ຫນຶ່ງ. ແນວຄວາມຄິດພື້ນຖານຂອງ vias

Via ແມ່ນຫນຶ່ງໃນອົງປະກອບທີ່ສໍາຄັນຂອງ PCB ຫຼາຍຊັ້ນ, ແລະຄ່າໃຊ້ຈ່າຍຂອງການເຈາະປົກກະຕິແລ້ວກວມເອົາ 30% ຫາ 40% ຂອງຄ່າໃຊ້ຈ່າຍໃນການຜະລິດ PCB. ເວົ້າງ່າຍໆ, ທຸກໆຂຸມໃນ PCB ສາມາດຖືກເອີ້ນວ່າຜ່ານ.

ຈາກຈຸດຂອງຫນ້າທີ່, vias ສາມາດແບ່ງອອກເປັນສອງປະເພດ: ຫນຶ່ງແມ່ນໃຊ້ສໍາລັບການເຊື່ອມຕໍ່ໄຟຟ້າລະຫວ່າງຊັ້ນ; ອື່ນໆແມ່ນໃຊ້ສໍາລັບການແກ້ໄຂຫຼືອຸປະກອນການຈັດຕໍາແຫນ່ງ.

ໃນແງ່ຂອງຂະບວນການ, ໂດຍທົ່ວໄປໂດຍຜ່ານທາງເຫຼົ່ານີ້ແບ່ງອອກເປັນສາມປະເພດ, ຄືຜ່ານທາງຕາບອດ, ຝັງຜ່ານທາງແລະຜ່ານທາງ. ຮູຕາບອດແມ່ນຕັ້ງຢູ່ດ້ານເທິງແລະລຸ່ມຂອງແຜ່ນວົງຈອນພິມແລະມີຄວາມເລິກທີ່ແນ່ນອນ. ພວກມັນຖືກນໍາໃຊ້ເພື່ອເຊື່ອມຕໍ່ເສັ້ນຫນ້າດິນແລະສາຍພາຍໃນທີ່ຕິດພັນ. ຄວາມເລິກຂອງຂຸມປົກກະຕິແລ້ວບໍ່ເກີນອັດຕາສ່ວນທີ່ແນ່ນອນ (ຮູຮັບແສງ). ຂຸມຝັງແມ່ນຫມາຍເຖິງຮູເຊື່ອມຕໍ່ທີ່ຕັ້ງຢູ່ໃນຊັ້ນໃນຂອງແຜ່ນວົງຈອນພິມ, ເຊິ່ງບໍ່ໄດ້ຂະຫຍາຍໄປເຖິງຫນ້າດິນຂອງແຜ່ນວົງຈອນ. ຮູສອງປະເພດທີ່ໄດ້ກ່າວມາຂ້າງເທິງນີ້ແມ່ນຢູ່ໃນຊັ້ນໃນຂອງກະດານວົງຈອນ, ແລະສໍາເລັດໂດຍຂະບວນການກອບເປັນຈໍານວນໂດຍຜ່ານຮູກ່ອນ lamination, ແລະຊັ້ນໃນຫຼາຍອາດຈະ overlapped ໃນລະຫວ່າງການສ້າງຕັ້ງຂອງຜ່ານ. ປະເພດທີສາມເອີ້ນວ່າ a through hole, ເຊິ່ງ penetrates ກະດານວົງຈອນທັງຫມົດແລະສາມາດໄດ້ຮັບການນໍາໃຊ້ສໍາລັບການເຊື່ອມຕໍ່ກັນພາຍໃນຫຼືເປັນຂຸມ mounting ອົງປະກອບ. ເນື່ອງຈາກວ່າຂຸມໂດຍຜ່ານແມ່ນງ່າຍຕໍ່ການປະຕິບັດໃນຂະບວນການແລະຄ່າໃຊ້ຈ່າຍຕ່ໍາ, ແຜ່ນວົງຈອນພິມສ່ວນໃຫຍ່ໃຊ້ມັນແທນທີ່ຈະເປັນສອງປະເພດອື່ນໆຂອງໂດຍຜ່ານຮູ. ຕໍ່ໄປນີ້ໂດຍຜ່ານຮູ, ເວັ້ນເສຍແຕ່ໄດ້ລະບຸໄວ້ເປັນຢ່າງອື່ນ, ຖືວ່າເປັນຜ່ານຮູ.

ຈາກທັດສະນະຂອງການອອກແບບ, ທາງຜ່ານແມ່ນປະກອບດ້ວຍສອງສ່ວນຕົ້ນຕໍ, ສ່ວນຫນຶ່ງແມ່ນຮູເຈາະຢູ່ກາງ, ແລະອີກດ້ານຫນຶ່ງແມ່ນພື້ນທີ່ pad ປະມານຂຸມເຈາະ. ຂະຫນາດຂອງທັງສອງພາກສ່ວນນີ້ກໍານົດຂະຫນາດຂອງຜ່ານ. ແນ່ນອນ, ໃນການອອກແບບ PCB ທີ່ມີຄວາມໄວສູງ, ຄວາມຫນາແຫນ້ນສູງ, ຜູ້ອອກແບບສະເຫມີຫວັງວ່າຄວາມນ້ອຍຂອງຮູຜ່ານແມ່ນ, ດີກວ່າ, ດັ່ງນັ້ນພື້ນທີ່ສາຍໄຟສາມາດຖືກປະໄວ້ຢູ່ໃນກະດານ. ນອກ​ຈາກ​ນັ້ນ​, ການ​ຂະ​ຫນາດ​ນ້ອຍ​ຜ່ານ​ຂຸມ​, capacitance ກາ​ຝາກ​ຂອງ​ຕົນ​ເອງ​. ຂະຫນາດນ້ອຍກວ່າ, ມັນເຫມາະສົມສໍາລັບວົງຈອນຄວາມໄວສູງ. ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ການຫຼຸດລົງຂອງຂະຫນາດຂຸມຍັງເຮັດໃຫ້ຄ່າໃຊ້ຈ່າຍເພີ່ມຂຶ້ນ, ແລະຂະຫນາດຂອງຜ່ານບໍ່ສາມາດຫຼຸດລົງຢ່າງບໍ່ມີກໍານົດ. ມັນໄດ້ຖືກຈໍາກັດໂດຍເຕັກໂນໂລຊີຂະບວນການເຊັ່ນ: ການເຈາະແລະແຜ່ນ: ຂຸມຂະຫນາດນ້ອຍກວ່າ, ການເຈາະຮູໃຊ້ເວລາຍາວ, ມັນງ່າຍທີ່ຈະ deviate ຈາກຕໍາແຫນ່ງສູນກາງ; ແລະເມື່ອຄວາມເລິກຂອງຂຸມເກີນ 6 ເທົ່າຂອງເສັ້ນຜ່າສູນກາງຂອງຂຸມເຈາະ, ມັນບໍ່ສາມາດຮັບປະກັນວ່າຝາຂຸມສາມາດຖືກ plated ເປັນເອກະພາບດ້ວຍທອງແດງ. ຕົວຢ່າງ, ຄວາມຫນາ (ຜ່ານຄວາມເລິກຂຸມ) ຂອງກະດານ PCB 6 ຊັ້ນປົກກະຕິແມ່ນປະມານ 50Mil, ດັ່ງນັ້ນເສັ້ນຜ່າກາງເຈາະຕໍາ່ສຸດທີ່ຜູ້ຜະລິດ PCB ສາມາດສະຫນອງໄດ້ພຽງແຕ່ 8Mil.

ອັນທີສອງ, capacitance ກາຝາກຂອງທາງຜ່ານ

ໂດຍຜ່ານຕົວຂອງມັນເອງມີ capacitance ກາຝາກກັບດິນ. ຖ້າມັນຮູ້ວ່າເສັ້ນຜ່າກາງຂອງຮູແຍກຢູ່ໃນຊັ້ນຫນ້າດິນຂອງທາງຜ່ານແມ່ນ D2, ເສັ້ນຜ່າກາງຂອງແຜ່ນຜ່ານແມ່ນ D1, ຄວາມຫນາຂອງກະດານ PCB ແມ່ນ T, ແລະຄວາມຄົງທີ່ຂອງແຜ່ນຍ່ອຍຂອງກະດານແມ່ນε, ຂະຫນາດຂອງຄວາມອາດສາມາດຂອງກາຝາກຂອງຜ່ານແມ່ນປະມານ: C = 1.41εTD1 / (D2-D1) ຄວາມຈຸຂອງກາຝາກຂອງທາງຜ່ານຈະເຮັດໃຫ້ວົງຈອນຍືດເວລາການເພີ່ມຂຶ້ນຂອງສັນຍານແລະຫຼຸດຜ່ອນຄວາມໄວຂອງວົງຈອນ. ສໍາລັບຕົວຢ່າງ, ສໍາລັບ PCB ທີ່ມີຄວາມຫນາຂອງ 50Mil, ຖ້າຜ່ານທີ່ມີເສັ້ນຜ່າກາງພາຍໃນຂອງ 10Mil ແລະເສັ້ນຜ່າກາງ pad ຂອງ 20Mil ຖືກນໍາໃຊ້, ແລະໄລຍະຫ່າງລະຫວ່າງ pad ແລະພື້ນທີ່ທອງແດງດິນແມ່ນ 32Mil, ຫຼັງຈາກນັ້ນພວກເຮົາສາມາດປະມານຜ່ານທາງ. ການ​ນໍາ​ໃຊ້​ສູດ​ຂ້າງ​ເທິງ​ນີ້​ຄວາມ​ສາ​ມາດ​ຂອງ​ແມ່​ກາ​ຝາກ​ແມ່ນ​ປະ​ມານ​: C = 1.41 × 4.4 × 0.050 × 0.020 / (0.032-0.020) = 0.517pF, ການ​ປ່ຽນ​ແປງ​ທີ່​ໃຊ້​ເວ​ລາ​ທີ່​ເກີດ​ຈາກ​ສ່ວນ​ນີ້​ຂອງ​ຄວາມ​ຈຸ​ແມ່ນ​: T10-90 = 2.2C(Z0​. /2)=2.2 x0.517x(55/2)=31.28ps. ມັນສາມາດເຫັນໄດ້ຈາກຄ່າເຫຼົ່ານີ້ວ່າເຖິງແມ່ນວ່າຜົນກະທົບຂອງການຊັກຊ້າເພີ່ມຂຶ້ນທີ່ເກີດຈາກ capacitance parasitic ຂອງຜ່ານດຽວແມ່ນບໍ່ຊັດເຈນ, ຖ້າ via ຖືກນໍາໃຊ້ຫຼາຍຄັ້ງໃນການຕິດຕາມເພື່ອປ່ຽນລະຫວ່າງຊັ້ນ, ຜູ້ອອກແບບຍັງຄວນພິຈາລະນາ. ລະມັດລະວັງ.

ອັນທີສາມ, inductance ກາຝາກຂອງທາງຜ່ານ

ເຊັ່ນດຽວກັນ, ມີ inductances ກາຝາກພ້ອມກັບ capacitance ກາຝາກຂອງ vias ໄດ້. ໃນການອອກແບບຂອງວົງຈອນດິຈິຕອນຄວາມໄວສູງ, ອັນຕະລາຍທີ່ເກີດຈາກ inductance ຂອງແມ່ກາຝາກຂອງ vias ມັກຈະຫຼາຍກ່ວາຜົນກະທົບຂອງ capacitance ຂອງແມ່ກາຝາກ. inductance ຊຸດແມ່ກາຝາກຂອງມັນຈະເຮັດໃຫ້ການປະກອບສ່ວນຂອງ bypass capacitor ອ່ອນເພຍແລະເຮັດໃຫ້ຜົນກະທົບການກັ່ນຕອງຂອງລະບົບພະລັງງານທັງຫມົດອ່ອນແອລົງ. ພວກເຮົາພຽງແຕ່ສາມາດຄິດໄລ່ຄ່າ inductance ຂອງແມ່ກາຝາກໂດຍປະມານຂອງ a ຜ່ານດ້ວຍສູດດັ່ງຕໍ່ໄປນີ້: L = 5.08h[ln(4h/d)+1] ເຊິ່ງ L ຫມາຍເຖິງ inductance ຂອງ via, h ແມ່ນຄວາມຍາວຂອງ via, ແລະ d. is the center ເສັ້ນຜ່າສູນກາງຂອງຂຸມໄດ້. ມັນສາມາດເຫັນໄດ້ຈາກສູດວ່າເສັ້ນຜ່າກາງຂອງ viavia ມີອິດທິພົນເລັກນ້ອຍຕໍ່ inductance, ແລະຄວາມຍາວຂອງ via ແມ່ນມີອິດທິພົນທີ່ສຸດຕໍ່ inductance. ຍັງໃຊ້ຕົວຢ່າງຂ້າງເທິງນີ້, ຄວາມ inductance ຂອງທາງຜ່ານສາມາດຖືກຄິດໄລ່ເປັນ: L=5.08×0.050 [ln(4×0.050/0.010)+1]=1.015nH. ຖ້າເວລາເພີ່ມຂຶ້ນຂອງສັນຍານແມ່ນ 1ns, ຫຼັງຈາກນັ້ນ impedance ທຽບເທົ່າຂອງມັນແມ່ນ: XL = πL / T10-90 = 3.19Ω. impedance ດັ່ງກ່າວບໍ່ສາມາດຖືກລະເລີຍອີກຕໍ່ໄປເມື່ອກະແສຄວາມຖີ່ສູງຜ່ານ. ຄວນເອົາໃຈໃສ່ເປັນພິເສດຕໍ່ຄວາມຈິງທີ່ວ່າຕົວເກັບປະຈຸ bypass ຈໍາເປັນຕ້ອງຜ່ານສອງຜ່ານໃນເວລາທີ່ເຊື່ອມຕໍ່ຍົນພະລັງງານແລະຍົນພື້ນດິນ, ດັ່ງນັ້ນ inductance ຂອງແມ່ກາຝາກຂອງ vias ຈະເພີ່ມຂຶ້ນເປັນຕົວເລກ.

ສີ່, ໂດຍຜ່ານການອອກແບບໃນ PCB ຄວາມໄວສູງ

ຜ່ານການວິເຄາະຂ້າງເທິງຂອງຄຸນລັກສະນະຂອງແມ່ກາຝາກຂອງ vias, ພວກເຮົາສາມາດເຫັນໄດ້ວ່າໃນການອອກແບບ PCB ຄວາມໄວສູງ, ເບິ່ງຄືວ່າ vias ງ່າຍດາຍມັກຈະນໍາເອົາຜົນກະທົບທາງລົບຢ່າງຫຼວງຫຼາຍຕໍ່ການອອກແບບວົງຈອນ. ເພື່ອຫຼຸດຜ່ອນຜົນກະທົບທາງລົບທີ່ເກີດຈາກຜົນກະທົບຂອງແມ່ກາຝາກຂອງ vias, ຕໍ່ໄປນີ້ສາມາດເຮັດໄດ້ໃນການອອກແບບ:

1. ຈາກທັດສະນະຂອງຄ່າໃຊ້ຈ່າຍແລະຄຸນນະພາບສັນຍານ, ເລືອກຂະຫນາດທີ່ເຫມາະສົມໂດຍຜ່ານ. ສໍາລັບຕົວຢ່າງ, ສໍາລັບການອອກແບບໂມດູນຫນ່ວຍຄວາມຈໍາ 6-10 ຊັ້ນ PCB, ມັນດີກວ່າທີ່ຈະໃຊ້ 10/20Mil (drilled / pad) ຜ່ານ. ສໍາລັບບາງກະດານຂະຫນາດນ້ອຍທີ່ມີຄວາມຫນາແຫນ້ນສູງ, ທ່ານຍັງສາມາດພະຍາຍາມໃຊ້ 8/18Mil. ຂຸມ. ພາຍໃຕ້ເງື່ອນໄຂດ້ານວິຊາການໃນປະຈຸບັນ, ມັນເປັນການຍາກທີ່ຈະນໍາໃຊ້ຜ່ານຂະຫນາດນ້ອຍກວ່າ. ສໍາລັບພະລັງງານຫຼືທາງຫນ້າດິນ, ທ່ານສາມາດພິຈາລະນານໍາໃຊ້ຂະຫນາດທີ່ໃຫຍ່ກວ່າເພື່ອຫຼຸດຜ່ອນ impedance.

2. ທັງສອງສູດທີ່ໄດ້ປຶກສາຫາລືຂ້າງເທິງສາມາດສະຫຼຸບໄດ້ວ່າການນໍາໃຊ້ PCB ບາງໆແມ່ນເອື້ອອໍານວຍຕໍ່ການຫຼຸດຜ່ອນສອງຕົວກໍານົດການ parasitic ຂອງຜ່ານ.

3. ພະຍາຍາມບໍ່ໃຫ້ປ່ຽນຊັ້ນຂອງຮ່ອງຮອຍສັນຍານຢູ່ໃນກະດານ PCB, ຫມາຍຄວາມວ່າ, ພະຍາຍາມບໍ່ນໍາໃຊ້ໂດຍຜ່ານທີ່ບໍ່ຈໍາເປັນ.

4. ຄວນເຈາະສາຍໄຟຟ້າ ແລະ ເຂັມໃສ່ດິນໃກ້ໆ, ແລະ ທໍ່ນຳລະຫວ່າງທາງຜ່ານ ແລະ ເຂັມຄວນຈະສັ້ນທີ່ສຸດເທົ່າທີ່ຈະເຮັດໄດ້, ເພາະວ່າພວກມັນຈະເພີ່ມ inductance. ໃນເວລາດຽວກັນ, ພະລັງງານແລະຫນ້າດິນຄວນຈະຫນາເທົ່າທີ່ເປັນໄປໄດ້ເພື່ອຫຼຸດຜ່ອນການຂັດຂວາງ.

5. ວາງບາງຊ່ອງຜ່ານທາງພື້ນດິນຢູ່ໃກ້ກັບຊ່ອງສັນຍານຂອງຊັ້ນສັນຍານເພື່ອໃຫ້ວົງແຫວນທີ່ໃກ້ທີ່ສຸດສໍາລັບສັນຍານ. ມັນເປັນໄປໄດ້ທີ່ຈະວາງຈໍານວນຂະຫນາດໃຫຍ່ຂອງດິນຊ້ໍາຊ້ອນຜ່ານກະດານ PCB. ແນ່ນອນ, ການອອກແບບຕ້ອງມີຄວາມຍືດຫຍຸ່ນ. ຮູບແບບຜ່ານທາງທີ່ສົນທະນາກ່ອນຫນ້ານີ້ແມ່ນກໍລະນີທີ່ມີ pads ໃນແຕ່ລະຊັ້ນ. ບາງຄັ້ງ, ພວກເຮົາສາມາດຫຼຸດຜ່ອນຫຼືແມ້ກະທັ້ງເອົາ pads ຂອງບາງຊັ້ນ. ໂດຍສະເພາະໃນເວລາທີ່ຄວາມຫນາແຫນ້ນຂອງ vias ແມ່ນສູງຫຼາຍ, ມັນອາດຈະນໍາໄປສູ່ການສ້າງຕັ້ງຂອງ groove ພັກຜ່ອນທີ່ແຍກ loop ໃນຊັ້ນທອງແດງ. ເພື່ອແກ້ໄຂບັນຫານີ້, ນອກເຫນືອຈາກການຍ້າຍຕໍາແຫນ່ງຂອງທາງຜ່ານ, ພວກເຮົາຍັງສາມາດພິຈາລະນາການວາງຜ່ານໃນຊັ້ນທອງແດງ. ຂະຫນາດ pad ແມ່ນຫຼຸດລົງ.