Бір. Визалар туралы негізгі түсінік

Via маңызды құрамдастарының бірі болып табылады көп қабатты ПХД, және бұрғылау құны әдетте ПХД өндіру құнының 30% – 40% құрайды. Қарапайым тілмен айтқанда, ПХД-дегі әрбір саңылауларды жол деп атауға болады.

Функция тұрғысынан, vias екі санатқа бөлуге болады: бірі қабаттар арасындағы электр байланыстары үшін пайдаланылады; екіншісі құрылғыларды бекіту немесе орналастыру үшін қолданылады.

Процесс тұрғысынан бұл жолдар әдетте үш санатқа бөлінеді, атап айтқанда соқыр жолдар, көмілген жолдар және арқылы өтетін жолдар. Соқыр тесіктер баспа платасының үстіңгі және астыңғы беттерінде орналасқан және белгілі бір тереңдікке ие. Олар беткі сызық пен астындағы ішкі сызықты қосу үшін қолданылады. Тесіктің тереңдігі әдетте белгілі бір қатынастан (диафрагма) аспайды. Көмілген саңылау деп платаның бетіне шықпайтын баспа платасының ішкі қабатында орналасқан қосылыс тесігін айтады. Жоғарыда аталған екі түрлі саңылаулар платаның ішкі қабатында орналасқан және ламинациядан бұрын саңылауларды қалыптау процесі арқылы аяқталады және жолды қалыптастыру кезінде бірнеше ішкі қабаттардың қабаттасуы мүмкін. Үшінші түрі саңылау деп аталады, ол бүкіл схема тақтасына енеді және ішкі өзара қосылу үшін немесе құрамдастарды орнату позициясын анықтау тесігі ретінде пайдаланылуы мүмкін. Өткізу саңылауын процесте енгізу оңайырақ және құны төмен болғандықтан, басып шығарылған схемалардың көпшілігі оны өткізгіш тесіктердің басқа екі түрінің орнына пайдаланады. Келесі саңылаулар, егер басқаша көрсетілмесе, тесіктер арқылы қарастырылады.

Конструкциялық тұрғыдан алғанда, вентиль негізінен екі бөліктен тұрады, біреуі ортадағы бұрғылау тесігі, екіншісі – бұрғылау тесігінің айналасындағы төсеніш алаңы. Осы екі бөліктің өлшемі жолдың өлшемін анықтайды. Әлбетте, жоғары жылдамдықты, жоғары тығыздықты ПХД дизайнында дизайнерлер әрқашан өткізгіш саңылау неғұрлым аз болса, соғұрлым жақсырақ деп үміттенеді, осылайша тақтада көбірек сымдар кеңістігі қалады. Сонымен қатар, өткізгіш саңылау неғұрлым аз болса, өз паразиттік сыйымдылығы. Ол неғұрлым аз болса, соғұрлым ол жоғары жылдамдықты тізбектерге қолайлы. Дегенмен, саңылау өлшемін азайту сонымен бірге шығындардың өсуіне әкеледі, сондықтан жолдың өлшемін шексіз азайту мүмкін емес. Ол бұрғылау және қаптау сияқты технологиялық технологиялармен шектелген: саңылау неғұрлым аз болса, бұрғылау соғұрлым ұзаққа созылады, соғұрлым орталық позициядан ауытқу оңайырақ болады; ал саңылау тереңдігі бұрғыланған саңылау диаметрінен 6 есе асқанда, саңылау қабырғасын біркелкі мыспен қаптауға кепілдік беруге болмайды. Мысалы, кәдімгі 6-қабатты ПХД тақтасының қалыңдығы (тесігі арқылы өтетін тереңдігі) шамамен 50Мил, сондықтан ПХД өндірушілері қамтамасыз ете алатын ең аз бұрғылау диаметрі тек 8Милге жетуі мүмкін.

Екіншіден, жолдың паразиттік сыйымдылығы

Арнаның өзі жерге паразиттік сыйымдылыққа ие. Визаның жер қабатындағы оқшаулау саңылауының диаметрі D2, жол төсемінің диаметрі D1, ПХД платасының қалыңдығы T, ал тақта астарының диэлектрлік өтімділігі ε болатыны белгілі болса, via-ның паразиттік сыйымдылығының өлшемі шамамен: C=1.41εTD1/(D2-D1) via-ның паразиттік сыйымдылығы тізбектің сигналдың көтерілу уақытын ұзартуына және тізбектің жылдамдығының төмендеуіне әкеледі. Мысалы, қалыңдығы 50Мил ПХД үшін ішкі диаметрі 10Мил және төсемнің диаметрі 20Мил болатын жол пайдаланылса және төсем мен жердегі мыс аймағының арасындағы қашықтық 32Мил болса, онда біз аралықты жуықтап аламыз. жоғарыда аталған формуланы қолдану Паразиттік сыйымдылық шамамен: C=1.41×4.4×0.050×0.020/(0.032-0.020)=0.517pF, сыйымдылықтың осы бөлігінен туындаған көтерілу уақытының өзгеруі: T10-90=2.2C(Z0) /2)=2.2 x0.517x(55/2)=31.28сек. Бұл мәндерден көруге болады, бір жолдың паразиттік сыйымдылығынан туындаған көтерілу кідірісінің әсері айқын болмаса да, қабаттар арасында ауысу үшін трассада бірнеше рет пайдаланылса, дизайнер әлі де ескеруі керек. мұқият.

Үшіншіден, жолдың паразиттік индуктивтілігі

Сол сияқты, веноздардың паразиттік сыйымдылығымен бірге паразиттік индуктивтіліктер де бар. Жоғары жылдамдықты цифрлық тізбектерді жобалау кезінде веноздардың паразиттік индуктивтілігінің зияны көбінесе паразиттік сыйымдылықтың әсерінен көп болады. Оның паразиттік сериялы индуктивтілігі айналма конденсатордың үлесін әлсіретеді және бүкіл қуат жүйесінің сүзу әсерін әлсіретеді. Біз a via-ның шамамен паразиттік индуктивтілігін мына формуламен жай ғана есептей аламыз: L=5.08h[ln(4сағ/д)+1] мұндағы L – жолдың индуктивтілігін көрсетеді, h – жолдың ұзындығы және d орталығы болып табылады тесік диаметрі. Формуладан көрініп тұрғандай, индуктивтілікке өткізгіштің диаметрі аз әсер етеді, ал индуктивтілікке жолдың ұзындығы ең көп әсер етеді. Жоғарыдағы мысалды пайдалана отырып, жолдың индуктивтілігін мына түрде есептеуге болады: L=5.08×0.050 [ln(4×0.050/0.010)+1]=1.015нН. Егер сигналдың көтерілу уақыты 1нс болса, онда оның эквивалентті кедергісі: XL=πL/T10-90=3.19Ω. Жоғары жиілікті токтар өткен кезде мұндай кедергіні енді елемеуге болмайды. Айналма конденсатордың қуат жазықтығы мен жер жазықтығы жалғанған кезде екі жол арқылы өтуі қажет екеніне ерекше назар аудару керек, осылайша веноздардың паразиттік индуктивтілігі экспоненциалды түрде артады.

Төртіншіден, жоғары жылдамдықты ПХД дизайны арқылы

Визалардың паразиттік сипаттамаларының жоғарыда келтірілген талдауы арқылы біз жоғары жылдамдықты ПХД дизайнында қарапайым болып көрінетін вентильдер жиі схема дизайнына үлкен теріс әсер ететінін көреміз. Визалардың паразиттік әсерінен болатын жағымсыз әсерлерді азайту үшін дизайнда келесі әрекеттерді орындауға болады:

1. Құны мен сигнал сапасы тұрғысынан ақылға қонымды өлшемді арқылы таңдаңыз. Мысалы, 6-10-қабатты жад модулінің ПХД дизайны үшін 10/20Мил (бұрғыланған/пластикалық) жолдарды қолданған дұрыс. Кейбір жоғары тығыздықтағы шағын өлшемді тақталар үшін 8/18Mil пайдалануға болады. тесік. Қазіргі техникалық жағдайларда кішігірім жолдарды пайдалану қиын. Қуат немесе жерге қосу үшін кедергіні азайту үшін үлкенірек өлшемді пайдалануды қарастыруға болады.

2. Жоғарыда талқыланған екі формуладан жұқа ПХД пайдалану жолдың екі паразиттік параметрін азайтуға қолайлы деген қорытынды жасауға болады.

3. ПХД тақшасындағы сигнал іздерінің қабаттарын өзгертпеуге тырысыңыз, яғни қажетсіз веналарды қолданбауға тырысыңыз.

4. Қуат пен жерге қосу түйреуіштерін жақын жерде бұрғылау керек, ал өткізгіш пен түйреуіш арасындағы өткізгіш мүмкіндігінше қысқа болуы керек, себебі олар индуктивтілікті арттырады. Сонымен қатар, кедергіні азайту үшін қуат пен жерге арналған сымдар мүмкіндігінше қалың болуы керек.

5. Сигнал үшін ең жақын циклды қамтамасыз ету үшін сигнал қабатының веноздарының жанына жерге тұйықталған жолдарды орналастырыңыз. ПХД платасына тіпті көп мөлшерде артық жерге қосуға болады. Әрине, дизайн икемді болуы керек. Жоғарыда талқыланған via моделі әрбір қабатта төсемдер бар жағдай болып табылады. Кейде біз кейбір қабаттардың төсеніштерін азайта аламыз немесе тіпті алып тастай аламыз. Әсіресе веноздардың тығыздығы өте жоғары болса, бұл мыс қабатындағы ілмекті бөлетін үзіліс ойықтың пайда болуына әкелуі мүмкін. Бұл мәселені шешу үшін жолдың орнын жылжытумен қатар, мыс қабатына жолды орналастыруды да қарастыруға болады. Тақта өлшемі кішірейді.