Један. Основни концепт виас

Виа је једна од важних компоненти вишеслојна ПЦБ, а трошкови бушења обично чине 30% до 40% трошкова производње ПЦБ-а. Једноставно речено, свака рупа на ПЦБ-у се може назвати прелазом.

Са становишта функције, виас се могу поделити у две категорије: једна се користи за електричне везе између слојева; други се користи за фиксирање или позиционирање уређаја.

У смислу процеса, ови пролази су генерално подељени у три категорије, односно слепи пропусници, укопани пропусници и пролазни пролази. Слепе рупе се налазе на горњој и доњој површини штампане плоче и имају одређену дубину. Користе се за повезивање површинске линије и унутрашње линије испод. Дубина рупе обично не прелази одређени однос (отвор бленде). Закопана рупа се односи на рупу за повезивање која се налази у унутрашњем слоју штампане плоче, која се не протеже до површине плоче. Горе наведене две врсте рупа налазе се у унутрашњем слоју плоче и завршавају се процесом формирања рупа пре ламинације, а неколико унутрашњих слојева се може преклапати током формирања отвора. Трећи тип се назива пролазни отвор, који продире кроз целу плочу и може се користити за интерно повезивање или као рупа за позиционирање компоненте. Пошто је пролазни отвор лакши за имплементацију у процесу и цена је нижа, већина штампаних плоча га користи уместо друга два типа пролазних рупа. Следећи пролазни отвори, осим ако није другачије назначено, сматрају се међурупама.

Са становишта дизајна, пролаз се углавном састоји од два дела, један је рупа за бушење у средини, а други је област подметача око бушотине. Величина ова два дела одређује величину пролаза. Очигледно, у дизајну ПЦБ-а велике брзине и високе густине, дизајнери се увек надају да што је отвор за пролаз мањи, то је боље, тако да се на плочи може оставити више простора за ожичење. Поред тога, што је мања пролазна рупа, то је и сам паразитски капацитет. Што је мањи, то је погоднији за кола велике брзине. Међутим, смањење величине рупе такође доводи до повећања трошкова, а величина отвора не може се смањивати бесконачно. Ограничено је процесним технологијама као што су бушење и облагање: што је мања рупа, то је бушење Што рупа дуже траје, лакше је одступити од средишње позиције; а када дубина рупе прелази 6 пута пречник избушене рупе, не може се гарантовати да се зид рупе може равномерно обложити бакром. На пример, дебљина (дубина рупе) нормалне 6-слојне ПЦБ плоче је око 50 Мил, тако да минимални пречник бушења који произвођачи ПЦБ-а могу да обезбеде може да достигне само 8 Мил.

Друго, паразитска капацитивност виа

Сам пролаз има паразитску капацитивност према земљи. Ако је познато да је пречник изолационог отвора на слоју уземљења прелаза Д2, пречник метеорне плоче Д1, дебљина ПЦБ плоче је Т, а диелектрична константа подлоге плоче је ε, величина паразитне капацитивности прелаза је приближно: Ц=1.41εТД1/(Д2-Д1) Паразитни капацитет прелаза ће проузроковати да коло продужи време пораста сигнала и смањи брзину кола. На пример, за ПЦБ дебљине 50Мил, ако се користи прелаз са унутрашњим пречником од 10Мил и пречником јастучића од 20Мил, а растојање између плочице и површине брушеног бакра је 32Мил, тада можемо апроксимирати прелаз користећи горњу формулу Паразитни капацитет је отприлике: Ц=1.41×4.4×0.050×0.020/(0.032-0.020)=0.517пФ, промена времена пораста узрокована овим делом капацитивности је: Т10-90=2.2Ц(З0 /2)=2.2 к0.517к(55/2)=31.28пс. Из ових вредности се може видети да, иако ефекат кашњења пораста изазваног паразитном капацитивношћу једног пролаза није очигледан, ако се вез користи више пута у трагу за пребацивање између слојева, дизајнер ипак треба да узме у обзир пажљиво.

Треће, паразитска индуктивност виа

Слично томе, постоје паразитне индуктивности заједно са паразитским капацитетом виас. У дизајну дигиталних кола велике брзине, штета узрокована паразитском индуктивношћу вијаса је често већа од утицаја паразитне капацитивности. Његова паразитска серијска индуктивност ће ослабити допринос заобилазног кондензатора и ослабити ефекат филтрирања читавог система напајања. Можемо једноставно израчунати приближну паразитску индуктивност прелаза са следећом формулом: Л=5.08х[лн(4х/д)+1] где се Л односи на индуктивност граничног прелаза, х је дужина пролаза, а д је центар Пречник рупе. Из формуле се види да пречник пролаза има мали утицај на индуктивност, а дужина пролаза има највећи утицај на индуктивност. И даље користећи горњи пример, индуктивност прелаза се може израчунати као: Л=5.08×0.050 [лн(4×0.050/0.010)+1]=1.015нХ. Ако је време пораста сигнала 1нс, онда је његова еквивалентна импеданса: КСЛ=πЛ/Т10-90=3.19Ω. Таква импеданса се више не може занемарити када пролазе високофреквентне струје. Посебну пажњу треба обратити на чињеницу да премосни кондензатор треба да прође кроз два пролаза при повезивању равни напајања и уземљења, тако да ће се паразитска индуктивност вијаса експоненцијално повећати.

Четврто, преко дизајна у ПЦБ-у велике брзине

Кроз горњу анализу паразитских карактеристика виас-а, можемо видети да у дизајну ПЦБ-а велике брзине, наизглед једноставни виас често доносе велике негативне ефекте на дизајн кола. Да би се смањили штетни ефекти изазвани паразитским ефектима вијаса, у дизајну се може урадити следеће:

1. Из перспективе цене и квалитета сигнала, изаберите разумну величину преко. На пример, за ПЦБ дизајн меморијског модула од 6-10 слојева, боље је користити 10/20Мил (избушени/подметнути) спојеви. За неке мале плоче високе густине, такође можете покушати да користите 8/18 Мил. рупа. У тренутним техничким условима, тешко је користити мање прелазе. За струјне или уземљене прелазе, можете размислити о коришћењу веће величине да бисте смањили импедансу.

2. Две формуле о којима смо горе говорили могу се закључити да употреба тањег ПЦБ-а доприноси смањењу два паразитска параметра граничника.

3. Покушајте да не мењате слојеве трагова сигнала на штампаној плочи, то јест, покушајте да не користите непотребне прелазе.

4. Пинови за напајање и уземљење треба да буду избушени у близини, а вод између прикључка и пина треба да буде што краћи, јер ће повећати индуктивност. У исто време, каблови за напајање и уземљење треба да буду што дебљи да би се смањила импеданса.

5. Поставите неке уземљене спојеве близу отвора сигналног слоја да бисте обезбедили најближу петљу за сигнал. Чак је могуће поставити велики број редундантних уземљења на ПЦБ плочу. Наравно, дизајн мора бити флексибилан. Преко модела о коме смо раније говорили је случај где постоје подлоге на сваком слоју. Понекад можемо смањити или чак уклонити јастучиће неких слојева. Нарочито када је густина отвора веома велика, то може довести до формирања жлеба који раздваја петљу у слоју бакра. Да бисмо решили овај проблем, поред померања положаја отвора, можемо размотрити и постављање међупростора на бакарни слој. Величина јастучића је смањена.