In háhraða HDI PCB design, via design is an important factor. It consists of a hole, a pad area around the hole, and an isolation area of ​​the POWER layer, which are usually divided into three types: blind holes, buried holes and through holes. In the PCB design process, through the analysis of the parasitic capacitance and parasitic inductance of the vias, some precautions in the design of high-speed PCB vias are summarized.

At present, high-speed PCB design is widely used in communications, computers, graphics and image processing and other fields. All high-tech value-added electronic product designs are pursuing features such as low power consumption, low electromagnetic radiation, high reliability, miniaturization, and light weight. In order to achieve the above goals, via design is an important factor in high-speed PCB design.

1. Via
Via er mikilvægur þáttur í fjöllaga PCB hönnun. Via er aðallega samsett úr þremur hlutum, einn er gatið; hitt er púðasvæðið í kringum gatið; og það þriðja er einangrunarsvæði POWER lagsins. Ferlið við gegnum holuna er að plata lag af málmi á sívalningslaga yfirborði holuveggsins í gegnum gatið með efnaútfellingu til að tengja koparþynnuna sem þarf að tengja við miðlögin, og efri og neðri hliðar gegnum gatið eru gerðir að venjulegum púðum. Lögunin getur verið beintengd við línurnar á efri og neðri hliðinni, eða ekki tengd. Vias geta gegnt hlutverki raftengingar, festingar eða staðsetningartækja.

Vias eru almennt skipt í þrjá flokka: blindhol, niðurgrafin holur og gegnum holur.

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 og þvermál holunnar fara venjulega ekki yfir ákveðið hlutfall.

Grafið gat vísar til tengiholsins sem er staðsett í innra lagi prentuðu hringrásarinnar, sem nær ekki til yfirborðs hringrásarinnar.

Blindar og niðurgrafnar brautir eru báðar staðsettar í innra lagi hringrásarborðsins, sem er lokið með því að mynda í gegnum holu fyrir lagskiptingu, og nokkur innri lög geta skarast við myndun brautanna.

Hægt er að nota gegnum holur, sem fara í gegnum allt hringrásarborðið, fyrir innri samtengingu eða sem uppsetningargat fyrir íhlut. Þar sem auðveldara er að útfæra gegnum göt í ferli og lægri kostnaður, nota prentplötur almennt gegnum göt.

2. Sníkjuþol vias
Via sjálft hefur sníkjuþol til jarðar. Ef þvermál einangrunargatsins á jörðu laginu í gegnum er D2, þvermál gegnumpúðans er D1, þykkt PCB er T og rafstuðull plötuundirlagsins er ε, þá er sníkjurýmd af gegnum er svipað og:

C =1.41εTD1/(D2-D1)

Helstu áhrif sníkjurýmdarinnar í gegnum gatið á hringrásinni eru að lengja hækkunartíma merksins og draga úr hraða hringrásarinnar. Því minni sem rýmd er, því minni áhrif.

3. Parasitic inductance of vias
Via sjálft hefur sníkjuvirkja innleiðni. Við hönnun háhraða stafrænna hringrása er skaðinn af völdum sníkjuvirkja leiðslunnar oft meiri en áhrif sníkjurýmdarinnar. The sníkjuvirki röð inductance gegnum gegnum mun veikja virkni framhjáhlaupsþéttans og veikja síunaráhrif alls raforkukerfisins. Ef L vísar til inductance gegnum gegnum, h er lengd gegnum gegnum, og d er þvermál miðju gat, er sníkjuvirki inductance gegnum gegnum svipað og:

L=5.08h［ln(4klst/d) 1］

It can be seen from the formula that the diameter of the via has a small influence on the inductance, and the length of the via has the greatest influence on the inductance.

4. Ekki í gegnum tækni
Non-through vias include blind vias and buried vias.

Í gegnum tækni sem ekki er í gegnum tækni getur beiting blindra og grafinna gegnuma dregið verulega úr stærð og gæðum PCB, fækkað fjölda laga, bætt rafsegulsamhæfni, aukið eiginleika rafeindavara, dregið úr kostnaði og einnig gert hönnunarvinnan einfaldari og hröð. Í hefðbundinni PCB hönnun og vinnslu geta gegnum holur valdið mörgum vandamálum. Í fyrsta lagi taka þau mikið af virku plássi, og í öðru lagi er mikill fjöldi gegnumhola þétt pakkaður á einum stað, sem skapar einnig mikla hindrun fyrir innra lag raflögn fjöllaga PCB. Þessar gegnumholur taka plássið sem þarf fyrir raflögnina og þær fara ákaft í gegnum aflgjafann og jörðina. Yfirborð vírlagsins mun einnig eyðileggja viðnámseiginleika jarðstrengslagsins og gera jarðstrengslagið óvirkt. Og hefðbundin vélræn borunaraðferð mun vera 20 sinnum meira vinnuálag en tækni sem ekki er í gegnum holu.

Í PCB hönnun, þó að stærð púða og gegnumganga hafi smám saman minnkað, ef þykkt borðlagsins er ekki hlutfallslega minnkað, eykst stærðarhlutfallið á gegnum gatið og aukningin á hlutfallinu í gegnum gatið mun minnka. áreiðanleikann. Með þroska háþróaðrar leysiborunartækni og plasmaþurrætingartækni er hægt að nota lítil blindhol og lítil niðurgrafin göt sem ekki eru í gegn. Ef þvermál þessara ópenetrandi gegnumganga er 0.3 mm, verða sníkjubreytur um það bil 1/10 af upprunalegu hefðbundnu gati, sem bætir áreiðanleika PCB.

Vegna þess að gegnum tæknin er ekki í gegnum, eru fáar stórar gegnumrásir á PCB, sem geta veitt meira pláss fyrir ummerki. Hægt er að nota plássið sem eftir er til að verja stór svæði til að bæta EMI/RFI frammistöðu. Á sama tíma er einnig hægt að nota meira pláss sem eftir er fyrir innra lagið til að hlífa tækinu og lykilnetsnúrum að hluta, þannig að það hafi sem besta rafafköst. Notkun á tengingum sem ekki eru í gegnum gerir það auðveldara að blása út pinna tækisins, sem gerir það auðvelt að beina háþéttni pinnabúnaði (eins og BGA pakkuðum tækjum), stytta raflögn og uppfylla tímasetningarkröfur háhraða hringrása .

5. Með vali í venjulegu PCB
Í venjulegri PCB-hönnun hefur sníkjurýmd og sníkjuframleiðsla gegnumrásarinnar lítil áhrif á PCB-hönnunina. Fyrir 1-4 laga PCB hönnun, 0.36mm/0.61mm/1.02mm (borað gat/púði/POWER einangrunarsvæði er almennt valið)) Vias eru betri. Fyrir merkjalínur með sérstakar kröfur (svo sem rafmagnslínur, jarðlínur, klukkulínur osfrv.), er hægt að nota 0.41 mm/0.81 mm/1.32 mm gegnumrásir, eða hægt er að velja vias af öðrum stærðum í samræmi við raunverulegar aðstæður.

6. Með hönnun í háhraða PCB
Through the above analysis of the parasitic characteristics of vias, we can see that in high-speed PCB design, seemingly simple vias often bring great negative effects to the circuit design. In order to reduce the adverse effects caused by the parasitic effects of the vias, the following can be done in the design:

(1) Veldu hæfilega stærð. Fyrir fjöllaga PCB hönnun með almennum þéttleika er betra að nota 0.25mm/0.51mm/0.91mm (boraðar holur/púðar/POWER einangrunarsvæði) gegnumrásir; fyrir suma PCB með háþéttni er einnig hægt að nota 0.20 mm/0.46 mm/0.86 mm gegnumrásir, þú getur líka prófað tengingar sem ekki eru í gegnum; fyrir rafmagns- eða jarðtengingu geturðu íhugað að nota stærri stærð til að draga úr viðnám;

(2) Því stærra sem POWER einangrunarsvæðið er, því betra, miðað við gegnumþéttleikann á PCB, yfirleitt D1=D2 0.41;

(3) Reyndu að breyta ekki lögum merkjamerkja á PCB, sem þýðir að lágmarka tengingar;

(4) Notkun þynnra PCB er til þess fallin að draga úr tveimur sníkjubreytum í gegnum;

(5) Afl- og jarðtappinn ætti að vera gerður í gegnum holur í nágrenninu. Því styttra sem leiðin er á milli gegnumgatsins og pinnans, því betra, vegna þess að þeir munu auka sprautuna. Á sama tíma ættu afl- og jarðleiðslur að vera eins þykkar og hægt er til að draga úr viðnám;

(6) Settu nokkrar jarðtengingarleiðir nálægt brautum merkjalagsins til að veita stutta lykkju fyrir merkið.

Auðvitað þarf að greina ákveðin atriði ítarlega við hönnun. Með hliðsjón af bæði kostnaði og merkjagæði í heild, í háhraða 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 það eigið Því minni sem sníkjurýmd er, því hentugra fyrir háhraða hringrásir. Í háþéttni PCB hönnun hefur notkun ógegns brauta og minnkun á stærð brauta einnig valdið auknum kostnaði og ekki er hægt að minnka stærð brauta endalaust. Það hefur áhrif á borunar- og rafhúðununarferli PCB framleiðenda. Taka ætti yfirvegaða tillit til tæknilegra takmarkana við hönnun háhraða PCB.