Il foro passante (VIA) è una parte importante di PCB multistrato, e il costo della perforazione di solito rappresenta dal 30% al 40% del costo della produzione di schede PCB. In poche parole, ogni foro su un PCB può essere chiamato foro di passaggio. Dal punto di vista funzionale, il foro può essere suddiviso in due categorie: una è utilizzata per il collegamento elettrico tra gli strati; L’altro è utilizzato per il fissaggio o il posizionamento del dispositivo.

In termini di processo, questi fori passanti sono generalmente suddivisi in tre categorie, vale a dire via cieca, via interrata e via passante. I fori ciechi si trovano sulle superfici superiore e inferiore del circuito STAMPATO e hanno una certa profondità per collegare il circuito superficiale al circuito interno sottostante. La profondità dei fori di solito non supera un certo rapporto (apertura). I fori interrati sono fori di connessione nello strato interno del circuito stampato che non si estendono alla superficie del circuito stampato. I due tipi di fori si trovano nello strato interno del circuito stampato, che viene completato dal processo di stampaggio a foro passante prima della laminazione, e più strati interni possono essere sovrapposti durante la formazione del foro passante. Il terzo tipo, chiamato fori passanti, attraversa l’intero circuito stampato e può essere utilizzato per interconnessioni interne o come fori di montaggio e posizionamento per i componenti. Poiché il foro passante è più facile da implementare nel processo, il costo è inferiore, quindi viene utilizzata la maggior parte dei circuiti stampati, piuttosto che gli altri due tipi di foro passante. I seguenti fori passanti, senza particolari spiegazioni, sono da considerarsi come fori passanti.

Quanto ne sai sul foro di progettazione PCB?

Da un punto di vista progettuale, un foro passante è composto principalmente da due parti, una è il foro centrale e l’altra è l’area del cuscinetto attorno al foro, come mostrato nella figura sottostante. La dimensione di queste due parti determina la dimensione del foro passante. Ovviamente, nella progettazione di PCB ad alta velocità e ad alta densità, il progettista vuole sempre il foro il più piccolo possibile, questo campione può lasciare più spazio di cablaggio, inoltre, più piccolo è il foro, la sua capacità parassita è più piccola, più adatto per circuito ad alta velocità. Ma la dimensione del foro diminuisce allo stesso tempo porta l’aumento dei costi e la dimensione del foro non può essere ridotta senza limiti, è limitata dalla perforazione (trapano) e dalla placcatura (placcatura) e da altre tecnologie: più piccolo è il foro, più più tempo ci vuole per forare, più è facile deviare dal centro; Quando la profondità del foro è superiore a 6 volte il diametro del foro, è impossibile garantire la ramatura uniforme della parete del foro. Ad esempio, l’attuale spessore normale (profondità del foro passante) di una scheda PCB a 6 strati è di circa 50 Mil, quindi il diametro minimo di foratura che i produttori di PCB possono fornire può raggiungere solo 8 Mil. La capacità parassita del foro stesso esiste a terra, se il diametro del foro di isolamento è D2, il diametro del pad del foro è D1, lo spessore della scheda PCB è T e la costante dielettrica del substrato è ε, la capacità parassita del foro è approssimativamente: C=1.41εTD1/ (D2-D1)

L’effetto principale della capacità parassita sul circuito è quello di prolungare il tempo di salita del segnale e ridurre la velocità del circuito. Ad esempio, per una scheda PCB con uno spessore di 50 Mil, se il diametro interno del foro è 10 Mil, il diametro del pad è 20 Mil e la distanza tra il pad e il pavimento in rame è 32 Mil, possiamo approssimare la capacità parassita del foro utilizzando la formula precedente: C=1.41×4.4×0.050×0.020/ (0.032-0.020) =0.517pF, la variazione del tempo di salita causata da questa parte della capacità è: T10-90=2.2C (Z0/2) =2.2×0.517x (55/ 2) =31.28ps. Da questi valori, è chiaro che sebbene l’effetto della capacità parassita da un singolo foro sul ritardo di salita non sia ovvio, i progettisti dovrebbero prestare attenzione se vengono utilizzati più fori per la commutazione da livello a livello.

Nella progettazione di circuiti digitali ad alta velocità, l’induttanza parassita dell’induttanza parassita attraverso il foro è spesso maggiore dell’impatto della capacità parassita. La sua induttanza parassita in serie indebolirà il contributo della capacità di bypass e ridurrà l’efficacia del filtraggio dell’intero sistema di alimentazione. Possiamo semplicemente calcolare l’induttanza parassita di un’approssimazione del foro passante usando la seguente formula: L=5.08h [ln (4h/d) +1] dove L si riferisce all’induttanza del foro passante, h è la lunghezza del foro e D è il diametro del foro centrale. Dall’equazione si può vedere che il diametro del foro ha poca influenza sull’induttanza, mentre la lunghezza del foro ha la maggiore influenza sull’induttanza. Sempre usando l’esempio sopra, l’induttanza fuori dal foro può essere calcolata come L=5.08×0.050 [ln (4×0.050/0.010) +1] = 1.015nh. Se il tempo di salita del segnale è 1ns, la dimensione dell’impedenza equivalente è: XL=πL/T10-90=3.19 ω. Questa impedenza non può essere ignorata in presenza di corrente ad alta frequenza. In particolare, il condensatore di bypass deve passare attraverso due fori per collegare lo strato di alimentazione alla formazione, raddoppiando così l’induttanza parassita del foro.

Attraverso l’analisi di cui sopra delle caratteristiche parassite del foro, possiamo vedere che nella progettazione di PCB ad alta velocità, il foro apparentemente semplice porta spesso grandi effetti negativi alla progettazione del circuito. Al fine di ridurre gli effetti negativi dell’effetto parassita del foro, possiamo fare il più possibile nella progettazione: 1. Dai due aspetti del costo e della qualità del segnale, scegliere una dimensione ragionevole del foro. Ad esempio, per 6-10 strati di progettazione PCB del modulo MEMORY, è meglio scegliere 10/20 mil (foratura/pad) attraverso il foro, per alcune schede di piccole dimensioni ad alta densità, puoi anche provare a utilizzare 8/18 mil attraverso il buco. Con la tecnologia attuale, sarebbe difficile utilizzare fori più piccoli. Per l’alimentazione oi fori passanti per il filo di terra si può considerare di utilizzare una dimensione maggiore per ridurre l’impedenza.

2. Le due formule discusse sopra mostrano che l’uso di schede PCB più sottili aiuta a ridurre i due parametri parassiti attraverso i fori.

3. il cablaggio del segnale sulla scheda PCB non deve modificare il livello il più possibile, vale a dire cercare di non utilizzare fori non necessari.

4. I pin dell’alimentatore e il terreno devono essere forati nelle vicinanze. Più corto è il cavo tra i perni e i fori, meglio è, perché porteranno ad un aumento dell’induttanza. Allo stesso tempo, i cavi di alimentazione e di massa dovrebbero essere il più spessi possibile per ridurre l’impedenza.

5. Posizionare alcuni fori di messa a terra vicino ai fori del cambio di livello del segnale per fornire il circuito più vicino per il segnale. Puoi anche mettere molti fori di messa a terra extra sul PCB. Certo, devi essere flessibile nel tuo design. Il modello a foro passante discusso sopra è una situazione in cui sono presenti imbottiture in ogni strato. A volte, possiamo ridurre o addirittura rimuovere i pad in alcuni strati. Soprattutto nel caso in cui la densità del foro è molto grande, può portare alla formazione di una scanalatura del circuito tagliata nello strato di rame, per risolvere tale problema oltre a spostare la posizione del foro, possiamo anche considerare il foro nello strato di rame per ridurre le dimensioni del pad.