Viens. Vias pamatkoncepcija

Via ir viena no svarīgām sastāvdaļām daudzslāņu PCB, un urbšanas izmaksas parasti veido 30% līdz 40% no PCB ražošanas izmaksām. Vienkārši sakot, katru PCB caurumu var saukt par caurumu.

No funkciju viedokļa caurumus var iedalīt divās kategorijās: vienu izmanto elektriskajiem savienojumiem starp slāņiem; otru izmanto fiksācijas vai pozicionēšanas ierīcēm.

Procesa ziņā šie caurumi parasti tiek iedalīti trīs kategorijās, proti, aklie caurumi, aprakti caurumi un caurumi. Aklie caurumi atrodas iespiedshēmas plates augšējā un apakšējā virsmā, un tiem ir noteikts dziļums. Tos izmanto, lai savienotu virsmas līniju un apakšējo iekšējo līniju. Cauruma dziļums parasti nepārsniedz noteiktu attiecību (atvērumu). Ieraktais caurums attiecas uz savienojuma caurumu, kas atrodas iespiedshēmas plates iekšējā slānī, kas nesniedzas līdz shēmas plates virsmai. Iepriekš minētie divu veidu caurumi atrodas shēmas plates iekšējā slānī, un pirms laminēšanas tos pabeidz caurumu veidošanas process, un cauruma veidošanas laikā var pārklāties vairāki iekšējie slāņi. Trešo veidu sauc par caurumu, kas iekļūst visā shēmas platē un var tikt izmantots iekšējai savienošanai vai kā detaļu montāžas pozicionēšanas atvere. Tā kā caurumu ir vieglāk ieviest procesā un izmaksas ir zemākas, lielākā daļa iespiedshēmu plates izmanto to citu divu veidu caurumu caurumu vietā. Ja nav norādīts citādi, šādi caurumi tiek uzskatīti par caurumiem.

No dizaina viedokļa caurums galvenokārt sastāv no divām daļām, viena ir urbuma caurums vidū, bet otra ir spilventiņa apgabals ap urbuma caurumu. Šo divu daļu izmērs nosaka cauruma izmēru. Acīmredzot ātrgaitas, augsta blīvuma PCB dizainā dizaineri vienmēr cer, ka jo mazāks ir caurums, jo labāk, lai uz tāfeles varētu atstāt vairāk vietas vadiem. Turklāt, jo mazāks ir caurums, tam ir pašas parazitārā kapacitāte. Jo mazāks tas ir, jo piemērotāks ir ātrgaitas ķēdēm. Tomēr cauruma izmēra samazināšana rada arī izmaksu pieaugumu, un cauruma izmēru nevar samazināt bezgalīgi. To ierobežo procesa tehnoloģijas, piemēram, urbšana un apšuvums: jo mazāks ir urbums, urbis Jo ilgāks urbums, jo vieglāk ir novirzīties no centra stāvokļa; un, ja urbuma dziļums pārsniedz 6 reizes urbtā cauruma diametru, nevar garantēt, ka urbuma sienu var vienmērīgi pārklāt ar varu. Piemēram, parastas 6 slāņu PCB plātnes biezums (caururbuma dziļums) ir aptuveni 50 miljoni, tāpēc minimālais urbuma diametrs, ko var nodrošināt PCB ražotāji, var sasniegt tikai 8 miljonus.

Otrkārt, cauruma parazitārā kapacitāte

Pašam caurumam ir parazitāra kapacitāte pret zemi. Ja ir zināms, ka izolācijas cauruma diametrs uz cauruma zemes slāņa ir D2, cauruļu spilventiņa diametrs ir D1, PCB plāksnes biezums ir T un plāksnes pamatnes dielektriskā konstante ir ε, caurejas parazitārās kapacitātes lielums ir aptuveni: C=1.41εTD1/(D2-D1) Caurules parazitārās kapacitātes dēļ ķēde pagarinās signāla pieauguma laiku un samazinās ķēdes ātrumu. Piemēram, PCB, kura biezums ir 50 miljoni, ja tiek izmantots caurums ar iekšējo diametru 10 miljoni un spilventiņa diametrs ir 20 miljoni, un attālums starp paliktni un iezemēto vara laukumu ir 32 milti, tad mēs varam aptuveni aprēķināt caurumu. izmantojot iepriekš minēto formulu Parazītiskā kapacitāte ir aptuveni: C=1.41×4.4×0.050×0.020/(0.032-0.020)=0.517pF, pieauguma laika izmaiņas, ko izraisa šī kapacitātes daļa, ir: T10-90=2.2C(Z0 /2) = 2.2 x 0.517 x (55/2) = 31.28 ps. No šīm vērtībām var redzēt, ka, lai gan viena caurlaides parazitārās kapacitātes izraisītā pieauguma aizkaves ietekme nav acīmredzama, ja trasē tiek izmantota vairākas reizes, lai pārslēgtos starp slāņiem, projektētājam tomēr būtu jāņem vērā uzmanīgi.

Treškārt, cauruma parazitārā induktivitāte

Līdzīgi ir arī parazitārās induktivitātes kopā ar caurumu parazitāro kapacitāti. Ātrgaitas digitālo ķēžu projektēšanā caureju parazitārās induktivitātes radītais kaitējums bieži vien ir lielāks nekā parazitārās kapacitātes ietekme. Tā parazitārā virknes induktivitāte vājinās apvada kondensatora ieguldījumu un vājinās visas energosistēmas filtrēšanas efektu. Mēs varam vienkārši aprēķināt cauruma aptuveno parazītisko induktivitāti ar šādu formulu: L=5.08h[ln(4h/d)+1] kur L attiecas uz cauruma induktivitāti, h ir cauruma garums un d ir centrs Cauruma diametrs. No formulas var redzēt, ka caurejas diametram ir neliela ietekme uz induktivitāti, un caurejas garumam ir vislielākā ietekme uz induktivitāti. Joprojām izmantojot iepriekš minēto piemēru, caurejas induktivitāti var aprēķināt šādi: L = 5.08 × 0.050 [ln(4 × 0.050/0.010) + 1] = 1.015 nH. Ja signāla pieauguma laiks ir 1ns, tad tā ekvivalentā pretestība ir: XL=πL/T10-90=3.19Ω. Šādu pretestību vairs nevar ignorēt, kad pāriet augstfrekvences strāvas. Īpaša uzmanība jāpievērš tam, ka, savienojot barošanas plakni un iezemējuma plakni, apvada kondensatoram ir jāiziet cauri diviem caurumiem, lai caureju parazitārā induktivitāte pieaugtu eksponenciāli.

Ceturtkārt, izmantojot dizainu ātrgaitas PCB

Veicot iepriekš minēto caurumu parazitāro īpašību analīzi, mēs varam redzēt, ka ātrgaitas PCB projektēšanā šķietami vienkāršie caurumi bieži rada lielu negatīvu ietekmi uz ķēdes dizainu. Lai samazinātu kaitīgo ietekmi, ko izraisa cauruļu parazitārā ietekme, projektēšanā var veikt sekojošo:

1. No izmaksu un signāla kvalitātes viedokļa izvēlieties saprātīgu izmēru, izmantojot. Piemēram, 6-10 slāņu atmiņas moduļa PCB konstrukcijai labāk izmantot 10/20Mil (urbts/pad) caurlaides. Dažām liela blīvuma maza izmēra plāksnēm varat arī mēģināt izmantot 8/18 milj. caurums. Pašreizējos tehniskajos apstākļos ir grūti izmantot mazākus caurumus. Strāvas vai zemējuma caurumiem varat apsvērt iespēju izmantot lielāku izmēru, lai samazinātu pretestību.

2. No divām iepriekš aplūkotajām formulām var secināt, ka plānāka PCB izmantošana veicina abu parazitāro parametru samazināšanu.

3. Centieties nemainīt signāla trases slāņus uz PCB plates, tas ir, mēģiniet neizmantot nevajadzīgus caurumus.

4. Strāvas un zemējuma tapas ir jāizurbj tuvumā, un vads starp caurumu un tapu jābūt pēc iespējas īsākam, jo ​​tie palielinās induktivitāti. Tajā pašā laikā strāvas un zemējuma vadiem jābūt pēc iespējas biezākiem, lai samazinātu pretestību.

5. Novietojiet dažus iezemētus caurumus netālu no signāla slāņa caurumiem, lai nodrošinātu tuvāko cilpu signālam. Ir iespējams pat novietot lielu skaitu lieko zemējuma cauruļu uz PCB plates. Protams, dizainam jābūt elastīgam. Iepriekš apspriestais caurlaides modelis ir gadījums, kad uz katra slāņa ir spilventiņi. Dažreiz mēs varam samazināt vai pat noņemt dažu slāņu spilventiņus. Īpaši tad, ja cauruļu blīvums ir ļoti augsts, tas var izraisīt lūzuma rievas veidošanos, kas atdala cilpu vara slānī. Lai atrisinātu šo problēmu, papildus caurejas pozīcijas pārvietošanai mēs varam arī apsvērt iespēju novietot caurumu uz vara slāņa. Paliktņa izmērs ir samazināts.