Orifício de passagem (VIA) é uma parte importante do PCB multicamadas, e o custo de fazer furos geralmente é responsável por 30% a 40% do custo de fabricação de placas de PCB. Simplificando, cada orifício em um PCB pode ser chamado de orifício de passagem. Em termos de função, o furo pode ser dividido em duas categorias: uma é usada para a conexão elétrica entre as camadas; O outro é usado para fixação ou posicionamento do dispositivo.

Em termos de processo, estes furos de passagem dividem-se geralmente em três categorias, nomeadamente via cega, via enterrada e via soterrada. Os orifícios cegos estão localizados nas superfícies superior e inferior da placa de circuito IMPRESSO e têm uma certa profundidade para conectar o circuito da superfície ao circuito interno abaixo. A profundidade dos furos geralmente não excede uma certa proporção (abertura). Os orifícios enterrados são orifícios de conexão na camada interna da placa de circuito impresso que não se estendem até a superfície da placa de circuito impresso. Os dois tipos de orifícios estão localizados na camada interna da placa de circuito, que é completada pelo processo de moldagem através do orifício antes da laminação, e várias camadas internas podem ser sobrepostas durante a formação do orifício. O terceiro tipo, chamado de orifícios de passagem, percorre toda a placa de circuito e pode ser usado para interconexões internas ou como orifícios de montagem e localização para componentes. Como o orifício de passagem é mais fácil de implementar no processo, o custo é menor, então a maioria das placas de circuito impresso é usado nele, ao invés dos outros dois tipos de orifício. Os furos passantes a seguir, sem explicação especial, devem ser considerados como furos passantes.

Quanto você sabe sobre o buraco de design PCB

Do ponto de vista do projeto, um orifício de passagem é composto principalmente de duas partes, uma é o orifício de perfuração no meio e a outra é a área da almofada ao redor do orifício de perfuração, conforme mostrado na figura abaixo. O tamanho dessas duas peças determina o tamanho do orifício de passagem. Obviamente, no projeto de PCB de alta velocidade e alta densidade, o projetista sempre quer o orifício o menor possível, esta amostra pode deixar mais espaço de fiação, além disso, quanto menor o orifício, sua própria capacitância parasita é menor, mais adequado para circuito de alta velocidade. Mas o tamanho do furo diminui ao mesmo tempo traz o aumento de custo, e o tamanho do furo não pode ser reduzido sem limite, ele é limitado por perfuração (broca) e chapeamento (chapeamento) e outras tecnologias: quanto menor o furo, o mais tempo leva para perfurar, mais fácil é desviar do centro; Quando a profundidade do furo é mais de 6 vezes o diâmetro do furo, é impossível garantir o revestimento de cobre uniforme da parede do furo. Por exemplo, a espessura normal atual (através da profundidade do furo) de uma placa de PCB de 6 camadas é de cerca de 50Mil, de modo que o diâmetro mínimo de perfuração que os fabricantes de PCB podem fornecer pode atingir apenas 8Mil. A capacitância parasita do próprio orifício existe para o solo, se o diâmetro do orifício de isolamento for D2, o diâmetro da almofada do orifício for D1, a espessura da placa PCB for T e a constante dielétrica do substrato for ε, a capacitância parasita do orifício é aproximadamente: C = 1.41εTD1 / (D2-D1)

O principal efeito da capacitância parasita no circuito é prolongar o tempo de aumento do sinal e reduzir a velocidade do circuito. Por exemplo, para uma placa PCB com uma espessura de 50Mil, se o diâmetro interno do orifício for 10Mil, o diâmetro da almofada é 20Mil, e a distância entre a almofada e o piso de cobre é 32Mil, podemos aproximar a capacitância parasita do buraco usando a fórmula acima: C = 1.41 × 4.4 × 0.050 × 0.020 / (0.032-0.020) = 0.517pF, a variação do tempo de subida causada por esta parte da capacitância é: T10-90 = 2.2C (Z0 / 2) = 2.2 × 0.517x (55 / 2) = 31.28ps. A partir desses valores, fica claro que, embora o efeito da capacitância parasita de um único orifício no retardo de aumento não seja óbvio, os projetistas devem ter cuidado se orifícios múltiplos forem usados ​​para comutação camada a camada.

No projeto de circuitos digitais de alta velocidade, a indutância parasitária da indutância parasitária através do orifício é frequentemente maior do que o impacto da capacitância parasitária. Sua indutância em série parasita enfraquecerá a contribuição da capacitância de desvio e reduzirá a eficácia de filtragem de todo o sistema de energia. Podemos simplesmente calcular a indutância parasita de uma aproximação do orifício através da seguinte fórmula: L = 5.08h [ln (4h / d) +1] onde L se refere à indutância do orifício, h é o comprimento do orifício furo e D é o diâmetro do furo central. Pode-se perceber pela equação que o diâmetro do furo tem pouca influência na indutância, enquanto o comprimento do furo tem maior influência na indutância. Ainda usando o exemplo acima, a indutância para fora do furo pode ser calculada como L = 5.08 × 0.050 [ln (4 × 0.050 / 0.010) +1] = 1.015nh. Se o tempo de subida do sinal for 1ns, então o tamanho da impedância equivalente é: XL = πL / T10-90 = 3.19 ω. Esta impedância não pode ser ignorada na presença de corrente de alta frequência. Em particular, o capacitor de desvio tem que passar por dois orifícios para conectar a camada de alimentação à formação, dobrando assim a indutância parasita do orifício.

Por meio da análise acima das características parasitas do orifício, podemos ver que no projeto de PCB de alta velocidade, o orifício aparentemente simples geralmente traz grandes efeitos negativos ao projeto do circuito. A fim de reduzir os efeitos adversos do efeito parasitário do furo, podemos fazer o máximo possível no design: 1. Dos dois aspectos de custo e qualidade do sinal, escolha um tamanho razoável do furo. Por exemplo, para 6-10 camadas de design de PCB de módulo de MEMÓRIA, é melhor escolher 10/20mil (perfuração / almofada) através do orifício, para algumas placas de tamanho pequeno de alta densidade, você também pode tentar usar 8 / 18mil através o buraco. Com a tecnologia atual, seria difícil usar orifícios menores. Para fonte de alimentação ou fio terra através de orifícios, pode-se considerar o uso de um tamanho maior para reduzir a impedância.

2. As duas fórmulas discutidas acima mostram que o uso de placas de PCB mais finas ajuda a reduzir os dois parâmetros parasitas através dos orifícios.

3. a fiação de sinal na placa PCB não deve mudar a camada tanto quanto possível, ou seja, tente não usar furos desnecessários.

4. Os pinos da fonte de alimentação e o aterramento devem ser perfurados nas proximidades. Quanto mais curto for o avanço entre os pinos e os orifícios, melhor, porque eles levarão a um aumento na indutância. Ao mesmo tempo, os cabos de alimentação e aterramento devem ser os mais grossos possíveis para reduzir a impedância.

5. Coloque alguns orifícios de aterramento próximos aos orifícios da mudança da camada de sinal para fornecer o loop mais próximo para o sinal. Você pode até colocar muitos orifícios de aterramento extras no PCB. Claro, você precisa ser flexível em seu design. O modelo de furo passante discutido acima é uma situação em que há almofadas em cada camada. Às vezes, podemos reduzir ou até mesmo remover almofadas em algumas camadas. Especialmente no caso da densidade do furo ser muito grande, pode levar à formação de uma ranhura do circuito de corte na camada de cobre, para resolver esse problema além de mover a localização do furo, também podemos considerar o furo na camada de cobre para reduzir o tamanho da almofada.