один Основное понятие перфорации

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. Два типа отверстий расположены во внутреннем слое печатной платы, который завершается процессом формования сквозных отверстий перед ламинированием, и несколько внутренних слоев могут перекрываться во время формирования сквозного отверстия. 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.

Основная концепция печатной платы со сквозным отверстием и введение в методику сквозного отверстия

С точки зрения конструкции сквозное отверстие в основном состоит из двух частей: одна – это просверленное отверстие посередине, а другая – площадка вокруг просверленного отверстия. 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 уменьшение размера отверстия в то же время влечет за собой увеличение стоимости, а размер отверстия не может быть уменьшен без ограничений, он ограничивается сверлением (просверливанием) и металлизацией (гальваникой) и другими технологиями: чем меньше отверстие, тем чем больше времени требуется на сверление, тем легче отклониться от центрального положения; Когда глубина отверстия превышает диаметр отверстия более чем в 6 раз, невозможно гарантировать равномерное меднение стенки отверстия. Например, если толщина (глубина сквозного отверстия) обычной 6-слойной печатной платы составляет 50 мил, то минимальный диаметр отверстия, который могут предоставить производители печатных плат, составляет 8 мил. С развитием технологии лазерного сверления размер сверления может быть все меньше и меньше. Обычно диаметр отверстия меньше или равен 6 мил, мы называем это микроотверстием. Микроотверстия часто используются в конструкции HDI (межсоединения высокой плотности). Технология Microhole позволяет ударить отверстие непосредственно в контактной площадке (VIA-in-pad), что значительно улучшает характеристики схемы и экономит место для проводки.

Сквозное отверстие в линии передачи – это точка разрыва неоднородности импеданса, которая вызывает отражение сигнала. Как правило, эквивалентный импеданс сквозного отверстия примерно на 12% ниже, чем у линии передачи. Например, импеданс линии передачи 50 Ом будет уменьшаться на 6 Ом, когда она проходит через сквозное отверстие (специфика также связана с размером сквозного отверстия и толщиной пластины, но не абсолютным уменьшением). Однако отражение, вызванное неоднородностью импеданса через отверстие, на самом деле очень мало, а его коэффициент отражения составляет всего: (44-50) / (44 + 50) = 0.06. Проблемы, вызванные отверстием, больше связаны с влиянием паразитной емкости и индуктивности.

Паразитная емкость и индуктивность через отверстие

Паразитная паразитная емкость существует в самом отверстии. Если диаметр зоны сварочного сопротивления отверстия на укладывающем слое равен D2, диаметр сварочной площадки равен D1, толщина печатной платы равна T, а диэлектрическая проницаемость подложки равна ε, то паразитная емкость отверстие приблизительно равно C = 1.41εTD1 / (D2-D1).

Основное влияние паразитной емкости на схему заключается в увеличении времени нарастания сигнала и снижении скорости цепи. Например, для печатной платы толщиной 50 мил, если диаметр площадки для сквозного отверстия составляет 20 мил (диаметр отверстия составляет 10 мил), а диаметр блока припоя составляет 40 мил, мы можем приблизительно определить паразитную емкость сквозное отверстие по формуле выше: C = 1.41 × 4.4 × 0.050 × 0.020 / (0.040-0.020) = 0.31 пФ изменение времени нарастания, вызванное емкостью, примерно следующее: T10-90 = 2.2c (Z0 / 2) = 2.2 × 0.31x (50/2) = 17.05ps Из этих значений видно, что, хотя эффект увеличения задержки и замедления, вызванный паразитной емкостью одиночного проходного канала – отверстие не очень очевидно, если сквозное отверстие используется для переключения между слоями несколько раз, будет использоваться несколько сквозных отверстий. Будьте осторожны в своем дизайне. На практике паразитная емкость может быть уменьшена за счет увеличения расстояния между отверстием и зоной прокладки меди (антипрокладки) или за счет уменьшения диаметра площадки. В конструкции высокоскоростной цифровой схемы паразитная индуктивность сквозного отверстия более вредна, чем паразитная емкость. 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 эмпирическую формулу: L = 5.08h [ln (4h / d) +1]

Где L относится к индуктивности отверстия, H – это длина отверстия, 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 на выходе из отверстия может быть рассчитана как:

L = 5.08 × 0.050 [ln (4 × 0.050 / 0.010) +1] = 1.015nh. Если время нарастания сигнала составляет 1 нс, то эквивалентный размер импеданса будет: 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.

Три, как использовать отверстие

Проведя вышеупомянутый анализ паразитных характеристик сквозных отверстий, мы можем увидеть, что в конструкции высокоскоростной печатной платы кажущиеся простыми сквозные отверстия часто оказывают большое негативное влияние на схему. Чтобы уменьшить негативное влияние паразитного воздействия отверстия, в конструкции можно попробовать сделать следующее:

1. Принимая во внимание стоимость и качество сигнала, выбирается разумный размер отверстия. При необходимости рассмотрите возможность использования отверстий разных размеров. Например, для силовых кабелей или кабелей заземления рассмотрите возможность использования большего диаметра, чтобы уменьшить импеданс, а для сигнальной проводки используйте отверстия меньшего размера. Конечно, при уменьшении размера отверстия соответствующая стоимость будет увеличиваться.

2. Обсужденные выше две формулы показывают, что использование более тонких печатных плат помогает уменьшить два паразитных параметра перфорации.

3. Сигнальная проводка на печатной плате не должна, насколько это возможно, менять слои, то есть не использовать, насколько это возможно, ненужные отверстия.

4. Контакты источника питания и заземления следует просверлить в ближайшем отверстии, а провод между отверстием и выводами должен быть как можно короче. Можно рассмотреть возможность параллельного подключения нескольких сквозных отверстий для уменьшения эквивалентной индуктивности.

5. Некоторые отверстия для заземления размещаются рядом с отверстиями для разделения сигналов, 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.

6. Для высокоскоростных печатных плат с более высокой плотностью можно рассмотреть возможность использования микроотверстий.