Moja. Dhana ya msingi ya vias

Via ni moja ya vipengele muhimu vya PCB ya safu nyingi, na gharama ya kuchimba visima kawaida huchangia 30% hadi 40% ya gharama ya utengenezaji wa PCB. Kuweka tu, kila shimo kwenye PCB inaweza kuitwa via.

Kutoka kwa mtazamo wa kazi, vias inaweza kugawanywa katika makundi mawili: moja hutumiwa kwa uhusiano wa umeme kati ya tabaka; nyingine hutumiwa kwa kurekebisha au kuweka vifaa.

Kwa upande wa mchakato, vias hizi kwa ujumla zimegawanywa katika makundi matatu, yaani vias blind, vias kuzikwa na vias. Mashimo ya vipofu iko kwenye nyuso za juu na za chini za bodi ya mzunguko iliyochapishwa na kuwa na kina fulani. Wao hutumiwa kuunganisha mstari wa uso na mstari wa ndani wa msingi. Ya kina cha shimo kawaida hayazidi uwiano fulani (aperture). Shimo la kuzikwa linahusu shimo la uunganisho lililo kwenye safu ya ndani ya bodi ya mzunguko iliyochapishwa, ambayo haina kupanua kwenye uso wa bodi ya mzunguko. Aina mbili zilizotajwa hapo juu za mashimo ziko kwenye safu ya ndani ya bodi ya mzunguko, na hukamilishwa na mchakato wa kutengeneza shimo kabla ya lamination, na tabaka kadhaa za ndani zinaweza kuingiliana wakati wa kuunda via. Aina ya tatu inaitwa shimo la kupitia, ambalo hupenya bodi nzima ya mzunguko na inaweza kutumika kwa unganisho la ndani au kama shimo la kuweka sehemu. Kwa sababu shimo la kupitia ni rahisi kutekeleza katika mchakato na gharama ni ya chini, bodi nyingi za mzunguko zilizochapishwa huitumia badala ya aina nyingine mbili za kupitia mashimo. Ifuatayo kupitia mashimo, isipokuwa ikiwa imeainishwa vinginevyo, inazingatiwa kama kupitia mashimo.

Kutoka kwa mtazamo wa kubuni, via ni hasa linajumuisha sehemu mbili, moja ni shimo la kuchimba katikati, na nyingine ni eneo la pedi karibu na shimo la kuchimba. Ukubwa wa sehemu hizi mbili huamua ukubwa wa via. Kwa wazi, katika muundo wa PCB wa kasi, wa juu-wiani, wabunifu daima wanatumaini kwamba ndogo kupitia shimo ni bora zaidi, ili nafasi zaidi ya wiring iweze kushoto kwenye ubao. Kwa kuongeza, ndogo ya kupitia shimo, uwezo wa vimelea wake mwenyewe. Kidogo ni, inafaa zaidi kwa nyaya za kasi. Hata hivyo, kupunguzwa kwa ukubwa wa shimo pia huleta ongezeko la gharama, na ukubwa wa via hauwezi kupunguzwa kwa muda usiojulikana. Inazuiliwa na teknolojia za mchakato kama vile kuchimba visima na uchomaji: jinsi shimo linavyopungua, kuchimba Shimo linachukua muda mrefu, ni rahisi zaidi kupotoka kutoka kwa nafasi ya katikati; na wakati kina cha shimo kinazidi mara 6 ya kipenyo cha shimo la kuchimba, haiwezi kuhakikishiwa kuwa ukuta wa shimo unaweza kuunganishwa sawasawa na shaba. Kwa mfano, unene (kupitia kina cha shimo) wa bodi ya PCB ya safu 6 ya kawaida ni karibu 50Mil, hivyo kipenyo cha chini cha kuchimba visima ambacho wazalishaji wa PCB wanaweza kutoa kinaweza kufikia 8Mil tu.

Pili, uwezo wa vimelea wa via

Njia yenyewe ina uwezo wa vimelea chini. Ikiwa inajulikana kuwa kipenyo cha shimo la kutengwa kwenye safu ya ardhi ya via ni D2, kipenyo cha pedi ni D1, unene wa bodi ya PCB ni T, na mara kwa mara ya dielectric ya substrate ya bodi ni ε, ukubwa wa uwezo wa vimelea wa via ni takriban: C=1.41εTD1/(D2-D1) Uwezo wa vimelea wa via utasababisha sakiti kuongeza muda wa kuongezeka kwa mawimbi na kupunguza kasi ya saketi. Kwa mfano, kwa PCB yenye unene wa 50Mil, ikiwa via yenye kipenyo cha ndani cha 10Mil na kipenyo cha pedi cha 20Mil inatumika, na umbali kati ya pedi na eneo la shaba ya ardhini ni 32Mil, basi tunaweza kukadiria kupitia. kwa kutumia fomula iliyo hapo juu Uwezo wa vimelea ni takribani: C=1.41×4.4×0.050×0.020/(0.032-0.020)=0.517pF, mabadiliko ya wakati wa kupanda yanayosababishwa na sehemu hii ya uwezo ni: T10-90=2.2C(Z0) /2)=2.2 x0.517x(55/2)=31.28ps. Inaweza kuonekana kutoka kwa maadili haya kwamba ingawa athari ya kucheleweshwa kwa kupanda kunasababishwa na uwezo wa vimelea wa njia moja sio dhahiri, ikiwa via hutumiwa mara nyingi katika ufuatiliaji kubadili kati ya tabaka, mbuni anapaswa kuzingatia. kwa makini.

Tatu, inductance ya vimelea ya via

Vile vile, kuna inductances ya vimelea pamoja na capacitance ya vimelea ya vias. Katika kubuni ya nyaya za kasi za digital, madhara yanayosababishwa na inductance ya vimelea ya vias mara nyingi ni kubwa zaidi kuliko athari za uwezo wa vimelea. Inductance yake ya mfululizo wa vimelea itadhoofisha mchango wa capacitor ya bypass na kudhoofisha athari ya kuchuja ya mfumo mzima wa nguvu. Tunaweza kwa urahisi kukokotoa makadirio ya uingizaji wa vimelea wa via kwa fomula ifuatayo: L=5.08h[ln(4h/d)+1] ambapo L inarejelea uingizaji wa via, h ni urefu wa via, na d. ni kituo Kipenyo cha shimo. Inaweza kuonekana kutoka kwa fomula kwamba kipenyo cha via kina ushawishi mdogo kwenye uingizaji hewa, na urefu wa via una ushawishi mkubwa zaidi kwenye uingizaji hewa. Bado kwa kutumia mfano ulio hapo juu, uingizaji wa via unaweza kuhesabiwa kama: L=5.08×0.050 [ln(4×0.050/0.010)+1]=1.015nH. Ikiwa wakati wa kuongezeka kwa ishara ni 1ns, basi impedance yake sawa ni: XL=πL/T10-90=3.19Ω. Uzuiaji kama huo hauwezi tena kupuuzwa wakati mikondo ya masafa ya juu inapita. Tahadhari maalum inapaswa kulipwa kwa ukweli kwamba capacitor ya bypass inahitaji kupitisha vias mbili wakati wa kuunganisha ndege ya nguvu na ndege ya chini, ili inductance ya vimelea ya vias itaongezeka kwa kasi.

Nne, kupitia muundo katika PCB ya kasi ya juu

Kupitia uchanganuzi wa hapo juu wa sifa za vimelea za vias, tunaweza kuona kwamba katika muundo wa PCB wa kasi ya juu, vias vinavyoonekana kuwa rahisi mara nyingi huleta madhara makubwa kwa muundo wa mzunguko. Ili kupunguza athari mbaya zinazosababishwa na athari za vimelea za vias, zifuatazo zinaweza kufanywa katika muundo:

1. Kutoka kwa mtazamo wa gharama na ubora wa ishara, chagua ukubwa unaofaa kupitia. Kwa mfano, kwa muundo wa PCB wa moduli ya kumbukumbu ya safu 6-10, ni bora kutumia 10/20Mil (iliyochimbwa / pedi) kupitia. Kwa baadhi ya bodi za ukubwa mdogo zenye msongamano mkubwa, unaweza pia kujaribu kutumia 8/18Mil. shimo. Chini ya hali ya sasa ya kiufundi, ni vigumu kutumia vias ndogo. Kwa nguvu au vias ya ardhini, unaweza kufikiria kutumia saizi kubwa ili kupunguza kizuizi.

2. Fomula mbili zilizojadiliwa hapo juu zinaweza kuhitimishwa kuwa matumizi ya PCB nyembamba yanafaa kupunguza vigezo viwili vya vimelea vya via.

3. Jaribu kubadilisha safu za alama za ishara kwenye ubao wa PCB, yaani, jaribu kutumia vias zisizohitajika.

4. Nguvu na pini za ardhi zinapaswa kuchimba karibu, na uongozi kati ya via na pini unapaswa kuwa mfupi iwezekanavyo, kwa sababu wataongeza inductance. Wakati huo huo, nguvu na miongozo ya ardhi inapaswa kuwa nene iwezekanavyo ili kupunguza impedance.

5. Weka vias vilivyowekwa msingi karibu na vias vya safu ya mawimbi ili kutoa kitanzi kilicho karibu zaidi cha mawimbi. Inawezekana kuweka idadi kubwa ya vias zisizohitajika kwenye ubao wa PCB. Bila shaka, kubuni inahitaji kubadilika. Njia ya kupitia iliyojadiliwa hapo awali ni kesi ambapo kuna pedi kwenye kila safu. Wakati mwingine, tunaweza kupunguza au hata kuondoa pedi za tabaka fulani. Hasa wakati wiani wa vias ni wa juu sana, inaweza kusababisha kuundwa kwa groove ya mapumziko ambayo hutenganisha kitanzi kwenye safu ya shaba. Ili kutatua tatizo hili, pamoja na kusonga nafasi ya via, tunaweza pia kuzingatia kuweka via kwenye safu ya shaba. Saizi ya pedi imepunguzwa.