In PCB HDI berkelajuan tinggi reka bentuk, melalui reka bentuk adalah faktor penting. Ia terdiri daripada lubang, kawasan pad di sekeliling lubang, dan kawasan pengasingan lapisan POWER, yang biasanya dibahagikan kepada tiga jenis: lubang buta, lubang tertimbus dan lubang melalui. Dalam proses reka bentuk PCB, melalui analisis kemuatan parasit dan kearuhan parasit vias, beberapa langkah berjaga-jaga dalam reka bentuk vias PCB berkelajuan tinggi diringkaskan.

At present, high-speed PCB design is widely used in communications, computers, graphics and image processing and other fields. All high-tech value-added electronic product designs are pursuing features such as low power consumption, low electromagnetic radiation, high reliability, miniaturization, and light weight. In order to achieve the above goals, via design is an important factor in high-speed PCB design.

1. Melalui
Melalui adalah faktor penting dalam reka bentuk PCB berbilang lapisan. A via terutamanya terdiri daripada tiga bahagian, satu ialah lubang; yang lain ialah kawasan pad di sekeliling lubang; dan yang ketiga ialah kawasan pengasingan lapisan POWER. Proses lubang melalui adalah untuk menyadur lapisan logam pada permukaan silinder dinding lubang lubang melalui dengan pemendapan kimia untuk menyambungkan kerajang tembaga yang perlu disambungkan ke lapisan tengah, dan bahagian atas dan bawah lubang melalui dibuat menjadi pad biasa Bentuknya boleh disambung terus dengan garisan di bahagian atas dan bawah, atau tidak disambungkan. Vias boleh memainkan peranan penyambungan elektrik, penetapan atau peranti penentu kedudukan.

Vias biasanya dibahagikan kepada tiga kategori: lubang buta, lubang tertimbus dan lubang melalui.

Lubang buta terletak pada permukaan atas dan bawah papan litar bercetak dan mempunyai kedalaman tertentu. Ia digunakan untuk menyambungkan garisan permukaan dan garisan dalam yang mendasari. Kedalaman lubang dan diameter lubang biasanya tidak melebihi nisbah tertentu.

Lubang terkubur merujuk kepada lubang sambungan yang terletak di lapisan dalam papan litar bercetak, yang tidak meluas ke permukaan papan litar.

Vias buta dan vias tertimbus kedua-duanya terletak di lapisan dalam papan litar, yang dilengkapkan dengan proses pembentukan lubang telus sebelum pelapisan, dan beberapa lapisan dalam mungkin bertindih semasa pembentukan vias.

Lubang melalui, yang melalui seluruh papan litar, boleh digunakan untuk interkoneksi dalaman atau sebagai lubang kedudukan pemasangan komponen. Memandangkan lubang melalui lebih mudah untuk dilaksanakan dalam proses dan kos yang lebih rendah, papan litar bercetak biasanya menggunakan lubang.

2. Kemuatan parasit vias
Via itu sendiri mempunyai kapasitansi parasit ke tanah. Jika diameter lubang pengasingan pada lapisan tanah melalui ialah D2, diameter pad melalui ialah D1, ketebalan PCB ialah T, dan pemalar dielektrik substrat papan ialah ε, maka Kapasiti parasit bagi melalui adalah serupa dengan:

C =1.41εTD1/(D2-D1)

Kesan utama kapasitansi parasit lubang melalui pada litar adalah untuk memanjangkan masa kenaikan isyarat dan mengurangkan kelajuan litar. Semakin kecil nilai kapasitansi, semakin kecil kesannya.

3. Kearuhan parasit vias
Via itu sendiri mempunyai kearuhan parasit. Dalam reka bentuk litar digital berkelajuan tinggi, bahaya yang disebabkan oleh kearuhan parasit melalui selalunya lebih besar daripada pengaruh kemuatan parasit. Kearuhan siri parasit melalui akan melemahkan fungsi kapasitor pintasan dan melemahkan kesan penapisan keseluruhan sistem kuasa. Jika L merujuk kepada kearuhan melalui, h ialah panjang melalui, dan d ialah diameter lubang tengah, kearuhan parasit melalui melalui adalah serupa dengan:

L=5.08j［ln(4j/h) 1］

It can be seen from the formula that the diameter of the via has a small influence on the inductance, and the length of the via has the greatest influence on the inductance.

4. Bukan melalui melalui teknologi
Non-through vias include blind vias and buried vias.

Dalam teknologi bukan melalui melalui, aplikasi vias buta dan vias terkubur boleh mengurangkan saiz dan kualiti PCB, mengurangkan bilangan lapisan, meningkatkan keserasian elektromagnet, meningkatkan ciri-ciri produk elektronik, mengurangkan kos, dan juga membuat reka bentuk berfungsi lebih Mudah dan pantas. Dalam reka bentuk dan pemprosesan PCB tradisional, melalui lubang boleh membawa banyak masalah. Pertama, mereka menduduki sejumlah besar ruang yang berkesan, dan kedua, sejumlah besar lubang melalui padat padat di satu tempat, yang juga mewujudkan halangan besar kepada pendawaian lapisan dalam PCB multilayer. Lubang melalui ini menduduki ruang yang diperlukan untuk pendawaian, dan mereka secara intensif melalui bekalan kuasa dan tanah. Permukaan lapisan wayar juga akan memusnahkan ciri impedans lapisan wayar tanah kuasa dan menjadikan lapisan wayar tanah kuasa tidak berkesan. Dan kaedah penggerudian mekanikal konvensional akan menjadi 20 kali ganda beban kerja teknologi bukan melalui lubang.

Dalam reka bentuk PCB, walaupun saiz pad dan vias telah berkurangan secara beransur-ansur, jika ketebalan lapisan papan tidak dikurangkan secara proporsional, nisbah aspek lubang melalui akan meningkat, dan peningkatan nisbah aspek lubang melalui akan berkurangan. kebolehpercayaan. Dengan kematangan teknologi penggerudian laser canggih dan teknologi etsa kering plasma, adalah mungkin untuk menggunakan lubang buta kecil yang tidak menembusi dan lubang tertimbus kecil. Jika diameter vias tidak menembusi ini ialah 0.3mm, parameter parasit adalah Kira-kira 1/10 daripada lubang konvensional asal, yang meningkatkan kebolehpercayaan PCB.

Oleh kerana teknologi bukan melalui melalui, terdapat beberapa vias besar pada PCB, yang boleh memberikan lebih banyak ruang untuk jejak. Ruang yang tinggal boleh digunakan untuk tujuan perisai kawasan besar untuk meningkatkan prestasi EMI/RFI. Pada masa yang sama, lebih banyak ruang yang tinggal juga boleh digunakan untuk lapisan dalam untuk melindungi sebahagian peranti dan kabel rangkaian utama, supaya ia mempunyai prestasi elektrik terbaik. Penggunaan vias bukan melalui memudahkan untuk mengipas pin peranti, menjadikannya mudah untuk mengarahkan peranti pin berketumpatan tinggi (seperti peranti berpakej BGA), memendekkan panjang pendawaian dan memenuhi keperluan pemasaan litar berkelajuan tinggi .

5. Melalui pemilihan dalam PCB biasa
Dalam reka bentuk PCB biasa, kemuatan parasit dan kearuhan parasit melalui mempunyai sedikit kesan ke atas reka bentuk PCB. Untuk reka bentuk PCB 1-4 lapisan, 0.36mm/0.61mm/1.02mm (kawasan pengasingan lubang/pad/POWER biasanya dipilih) ) Vias adalah lebih baik. Untuk talian isyarat dengan keperluan khas (seperti talian kuasa, talian bumi, talian jam, dll.), vias 0.41mm/0.81mm/1.32mm boleh digunakan, atau vias saiz lain boleh dipilih mengikut situasi sebenar.

6. Melalui reka bentuk dalam PCB berkelajuan tinggi
Melalui analisis di atas ciri-ciri parasit vias, kita dapat melihat bahawa dalam reka bentuk PCB berkelajuan tinggi, vias yang kelihatan mudah sering membawa kesan negatif yang besar kepada reka bentuk litar. Untuk mengurangkan kesan buruk yang disebabkan oleh kesan parasit vias, perkara berikut boleh dilakukan dalam reka bentuk:

(1) Pilih yang munasabah melalui saiz. Untuk reka bentuk PCB berketumpatan am berbilang lapisan, lebih baik menggunakan vias 0.25mm/0.51mm/0.91mm (lubang gerudi/pad/kawasan pengasingan POWER); untuk sesetengah PCB berketumpatan tinggi, 0.20mm/0.46 juga boleh digunakan vias mm/0.86mm, anda juga boleh mencuba vias bukan melalui; untuk kuasa atau ground vias, anda boleh mempertimbangkan untuk menggunakan saiz yang lebih besar untuk mengurangkan impedans;

(2) Lebih besar kawasan pengasingan POWER, lebih baik, memandangkan kepadatan melalui pada PCB, secara amnya D1=D2 0.41;

(3) Cuba untuk tidak menukar lapisan kesan isyarat pada PCB, yang bermaksud untuk meminimumkan vias;

(4) Penggunaan PCB yang lebih nipis adalah kondusif untuk mengurangkan dua parameter parasit melalui;

(5) Pin kuasa dan tanah hendaklah dibuat melalui lubang berdekatan. Lebih pendek plumbum antara lubang melalui dan pin, lebih baik, kerana ia akan meningkatkan induktansi. Pada masa yang sama, kuasa dan petunjuk tanah harus setebal mungkin untuk mengurangkan impedans;

(6) Letakkan beberapa vias pembumian berhampiran vias lapisan isyarat untuk menyediakan gelung jarak dekat untuk isyarat.

Sudah tentu, isu khusus perlu dianalisis secara terperinci semasa mereka bentuk. Memandangkan kedua-dua kos dan kualiti isyarat secara menyeluruh, dalam reka bentuk PCB berkelajuan tinggi, pereka sentiasa berharap bahawa lebih kecil lubang melalui, lebih baik, supaya lebih banyak ruang pendawaian boleh ditinggalkan di papan. Di samping itu, lebih kecil lubang melalui, sendiri Lebih kecil kapasiti parasit, lebih sesuai untuk litar berkelajuan tinggi. Dalam reka bentuk PCB berketumpatan tinggi, penggunaan vias bukan melalui dan pengurangan saiz vias juga telah membawa peningkatan dalam kos, dan saiz vias tidak boleh dikurangkan selama-lamanya. Ia dipengaruhi oleh proses penggerudian dan penyaduran elektrik pengeluar PCB. Had teknikal harus diberi pertimbangan yang seimbang dalam reka bentuk melalui PCB berkelajuan tinggi.