En Grunnleggende konsept for perforering

Gjennomgående hull (VIA) er en viktig del av Flerlags PCB, og kostnaden for å bore hull utgjør vanligvis 30% til 40% av kostnaden for produksjon av PCB -plater. Enkelt sagt kan hvert hull på en PCB kalles et passhull. Når det gjelder funksjon, kan hullet deles inn i to kategorier: en brukes til den elektriske forbindelsen mellom lag; Den andre brukes til enhetsfiksering eller posisjonering. Når det gjelder prosessen, er disse gjennomgående hullene vanligvis delt inn i tre kategorier, nemlig blind via, begravet via og gjennom via. Blinde hull er plassert på topp- og bunnflatene på det SKRIVTE kretskortet og har en viss dybde for å koble overflatekretsen til den indre kretsen nedenfor. Dybden på hullene overstiger vanligvis ikke et visst forhold (blenderåpning). Nedgravde hull er tilkoblingshull i det indre laget av kretskortet som ikke strekker seg til overflaten av kretskortet. De to hulltypene er plassert i det indre laget av kretskortet, som fullføres ved gjennomføringsprosessen gjennom hullet før laminering, og flere indre lag kan overlappes under dannelsen av det gjennomgående hullet. Den tredje typen, kalt gjennomgående hull, går gjennom hele kretskortet og kan brukes til interne sammenkoblinger eller som monterings- og lokaliseringshull for komponenter. Fordi det gjennomgående hullet er lettere å implementere i prosessen, er kostnaden lavere, så de fleste kretskort brukes det, i stedet for de to andre typene gjennomgående hull. Følgende gjennomgående hull, uten spesiell forklaring, skal betraktes som gjennomgående hull.

PCB gjennom hull grunnleggende konsept og gjennom hull metode innføring

Fra et designmessig synspunkt består et gjennomgående hull hovedsakelig av to deler, det ene er borehullet i midten, og det andre er puteområdet rundt borehullet. Størrelsen på disse to delene bestemmer størrelsen på det gjennomgående hullet. Tydeligvis, i utformingen av høyhastighets, høy tetthet PCB, ønsker designeren alltid hullet så lite som mulig, denne prøven kan gi mer ledningsplass, i tillegg er det mindre hull, dens egen parasittkapasitans er mindre, mer egnet for høyhastighets krets. Men hullstørrelsesreduksjonen medfører samtidig kostnadsøkning, og hullets størrelse kan ikke reduseres uten grenser, det er begrenset av boring (drill) og plating (plating) og annen teknologi: jo mindre hull, lengre tid det tar å bore, jo lettere er det å avvike fra midtposisjonen; Når hullets dybde er mer enn 6 ganger hullets diameter, er det umulig å garantere en jevn kobberbelegg av hullveggen. For eksempel, hvis tykkelsen (gjennomgående hulldybde) på et normalt 6-lags PCB-kort er 50Mil, er minimum hulldiameter som PCB-produsenter kan gi 8Mil. Med utviklingen av laserboringsteknologi kan størrelsen på boringen også bli mindre og mindre. Vanligvis er diameteren på hullet mindre enn eller lik 6Mils, vi kaller det mikrohull. Mikrohull brukes ofte i HDI (high density Interconnect structure) design. Mikrohullsteknologi gjør at hullet kan treffes direkte på puten (VIA-in-pad), noe som forbedrer kretsytelsen sterkt og sparer ledningsplass.

Gjennomføringshullet på overføringslinjen er et brytpunkt for impedansdiskontinuitet, noe som vil forårsake refleksjon av signalet. Generelt er den ekvivalente impedansen til det gjennomgående hullet omtrent 12 % lavere enn for overføringslinjen. For eksempel vil impedansen til 50ohm-overføringslinjen avta med 6 ohm når den passerer gjennom det gjennomgående hullet (det spesifikke er også relatert til størrelsen på det gjennomgående hullet og platetykkelsen, men ikke en absolutt reduksjon). Imidlertid er refleksjonen forårsaket av diskontinuiteten i impedansen gjennom hullet faktisk veldig liten, og refleksjonskoeffisienten er bare: (44-50)/(44+50) = 0.06. Problemene forårsaket av hullet er mer fokusert på påvirkning av parasittisk kapasitans og induktans.

Parasittisk kapasitans og induktans gjennom hullet

Den parasittiske striekapasitansen eksisterer i selve hullet. Hvis diameteren på sveisemotstandssonen til hullet på leggelaget er D2, er diameteren på sveiseputen D1, tykkelsen på PCB-kortet er T, og den dielektriske konstanten til underlaget er ε, parasittisk kapasitans på hullet er omtrent C=1.41εTD1/ (D2-D1).

Hovedeffekten av parasittisk kapasitans på kretsen er å forlenge signalstigningstiden og redusere kretshastigheten. For eksempel, for et PCB-kort med en tykkelse på 50Mil, hvis diameteren på gjennomhullsputen er 20Mil (diameteren på borehullet er 10Mils) og diameteren på loddeblokken er 40Mil, kan vi tilnærme den parasittiske kapasitansen på det gjennomgående hullet med formelen ovenfor: C = 1.41 × 4.4 × 0.050 × 0.020/ (0.040-0.020) = 0.31pF stigningstidsendringen forårsaket av kapasitans er omtrent som følger: T10-90 = 2.2c (Z0/2) = 2.2 × 0.31x (50/2) = 17.05ps Fra disse verdiene kan det sees at selv om effekten av stigende forsinkelse og bremsing forårsaket av parasittisk kapasitans av en enkelt gjennom- hullet er ikke veldig tydelig, hvis det gjennomgående hullet brukes til å bytte mellom lag flere ganger, vil flere gjennomgående hull bli brukt. Vær forsiktig i designet. I praktisk design kan parasittisk kapasitans reduseres ved å øke avstanden mellom hullet og kobberleggingssonen (anti-pad) eller ved å redusere diameteren på puten. I utformingen av høyhastighets digital krets er den parasittiske induktansen til det gjennomgående hullet mer skadelig enn den til den parasittiske kapasitansen. Dens parasittiske serieinduktans vil svekke bidraget fra bypass -kapasitans og redusere filtreringseffektiviteten til hele kraftsystemet. Vi kan ganske enkelt beregne den parasittiske induktansen til en tilnærming gjennom hull ved å bruke følgende empiriske formel: L=5.08h [ln (4h/d) +1]

Der L refererer til hullets induktans, er H hullets lengde, og D er diameteren på det sentrale hullet. Det kan ses fra ligningen at hullets diameter har liten innflytelse på induktansen, mens hullets lengde har størst innflytelse på induktansen. Fortsatt ved å bruke eksemplet ovenfor, kan induktansen ut av hullet beregnes som:

L = 5.08 × 0.050 [ln (4 × 0.050/0.010) +1] = 1.015nh Hvis signalstigningstiden er 1ns, er ekvivalentimpedansstørrelsen: XL = πL/T10-90 = 3.19 ω. Denne impedansen kan ikke ignoreres i nærvær av høyfrekvent strøm. Spesielt må bypass -kondensatoren passere gjennom to hull for å koble tilførselslaget til formasjonen, og dermed doble hullets parasittiske induktans.

Tre, hvordan du bruker hullet

Gjennom analysen ovenfor av de parasittiske egenskapene til de gjennomgående hullene, kan vi se at i høyhastighets PCB-design, gir de tilsynelatende enkle gjennomgående hullene ofte store negative effekter på kretsdesignet. For å redusere de negative effektene av den parasittiske effekten av hullet, kan vi prøve å gjøre som følger i designet:

1. Med tanke på kostnaden og signalkvaliteten, velges en rimelig hullstørrelse. Vurder om nødvendig å bruke forskjellige størrelser på hull. For eksempel, for strøm- eller jordkabler, bør du vurdere å bruke større størrelser for å redusere impedans, og for signalledninger, bruk mindre hull. Selvfølgelig, etter hvert som hullstørrelsen reduseres, vil den tilsvarende kostnaden øke.

2. De to formlene som er diskutert ovenfor viser at bruk av tynnere PCB -plater bidrar til å redusere de to parasittparametrene til perforeringene.

3. Signalledningene på kretskortet skal ikke bytte lag så langt som mulig, det vil si at du ikke bruker unødvendige hull så langt som mulig.

4. Pinnene på strømforsyningen og bakken bør bores i det nærmeste hullet, og ledningen mellom hullet og pinnene skal være så kort som mulig. Flere gjennomgående hull kan vurderes parallelt for å redusere ekvivalent induktans.

5. Noen bakkehull er plassert i nærheten av hullene i signallagring for å gi den nærmeste sløyfen for signalet. Du kan til og med sette mange ekstra bakkehull på kretskortet. Selvfølgelig må du være fleksibel i designet. Gjennomhullsmodellen som er diskutert ovenfor er en situasjon der det er pads i hvert lag. Noen ganger kan vi redusere eller til og med fjerne pads i noen lag. Spesielt når hulltettheten er veldig stor, kan det føre til dannelse av et avskåret kretsspor i kobberlaget, for å løse et slikt problem i tillegg til å flytte hullets plassering, kan vi også vurdere hullet i kobberlaget for å redusere størrelsen på puten.

6. For høyhastighets PCB -plater med høyere tetthet kan mikrohull vurderes.