חור דרך (VIA) הוא חלק חשוב PCB רב שכבתי, ועלות קידוח חורים מהווה בדרך כלל 30% עד 40% מעלות המחיר לייצור לוח PCB. במילים פשוטות, כל חור ב- PCB יכול להיקרא חור מעבר. מבחינת התפקוד, ניתן לחלק את החור לשתי קטגוריות: האחת משמשת לחיבור החשמלי בין השכבות; השני משמש לקיבוע או מיקום המכשיר.

מבחינת התהליך, חורי המעבר הללו מחולקים בדרך כלל לשלוש קטגוריות, כלומר עיוורים דרך, קבורים דרך ודרך דרך. חורים עיוורים ממוקמים על המשטחים העליונים והתחתונים של לוח המעגלים PRINTED ובעלי עומק מסוים לחיבור מעגל פני השטח למעגל הפנימי שמתחת. עומק החורים בדרך כלל אינו חורג מיחס מסוים (צמצם). חורים קבורים הם חורי חיבור בשכבה הפנימית של הלוח המודפס שאינם משתרעים על פני הלוח המודפס. The two types of holes are located in the inner layer of the circuit board, which is completed by the through-hole molding process before lamination, and several inner layers may be overlapped during the formation of the through-hole. הסוג השלישי, הנקרא חורי דרך, עובר בכל לוח המעגלים וניתן להשתמש בו לחיבורים פנימיים או כחורי הרכבה ואיתור לרכיבים. Because the through hole is easier to implement in the process, the cost is lower, so most printed circuit boards are used it, rather than the other two kinds of through hole. החורים הבאים, ללא הסבר מיוחד, ייחשבו כחורים דרך.

כמה אתה יודע על חור עיצוב PCB

מנקודת מבט עיצובית, חור דרך מורכב בעיקר משני חלקים, האחד הוא חור המקדחה באמצע והשני הוא אזור הכרית סביב חור המקדחה, כפי שמוצג באיור להלן. גודל שני החלקים הללו קובע את גודל החור העובר. ברור, בעיצוב PCB במהירות גבוהה וצפיפות גבוהה, המעצב תמיד רוצה את החור קטן ככל האפשר, מדגם זה יכול להשאיר יותר שטח חיווט, בנוסף, ככל שהחור קטן יותר, הקיבול הטפיל שלו קטן יותר, יותר מתאים למעגל במהירות גבוהה. אבל גודל החור יורד במקביל מביא לעליית העלויות, ולא ניתן להקטין את גודל החור ללא הגבלה, הוא מוגבל על ידי קידוח (מקדחה) וציפוי (ציפוי) וטכנולוגיה אחרת: ככל שהחור קטן יותר, ככל שנדרש יותר זמן לקדוח, כך קל יותר לחרוג מהמרכז; כאשר עומק החור גדול מפי 6 מקוטר החור, אי אפשר להבטיח את ציפוי הנחושת האחיד של קיר החור. לדוגמה, העובי הרגיל הנוכחי (בעומק החור) של לוח PCB בעל 6 שכבות הוא כ -50 מיל, כך שקוטר הקידוח המינימלי שיצרני הלוח יכולים לספק יכול להגיע רק ל -8 מיל. הקיבול הטפילי של החור עצמו קיים לקרקע, אם קוטר חור הבידוד הוא D2, קוטר כרית החור הוא D1, עובי לוח הלוח PCB הוא T והקבוע הדיאלקטרי של המצע הוא ε, הקיבול הטפילי של החור הוא בערך: C = 1.41εTD1/ (D2-D1)

The main effect of parasitic capacitance on the circuit is to prolong the signal rise time and reduce the circuit speed. לדוגמה, עבור לוח PCB בעובי של 50Mil, אם הקוטר הפנימי של החור הוא 10Mil, קוטר הכרית הוא 20Mil, והמרחק בין המשטח לרצפת הנחושת הוא 32Mil, אנו יכולים לקרב את הקיבול הטפילי של החור באמצעות הנוסחה לעיל: C = 1.41 × 4.4 × 0.050 × 0.020/ (0.032-0.020) = 0.517pF, וריאציית זמן העלייה הנגרמת על ידי חלק זה של הקיבול היא: T10-90 = 2.2C (Z0/ 2) = 2.2 × 0.517x (55/ 2) = 31.28 שניות. מערכים אלה, ברור שלמרות שההשפעה של קיבול טפילי מחור יחיד על עיכוב העלייה אינה ברורה, מעצבים צריכים להיזהר אם משתמשים בחורים מרובים למעבר בין שכבה לשכבה.

בתכנון מעגלים דיגיטליים במהירות גבוהה, ההשראות הטפילית של ההשראות הטפילית דרך החור היא לרוב גדולה יותר מההשפעה של קיבול טפילי. השראות הסדרה הטפילית שלו תחליש את התרומה של קיבול המעקפים ותפחית את יעילות הסינון של מערכת החשמל כולה. אנו יכולים פשוט לחשב את ההשראות הטפילית של קירוב דרך החור באמצעות הנוסחה הבאה: L = 5.08h [ln (4h/d) +1] כאשר L מתייחס להשראות החור דרך חור, h הוא אורכו של דרך- חור, ו- D הוא קוטר החור המרכזי. ניתן לראות מהמשוואה שלקוטר החור יש השפעה מועטה על השראות, בעוד שלאורך החור יש את ההשפעה הגדולה ביותר על השראות. עדיין באמצעות הדוגמה לעיל, ניתן לחשב את השראות החור מהחור כ- L = 5.08 × 0.050 [ln (4 × 0.050/0.010) +1] = 1.015nh. אם זמן עליית האות הוא 1ns, אז גודל העכבה המקבילה הוא: XL = πL/T10-90 = 3.19 ω. אי אפשר להתעלם מעכבה זו בנוכחות זרם בתדר גבוה. בפרט, קבל המעקף צריך לעבור דרך שני חורים כדי לחבר את שכבת האספקה ​​למבנה, ובכך להכפיל את ההשראות הטפילית של החור.

באמצעות הניתוח הנ”ל של המאפיינים הטפיליים של החור, אנו יכולים לראות כי בעיצוב PCB במהירות גבוהה, החור הפשוט לכאורה מביא לעתים קרובות השפעות שליליות גדולות על עיצוב המעגל. על מנת להפחית את ההשפעות השליליות של ההשפעה הטפילית של החור, אנו יכולים לעשות כמה שיותר בעיצוב: 1. משני היבטי העלות ואיכות האות, בחר גודל סביר של החור. לדוגמה, עבור 6-10 שכבות של עיצוב PCB מודול MEMORY, עדיף לבחור 10/20mil (קידוח/כרית) דרך החור, עבור כל לוח בגודל קטן בצפיפות גבוהה, אתה יכול גם לנסות להשתמש 8/18mil דרך החור. עם הטכנולוגיה הנוכחית, יהיה קשה להשתמש בחורים קטנים יותר. עבור אספקת חשמל או חוט הארקה דרך חורים ניתן לשקול להשתמש בגודל גדול יותר כדי להפחית את העכבה.

2. שתי הנוסחאות שנדונו לעיל מראות כי השימוש בלוחות PCB דקים יותר מסייע בהפחתת שני הפרמטרים הטפיליים דרך חורים.

3. חיווט האות בלוח ה- PCB לא צריך לשנות את השכבה ככל האפשר, כלומר, נסה לא להשתמש בחורים מיותרים.

4. יש לקדוח את הפינים של ספק הכוח ואת הקרקע בקרבת מקום. ככל שההובלה בין הסיכות לחורים קצרה יותר, כך ייטב, מכיוון שהם יובילו לעלייה בהשראות. יחד עם זאת, מוליכי החשמל והקרקע צריכים להיות עבים ככל האפשר כדי להפחית את העכבה.

5. הניחו כמה חורי הארקה ליד החורים של שינוי שכבת האות על מנת לספק את הלולאה הקרובה ביותר לאות. אתה יכול אפילו לשים הרבה חורי קרקע נוספים על הלוח המודרני. כמובן שאתה צריך להיות גמיש בעיצוב שלך. מודל החור הנדון לעיל הוא מצב שבו יש רפידות בכל שכבה. לפעמים, אנו יכולים לצמצם או אפילו להסיר רפידות בשכבות מסוימות. במיוחד במקרה של צפיפות החור גדולה מאוד, היא עלולה להוביל להיווצרות חריץ מעגל מנותק בשכבת הנחושת, כדי לפתור בעיה כזו בנוסף להזיז את מיקום החור, נוכל לשקול גם את החור בשכבת הנחושת כדי להקטין את גודל הכרית.