universāls Perforācijas pamatjēdziens

Caurplūde (VIA) ir svarīga daļa Daudzslāņu PCB, un caurumu urbšanas izmaksas parasti veido 30% līdz 40% no PCB plākšņu izgatavošanas izmaksām. Vienkārši sakot, katru PCB caurumu var saukt par caurumu. Funkcijas ziņā caurumu var iedalīt divās kategorijās: vienu izmanto elektriskajam savienojumam starp slāņiem; Otru izmanto ierīces fiksēšanai vai pozicionēšanai. Procesa ziņā šie caurumi parasti ir sadalīti trīs kategorijās, proti, akli caur, aprakti caur un caur. Aklie caurumi atrodas uz PRINTED shēmas plates augšējās un apakšējās virsmas, un tiem ir noteikts dziļums virsmas ķēdes savienošanai ar zemāk esošo iekšējo ķēdi. Caurumu dziļums parasti nepārsniedz noteiktu attiecību (diafragmu). Apraktie caurumi ir savienojuma caurumi iespiedshēmas plates iekšējā slānī, kas neattiecas uz iespiedshēmas plates virsmu. Divu veidu caurumi atrodas shēmas plates iekšējā slānī, ko pirms laminēšanas pabeidz caurumveida formēšanas process, un cauruma veidošanās laikā var tikt pārklāti vairāki iekšējie slāņi. Trešais veids, ko sauc par caurumiem, iet cauri visai shēmas platei, un to var izmantot iekšējiem starpsavienojumiem vai kā detaļu montāžas un izvietošanas atveres. Tā kā caurumu ir vieglāk īstenot procesā, izmaksas ir zemākas, tāpēc lielākā daļa iespiedshēmas plates tiek izmantotas, nevis pārējie divi caurumu veidi. Turpmāk minētie caurumi bez īpaša paskaidrojuma tiek uzskatīti par caurumiem.

PCB caur caurumu pamatkoncepcija un caurumu metodes ieviešana

No konstrukcijas viedokļa caurejošais caurums galvenokārt sastāv no divām daļām, viena ir urbuma caurums vidū, bet otrs ir paliktņa laukums ap urbuma caurumu. Šo divu daļu izmērs nosaka cauruma izmēru. Acīmredzot, izstrādājot ātrgaitas, augsta blīvuma PCB, dizainers vienmēr vēlas, lai caurums būtu pēc iespējas mazāks, šis paraugs var atstāt vairāk elektroinstalācijas vietas, turklāt, jo mazāks caurums, tā parazītiskā kapacitāte ir mazāka, vairāk piemērots ātrgaitas ķēdei. Bet cauruma izmēra samazināšana vienlaikus palielina izmaksas, un urbuma izmēru nevar samazināt bez ierobežojumiem, to ierobežo urbšana (urbšana) un apšuvums (apšuvums) un citas tehnoloģijas: jo mazāks ir caurums, jo jo ilgāks laiks nepieciešams urbšanai, jo vieglāk ir novirzīties no centra stāvokļa; Ja urbuma dziļums ir vairāk nekā 6 reizes lielāks par cauruma diametru, nav iespējams garantēt vienmērīgu atveres sienas pārklājumu. Piemēram, ja parastās 6 slāņu PCB plāksnes biezums (cauruma dziļums) ir 50Mil, tad minimālais caurumu diametrs, ko var nodrošināt PCB ražotāji, ir 8Mil. Attīstoties lāzerurbšanas tehnoloģijai, arī urbšanas izmēri var būt arvien mazāki. Parasti cauruma diametrs ir mazāks vai vienāds ar 6 miliem, mēs to saucam par mikro caurumu. Mikrocaurumi bieži tiek izmantoti HDI (augsta blīvuma starpsavienojumu struktūras) projektēšanā. Microhole tehnoloģija ļauj trāpīt caurumu tieši pret paliktni (VIA-in-pad), kas ievērojami uzlabo ķēdes veiktspēju un ietaupa vietu elektroinstalācijā.

Pārvades līnijas caurums ir pretestības pārtraukuma punkts, kas izraisīs signāla atstarošanu. Parasti caurejas cauruma ekvivalentā pretestība ir par aptuveni 12% zemāka nekā pārvades līnijas pretestība. Piemēram, 50 omu pārvades līnijas pretestība samazināsies par 6 omi, kad tā iet caur caurumu (konkrēta ir saistīta arī ar caurlaides izmēru un plāksnes biezumu, bet ne absolūtu samazinājumu). Tomēr atstarojums, ko izraisa pretestības pārtraukums caur caurumu, patiesībā ir ļoti mazs, un tā atstarošanas koeficients ir tikai: (44-50)/(44+50) = 0.06. Cauruma radītās problēmas ir vairāk vērstas uz parazitārās kapacitātes un induktivitātes ietekmi.

Parazītiskā kapacitāte un induktivitāte caur caurumu

Parazītiskā izkliedētā kapacitāte pastāv pašā caurumā. Ja klājuma slāņa cauruma metināšanas pretestības zonas diametrs ir D2, metināšanas spilventiņa diametrs ir D1, PCB plāksnes biezums ir T un pamatnes dielektriskā konstante ir ε, tad slāņa parazītiskā kapacitāte ir caurums ir aptuveni C=1.41εTD1/ (D2-D1).

Galvenā parazītiskās kapacitātes ietekme uz ķēdi ir signāla pieauguma laika pagarināšana un ķēdes ātruma samazināšana. Piemēram, PCB plāksnei, kuras biezums ir 50 mili, ja cauruma spilventiņa diametrs ir 20 mili (urbuma diametrs ir 10 mili) un lodēšanas bloka diametrs ir 40 mili, mēs varam tuvināt parazitāro kapacitāti. caurums pēc iepriekš minētās formulas: C = 1.41 × 4.4 × 0.050 × 0.020 / (0.040-0.020) = 0.31 pF kapacitātes izraisītās pieauguma laika izmaiņas ir aptuveni šādas: T10-90= 2.2c (Z0/2) =2.2 × 0.31x (50/2) =17.05 ps No šīm vērtībām var redzēt, ka, lai gan pieaugošās aiztures un palēnināšanas efekts, ko izraisa viena caurlaides kapacitāte. caurums nav īpaši acīmredzams, ja caurejošo caurumu izmanto, lai vairākas reizes pārslēgtos starp slāņiem, tiks izmantoti vairāki caurumi. Esiet piesardzīgs savā dizainā. Praktiskā dizainā parazitāro kapacitāti var samazināt, palielinot attālumu starp caurumu un vara ieklāšanas zonu (pretpaliktnis) vai samazinot paliktņa diametru. Ātrgaitas digitālās shēmas projektēšanā cauruma cauruma parazītiskā induktivitāte ir kaitīgāka nekā parazitārā kapacitāte. Tā parazītiskā sērijas induktivitāte vājinās apvedceļa kapacitātes ieguldījumu un samazinās visas energosistēmas filtrēšanas efektivitāti. Mēs varam vienkārši aprēķināt caurejas aproksimācijas parazitāro induktivitāti, izmantojot šādu empīrisko formulu: L=5.08h [ln (4h/d) +1]

Kur L attiecas uz cauruma induktivitāti, H ir cauruma garums, un D ir centrālā cauruma diametrs. No vienādojuma var redzēt, ka cauruma diametram ir maza ietekme uz induktivitāti, bet urbuma garumam ir vislielākā ietekme uz induktivitāti. Joprojām izmantojot iepriekš minēto piemēru, induktivitāti no cauruma var aprēķināt šādi:

L=5.08×0.050 [ln (4×0.050/0.010) +1] = 1.015nh Ja signāla pieauguma laiks ir 1ns, tad ekvivalentais pretestības lielums ir: XL=πL/T10-90=3.19 ω. Šo pretestību nevar ignorēt augstfrekvences strāvas klātbūtnē. Jo īpaši apvedceļa kondensatoram ir jāiet cauri diviem caurumiem, lai savienotu barošanas slāni ar veidojumu, tādējādi dubultojot urbuma parazītisko induktivitāti.

Treškārt, kā izmantot caurumu

Izmantojot iepriekš minēto caurumu caurumu parazitāro īpašību analīzi, mēs varam redzēt, ka ātrgaitas PCB konstrukcijā šķietami vienkāršie caurumi bieži rada lielu negatīvu ietekmi uz ķēdes dizainu. Lai samazinātu urbuma parazitārās iedarbības nelabvēlīgo ietekmi, projektēšanā varam mēģināt rīkoties šādi:

1. Ņemot vērā izmaksas un signāla kvalitāti, tiek izvēlēts saprātīgs cauruma izmērs. Ja nepieciešams, apsveriet iespēju izmantot dažāda izmēra caurumus. Piemēram, barošanas vai zemējuma kabeļiem apsveriet iespēju izmantot lielākus izmērus, lai samazinātu pretestību, un signāla vadiem izmantojiet mazākus caurumus. Protams, samazinoties cauruma izmēram, pieaugs atbilstošās izmaksas.

2. Abas iepriekš apspriestās formulas parāda, ka plānāku PCB plākšņu izmantošana palīdz samazināt abus perforāciju parazītiskos parametrus.

3. Signāla vadiem uz PCB plates nedrīkst pēc iespējas vairāk mainīt slāņus, tas ir, pēc iespējas neizmantojiet nevajadzīgus caurumus.

4. Barošanas avota un zemes tapas jāizurbj tuvākajā caurumā, un vadam starp caurumu un tapām jābūt pēc iespējas īsākam. Lai samazinātu līdzvērtīgu induktivitāti, paralēli var apsvērt vairākus caurumus.

5. Daži zemes caurumi ir novietoti pie signāla slāņošanas caurumiem, lai nodrošinātu signālam tuvāko cilpu. Jūs pat varat uzlikt daudz papildu zemes caurumu uz PCB. Protams, jums jābūt elastīgam savā dizainā. Iepriekš apskatītais cauruma modelis ir situācija, kad katrā slānī ir spilventiņi. Dažreiz mēs varam samazināt vai pat noņemt spilventiņus dažos slāņos. Īpaši gadījumā, ja urbuma blīvums ir ļoti liels, tas var novest pie nogriezta ķēdes rievas veidošanās vara slānī, lai atrisinātu šādu problēmu papildus urbuma atrašanās vietas pārvietošanai, mēs varam apsvērt arī caurumu vara slānī, lai samazinātu spilventiņa izmēru.

6. Ātrgaitas PCB plāksnēm ar lielāku blīvumu var apsvērt mikro caurumus.