satu Konsep asas perforasi

Melalui lubang (VIA) adalah bahagian penting dari PCB berbilang lapisan, dan kos penggerudian biasanya menyumbang 30% hingga 40% dari kos pembuatan papan PCB. Secara sederhana, setiap lubang pada PCB boleh disebut lubang lulus. Dari segi fungsi, lubang boleh dibahagikan kepada dua kategori: satu digunakan untuk sambungan elektrik antara lapisan; Yang lain digunakan untuk penetapan atau penentuan kedudukan peranti. Dari segi prosesnya, lubang melalui ini secara amnya dibahagikan kepada tiga kategori, iaitu melalui buta, terkubur melalui dan melalui melalui. Lubang buta terletak di permukaan atas dan bawah papan litar PRINTED dan mempunyai kedalaman tertentu untuk menghubungkan litar permukaan ke litar dalaman di bawah. Kedalaman lubang biasanya tidak melebihi nisbah tertentu (aperture). Lubang terkubur adalah lubang sambungan di lapisan dalam papan litar bercetak yang tidak meluas ke permukaan papan litar bercetak. Kedua-dua jenis lubang tersebut terletak di lapisan dalaman papan litar, yang diselesaikan dengan proses cetakan lubang melalui sebelum laminasi, dan beberapa lapisan dalam mungkin bertindih semasa pembentukan lubang melalui. Jenis ketiga, yang disebut lubang melalui, melintasi seluruh papan litar dan boleh digunakan untuk sambungan dalaman atau sebagai lubang pemasangan dan penempatan komponen. Oleh kerana lubang melalui lebih mudah dilaksanakan dalam prosesnya, harganya lebih rendah, jadi kebanyakan papan litar bercetak menggunakannya, dan bukannya dua jenis lubang melalui yang lain. Yang berikut melalui lubang, tanpa penjelasan khas, akan dianggap sebagai lubang melalui.

Konsep asas PCB melalui lubang dan pengenalan kaedah melalui lubang

Dari sudut pandangan reka bentuk, lubang tembus terutamanya terdiri daripada dua bahagian, satu ialah lubang gerudi di tengah, dan satu lagi adalah kawasan pad di sekeliling lubang gerudi. Ukuran kedua-dua bahagian ini menentukan ukuran lubang melalui. Jelas, dalam reka bentuk PCB berkelajuan tinggi, berkepadatan tinggi, pereka selalu menginginkan lubang sekecil mungkin, sampel ini dapat meninggalkan lebih banyak ruang pendawaian, di samping itu, semakin kecil lubang, kapasitansi parasitnya sendiri lebih kecil, lebih banyak sesuai untuk litar berkelajuan tinggi. Tetapi pengurangan ukuran lubang pada masa yang sama membawa kenaikan kos, dan ukuran lubang tidak dapat dikurangkan tanpa had, ia dibatasi oleh penggerudian (gerudi) dan penyaduran (penyaduran) dan teknologi lain: semakin kecil lubang, semakin kecil lebih lama masa yang diperlukan untuk menggerudi, lebih mudah untuk menyimpang dari kedudukan tengah; Apabila kedalaman lubang lebih dari 6 kali diameter lubang, mustahil untuk menjamin penyaduran tembaga yang seragam pada dinding lubang. Sebagai contoh, jika ketebalan (kedalaman melalui lubang) papan PCB 6 lapisan biasa ialah 50Mil, maka diameter lubang minimum yang boleh disediakan oleh pengeluar PCB ialah 8Mil. Dengan perkembangan teknologi penggerudian laser, ukuran penggerudian juga dapat menjadi lebih kecil dan lebih kecil. Secara amnya, diameter lubang adalah kurang daripada atau sama dengan 6Mils, kami memanggilnya lubang mikro. Microhole selalunya digunakan dalam reka bentuk HDI (high density Interconnect structure). Teknologi lubang mikro membolehkan lubang dipukul terus pada pad (VIA-in-pad), yang sangat meningkatkan prestasi litar dan menjimatkan ruang pendawaian.

Lubang telus pada talian penghantaran ialah titik putus ketakselanjaran impedans, yang akan menyebabkan pantulan isyarat. Secara amnya, galangan setara bagi lubang telus adalah kira-kira 12% lebih rendah daripada saluran penghantaran. Sebagai contoh, impedans talian penghantaran 50ohm akan berkurangan sebanyak 6 ohm apabila ia melalui lubang melalui (khusus juga berkaitan dengan saiz lubang telus dan ketebalan plat, tetapi bukan penurunan mutlak). Walau bagaimanapun, pantulan yang disebabkan oleh ketakselanjaran impedans melalui lubang sebenarnya sangat kecil, dan pekali pantulannya hanya :(44-50)/(44+50) =0.06. Masalah yang disebabkan oleh lubang lebih tertumpu pada pengaruh kapasitans dan induktansi parasit.

Kapasiti parasit dan kearuhan melalui lubang

Kapasitansi sesat parasit terdapat di dalam lubang itu sendiri. Jika diameter zon rintangan kimpalan lubang pada lapisan peletakan ialah D2, diameter pad kimpalan ialah D1, ketebalan papan PCB ialah T, dan pemalar dielektrik substrat ialah ε, kemuatan parasit bagi lubang lebih kurang C = 1.41εTD1 / (D2-D1).

Kesan utama kapasitansi parasit pada litar adalah memanjangkan masa kenaikan isyarat dan mengurangkan kelajuan litar. Sebagai contoh, untuk papan PCB dengan ketebalan 50Mil, jika diameter pad lubang lubang adalah 20Mil (diameter lubang lubang adalah 10Mil) dan diameter blok pateri adalah 40Mil, kita dapat menghitung kapasitansi parasit lubang melalui formula di atas: C=1.41×4.4×0.050×0.020/ (0.040-0.020) =0.31pF perubahan masa kenaikan yang disebabkan oleh kapasiti adalah kira-kira seperti berikut: T10-90= 2.2c (Z0/2) =2.2×0.31x (50/2) =17.05ps Daripada nilai-nilai ini, dapat dilihat bahawa walaupun kesan peningkatan kelewatan dan perlambatan disebabkan oleh kemuatan parasit satu melalui- lubang tidak begitu jelas, jika lubang tembus digunakan untuk menukar antara lapisan untuk beberapa kali, lubang tembus berbilang akan digunakan. Berhati-hati dalam reka bentuk anda. Dalam reka bentuk praktikal, kapasitansi parasit dapat dikurangkan dengan meningkatkan jarak antara lubang dan zon peletakan tembaga (anti-pad) atau dengan mengurangkan diameter pad. Dalam reka bentuk litar digital berkelajuan tinggi, induktansi parasit lubang melalui lebih berbahaya daripada kapasitansi parasit. Induktansi siri parasitnya akan melemahkan sumbangan kapasitansi pintasan dan mengurangkan keberkesanan penyaringan keseluruhan sistem kuasa. Kita hanya boleh mengira kearuhan parasit bagi penghampiran lubang melalui menggunakan formula empirikal berikut: L=5.08j [ln (4j/d) +1]

Di mana L merujuk kepada induktansi lubang, H ialah panjang lubang, dan D ialah diameter lubang pusat. Hal ini dapat dilihat dari persamaan bahawa diameter lubang tidak banyak mempengaruhi induktansi, sedangkan panjang lubang mempunyai pengaruh terbesar pada induktansi. Masih menggunakan contoh di atas, induktansi keluar dari lubang boleh dikira sebagai:

L=5.08×0.050 [ln (4×0.050/0.010) +1] = 1.015nh Jika masa kenaikan isyarat ialah 1ns, maka saiz impedans yang setara ialah: XL=πL/T10-90=3.19 ω. Impedansi ini tidak dapat diabaikan dengan adanya arus frekuensi tinggi. Khususnya, kapasitor pintasan harus melalui dua lubang untuk menghubungkan lapisan bekalan ke formasi, sehingga menggandakan induktansi parasit lubang.

Tiga, bagaimana menggunakan lubang

Melalui analisis di atas mengenai ciri parasit lubang melalui, kita dapat melihat bahawa dalam reka bentuk PCB berkelajuan tinggi, lubang melalui yang kelihatan sederhana sering membawa kesan negatif yang besar pada reka bentuk litar. Untuk mengurangkan kesan buruk kesan parasit lubang, kita boleh cuba melakukan seperti berikut dalam reka bentuk:

1. Memandangkan kos dan kualiti isyarat, saiz lubang yang munasabah dipilih. Jika perlu, pertimbangkan untuk menggunakan saiz lubang yang berbeza. Contohnya, untuk kabel kuasa atau pembumian, pertimbangkan untuk menggunakan saiz yang lebih besar untuk mengurangkan galangan, dan untuk pendawaian isyarat, gunakan lubang yang lebih kecil. Sudah tentu, apabila saiz lubang berkurangan, kos yang sepadan akan meningkat.

2. Kedua-dua formula yang dibincangkan di atas menunjukkan bahawa penggunaan papan PCB yang lebih nipis membantu mengurangkan dua parameter parasit bagi perforasi.

3. Pendawaian isyarat pada papan PCB tidak boleh menukar lapisan sejauh mungkin, iaitu, jangan gunakan lubang yang tidak perlu sejauh mungkin.

4. Pin bekalan kuasa dan tanah hendaklah digerudi dalam lubang terdekat, dan plumbum antara lubang dan pin hendaklah sesingkat mungkin. Pelbagai lubang melalui boleh dipertimbangkan secara selari untuk mengurangkan aruhan yang setara.

5. Beberapa lubang tanah diletakkan di dekat lubang lapisan isyarat untuk menyediakan gelung terdekat untuk isyarat. Anda juga boleh meletakkan banyak lubang tambahan pada PCB. Sudah tentu, anda perlu fleksibel dalam reka bentuk anda. Model lubang melalui yang dibincangkan di atas adalah keadaan di mana terdapat pad di setiap lapisan. Kadang-kadang, kita boleh mengurangkan atau bahkan melepaskan pad di beberapa lapisan. Terutama jika ketumpatan lubang sangat besar, mungkin menyebabkan pembentukan alur litar terputus di lapisan tembaga, untuk menyelesaikan masalah seperti itu selain memindahkan lokasi lubang, kita juga dapat mempertimbangkan lubang di lapisan tembaga untuk mengurangkan ukuran pad.

6. Untuk papan PCB berkelajuan tinggi dengan ketumpatan yang lebih tinggi, lubang mikro boleh dipertimbangkan.