Сквозное отверстие (VIA) – важная часть многослойная печатная плата, а стоимость сверления отверстий обычно составляет от 30% до 40% от стоимости изготовления печатной платы. Проще говоря, каждое отверстие на печатной плате можно назвать проходным отверстием. С точки зрения функции отверстия можно разделить на две категории: одни используются для электрического соединения между слоями; Другой используется для фиксации или позиционирования устройства.

С точки зрения процесса эти сквозные отверстия обычно делятся на три категории: глухие, заглубленные и сквозные. Глухие отверстия расположены на верхней и нижней поверхностях ПЕЧАТНОЙ монтажной платы и имеют определенную глубину для подключения поверхностной цепи к внутренней цепи ниже. Глубина отверстий обычно не превышает определенного соотношения (диафрагмы). Скрытые отверстия – это соединительные отверстия во внутреннем слое печатной платы, которые не выходят на поверхность печатной платы. The two types of holes are located in the inner layer of the circuit board, which is completed by the through-hole molding process before lamination, and several inner layers may be overlapped during the formation of the through-hole. Третий тип, называемый сквозными отверстиями, проходит через всю печатную плату и может использоваться для внутренних соединений или в качестве монтажных и установочных отверстий для компонентов. Поскольку сквозное отверстие легче реализовать в процессе, его стоимость ниже, поэтому большинство печатных плат используют его, а не два других типа сквозных отверстий. Следующие сквозные отверстия без специального объяснения считаются сквозными.

Как много вы знаете о отверстии для дизайна печатной платы

С точки зрения проектирования сквозное отверстие в основном состоит из двух частей: одна – это просверленное отверстие посередине, а другая – площадка вокруг просверленного отверстия, как показано на рисунке ниже. Размер этих двух частей определяет размер сквозного отверстия. Очевидно, что при проектировании высокоскоростной печатной платы высокой плотности разработчик всегда хочет, чтобы отверстие было как можно меньше, этот образец может оставить больше места для проводки, кроме того, чем меньше отверстие, тем меньше его собственная паразитная емкость, больше подходит для скоростной трассы. Но размер отверстия уменьшается, и в то же время увеличивается стоимость, и размер отверстия не может быть уменьшен без ограничений, он ограничивается сверлением (просверливанием) и металлизацией (гальваникой) и другими технологиями: чем меньше отверстие, тем чем дольше сверлить, тем легче отклониться от центра; Когда глубина отверстия превышает диаметр отверстия более чем в 6 раз, невозможно гарантировать равномерное меднение стенки отверстия. Например, текущая нормальная толщина (глубина сквозного отверстия) 6-слойной печатной платы составляет около 50 мил, поэтому минимальный диаметр сверления, который могут предоставить производители печатных плат, может достигать только 8 мил. Паразитная емкость самого отверстия существует относительно земли, если диаметр изоляционного отверстия равен D2, диаметр контактной площадки отверстия равен D1, толщина печатной платы равна T, а диэлектрическая проницаемость подложки равна ε, паразитная емкость отверстия примерно равна: 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. Например, для печатной платы толщиной 50 мил, если внутренний диаметр отверстия составляет 10 мил, диаметр контактной площадки составляет 20 мил, а расстояние между контактной площадкой и медным полом составляет 32 мил, мы можем приблизительно определить паразитную емкость. отверстия, используя приведенную выше формулу: C = 1.41 × 4.4 × 0.050 × 0.020 / (0.032-0.020) = 0.517 пФ, изменение времени нарастания, вызванное этой частью емкости, составляет: T10-90 = 2.2C (Z0 / 2) = 2.2 × 0.517x (55 / 2) = 31.28 пс. Из этих значений ясно, что, хотя влияние паразитной емкости от одного отверстия на задержку нарастания не очевидно, разработчики должны быть осторожны, если несколько отверстий используются для переключения между слоями.

В конструкции высокоскоростных цифровых схем паразитная индуктивность паразитной индуктивности через отверстие часто больше, чем влияние паразитной емкости. Его паразитная последовательная индуктивность ослабит вклад байпасной емкости и снизит эффективность фильтрации всей энергосистемы. Мы можем просто рассчитать паразитную индуктивность приближения сквозного отверстия, используя следующую формулу: L = 5.08h [ln (4h / d) +1], где L относится к индуктивности сквозного отверстия, h – длина сквозного отверстия. отверстие, а D – диаметр центрального отверстия. Из уравнения видно, что диаметр отверстия мало влияет на индуктивность, в то время как длина отверстия имеет наибольшее влияние на индуктивность. По-прежнему используя приведенный выше пример, индуктивность вне отверстия может быть рассчитана как L = 5.08 × 0.050 [ln (4 × 0.050 / 0.010) +1] = 1.015 нм. Если время нарастания сигнала составляет 1 нс, то эквивалентный размер импеданса: XL = πL / T10-90 = 3.19 ω. Этот импеданс нельзя игнорировать при наличии высокочастотного тока. В частности, байпасный конденсатор должен проходить через два отверстия для соединения питающего слоя с пластом, таким образом удваивая паразитную индуктивность отверстия.

Проведя приведенный выше анализ паразитных характеристик отверстия, мы можем увидеть, что в конструкции высокоскоростной печатной платы кажущееся простое отверстие часто оказывает большое негативное влияние на схему. Чтобы уменьшить отрицательные эффекты паразитного эффекта отверстия, мы можем сделать как можно больше в конструкции: 1. Из двух аспектов стоимости и качества сигнала выберите разумный размер отверстия. Например, для 6-10 слоев печатной платы модуля ПАМЯТИ лучше выбрать 10/20 мил (сверление / контактная площадка) через отверстие, для некоторых плат небольшого размера с высокой плотностью вы также можете попробовать использовать 8/18 мил через отверстие. дыра. При современной технологии было бы трудно использовать отверстия меньшего размера. Для источника питания или заземляющего провода можно рассмотреть возможность использования сквозных отверстий большего размера для уменьшения импеданса.

2. Две приведенные выше формулы показывают, что использование более тонких печатных плат помогает уменьшить два паразитных параметра через отверстия.

3. сигнальная проводка на печатной плате не должна изменять слой, насколько это возможно, то есть старайтесь не использовать ненужные отверстия.

4. Рядом просверлить контакты блока питания и заземления. Чем короче провод между штырями и отверстиями, тем лучше, потому что они приведут к увеличению индуктивности. В то же время провода питания и заземления должны быть как можно более толстыми, чтобы уменьшить сопротивление.

5. Поместите несколько отверстий заземления рядом с отверстиями смены сигнального слоя, чтобы обеспечить ближайшую петлю для сигнала. Вы даже можете сделать много дополнительных отверстий для заземления на печатной плате. Конечно, вы должны быть гибкими в своем дизайне. Обсуждаемая выше модель сквозного отверстия – это ситуация, когда в каждом слое есть контактные площадки. Иногда мы можем уменьшить или даже удалить подушечки в некоторых слоях. Особенно в случае, если плотность отверстий очень велика, это может привести к образованию канавки отрезанного контура в медном слое, чтобы решить такую ​​проблему в дополнение к перемещению местоположения отверстия, мы также можем рассмотреть отверстие в медном слое, чтобы уменьшить размер площадки.