In høyhastighets HDI PCB design, via design er en viktig faktor. Den består av et hull, et puteområde rundt hullet og et isolasjonsområde i POWER-laget, som vanligvis er delt inn i tre typer: blinde hull, nedgravde hull og gjennomgående hull. I PCB-designprosessen, gjennom analysen av parasittisk kapasitans og parasittisk induktans til viaene, oppsummeres noen forholdsregler i utformingen av høyhastighets PCB-vias.

For tiden er høyhastighets PCB-design mye brukt i kommunikasjon, datamaskiner, grafikk og bildebehandling og andre felt. Alle høyteknologiske verdiøkende elektroniske produktdesigner etterstreber funksjoner som lavt strømforbruk, lav elektromagnetisk stråling, høy pålitelighet, miniatyrisering og lav vekt. For å oppnå de ovennevnte målene er via design en viktig faktor i høyhastighets PCB-design.

1. Via
Via er en viktig faktor i flerlags PCB-design. En via består hovedsakelig av tre deler, den ene er hullet; den andre er puteområdet rundt hullet; og den tredje er isolasjonsområdet til POWER-laget. Prosessen med gjennomgangshullet er å belegge et lag av metall på den sylindriske overflaten av hullveggen til gjennomgangshullet ved kjemisk avsetning for å koble kobberfolien som må kobles til mellomlagene, og de øvre og nedre sidene av via-hullet er laget til vanlige puter. Formen kan kobles direkte med linjene på over- og undersiden, eller ikke kobles sammen. Vias kan spille rollen som elektrisk tilkobling, fikserings- eller posisjoneringsenheter.

Vias er generelt delt inn i tre kategorier: blinde hull, nedgravde hull og gjennomgående hull.

Blindhull er plassert på topp- og bunnflatene på kretskortet og har en viss dybde. De brukes til å forbinde overflatelinjen og den underliggende indre linjen. Hullets dybde og hullets diameter overstiger vanligvis ikke et visst forhold.

Nedgravd hull refererer til tilkoblingshullet plassert i det indre laget av kretskortet, som ikke strekker seg til overflaten av kretskortet.

Blindvias og nedgravde vias er begge plassert i det indre laget av kretskortet, som fullføres av en gjennomhullsformingsprosess før laminering, og flere indre lag kan overlappes under dannelsen av vias.

Gjennomgående hull, som går gjennom hele kretskortet, kan brukes til intern sammenkobling eller som en komponents installasjonsposisjoneringshull. Siden gjennomgående hull er lettere å implementere i prosess og lavere kostnader, bruker trykte kretskort vanligvis gjennomgående hull.

2. Parasittisk kapasitans til vias
Selve viaen har parasittisk kapasitans til jord. Hvis diameteren på isolasjonshullet på jordlaget til viaen er D2, diameteren på via-puten er D1, tykkelsen på PCB-en er T, og den dielektriske konstanten til brettsubstratet er ε, så er den parasittiske kapasitansen til viaen ligner på:

C =1.41εTD1/(D2-D1)

Hovedeffekten av den parasittiske kapasitansen til via-hullet på kretsen er å forlenge stigetiden til signalet og redusere hastigheten på kretsen. Jo mindre kapasitansverdi, jo mindre effekt.

3. Parasittisk induktans av vias
Via i seg selv har parasittisk induktans. Ved utformingen av høyhastighets digitale kretser er skaden forårsaket av den parasittiske induktansen til viaen ofte større enn påvirkningen av den parasittiske kapasitansen. Den parasittiske serieinduktansen til viaen vil svekke funksjonen til bypass-kondensatoren og svekke filtreringseffekten til hele kraftsystemet. Hvis L refererer til induktansen til viaen, h er lengden på viaen, og d er diameteren til senterhullet, er den parasittiske induktansen til viaen lik:

L=5.08t［ln(4t/d) 1］

Det kan ses av formelen at diameteren til viaen har liten innflytelse på induktansen, og lengden på viaen har størst innvirkning på induktansen.

4. Ikke-gjennom via teknologi
Ikke-gjennomgående viaer inkluderer blinde viaer og nedgravde viaer.

I ikke-gjennom-via-teknologien kan bruken av blinde vias og nedgravde vias i stor grad redusere størrelsen og kvaliteten på PCB, redusere antall lag, forbedre elektromagnetisk kompatibilitet, øke egenskapene til elektroniske produkter, redusere kostnadene og også gjøre designen fungerer mer Enkelt og raskt. I tradisjonell PCB-design og prosessering kan gjennomgående hull føre til mange problemer. For det første opptar de en stor mengde effektiv plass, og for det andre er et stort antall gjennomgående hull tett pakket på ett sted, noe som også skaper et stort hinder for det indre lagkablingen til flerlags PCB. Disse gjennomgående hullene opptar plassen som kreves for ledningene, og de passerer intensivt gjennom strømforsyningen og bakken. Overflaten på ledningslaget vil også ødelegge impedansegenskapene til strømjordledningslaget og gjøre strømjordledningslaget ineffektivt. Og den konvensjonelle mekaniske metoden for boring vil være 20 ganger arbeidsbelastningen til ikke-gjennomhullsteknologi.

I PCB-design, selv om størrelsen på puter og vias har blitt gradvis redusert, hvis tykkelsen på platelaget ikke reduseres proporsjonalt, vil sideforholdet til det gjennomgående hullet øke, og økningen av sideforholdet til det gjennomgående hullet vil reduseres. påliteligheten. Med modenheten til avansert laserboringsteknologi og plasma tørretsingsteknologi er det mulig å bruke ikke-gjennomtrengende små blindhull og små nedgravde hull. Hvis diameteren på disse ikke-penetrerende viaene er 0.3 mm, vil parasittparametrene være ca. 1/10 av det opprinnelige konvensjonelle hullet, noe som forbedrer påliteligheten til PCB.

På grunn av non-through via-teknologien er det få store vias på PCB, som kan gi mer plass til spor. Den gjenværende plassen kan brukes til skjerming for store områder for å forbedre EMI/RFI-ytelsen. Samtidig kan mer gjenværende plass også brukes til det indre laget for å delvis skjerme enheten og nøkkelnettverkskabler, slik at den har best elektrisk ytelse. Bruken av ikke-gjennomgående viaer gjør det lettere å vifte ut enhetspinnene, noe som gjør det enkelt å rute pinenheter med høy tetthet (som BGA-pakkede enheter), forkorter ledningslengden og oppfyller tidskravene til høyhastighetskretser .

5. Via valg i ordinært PCB
I vanlig PCB-design har den parasittiske kapasitansen og den parasittiske induktansen til viaen liten effekt på PCB-designen. For 1-4 lags PCB-design, 0.36 mm/0.61 mm/1.02 mm (bort hull/pute/POWER-isolasjonsområde er generelt valgt) ) Vias er bedre. For signallinjer med spesielle krav (som kraftledninger, jordledninger, klokkelinjer osv.), kan 0.41 mm/0.81 mm/1.32 mm vias brukes, eller vias av andre størrelser kan velges i henhold til den faktiske situasjonen.

6. Via design i høyhastighets PCB
Gjennom analysen ovenfor av de parasittiske egenskapene til vias, kan vi se at i høyhastighets PCB-design gir tilsynelatende enkle vias ofte store negative effekter på kretsdesignet. For å redusere de negative effektene forårsaket av de parasittiske effektene av viasene, kan følgende gjøres i designet:

(1) Velg en rimelig størrelse. For flerlags PCB-design med generell tetthet er det bedre å bruke 0.25 mm/0.51 mm/0.91 mm (borede hull/puter/POWER-isolasjonsområde) vias; for noen PCB-er med høy tetthet kan 0.20 mm/0.46 også brukes mm/0.86 mm vias, du kan også prøve ikke-gjennomgående vias; for strøm- eller jordvias kan du vurdere å bruke en større størrelse for å redusere impedansen;

(2) Jo større POWER-isolasjonsområdet er, desto bedre, tatt i betraktning via-tettheten på PCB, generelt D1=D2 0.41;

(3) Prøv å ikke endre lagene til signalsporene på PCB, som betyr å minimere vias;

(4) Bruken av et tynnere PCB bidrar til å redusere de to parasittparametrene til via;

(5) Strøm- og jordpinnene bør lages via hull i nærheten. Jo kortere ledningen mellom gjennomgangshullet og pinnen, jo bedre, fordi de vil øke induktansen. Samtidig bør strøm- og jordledningene være så tykke som mulig for å redusere impedansen;

(6) Plasser noen jordingsviaer nær viaene til signallaget for å gi en kortdistansesløyfe for signalet.

Selvfølgelig må spesifikke problemstillinger analyseres i detalj ved utforming. Tatt i betraktning både kostnad og signalkvalitet, i høyhastighets PCB-design, håper designere alltid at jo mindre gjennomgangshullet er, jo bedre, slik at mer ledningsplass kan være igjen på brettet. I tillegg, jo mindre via-hullet er, sitt eget Jo mindre parasittisk kapasitans, jo mer egnet for høyhastighetskretser. I PCB-design med høy tetthet har bruken av ikke-gjennomgående viaer og reduksjonen i størrelsen på vias også ført til en kostnadsøkning, og størrelsen på vias kan ikke reduseres i det uendelige. Det påvirkes av PCB-produsentenes bore- og galvaniseringsprosesser. Tekniske begrensninger bør tas balansert i betraktning ved utformingen av høyhastighets PCB.