In PCB HDI ad alta velocità il design, attraverso il design è un fattore importante. Consiste in un foro, un’area di pad attorno al foro e un’area di isolamento dello strato POWER, che di solito sono divisi in tre tipi: fori ciechi, fori interrati e fori passanti. Nel processo di progettazione del PCB, attraverso l’analisi della capacità parassita e dell’induttanza parassita dei via, vengono riassunte alcune precauzioni nella progettazione di via PCB ad alta velocità.

Attualmente, la progettazione PCB ad alta velocità è ampiamente utilizzata nelle comunicazioni, nei computer, nella grafica e nell’elaborazione delle immagini e in altri campi. Tutti i progetti di prodotti elettronici ad alta tecnologia a valore aggiunto perseguono caratteristiche quali basso consumo energetico, bassa radiazione elettromagnetica, alta affidabilità, miniaturizzazione e leggerezza. Per raggiungere gli obiettivi di cui sopra, la progettazione è un fattore importante nella progettazione di PCB ad alta velocità.

1. Via
Via è un fattore importante nella progettazione PCB multistrato. Una via è composta principalmente da tre parti, una è il foro; l’altro è l’area del pad attorno al foro; e il terzo è l’area di isolamento del livello POWER. Il processo del foro passante consiste nel placcare uno strato di metallo sulla superficie cilindrica della parete del foro passante mediante deposizione chimica per collegare la lamina di rame che deve essere collegata agli strati intermedi e ai lati superiore e inferiore di i fori passanti sono ricavati in normali pastiglie La sagoma può essere collegata direttamente con le linee sui lati superiore e inferiore, oppure non collegata. I Vias possono svolgere il ruolo di dispositivi di connessione elettrica, fissaggio o posizionamento.

Le vie sono generalmente suddivise in tre categorie: fori ciechi, fori interrati e fori passanti.

I fori ciechi si trovano sulle superfici superiore e inferiore del circuito stampato e hanno una certa profondità. Sono utilizzati per collegare la linea di superficie e la linea interna sottostante. La profondità del foro e il diametro del foro di solito non superano un certo rapporto.

Il foro interrato si riferisce al foro di connessione situato nello strato interno del circuito stampato, che non si estende alla superficie del circuito.

Le vie cieche e le vie sepolte si trovano entrambe nello strato interno del circuito stampato, che viene completato da un processo di formazione di fori passanti prima della laminazione, e diversi strati interni possono essere sovrapposti durante la formazione delle vie.

I fori passanti, che attraversano l’intera scheda, possono essere utilizzati per l’interconnessione interna o come foro di posizionamento dell’installazione di un componente. Poiché i fori passanti sono più facili da implementare nel processo e hanno un costo inferiore, generalmente i circuiti stampati utilizzano fori passanti.

2. Capacità parassita dei vias
La stessa via ha una capacità parassita verso terra. Se il diametro del foro di isolamento sullo strato di terra del via è D2, il diametro del via pad è D1, lo spessore del PCB è T e la costante dielettrica del substrato della scheda è , allora la capacità parassita di la via è simile a:

C=1.41εTD1/(D2-D1)

L’effetto principale della capacità parassita del foro passante sul circuito è quello di prolungare il tempo di salita del segnale e ridurre la velocità del circuito. Più piccolo è il valore della capacità, minore è l’effetto.

3. Induttanza parassita dei vias
La via stessa ha un’induttanza parassita. Nella progettazione di circuiti digitali ad alta velocità, il danno causato dall’induttanza parassita della via è spesso maggiore dell’influenza della capacità parassita. L’induttanza parassita in serie della via indebolirà la funzione del condensatore di bypass e indebolirà l’effetto di filtraggio dell’intero sistema di alimentazione. Se L si riferisce all’induttanza della via, h è la lunghezza della via, e d è il diametro del foro centrale, l’induttanza parassita della via è simile a:

L=5.08h［ln(4h/g) 1］

Dalla formula si può vedere che il diametro della via ha una piccola influenza sull’induttanza e la lunghezza della via ha la maggiore influenza sull’induttanza.

4. Tecnologia non passante
I via non passanti includono i via ciechi e i via sepolti.

Nella tecnologia non passante, l’applicazione di vie cieche e vie interrate può ridurre notevolmente le dimensioni e la qualità del PCB, ridurre il numero di strati, migliorare la compatibilità elettromagnetica, aumentare le caratteristiche dei prodotti elettronici, ridurre i costi e anche rendere il lavoro di progettazione più semplice e veloce. Nella progettazione e nell’elaborazione di PCB tradizionali, i fori passanti possono causare molti problemi. In primo luogo, occupano una grande quantità di spazio effettivo e, in secondo luogo, un gran numero di fori passanti è densamente imballato in un punto, il che crea anche un enorme ostacolo al cablaggio dello strato interno del PCB multistrato. Questi fori passanti occupano lo spazio necessario per il cablaggio e attraversano intensamente l’alimentazione e la terra. La superficie dello strato di filo distruggerà anche le caratteristiche di impedenza dello strato di filo di terra di alimentazione e renderà inefficace lo strato di filo di terra di alimentazione. E il metodo meccanico convenzionale di perforazione sarà 20 volte il carico di lavoro della tecnologia del foro non passante.

Nella progettazione PCB, sebbene le dimensioni di pad e via siano diminuite gradualmente, se lo spessore dello strato della scheda non viene ridotto proporzionalmente, l’aspect ratio del foro passante aumenterà e l’aumento dell’aspect ratio del foro passante si ridurrà l’affidabilità. Con la maturità della tecnologia avanzata di perforazione laser e della tecnologia di incisione a secco al plasma, è possibile applicare piccoli fori ciechi non penetranti e piccoli fori interrati. Se il diametro di queste vie non penetranti è 0.3 mm, i parametri parassiti saranno circa 1/10 del foro convenzionale originale, il che migliora l’affidabilità del PCB.

A causa della tecnologia via non-through, ci sono pochi via grandi sul PCB, che possono fornire più spazio per le tracce. Lo spazio rimanente può essere utilizzato per scopi di schermatura di ampie aree per migliorare le prestazioni EMI/RFI. Allo stesso tempo, è anche possibile utilizzare più spazio rimanente per lo strato interno per schermare parzialmente il dispositivo e i principali cavi di rete, in modo che abbia le migliori prestazioni elettriche. L’uso di via non passanti semplifica l’apertura a ventaglio dei pin del dispositivo, facilitando l’instradamento di dispositivi con pin ad alta densità (come i dispositivi BGA confezionati), accorciando la lunghezza del cablaggio e soddisfacendo i requisiti di temporizzazione dei circuiti ad alta velocità .

5. Tramite selezione in PCB ordinario
Nella progettazione PCB ordinaria, la capacità parassita e l’induttanza parassita del via hanno scarso effetto sulla progettazione PCB. Per il design PCB a 1-4 strati, 0.36 mm/0.61 mm/1.02 mm (l’area di isolamento foro/pad/POWER è generalmente selezionata)) I via sono migliori. Per linee di segnale con requisiti speciali (come linee elettriche, linee di terra, linee di clock, ecc.), è possibile utilizzare via da 0.41 mm/0.81 mm/1.32 mm o via di altre dimensioni in base alla situazione attuale.

6. Tramite progettazione in PCB ad alta velocità
Attraverso l’analisi di cui sopra delle caratteristiche parassite dei via, possiamo vedere che nella progettazione di PCB ad alta velocità, via apparentemente semplici spesso portano grandi effetti negativi alla progettazione del circuito. Al fine di ridurre gli effetti negativi causati dagli effetti parassiti delle vie, si può fare quanto segue nella progettazione:

(1) Scegli una dimensione via ragionevole. Per la progettazione di PCB multistrato a densità generale, è meglio utilizzare vias da 0.25 mm/0.51 mm/0.91 mm (fori/cuscinetti/area di isolamento POWER); per alcuni PCB ad alta densità, è possibile utilizzare anche vias da 0.20 mm/0.46 mm/0.86 mm, è anche possibile provare via non passanti; per via di alimentazione o di massa, puoi considerare l’utilizzo di una dimensione maggiore per ridurre l’impedenza;

(2) Maggiore è l’area di isolamento POWER, meglio è, considerando la densità di via sul PCB, generalmente D1=D2 0.41;

(3) Cerca di non modificare gli strati delle tracce del segnale sul PCB, il che significa ridurre al minimo i via;

(4) L’uso di un PCB più sottile favorisce la riduzione dei due parametri parassiti della via;

(5) I pin di alimentazione e di massa devono essere realizzati tramite fori nelle vicinanze. Più corto è il cavo tra il foro di via e il pin, meglio è, perché aumenteranno l’induttanza. Allo stesso tempo, i cavi di alimentazione e di massa dovrebbero essere il più spessi possibile per ridurre l’impedenza;

(6) Collocare alcune vie di messa a terra vicino alle vie dello strato di segnale per fornire un circuito a breve distanza per il segnale.

Ovviamente, problemi specifici devono essere analizzati in dettaglio durante la progettazione. Considerando in modo completo sia il costo che la qualità del segnale, nella progettazione di PCB ad alta velocità, i progettisti sperano sempre che più piccolo sia il foro di passaggio, meglio è, in modo da lasciare più spazio per il cablaggio sulla scheda. Inoltre, più piccolo è il foro passante, più piccolo è la capacità parassita, più adatto per circuiti ad alta velocità. Nella progettazione di PCB ad alta densità, l’uso di via non passanti e la riduzione delle dimensioni dei via hanno anche determinato un aumento dei costi e la dimensione dei via non può essere ridotta indefinitamente. È influenzato dai processi di perforazione e galvanica dei produttori di PCB. Le limitazioni tecniche dovrebbero essere tenute in considerazione in modo equilibrato nella progettazione dei circuiti stampati ad alta velocità.