en Grundläggande koncept för perforering

Genomgående hål (VIA) är en viktig del av Flerlags PCB, och kostnaden för att borra hål står vanligtvis för 30 till 40% av kostnaden för tillverkning av kretskort. Enkelt uttryckt kan varje hål på ett kretskort kallas ett passhål. När det gäller funktion kan hålet delas in i två kategorier: en används för den elektriska anslutningen mellan skikten; Den andra används för fixering eller positionering av enheter. När det gäller processen är dessa genomgående hål i allmänhet indelade i tre kategorier, nämligen blind via, begravd via och genom via. Blindhål finns på de övre och nedre ytorna på PRINTED -kretskortet och har ett visst djup för att ansluta ytkretsen till den inre kretsen nedan. Hålens djup överstiger vanligtvis inte ett visst förhållande (bländare). Nedgrävda hål är anslutningshål i kretskortets inre lager som inte sträcker sig till kretskortets yta. De två håltyperna är placerade i kretskortets inre skikt, som fullbordas genom genomgående hålformningsprocess före laminering, och flera inre skikt kan överlappas under bildandet av det genomgående hålet. Den tredje typen, kallad genomgående hål, löper genom hela kretskortet och kan användas för interna sammankopplingar eller som monterings- och lokaliseringshål för komponenter. Eftersom det genomgående hålet är lättare att implementera i processen är kostnaden lägre, så de flesta kretskort använder det istället för de andra två typerna av genomgående hål. Följande genomgående hål, utan särskild förklaring, ska betraktas som genomgående hål.

PCB genom hål grundläggande koncept och genom hål metod introduktion

Ur designsynpunkt är ett genomgående hål huvudsakligen sammansatt av två delar, den ena är borrhålet i mitten och den andra är kuddområdet runt borrhålet. Storleken på dessa två delar bestämmer storleken på det genomgående hålet. Uppenbarligen, i utformningen av höghastighets, hög densitet PCB, vill designern alltid ha hålet så litet som möjligt, detta prov kan lämna mer ledningsutrymme, dessutom är ju mindre hålet, dess egen parasitiska kapacitans är mindre, mer lämplig för höghastighetskretsar. Men minskningen av hålstorleken medför samtidigt kostnadsökningen, och storleken på hålet kan inte minskas utan begränsning, den begränsas av borrning (borrning) och plätering (plätering) och annan teknik: ju mindre hålet är, längre tid det tar att borra, desto lättare är det att avvika från mittläget; När hålets djup är mer än 6 gånger hålets diameter är det omöjligt att garantera en enhetlig kopparplätering av hålväggen. Till exempel, om tjockleken (genomhålsdjupet) på ett normalt 6-lagers PCB-kort är 50Mil, då är den minsta håldiametern som PCB-tillverkare kan tillhandahålla 8Mil. Med utvecklingen av laserborrningsteknik kan storleken på borrningen också bli mindre och mindre. I allmänhet är hålets diameter mindre än eller lika med 6Mils, vi kallar det mikrohål. Mikrohål används ofta i HDI-design (high density Interconnect structure). Mikrohålsteknik gör att hålet kan träffas direkt på dynan (VIA-in-pad), vilket avsevärt förbättrar kretsens prestanda och sparar ledningsutrymme.

Det genomgående hålet på transmissionsledningen är en brytpunkt för impedansdiskontinuitet, vilket kommer att orsaka reflektion av signalen. I allmänhet är den ekvivalenta impedansen för det genomgående hålet cirka 12 % lägre än den för transmissionsledningen. Till exempel kommer impedansen för 50 ohm transmissionsledningen att minska med 6 ohm när den passerar genom det genomgående hålet (det specifika är också relaterat till storleken på det genomgående hålet och plåttjockleken, men inte en absolut minskning). Reflexionen som orsakas av diskontinuiteten i impedansen genom hålet är emellertid i själva verket mycket liten, och dess reflektionskoefficient är endast :(44-50)/(44+50) =0.06. Problemen som orsakas av hålet är mer fokuserade på påverkan av parasitisk kapacitans och induktans.

Parasitisk kapacitans och induktans genom hålet

Den parasitiska strökapacitansen finns i själva hålet. Om diametern på svetsmotståndszonen för hålet på läggningsskiktet är D2, svetsdynan är D1, tjockleken på PCB-kortet är T och substratets dielektriska konstant är ε, parasitkapacitansen på hålet är ungefär C=1.41εTD1/ (D2-D1).

Den huvudsakliga effekten av parasitisk kapacitans på kretsen är att förlänga signalhöjningstiden och minska kretshastigheten. Till exempel, för ett PCB-kort med en tjocklek på 50Mil, om diametern på den genomgående hålplattan är 20Mil (diametern på borrhålet är 10Mils) och diametern på lödblocket är 40Mil, kan vi approximera den parasitiska kapacitansen av det genomgående hålet enligt formeln ovan: C=1.41×4.4×0.050×0.020/ (0.040-0.020) =0.31pF stigtidsförändringen orsakad av kapacitans är ungefär som följer: T10-90= 2.2c (Z0/2) =2.2×0.31x (50/2) =17.05ps Från dessa värden kan man se att även om effekten av stigande fördröjning och avmattning orsakad av parasitisk kapacitans hos en enda genom- hålet är inte särskilt uppenbart, om det genomgående hålet används för att växla mellan lager flera gånger, kommer flera genomgående hål att användas. Var försiktig i din design. I praktisk design kan parasitisk kapacitans reduceras genom att öka avståndet mellan hålet och kopparläggningszonen (anti-pad) eller genom att minska dynans diameter. Vid utformningen av en digital höghastighetskrets är den parasitiska induktansen hos det genomgående hålet mer skadlig än den för den parasitiska kapacitansen. Dess parasitiska serieinduktans kommer att försvaga bidraget från förbikopplingskapacitans och minska filtreringseffektiviteten för hela kraftsystemet. Vi kan helt enkelt beräkna parasitinduktansen för en approximation genom hålet med hjälp av följande empiriska formel: L=5.08h [ln (4h/d) +1]

Där L avser hålets induktans, H är hålets längd och D är diametern på det centrala hålet. Det framgår av ekvationen att hålets diameter har liten inverkan på induktansen, medan hålets längd har störst inflytande på induktansen. Fortfarande med exemplet ovan kan induktansen ut ur hålet beräknas som:

L=5.08×0.050 [ln (4×0.050/0.010) +1] = 1.015nh Om signalens stigtid är 1ns, är den ekvivalenta impedansstorleken: XL=πL/T10-90=3.19 ω. Denna impedans kan inte ignoreras i närvaro av högfrekvent ström. I synnerhet måste förbikopplingskondensatorn passera genom två hål för att ansluta matningsskiktet till formationen, vilket fördubblar hålets parasitiska induktans.

Tre, hur man använder hålet

Genom ovanstående analys av de genomgående hålens parasitiska egenskaper kan vi se att i höghastighets-PCB-design ger de till synes enkla genomgående hålen ofta stora negativa effekter på kretsdesignen. In order to reduce the adverse effects of the parasitic effect of the hole, we can try to do as follows in the design:

1. Med tanke på kostnaden och signalkvaliteten väljs en rimlig hålstorlek. If necessary, consider using different sizes of holes. For example, for power or ground cables, consider using larger sizes to reduce impedance, and for signal wiring, use smaller holes. Of course, as the hole size decreases, the corresponding cost will increase.

2. De två formlerna som diskuterats ovan visar att användningen av tunnare PCB-skivor hjälper till att reducera de två parasitära parametrarna för perforeringarna.

3. Signalledningarna på PCB-kortet ska inte byta lager så långt det är möjligt, det vill säga använd inte onödiga hål så långt det är möjligt.

4. Nätaggregatets och markens stift bör borras i närmaste hål, och ledningen mellan hålet och stiften ska vara så kort som möjligt. Flera genomgående hål kan övervägas parallellt för att minska ekvivalent induktans.

5. Vissa jordhål är placerade nära hålen för signalskiktning för att ge den närmaste slingan för signalen. Du kan till och med lägga många extra markhål på kretskortet. Naturligtvis måste du vara flexibel i din design. Genomgående hålsmodell som diskuterats ovan är en situation där det finns dynor i varje lager. Ibland kan vi minska eller till och med ta bort dynor i vissa lager. Särskilt när håltätheten är mycket stor kan det leda till bildandet av ett avbrutet kretsspår i kopparskiktet, för att lösa ett sådant problem förutom att flytta platsen för hålet kan vi också överväga hålet i kopparskiktet för att minska storleken på dynan.

6. För höghastighetskretskort med högre densitet kan mikrohål övervägas.