Przez otwór (VIA) jest ważną częścią wielowarstwowa płytka drukowana, a koszt wiercenia otworów zwykle stanowi od 30% do 40% kosztu wykonania płytki PCB. Mówiąc najprościej, każdy otwór na płytce drukowanej można nazwać otworem przelotowym. Pod względem funkcji otwór można podzielić na dwie kategorie: jedna służy do elektrycznego połączenia między warstwami; Drugi służy do mocowania lub pozycjonowania urządzenia.

Z punktu widzenia procesu, te otwory przelotowe są generalnie podzielone na trzy kategorie, a mianowicie przelotka ślepa, przelotka zakopana i przelotka. Otwory zaślepiające znajdują się na górnej i dolnej powierzchni płytki drukowanej i mają określoną głębokość do połączenia obwodu powierzchniowego z obwodem wewnętrznym poniżej. Głębokość otworów zwykle nie przekracza określonego stosunku (apertury). Zakopane otwory to otwory połączeniowe w wewnętrznej warstwie płytki drukowanej, które nie wystają na powierzchnię płytki drukowanej. Te dwa rodzaje otworów znajdują się w wewnętrznej warstwie płytki drukowanej, która jest zakończona procesem formowania otworów przelotowych przed laminowaniem, a kilka warstw wewnętrznych może na siebie nachodzić podczas tworzenia otworu przelotowego. Trzeci typ, zwany otworami przelotowymi, przebiega przez całą płytkę drukowaną i może być używany do połączeń wewnętrznych lub jako otwory montażowe i lokalizacyjne dla komponentów. Ponieważ otwór przelotowy jest łatwiejszy do wdrożenia w procesie, koszt jest niższy, więc większość płytek drukowanych jest używana zamiast dwóch pozostałych rodzajów otworów przelotowych. Poniższe otwory przelotowe, bez specjalnego wyjaśnienia, uważa się za otwory przelotowe.

Ile wiesz o otworze projektowym PCB?

Z punktu widzenia projektu, otwór przelotowy składa się głównie z dwóch części, jedna to otwór wiercony w środku, a druga to obszar podkładki wokół otworu wierconego, jak pokazano na poniższym rysunku. Wielkość tych dwóch części określa wielkość otworu przelotowego. Oczywiście przy projektowaniu szybkiej płytki drukowanej o dużej gęstości projektant zawsze chce, aby otwór był jak najmniejszy, ta próbka może pozostawić więcej miejsca na okablowanie, ponadto im mniejszy otwór, jego własna pojemność pasożytnicza jest mniejsza, więcej nadaje się do szybkiego toru. Ale rozmiar otworu maleje jednocześnie powoduje wzrost kosztów, a rozmiaru otworu nie można zmniejszać bez ograniczeń, jest on ograniczony przez wiercenie (wiercenie) i poszycie (powlekanie) oraz inną technologię: im mniejszy otwór, tym dłużej trwa wiercenie, tym łatwiej jest odejść od środka; Gdy głębokość otworu jest ponad 6 razy większa od średnicy otworu, nie można zagwarantować równomiernego miedziowania ścianki otworu. Na przykład aktualna normalna grubość (głębokość otworu) 6-warstwowej płytki PCB wynosi około 50Mil, więc minimalna średnica wiercenia, jaką mogą zapewnić producenci PCB, może osiągnąć tylko 8Mil. Pojemność pasożytnicza samego otworu istnieje w stosunku do ziemi, jeśli średnica otworu izolacyjnego wynosi D2, średnica podkładki z otworami wynosi D1, grubość płytki PCB wynosi T, a stała dielektryczna podłoża wynosi ε, pojemność pasożytnicza otworu wynosi w przybliżeniu: C=1.41εTD1/ (D2-D1)

The main effect of parasitic capacitance on the circuit is to prolong the signal rise time and reduce the circuit speed. Na przykład dla płytki PCB o grubości 50Mil, jeśli wewnętrzna średnica otworu wynosi 10Mil, średnica podkładki to 20Mil, a odległość między podkładką a miedzianą podłogą wynosi 32Mil, możemy przybliżyć pojemność pasożytniczą otworu, korzystając z powyższego wzoru: C=1.41×4.4×0.050×0.020/ (0.032-0.020) =0.517pF, zmienność czasu narastania wywołana przez tę część pojemności wynosi: T10-90=2.2C (Z0/2) =2.2×0.517x (55/ 2) =31.28ps. Z tych wartości jasno wynika, że ​​chociaż wpływ pojemności pasożytniczej z pojedynczego otworu na opóźnienie narastania nie jest oczywisty, projektanci powinni zachować ostrożność, jeśli do przełączania między warstwami używa się wielu otworów.

W projektowaniu szybkich obwodów cyfrowych pasożytnicza indukcyjność pasożytniczej indukcyjności przez otwór jest często większa niż wpływ pasożytniczej pojemności. Jego pasożytnicza indukcyjność szeregowa osłabi wkład pojemności obejściowej i zmniejszy skuteczność filtrowania całego systemu elektroenergetycznego. Możemy po prostu obliczyć indukcyjność pasożytniczą aproksymacji przelotowej za pomocą następującego wzoru: L=5.08h [ln (4h/d) +1] gdzie L oznacza indukcyjność przelotową, h to długość otwór, a D jest średnicą centralnego otworu. Z równania wynika, że ​​średnica otworu ma niewielki wpływ na indukcyjność, natomiast długość otworu ma największy wpływ na indukcyjność. Korzystając z powyższego przykładu, indukcyjność z otworu można obliczyć jako L=5.08×0.050 [ln (4×0.050/0.010) +1] = 1.015nh. Jeżeli czas narastania sygnału wynosi 1ns, to równoważny rozmiar impedancji wynosi: XL=πL/T10-90=3.19 ω. Tej impedancji nie można zignorować w obecności prądu o wysokiej częstotliwości. W szczególności kondensator bocznikujący musi przejść przez dwa otwory, aby połączyć warstwę zasilającą z formacją, podwajając w ten sposób pasożytniczą indukcyjność otworu.

Poprzez powyższą analizę pasożytniczych cech otworu, widzimy, że w przypadku szybkiego projektowania obwodów drukowanych pozornie prosty otwór często przynosi ogromne negatywne skutki w projektowaniu obwodów. Aby zredukować negatywne skutki pasożytniczego efektu otworu, możemy zrobić jak najwięcej w projekcie: 1. Spośród dwóch aspektów kosztów i jakości sygnału, wybierz rozsądny rozmiar otworu. Na przykład, dla 6-10 warstw projektu PCB modułu MEMORY, lepiej wybrać 10/20 mil (wiercenie/podkładka) przez otwór, w przypadku niektórych płyt o małych rozmiarach o dużej gęstości można również spróbować użyć 8/18 mil przez dziura. Przy obecnej technologii trudno byłoby zastosować mniejsze otwory. W przypadku zasilania lub przewodu uziemiającego można rozważyć zastosowanie większych otworów w celu zmniejszenia impedancji.

2. Dwie omówione powyżej formuły pokazują, że użycie cieńszych płytek PCB pomaga zredukować dwa parametry pasożytnicze przez otwory.

3. Okablowanie sygnałowe na płytce PCB nie powinno zmieniać warstwy tak bardzo, jak to możliwe, to znaczy starać się nie używać niepotrzebnych otworów.

4. W pobliżu należy wywiercić kołki zasilacza i uziemienia. Im krótszy skok między kołkami a otworami, tym lepiej, ponieważ doprowadzą one do wzrostu indukcyjności. Jednocześnie przewody zasilające i uziemiające powinny być jak najgrubsze, aby zmniejszyć impedancję.

5. Umieść kilka otworów uziemiających w pobliżu otworów zmiany warstwy sygnałowej, aby zapewnić najbliższą pętlę dla sygnału. Możesz nawet umieścić wiele dodatkowych otworów uziemiających na płytce drukowanej. Oczywiście musisz być elastyczny w swoim projekcie. Omówiony powyżej model przewlekany to sytuacja, w której w każdej warstwie znajdują się podkładki. Czasami możemy zmniejszyć lub nawet usunąć podkładki w niektórych warstwach. Zwłaszcza w przypadku, gdy gęstość otworów jest bardzo duża, może to prowadzić do powstania rowka obwodu odcinającego w warstwie miedzi, aby rozwiązać taki problem oprócz przesunięcia położenia otworu możemy również wziąć pod uwagę otwór w warstwie miedzi, aby zmniejszyć rozmiar podkładki.