eno. Osnovni koncept vias

Via je ena od pomembnih komponent večplastno tiskano vezje, stroški vrtanja pa običajno predstavljajo 30 % do 40 % proizvodnih stroškov PCB. Preprosto povedano, vsako luknjo na PCB-ju lahko imenujemo prehod.

Z vidika funkcije lahko prehode razdelimo v dve kategoriji: ena se uporablja za električne povezave med sloji; drugi se uporablja za pritrditev ali pozicioniranje naprav.

Glede na proces so ti prehodi na splošno razdeljeni v tri kategorije, in sicer slepi prehodi, vkopani prehodi in prehodi. Slepe luknje so nameščene na zgornji in spodnji površini tiskanega vezja in imajo določeno globino. Uporabljajo se za povezavo površinske črte in spodnje notranje črte. Globina luknje običajno ne presega določenega razmerja (odprtine). Zakopana luknja se nanaša na priključno luknjo, ki se nahaja v notranji plasti tiskanega vezja, ki ne sega do površine vezja. Zgoraj omenjeni dve vrsti lukenj se nahajata v notranjem sloju tiskanega vezja in sta zaključeni s postopkom oblikovanja skozi luknjo pred laminiranjem, med tvorbo prehoda pa se lahko prekriva več notranjih plasti. Tretji tip se imenuje skoznja luknja, ki prodira skozi celotno vezje in se lahko uporablja za interno povezovanje ali kot luknjo za pozicioniranje komponent. Ker je skoznjo luknjo v procesu lažje izvesti in je cena nižja, jo večina tiskanih vezij uporablja namesto drugih dveh vrst prehodnih lukenj. Naslednje vmesne luknje, razen če ni drugače določeno, se štejejo za vmesne luknje.

Z vidika načrtovanja je prehod v glavnem sestavljen iz dveh delov, eden je izvrtana luknja na sredini, drugi pa območje blazinice okoli vrtalne luknje. Velikost teh dveh delov določa velikost prehoda. Očitno pri oblikovanju tiskanih vezja z visoko hitrostjo in visoko gostoto oblikovalci vedno upajo, da manjša kot je prehodna luknja, tem bolje, tako da lahko ostane več prostora za ožičenje na plošči. Poleg tega je manjša kot je prehodna luknja, sama parazitska kapacitivnost. Manjši kot je, bolj primeren je za hitre vezje. Vendar pa zmanjšanje velikosti luknje povzroči tudi povečanje stroškov, velikosti prehoda pa ni mogoče zmanjševati v nedogled. Omejujejo ga procesne tehnologije, kot sta vrtanje in prevleka: manjša kot je luknja, sveder Dlje kot traja luknja, lažje je odstopati od sredinskega položaja; in ko globina luknje presega 6-kratni premer izvrtane luknje, ni mogoče zagotoviti, da je stena luknje enakomerno prevlečena z bakrom. Na primer, debelina (globina luknje) običajne 6-slojne PCB plošče je približno 50 Mil, tako da lahko najmanjši premer vrtanja, ki ga lahko zagotovijo proizvajalci PCB, doseže le 8 Mil.

Drugič, parazitska kapacitivnost prehoda

Sama povezava ima parazitsko kapacitivnost do ozemljitve. Če je znano, da je premer izolacijske luknje na ozemljitvenem sloju prehoda D2, premer prehodne podloge D1, debelina PCB plošče T in dielektrična konstanta substrata plošče ε, velikost parazitne kapacitivnosti prehoda je približno: C=1.41εTD1/(D2-D1) Parazitska kapacitivnost prehoda bo povzročila, da bo vezje podaljšalo čas vzpona signala in zmanjšalo hitrost vezja. Na primer, za PCB z debelino 50 Mil, če je uporabljen prehod z notranjim premerom 10 Mil in premerom blazinice 20 Mil in je razdalja med ploščico in območjem brušenega bakra 32 Mil, potem lahko približamo prehod z uporabo zgornje formule Parazitna kapacitivnost je približno: C=1.41×4.4×0.050×0.020/(0.032-0.020)=0.517pF, sprememba časa vzpona, ki jo povzroči ta del kapacitivnosti, je: T10-90=2.2C(Z0 /2)=2.2 x0.517x(55/2)=31.28ps. Iz teh vrednosti je razvidno, da čeprav učinek zakasnitve naraščanja, ki jo povzroča parazitska kapacitivnost posameznega prehoda, ni očiten, mora projektant še vedno upoštevati, če se prehod v sledi večkrat uporablja za preklapljanje med plastmi. previdno.

Tretjič, parazitska induktivnost prehoda

Podobno obstajajo parazitske induktivnosti skupaj s parazitsko kapacitivnostjo vias. Pri načrtovanju hitrih digitalnih vezij je škoda, ki jo povzroči parazitska induktivnost prehodov, pogosto večja od vpliva parazitske kapacitivnosti. Njegova parazitska serijska induktivnost bo oslabila prispevek obvodnega kondenzatorja in oslabila učinek filtriranja celotnega elektroenergetskega sistema. Približno parazitsko induktivnost prehoda lahko preprosto izračunamo z naslednjo formulo: L=5.08h[ln(4h/d)+1], kjer se L nanaša na induktivnost prehoda, h je dolžina prehoda in d je središče Premer luknje. Iz formule je razvidno, da ima premer prehoda majhen vpliv na induktivnost, dolžina prehoda pa največji vpliv na induktivnost. Še vedno z uporabo zgornjega primera lahko induktivnost prehoda izračunamo kot: L=5.08×0.050 [ln(4×0.050/0.010)+1]=1.015nH. Če je čas vzpona signala 1ns, potem je njegova ekvivalentna impedanca: XL=πL/T10-90=3.19Ω. Takšne impedance ni več mogoče prezreti, ko prehajajo visokofrekvenčni tokovi. Posebno pozornost je treba nameniti dejstvu, da mora obvodni kondenzator pri povezovanju napajalne in ozemljitvene plošče preiti skozi dva prehoda, tako da se bo parazitska induktivnost prehodov eksponentno povečala.

Četrtič, preko oblikovanja v visokohitrostnem PCB

Skozi zgornjo analizo parazitskih značilnosti prehodov lahko vidimo, da pri načrtovanju visokohitrostnih PCB navidezno preprosti prehodi pogosto prinašajo velike negativne učinke na načrtovanje vezij. Da bi zmanjšali škodljive učinke, ki jih povzročajo parazitski učinki vias, je pri načrtovanju mogoče narediti naslednje:

1. Z vidika stroškov in kakovosti signala izberite primerno velikost preko. Na primer, za zasnovo PCB 6-10-slojnega pomnilniškega modula je bolje uporabiti 10/20Mil (izvrtane/oblazinjene) prehode. Za nekatere plošče majhne velikosti z visoko gostoto lahko poskusite uporabiti tudi 8/18 Mil. luknja. V trenutnih tehničnih pogojih je težko uporabljati manjše prehode. Za napajalne ali ozemljitvene prehode lahko razmislite o uporabi večje velikosti, da zmanjšate impedanco.

2. Zgoraj obravnavani formuli lahko sklepamo, da je uporaba tanjšega PCB-ja ugodna za zmanjšanje dveh parazitskih parametrov prehoda.

3. Poskusite ne spreminjati slojev signalnih sledi na PCB plošči, se pravi, poskusite ne uporabljati nepotrebnih vias.

4. Napajalni in ozemljitveni zatiči naj bodo izvrtani v bližini, vodnik med prehodom in zatičem pa naj bo čim krajši, ker bosta povečala induktivnost. Hkrati morajo biti napajalni in ozemljitveni kabli čim debelejši, da se zmanjša impedanca.

5. Postavite nekaj ozemljenih prehodov blizu prehodov signalne plasti, da zagotovite najbližjo zanko za signal. Možno je celo namestiti veliko število redundantnih ozemljitvenih prehodov na PCB ploščo. Seveda mora biti zasnova prilagodljiva. Model via, o katerem smo govorili prej, je primer, ko so na vsaki plasti blazinice. Včasih lahko zmanjšamo ali celo odstranimo blazinice nekaterih plasti. Še posebej, če je gostota prehodov zelo visoka, lahko povzroči nastanek prelomnega utora, ki ločuje zanko v bakrenem sloju. Za rešitev tega problema lahko poleg premikanja položaja prehoda razmislimo tudi o postavitvi prehoda na bakreno plast. Velikost blazinice se zmanjša.