Through hole (VIA) is een belangrijk onderdeel van meerlagige printplaat, en de kosten van het boren van gaten zijn meestal goed voor 30% tot 40% van de kosten van het maken van printplaten. Simpel gezegd, elk gat op een PCB kan een doorgangsgat worden genoemd. Qua functie kan het gat in twee categorieën worden verdeeld: één wordt gebruikt voor de elektrische verbinding tussen lagen; De andere wordt gebruikt voor fixatie of positionering van het apparaat.

Qua proces zijn deze doorgaande gaten in het algemeen onderverdeeld in drie categorieën, namelijk blinde via, begraven via en doorgaande via. Blinde gaten bevinden zich aan de boven- en onderkant van de PRINTED-printplaat en hebben een bepaalde diepte om het oppervlaktecircuit te verbinden met het binnenste circuit eronder. De diepte van de gaten overschrijdt meestal een bepaalde verhouding (diafragma) niet. Begraven gaten zijn verbindingsgaten in de binnenste laag van de printplaat die zich niet uitstrekken tot het oppervlak van de printplaat. De twee soorten gaten bevinden zich in de binnenste laag van de printplaat, die wordt voltooid door het doorlopende vormproces vóór het lamineren, en verschillende binnenlagen kunnen elkaar overlappen tijdens de vorming van het doorgaande gat. Het derde type, doorlopende gaten genoemd, loopt door de gehele printplaat en kan worden gebruikt voor interne verbindingen of als montage- en plaatsingsgaten voor componenten. Omdat het doorgaande gat gemakkelijker te implementeren is in het proces, zijn de kosten lager, dus worden de meeste printplaten gebruikt, in plaats van de andere twee soorten doorgaand gat. De volgende doorlopende gaten, zonder speciale uitleg, worden beschouwd als doorgaande gaten.

Hoeveel weet u over PCB-ontwerpgat?

Vanuit ontwerpoogpunt bestaat een doorgaand gat hoofdzakelijk uit twee delen, het ene is het boorgat in het midden en het andere is het kussengebied rond het boorgat, zoals weergegeven in de onderstaande afbeelding. De grootte van deze twee delen bepaalt de grootte van het doorgaande gat. Vanzelfsprekend wil de ontwerper bij het ontwerp van hogesnelheidsprintplaten met hoge dichtheid altijd het gat zo klein mogelijk, dit monster kan meer bedradingsruimte achterlaten, bovendien, hoe kleiner het gat, zijn eigen parasitaire capaciteit is kleiner, meer geschikt voor high-speed circuit. Maar de gatgrootte neemt tegelijkertijd af, brengt de kostenstijging met zich mee, en de grootte van het gat kan niet onbeperkt worden verkleind, het wordt beperkt door boren (boor) en plateren (plating) en andere technologie: hoe kleiner het gat, hoe hoe langer het boren duurt, hoe gemakkelijker het is om van het midden af ​​te wijken; Wanneer de diepte van het gat meer dan 6 keer de diameter van het gat is, is het onmogelijk om de uniforme koperbeplating van de gatwand te garanderen. De huidige normale dikte (doorgaande gatdiepte) van een 6-laags printplaat is bijvoorbeeld ongeveer 50Mil, dus de minimale boordiameter die PCB-fabrikanten kunnen bieden, kan slechts 8Mil bereiken. De parasitaire capaciteit van het gat zelf bestaat op de grond, als de diameter van het isolatiegat D2 is, is de diameter van het gatkussen D1, de dikte van de printplaat is T en de diëlektrische constante van het substraat is ε, de parasitaire capaciteit van het gat is ongeveer: C=1.41εTD1/ (D2-D1)

Het belangrijkste effect van parasitaire capaciteit op het circuit is om de stijgtijd van het signaal te verlengen en de circuitsnelheid te verlagen. Bijvoorbeeld, voor een printplaat met een dikte van 50Mil, als de binnendiameter van het gat 10Mil is, de diameter van de pad 20Mil is en de afstand tussen de pad en de koperen vloer 32Mil is, kunnen we de parasitaire capaciteit benaderen van het gat met behulp van de bovenstaande formule: C=1.41×4.4×0.050×0.020/ (0.032-0.020) =0.517pF, de stijgtijdvariatie veroorzaakt door dit deel van de capaciteit is: T10-90=2.2C (Z0/2) =2.2×0.517x (55/ 2) =31.28ps. Uit deze waarden is het duidelijk dat, hoewel het effect van parasitaire capaciteit van een enkel gat op de stijgvertraging niet duidelijk is, ontwerpers voorzichtig moeten zijn als meerdere gaten worden gebruikt voor laag-naar-laag schakelen.

Bij het ontwerp van snelle digitale circuits is de parasitaire inductantie van de parasitaire inductantie door het gat vaak groter dan de impact van parasitaire capaciteit. De parasitaire serie-inductantie zal de bijdrage van de bypass-capaciteit verzwakken en de filtereffectiviteit van het gehele voedingssysteem verminderen. We kunnen eenvoudig de parasitaire inductantie van een through-hole benadering berekenen met behulp van de volgende formule: L=5.08h [ln (4h/d) +1] waarbij L verwijst naar de through-hole inductantie, h is de lengte van de door- gat, en D is de diameter van het centrale gat. Uit de vergelijking blijkt dat de diameter van het gat weinig invloed heeft op de inductantie, terwijl de lengte van het gat de grootste invloed heeft op de inductantie. Nog steeds met het bovenstaande voorbeeld, kan de inductantie uit het gat worden berekend als L=5.08×0.050 [ln (4×0.050/0.010) +1] = 1.015nh. Als de stijgtijd van het signaal 1ns is, dan is de equivalente impedantiegrootte: XL=πL/T10-90=3.19 ω. Deze impedantie kan niet worden genegeerd in de aanwezigheid van hoogfrequente stroom. In het bijzonder moet de bypass-condensator door twee gaten gaan om de voedingslaag met de formatie te verbinden, waardoor de parasitaire inductantie van het gat wordt verdubbeld.

Door de bovenstaande analyse van de parasitaire kenmerken van het gat, kunnen we zien dat in een high-speed PCB-ontwerp het schijnbaar eenvoudige gat vaak grote negatieve effecten heeft op het circuitontwerp. Om de nadelige effecten van het parasitaire effect van het gat te verminderen, kunnen we zoveel mogelijk doen in het ontwerp: 1. Kies uit de twee aspecten van kosten en signaalkwaliteit een redelijke afmeting van het gat. Bijvoorbeeld, voor 6-10 lagen MEMORY module PCB-ontwerp, is het beter om 10/20mil (boren/pad) door het gat te kiezen, voor een klein formaat bord met hoge dichtheid, kunt u ook proberen om 8/18mil door het gat te gebruiken het gat. Met de huidige technologie zou het moeilijk zijn om kleinere gaten te gebruiken. Voor voeding of aardedraad kan worden overwogen om een ​​grotere maat te gebruiken om de impedantie te verminderen.

2. De twee hierboven besproken formules laten zien dat het gebruik van dunnere printplaten helpt om de twee parasitaire parameters door gaten te verminderen.

3. de signaalbedrading op de printplaat mag de laag niet zo ver mogelijk veranderen, dat wil zeggen, probeer geen onnodige gaten te gebruiken.

4. De pinnen van de voeding en de grond moeten in de buurt worden geboord. Hoe korter de afstand tussen de pinnen en de gaten, hoe beter, omdat ze zullen leiden tot een toename van de inductie. Tegelijkertijd moeten de voedings- en aardingskabels zo dik mogelijk zijn om de impedantie te verminderen.

5. Plaats enkele aardingsgaten in de buurt van de gaten van de signaallaagverandering om de dichtstbijzijnde lus voor het signaal te bieden. Je kunt zelfs veel extra grondgaten op de printplaat zetten. Natuurlijk moet je flexibel zijn in je ontwerp. Het hierboven besproken model met doorlopende gaten is een situatie waarbij er in elke laag kussens zijn. Soms kunnen we pads in sommige lagen verminderen of zelfs verwijderen. Vooral in het geval dat de gatdichtheid erg groot is, kan dit leiden tot de vorming van een afgesneden circuitgroef in de koperlaag, om een ​​dergelijk probleem op te lossen, naast het verplaatsen van de locatie van het gat, kunnen we ook het gat overwegen in de koperlaag om de grootte van de pad te verkleinen.