og rafstuðull undirlagsins er ε, stærð sníkjurýmds gegnum gegnum er um það bil: C=1.41εTD1/(D2-D1) Sníkjurýmd gegnum gegnum mun valda því að hringrásin lengir hækkunartíma merksins og minnkar hraða hringrásarinnar. Til dæmis, fyrir PCB með þykkt 50Mil, ef gegnumganga með innra þvermál 10Mil og púðaþvermál 20Mil er notuð, og fjarlægðin milli púðans og jarðkoparsvæðisins er 32Mil, þá getum við áætlað gegnum með því að nota ofangreinda formúlu Sníkjurýmd er í grófum dráttum: C=1.41×4.4×0.050×0.020/(0.032-0.020)=0.517pF, hækkunartími breytingin sem stafar af þessum hluta rýmdarinnar er: T10-90=2.2C(Z0) /2)=2.2 x0.517x(55/2)=31.28ps. Það má sjá af þessum gildum að þó áhrif hækkunar seinkun af völdum sníkjurýmds einnar gegnum sé ekki augljós, ef gegnumgangan er notuð margsinnis í rekstrinum til að skipta á milli laga, ætti hönnuður samt að íhuga vandlega.

Í þriðja lagi, sníkjuvirki í gegnum

Að sama skapi eru til sníkjuvirkjanir ásamt sníkjurýmni gegnumrásanna. Við hönnun á háhraða stafrænum hringrásum er skaðinn af völdum sníkjuvirkja í gegnum rásirnar oft meiri en áhrif sníkjurýmdarinnar. Sníkjuvirki þess mun veikja framlag framhjáhaldsþéttans og veikja síunaráhrif alls raforkukerfisins. Við getum einfaldlega reiknað út áætlaða sníkjuframleiðni brautar með eftirfarandi formúlu: L=5.08h[ln(4h/d)+1] þar sem L vísar til sníkjuspennu brautarinnar, h er lengd brautarinnar og d er miðja Þvermál holunnar. Það má sjá af formúlunni að þvermál gegnumrásarinnar hefur lítil áhrif á inductance og lengd via hefur mest áhrif á inductance. Með því að nota dæmið hér að ofan, er hægt að reikna inductance í gegnum sem: L=5.08×0.050 [ln(4×0.050/0.010)+1]=1.015nH. Ef hækkunartími merksins er 1ns, þá er jafngildi viðnám þess: XL=πL/T10-90=3.19Ω. Ekki er lengur hægt að hunsa slíka viðnám þegar hátíðnistraumar fara framhjá. Sérstaklega ætti að huga að því að framhjárásarþéttirinn þarf að fara í gegnum tvær gegnumrásir þegar rafmagnsplanið og jarðplanið er tengt saman, þannig að sníkjuvirki ganganna aukist veldisvísis.

Í fjórða lagi, með hönnun í háhraða PCB

Með ofangreindri greiningu á sníkjudýraeiginleikum vias, getum við séð að í háhraða PCB hönnun, virðast einfaldar vias hafa oft mikil neikvæð áhrif á hringrásarhönnun. Til að draga úr skaðlegum áhrifum af völdum sníkjudýraáhrifa vias, er hægt að gera eftirfarandi í hönnuninni:

1. Frá sjónarhóli kostnaðar og merkjagæða, veldu hæfilega stærð í gegnum. Til dæmis, fyrir 6-10 laga minniseining PCB hönnun, er betra að nota 10/20Mil (borað/púði) gegnum. Fyrir sum háþéttni plötur í litlum stærðum geturðu líka prófað að nota 8/18Mil. holu. Við núverandi tæknilegar aðstæður er erfitt að nota smærri vias. Fyrir rafmagns- eða jarðtengingu geturðu íhugað að nota stærri stærð til að draga úr viðnám.

2. Formúlurnar tvær sem fjallað er um hér að ofan má draga þá ályktun að notkun þynnra PCB sé til þess fallin að draga úr tveimur sníkjubreytum í gegnum.

3. Reyndu að breyta ekki lögum merkjasporanna á PCB borðinu, það er að segja, reyndu að nota ekki óþarfa gegnum.

4. Afl- og jarðpinnarnir ættu að vera boraðir nálægt, og leiðslan milli gegnum og pinna ætti að vera eins stutt og hægt er, vegna þess að þeir munu auka inductance. Á sama tíma ættu afl- og jarðleiðslur að vera eins þykkar og hægt er til að draga úr viðnám.

5. Settu nokkrar jarðtengdar brautir nálægt brautum merkjalagsins til að útvega næstu lykkju fyrir merki. Það er jafnvel hægt að setja fjölda óþarfa jarðtenginga á PCB borðið. Auðvitað þarf hönnunin að vera sveigjanleg. Via líkanið sem fjallað var um áðan er tilfellið þar sem púðar eru á hverju lagi. Stundum getum við minnkað eða jafnvel fjarlægt púðana af sumum lögum. Sérstaklega þegar þéttleiki vias er mjög hár, getur það leitt til myndunar brotsróps sem aðskilur lykkjuna í koparlaginu. Til að leysa þetta vandamál, auk þess að færa stöðu gegnumrásarinnar, getum við einnig íhugað að setja gegnumrásina á koparlagið. Stærð púðans minnkar.