vienas Pagrindinė perforacijos sąvoka

Per skylę (VIA) yra svarbi dalis Daugiasluoksnė PCB, o skylių gręžimo kaina paprastai sudaro nuo 30% iki 40% PCB plokščių gamybos išlaidų. Paprasčiau tariant, kiekvieną PCB skylę galima pavadinti praėjimo anga. Pagal funkciją skylę galima suskirstyti į dvi kategorijas: viena naudojama elektros jungčiai tarp sluoksnių; Kitas naudojamas prietaiso fiksavimui ar padėties nustatymui. Kalbant apie procesą, šios skylės paprastai skirstomos į tris kategorijas, būtent aklas per, palaidotas per ir per. Aklos skylės yra ant spausdintinės plokštės viršutinio ir apatinio paviršiaus ir turi tam tikrą gylį, skirtą prijungti paviršiaus grandinę prie žemiau esančios vidinės grandinės. Skylių gylis paprastai neviršija tam tikro santykio (diafragmos). Palaidotos skylės yra jungiamosios skylės vidiniame spausdintinės plokštės sluoksnyje, kurios nesiekia spausdintinės plokštės paviršiaus. Dviejų tipų skylės yra vidiniame plokštės sluoksnyje, kuris užbaigiamas per skylių liejimo procesą prieš laminavimą, o formuojant skylę gali sutapti keli vidiniai sluoksniai. Trečiasis tipas, vadinamas skylėmis, eina per visą plokštę ir gali būti naudojamas vidiniams sujungimams arba kaip komponentų tvirtinimo ir nustatymo angos. Kadangi per skylę lengviau įdiegti procesą, kaina yra mažesnė, todėl dauguma spausdintinių plokščių yra naudojamos, o ne kitų dviejų tipų skylių. Toliau pateiktos skylės be specialaus paaiškinimo laikomos skylėmis.

PCB per skylę pagrindinė koncepcija ir per skylę metodo įvedimas

Projektavimo požiūriu, skylė daugiausia susideda iš dviejų dalių, viena yra gręžimo anga viduryje, o kita-trinkelių sritis aplink gręžimo angą. Šių dviejų dalių dydis lemia skylės dydį. Akivaizdu, kad projektuojant didelės spartos didelio tankio PCB, dizaineris visada nori, kad skylė būtų kuo mažesnė, šis pavyzdys gali palikti daugiau vietos laidams, be to, kuo mažesnė skylė, tuo mažesnė jo parazitinė talpa tinka greitajai grandinei. Tačiau skylės dydžio sumažinimas tuo pačiu padidina sąnaudas, o skylės dydis negali būti sumažintas be apribojimų, jį riboja gręžimas (gręžimas) ir dengimas (apkalimas) ir kitos technologijos: kuo mažesnė skylė, tuo kuo ilgesnis gręžimo laikas, tuo lengviau nukrypti nuo centrinės padėties; Kai skylės gylis yra daugiau nei 6 kartus didesnis už skylės skersmenį, neįmanoma užtikrinti vienodo vario skylės sienos padengimo. Pavyzdžiui, jei įprastos 6 sluoksnių PCB plokštės storis (skylės gylis) yra 50 mililitrų, tada minimalus skylės skersmuo, kurį gali pateikti PCB gamintojai, yra 8 milimetrai. Plėtojant lazerinio gręžimo technologiją, gręžimo dydis taip pat gali būti vis mažesnis. Paprastai skylės skersmuo yra mažesnis arba lygus 6Mils, mes tai vadiname mikro skylute. Mikro skylės dažnai naudojamos projektuojant HDI (didelio tankio jungčių struktūra). „Microhole“ technologija leidžia skylę pataikyti tiesiai į trinkelę („VIA-in-pad“), o tai labai pagerina grandinės veikimą ir taupo vietą laidams.

Perdavimo linijos skylė yra impedancijos nepertraukiamumo lūžio taškas, dėl kurio signalas atsispindės. Paprastai lygiavertė perėjimo angos varža yra maždaug 12% mažesnė nei perdavimo linijos. Pavyzdžiui, 50 omų perdavimo linijos varža sumažės 6 omais, kai ji praeis per kiaurymę (specifinė taip pat susijusi su perėjimo angos dydžiu ir plokštės storiu, bet ne absoliučiu sumažėjimu). Tačiau atspindys, atsirandantis dėl impedanso netolydumo per skylę, iš tikrųjų yra labai mažas, o jo atspindžio koeficientas yra tik :(44-50)/(44+50) =0.06. Skylės sukeltos problemos labiau orientuotos į parazitinės talpos ir induktyvumo įtaką.

Parazitinė talpa ir induktyvumas per skylę

Parazitinė paklydimo talpa egzistuoja pačioje skylėje. Jei klojimo sluoksnyje esančios skylės suvirinimo pasipriešinimo zonos skersmuo yra D2, suvirinimo padėklo skersmuo yra D1, PCB plokštės storis yra T, o pagrindo dielektrinė konstanta yra ε, parazitinė talpa skylė yra maždaug C = 1.41εTD1/ (D2-D1).

Pagrindinis parazitinės talpos poveikis grandinei yra signalo pakilimo laiko pailginimas ir grandinės greičio sumažinimas. Pavyzdžiui, PCB plokštės, kurios storis 50Mil, jei kiaurymės trinkelės skersmuo yra 20Mil (gręžinio skersmuo yra 10Mil), o litavimo bloko skersmuo yra 40M, galime apytiksliai apskaičiuoti parazitinę talpą. skylė pagal aukščiau pateiktą formulę: C = 1.41 × 4.4 × 0.050 × 0.020 / (0.040-0.020) = 0.31 pF talpos sukeltas kilimo laiko pokytis yra maždaug toks: T10-90= 2.2c (Z0/2) =2.2×0.31x (50/2) =17.05ps Iš šių reikšmių matyti, kad nors didėjančio delsos ir lėtėjimo efektas, kurį sukelia vieno pralaidumo parazitinė talpa skylė nėra labai akivaizdi, jei perėjimo anga kelis kartus naudojama perjungimui tarp sluoksnių, bus naudojamos kelios skylės. Būkite atsargūs kurdami dizainą. Praktinėje konstrukcijoje parazitinė talpa gali būti sumažinta padidinus atstumą tarp skylės ir vario klojimo zonos (anti-pad) arba sumažinus trinkelės skersmenį. Projektuojant didelės spartos skaitmeninę grandinę, perėjimo angos parazitinis induktyvumas yra kenksmingesnis nei parazitinės talpos. Jo parazitinė serijos induktyvumas susilpnins apėjimo talpos indėlį ir sumažins visos elektros sistemos filtravimo efektyvumą. Mes galime paprasčiausiai apskaičiuoti parazitinį per skylę aproksimacijos induktyvumą naudodami šią empirinę formulę: L=5.08h [ln (4h/d) +1]

Kur L reiškia skylės induktyvumą, H yra skylės ilgis, o D – centrinės skylės skersmuo. Iš lygties matyti, kad skylės skersmuo turi mažai įtakos induktyvumui, o skylės ilgis turi didžiausią įtaką induktyvumui. Vis dar naudojant aukščiau pateiktą pavyzdį, induktyvumą iš skylės galima apskaičiuoti taip:

L = 5.08 × 0.050 [ln (4 × 0.050/0.010) +1] = 1.015nh Jei signalo pakilimo laikas yra 1ns, tada lygiavertė varža yra: XL = πL/T10-90 = 3.19 ω. Šios varžos negalima ignoruoti esant aukšto dažnio srovei. Visų pirma, apėjimo kondensatorius turi praeiti per dvi skyles, kad prijungtų tiekimo sluoksnį prie formavimo, taip padvigubindamas skylės parazitinį induktyvumą.

Trečia, kaip naudoti skylę

Atlikdami aukščiau pateiktą parazitinių kiaurymių charakteristikų analizę, matome, kad didelės spartos PCB konstrukcijoje iš pažiūros paprastos skylės dažnai turi didelį neigiamą poveikį grandinės dizainui. Norėdami sumažinti neigiamą skylės parazitinio poveikio poveikį, projektuodami galime pabandyti atlikti šiuos veiksmus:

1. Atsižvelgiant į kainą ir signalo kokybę, pasirenkamas tinkamas skylės dydis. Jei reikia, apsvarstykite galimybę naudoti skirtingų dydžių skyles. Pavyzdžiui, maitinimo arba įžeminimo kabeliams apsvarstykite galimybę naudoti didesnius dydžius, kad sumažintumėte varžą, o signalo laidams naudokite mažesnes angas. Žinoma, mažėjant skylės dydžiui, atitinkamos išlaidos didės.

2. Dvi aukščiau aptartos formulės rodo, kad plonesnių PCB plokščių naudojimas padeda sumažinti du parazitinius perforacijų parametrus.

3. Signalo laidai ant PCB plokštės neturėtų kiek įmanoma keisti sluoksnių, tai yra, kiek įmanoma nenaudoti nereikalingų skylių.

4. Maitinimo šaltinio ir žemės kaiščiai turi būti išgręžti artimiausioje skylėje, o laidas tarp skylės ir kaiščių turi būti kuo trumpesnis. Siekiant sumažinti lygiavertę induktyvumą, lygiagrečiai galima apsvarstyti kelias skylutes.

5. Kai kurios įžeminimo angos yra šalia signalo sluoksniavimo angų, kad būtų galima užtikrinti artimiausią signalo kilpą. Jūs netgi galite įdėti daug papildomų įžeminimo skylių ant PCB. Žinoma, jūs turite būti lankstus savo dizaino srityje. Aukščiau aptartas skylės modelis yra situacija, kai kiekviename sluoksnyje yra trinkelės. Kartais kai kuriuose sluoksniuose galime sumažinti arba net pašalinti trinkeles. Ypač tuo atveju, jei skylės tankis yra labai didelis, dėl to vario sluoksnyje gali susidaryti atjungta grandinės griovelis, kad būtų galima išspręsti ne tik skylės vietos perkėlimą, bet ir tokią problemą vario sluoksnyje, kad sumažintumėte trinkelės dydį.

6. Didesnio tankio PCB plokštėms, kurių tankis didesnis, galima atsižvelgti į mikro skylutes.