Један Osnovni koncept perforacije

Кроз рупу (ВИА) важан је део Вишеслојни ПЦБ, а трошкови бушења рупа обично чине 30% до 40% трошкова израде ПЦБ плоча. Једноставно речено, свака рупа на ПЦБ -у се може назвати пролазна рупа. У погледу функције, рупа се може поделити у две категорије: једна се користи за електрично повезивање слојева; Други се користи за причвршћивање или позиционирање уређаја. Што се тиче процеса, ове пролазне рупе су генерално подељене у три категорије, наиме слепе преко, закопане преко и кроз. Слепе рупе се налазе на горњој и доњој површини штампане плоче и имају одређену дубину за повезивање површинског кола на унутрашње коло испод. Дубина рупа обично не прелази одређени однос (отвор). Укопане рупе су рупе за повезивање у унутрашњем слоју штампане плоче које се не протежу до површине штампане плоче. Две врсте рупа налазе се у унутрашњем слоју плоче, која је завршена процесом обликовања кроз рупу пре ламинирања, а неколико унутрашњих слојева се може преклопити током формирања пролазне рупе. Трећи тип, назван пролазне рупе, пролази кроз целу плочу и може се користити за унутрашње међусобне везе или као монтажне и локацијске рупе за компоненте. Будући да је кроз процес лакше провести рупу, трошкови су нижи, па се користи већина штампаних плоча него друге две врсте отвора. Следеће рупе, без посебног објашњења, сматраће се пролазима.

Osnovni koncept PCB kroz rupu i uvod u metodu kroz rupu

Са тачке гледишта дизајна, пролазна рупа се углавном састоји од два дела, један је рупа за бушење у средини, а други је подручје јастучића око рупе за бушење. Величина ова два дела одређује величину пролазне рупе. Очигледно, у дизајну брзих ПЦБ велике густине, дизајнер увек жели да рупа буде што мања, овај узорак може оставити више простора за ожичење, осим тога, што је рупа мања, сопствени паразитски капацитет је мањи, више погодан за кола велике брзине. Ali smanjenje veličine rupe u isto vreme dovodi do povećanja troškova, a veličina rupe se ne može smanjiti bez ograničenja, ograničena je bušenjem (bušenjem) i oplatom (oplata) i drugom tehnologijom: što je manja rupa, to je što je duže vreme potrebno za bušenje, lakše je odstupiti od središnjeg položaja; Када је дубина рупе више од 6 пута пречника рупе, немогуће је гарантовати уједначену бакарну облогу зида рупе. Na primer, ako je debljina (dubina rupe) normalne 6-slojne PCB ploče 50 Mil, onda je minimalni prečnik rupe koji proizvođači PCB-a mogu obezbediti 8 Mil. Са развојем технологије ласерског бушења, величина бушења такође може бити све мања. Generalno, prečnik rupe je manji ili jednak 6 Mils, nazivamo ga mikro rupa. Mikrorupe se često koriste u HDI (struktura interkonekcije visoke gustine) dizajnu. Microhole tehnologija omogućava da se rupa udari direktno na podlogu (VIA-in-pad), što u velikoj meri poboljšava performanse kola i štedi prostor za ožičenje.

Пролазна рупа на далеководу је преломна тачка дисконтинуитета импедансе, што ће изазвати рефлексију сигнала. Генерално, еквивалентна импеданса пролазне рупе је око 12% нижа од оне далековода. Na primer, impedansa dalekovoda od 50 oma će se smanjiti za 6 oma kada prođe kroz otvor (specifičnost je takođe povezana sa veličinom prolaznog otvora i debljinom ploče, ali ne i apsolutno smanjenje). Međutim, refleksija izazvana diskontinuitetom impedanse kroz rupu je zapravo veoma mala, a njen koeficijent refleksije je samo :(44-50)/(44+50) =0.06. Problemi izazvani rupom su više fokusirani na uticaj parazitskog kapaciteta i induktivnosti.

Parazitni kapacitet i induktivnost kroz rupu

Parazitski lutajući kapacitet postoji u samoj rupi. Ako je prečnik zone otpora zavarivanja rupe na sloju za polaganje D2, prečnik podloge za zavarivanje je D1, debljina PCB ploče je T, a dielektrična konstanta podloge je ε, parazitski kapacitet rupa je približno C=1.41εTD1/ (D2-D1).

Главни ефекат паразитског капацитета на коло је продужење времена пораста сигнала и смањење брзине кола. Na primer, za PCB ploču sa debljinom od 50 Mil, ako je prečnik jastučića kroz rupu 20 Mil (prečnik bušotine je 10 Mils) i prečnik bloka za lemljenje je 40 Mil, možemo aproksimirati parazitnu kapacitivnost kroz rupu po gornjoj formuli: C=1.41×4.4×0.050×0.020/ (0.040-0.020) =0.31pF promena vremena porasta uzrokovana kapacitivnošću je otprilike sledeća: T10-90= 2.2c (Z0/2) =2.2×0.31x (50/2) =17.05ps Iz ovih vrednosti se može videti da iako je efekat kašnjenja i usporavanja u porastu uzrokovan parazitskim kapacitetom jednog prolaza rupa nije baš očigledna, ako se rupa koristi za prebacivanje između slojeva više puta, koristiće se više prolaznih rupa. Будите опрезни у свом дизајну. U praktičnom dizajnu, parazitski kapacitet se može smanjiti povećanjem rastojanja između rupe i zone polaganja bakra (anti-pad) ili smanjenjem prečnika jastučića. U dizajnu digitalnog kola velike brzine, parazitska induktivnost prolaznog otvora je štetnija od parazitske kapacitivnosti. Његова паразитска серијска индуктивност ослабит ће допринос заобилазног капацитета и смањити учинковитост филтрирања цијелог електроенергетског система. Можемо једноставно израчунати паразитску индуктивност апроксимације кроз рупу користећи следећу емпиријску формулу: Л = 5.08х [лн (4х/д) +1]

Где се Л односи на индуктивност рупе, Х је дужина рупе, а Д је пречник централне рупе. Из једначине се види да пречник рупе има мали утицај на индуктивитет, док дужина рупе има највећи утицај на индуктивитет. I dalje koristeći gornji primer, induktivnost iz rupe se može izračunati kao:

Л = 5.08 × 0.050 [лн (4 × 0.050/0.010) +1] = 1.015нх Ако је време пораста сигнала 1нс, онда је еквивалентна величина импедансе: КСЛ = πЛ/Т10-90 = 3.19 ω. Ова импеданција се не може занемарити у присуству високофреквентне струје. Конкретно, обилазни кондензатор мора проћи кроз две рупе да повеже доводни слој са формацијом, удвостручујући паразитску индуктивност рупе.

Треће, како користити рупу

Kroz gornju analizu parazitnih karakteristika prolaznih rupa, možemo videti da u dizajnu PCB-a velike brzine, naizgled jednostavne prolazne rupe često donose velike negativne efekte na dizajn kola. Da bismo smanjili štetne efekte parazitskog efekta rupe, možemo pokušati da uradimo sledeće u dizajnu:

1. Uzimajući u obzir cenu i kvalitet signala, bira se razumna veličina rupe. Ako je potrebno, razmislite o korišćenju rupa različitih veličina. Na primer, za kablove za napajanje ili uzemljenje, razmislite o korišćenju većih veličina da biste smanjili impedansu, a za signalno ožičenje koristite manje rupe. Naravno, kako se veličina rupe smanjuje, odgovarajući trošak će se povećati.

2. Dve formule o kojima smo gore govorili pokazuju da upotreba tanjih PCB ploča pomaže u smanjenju dva parazitska parametra perforacija.

3. Signalno ožičenje na PCB ploči ne bi trebalo da menja slojeve koliko god je to moguće, odnosno ne koristite nepotrebne rupe koliko god je to moguće.

4. Igle za napajanje i uzemljenje treba izbušiti u najbližoj rupi, a vod između rupe i igle treba da bude što kraći. Паралелно се може размотрити више пролазних рупа ради смањења еквивалентне индуктивности.

5. Neke uzemljene rupe se postavljaju u blizini rupa za slojeve signala kako bi se obezbedila najbliža petlja za signal. Можете чак ставити и пуно додатних рупа за уземљење на ПЦБ. Наравно, морате бити флексибилни у свом дизајну. Горе описани модел пролаза је ситуација у којој се у сваком слоју налазе јастучићи. Понекад можемо смањити или чак уклонити јастучиће у неким слојевима. Посебно у случају да је густина рупе веома велика, то може довести до стварања пресеченог жлеба кола у слоју бакра, да бисмо решили такав проблем поред померања локације рупе, можемо узети у обзир и рупу у бакарном слоју како би се смањила величина јастучића.

6. Za PCB ploče velike brzine sa većom gustinom, mogu se uzeti u obzir mikro rupe.