In HDI PCB de alta velocidade design, via design é um fator importante. Consiste em um orifício, uma área de almofada ao redor do orifício e uma área de isolamento da camada POWER, que geralmente são divididos em três tipos: orifícios cegos, orifícios enterrados e orifícios passantes. No processo de projeto de PCB, por meio da análise da capacitância e indutância parasitária das vias, alguns cuidados no projeto de vias de PCB de alta velocidade são resumidos.

Atualmente, o design de PCB de alta velocidade é amplamente utilizado em comunicações, computadores, gráficos e processamento de imagens e outros campos. Todos os projetos de produtos eletrônicos de valor agregado de alta tecnologia buscam recursos como baixo consumo de energia, baixa radiação eletromagnética, alta confiabilidade, miniaturização e leveza. Para atingir os objetivos acima, via design é um fator importante no design de PCB de alta velocidade.

1. Via
Via é um fator importante no projeto de placas de circuito impresso multicamadas. Uma via é composta principalmente por três partes, uma é o buraco; a outra é a área da almofada ao redor do orifício; e a terceira é a área de isolamento da camada POWER. O processo do orifício de passagem consiste em revestir uma camada de metal na superfície cilíndrica da parede do orifício de passagem por deposição química para conectar a folha de cobre que precisa ser conectada às camadas intermediárias e aos lados superior e inferior de os orifícios de passagem são feitos em almofadas comuns. A forma pode ser conectada diretamente com as linhas nos lados superior e inferior, ou não conectada. Vias pode desempenhar o papel de dispositivos de conexão elétrica, fixação ou posicionamento.

Vias são geralmente divididos em três categorias: orifícios cegos, orifícios enterrados e orifícios passantes.

Os orifícios cegos estão localizados nas superfícies superior e inferior da placa de circuito impresso e têm uma certa profundidade. Eles são usados ​​para conectar a linha da superfície e a linha interna subjacente. A profundidade do furo e o diâmetro do furo geralmente não excedem uma certa proporção.

O orifício enterrado refere-se ao orifício de conexão localizado na camada interna da placa de circuito impresso, que não se estende até a superfície da placa de circuito.

As vias cegas e as vias enterradas estão ambas localizadas na camada interna da placa de circuito, que é completada por um processo de formação de orifícios passantes antes da laminação, e várias camadas internas podem ser sobrepostas durante a formação das vias.

Orifícios passantes, que passam por toda a placa de circuito, podem ser usados ​​para interconexão interna ou como orifício de posicionamento de instalação de um componente. Uma vez que os furos passantes são mais fáceis de implementar no processo e de menor custo, geralmente as placas de circuito impresso usam furos passantes.

2. Capacitância parasitária de vias
A própria via possui capacitância parasita para aterrar. Se o diâmetro do orifício de isolamento na camada de solo da via for D2, o diâmetro da almofada da via é D1, a espessura do PCB é T e a constante dielétrica do substrato da placa é ε, então a capacitância parasita de a via é semelhante a:

C = 1.41εTD1 / (D2-D1)

O principal efeito da capacitância parasita do orifício de passagem no circuito é estender o tempo de subida do sinal e reduzir a velocidade do circuito. Quanto menor for o valor da capacitância, menor será o efeito.

3. Indutância parasitária de vias
A própria via possui indutância parasitária. No projeto de circuitos digitais de alta velocidade, o dano causado pela indutância parasita da via é frequentemente maior do que a influência da capacitância parasita. A indutância em série parasita da via enfraquece a função do capacitor de bypass e enfraquece o efeito de filtragem de todo o sistema de potência. Se L se refere à indutância da via, h é o comprimento da via e d é o diâmetro do orifício central, a indutância parasita da via é semelhante a:

L = 5.08h ［ln (4h / d) 1］

Pode-se ver pela fórmula que o diâmetro da via tem uma pequena influência na indutância, e o comprimento da via tem a maior influência na indutância.

4. Non-through via tecnologia
As vias não passantes incluem vias cegas e vias ocultas.

Na tecnologia de não-passagem, a aplicação de vias cegas e vias enterradas pode reduzir significativamente o tamanho e a qualidade do PCB, reduzir o número de camadas, melhorar a compatibilidade eletromagnética, aumentar as características de produtos eletrônicos, reduzir custos e também fazer o design funciona mais simples e rápido. No projeto e no processamento de PCBs tradicionais, os orifícios de passagem podem trazer muitos problemas. Em primeiro lugar, eles ocupam uma grande quantidade de espaço efetivo e, em segundo lugar, um grande número de orifícios de passagem são densamente compactados em um único lugar, o que também cria um grande obstáculo para a fiação da camada interna do PCB multicamadas. Esses orifícios de passagem ocupam o espaço necessário para a fiação e passam intensamente pela fonte de alimentação e pelo solo. A superfície da camada de fio também destruirá as características de impedância da camada de fio de aterramento de potência e tornará a camada de fio de aterramento de potência ineficaz. E o método mecânico convencional de perfuração terá 20 vezes a carga de trabalho da tecnologia de furo não passante.

No projeto de PCB, embora o tamanho das almofadas e das vias tenham diminuído gradualmente, se a espessura da camada da placa não for proporcionalmente reduzida, a proporção do orifício de passagem aumentará e o aumento da proporção do orifício de passagem reduzirá a confiabilidade. Com a maturidade da avançada tecnologia de perfuração a laser e da tecnologia de gravação a seco de plasma, é possível aplicar pequenos orifícios cegos não penetrantes e pequenos orifícios enterrados. Se o diâmetro dessas vias não penetrantes for 0.3 mm, os parâmetros parasitas serão cerca de 1/10 do orifício convencional original, o que melhora a confiabilidade do PCB.

Devido à tecnologia de não passagem, existem poucas vias grandes no PCB, o que pode fornecer mais espaço para os traços. O espaço restante pode ser usado para fins de blindagem de grandes áreas para melhorar o desempenho de EMI / RFI. Ao mesmo tempo, mais espaço restante também pode ser usado para a camada interna para blindar parcialmente o dispositivo e os principais cabos de rede, de modo que tenha o melhor desempenho elétrico. O uso de vias não passantes torna mais fácil espalhar os pinos do dispositivo, facilitando o roteamento de dispositivos de pino de alta densidade (como dispositivos BGA embalados), encurtando o comprimento da fiação e atendendo aos requisitos de temporização de circuitos de alta velocidade .

5. Via seleção em PCB comum
No design de PCB comum, a capacitância parasita e a indutância parasita da via têm pouco efeito no design de PCB. Para o projeto de placa de circuito impresso de 1-4 camadas, 0.36 mm / 0.61 mm / 1.02 mm (orifício perfurado / almofada / área de isolamento POWER é geralmente selecionada)) Vias são melhores. Para linhas de sinal com requisitos especiais (como linhas de energia, linhas de aterramento, linhas de relógio, etc.), podem ser usadas vias de 0.41 mm / 0.81 mm / 1.32 mm ou podem ser selecionadas vias de outros tamanhos de acordo com a situação real.

6. Via design em PCB de alta velocidade
Através da análise acima das características parasitas das vias, podemos ver que no projeto de PCB de alta velocidade, vias aparentemente simples geralmente trazem grandes efeitos negativos ao projeto do circuito. A fim de reduzir os efeitos adversos causados ​​pelos efeitos parasitários das vias, o seguinte pode ser feito no projeto:

(1) Escolha um tamanho de via razoável. Para design de PCB de densidade geral multicamadas, é melhor usar vias de 0.25 mm / 0.51 mm / 0.91 mm (orifícios perfurados / almofadas / área de isolamento de POWER); para alguns PCBs de alta densidade, 0.20 mm / 0.46 também pode ser usado vias mm / 0.86 mm, você também pode tentar vias não-passantes; para vias de alimentação ou terra, você pode considerar o uso de um tamanho maior para reduzir a impedância;

(2) Quanto maior a área de isolamento de POWER, melhor, considerando a densidade de via no PCB, geralmente D1 = D2 0.41;

(3) Tente não alterar as camadas dos traços de sinal no PCB, o que significa minimizar as vias;

(4) O uso de um PCB mais fino é propício para reduzir os dois parâmetros parasitários da via;

(5) Os pinos de alimentação e aterramento devem ser feitos através de orifícios próximos. Quanto mais curto o cabo entre o orifício de passagem e o pino, melhor, porque eles aumentam a indutância. Ao mesmo tempo, os cabos de alimentação e aterramento devem ser o mais grossos possíveis para reduzir a impedância;

(6) Coloque algumas vias de aterramento próximas às vias da camada de sinal para fornecer um loop de curta distância para o sinal.

Claro, questões específicas precisam ser analisadas em detalhes durante o projeto. Considerando o custo e a qualidade do sinal de forma abrangente, no projeto de PCB de alta velocidade, os projetistas sempre esperam que quanto menor for o orifício de passagem, melhor, para que mais espaço de fiação possa ser deixado na placa. Além disso, quanto menor for o orifício de passagem, ele próprio Quanto menor for a capacitância parasita, mais adequado para circuitos de alta velocidade. No projeto de PCB de alta densidade, o uso de vias não passantes e a redução no tamanho das vias também trouxeram um aumento no custo e o tamanho das vias não pode ser reduzido indefinidamente. É afetado pelos processos de perfuração e galvanoplastia dos fabricantes de PCB. As limitações técnicas devem ser consideradas de maneira equilibrada no projeto via de PCBs de alta velocidade.