Moja Dhana ya msingi ya utoboaji

Kupitia shimo (VIA) ni sehemu muhimu ya PCB ya safu nyingi, na gharama ya mashimo ya kuchimba visima kawaida huchukua 30% hadi 40% ya gharama ya kutengeneza bodi ya PCB. Kuweka tu, kila shimo kwenye PCB linaweza kuitwa shimo la kupitisha. Kwa upande wa kazi, shimo linaweza kugawanywa katika vikundi viwili: moja hutumiwa kwa unganisho la umeme kati ya matabaka; Nyingine hutumiwa kwa kurekebisha kifaa au kuweka nafasi. Kwa upande wa mchakato, mashimo haya kwa ujumla yamegawanywa katika vikundi vitatu, ambavyo ni vipofu kupitia, kuzikwa kupitia na kupitia kupitia. Mashimo ya kipofu iko kwenye nyuso za juu na za chini za bodi ya mzunguko iliyochapishwa na ina kina fulani cha kuunganisha mzunguko wa uso na mzunguko wa ndani hapa chini. Ya kina cha mashimo kawaida hayazidi uwiano fulani (kufungua). Mashimo yaliyozikwa ni mashimo ya unganisho kwenye safu ya ndani ya bodi ya mzunguko iliyochapishwa ambayo haifiki kwa uso wa bodi ya mzunguko iliyochapishwa. Aina mbili za mashimo ziko kwenye safu ya ndani ya bodi ya mzunguko, ambayo imekamilika na mchakato wa ukingo wa shimo kabla ya kumalizika, na tabaka kadhaa za ndani zinaweza kuingiliana wakati wa kuunda shimo. Aina ya tatu, inayoitwa kupitia-mashimo, hupitia bodi nzima ya mzunguko na inaweza kutumika kwa unganisho la ndani au kama kuweka na kutafuta mashimo ya vifaa. Kwa sababu shimo kupitia ni rahisi kutekeleza katika mchakato, gharama ni ndogo, kwa hivyo bodi nyingi za mzunguko zilizochapishwa hutumiwa, badala ya aina zingine mbili za kupitia shimo. Yafuatayo kupitia mashimo, bila maelezo maalum, yatazingatiwa kama kupitia mashimo.

PCB kupitia dhana ya msingi ya shimo na kupitia utangulizi wa njia ya shimo

Kutoka kwa mtazamo wa kubuni, shimo la kupitia linajumuisha sehemu mbili, moja ni shimo la kuchimba katikati, na lingine ni eneo la pedi karibu na shimo la kuchimba. Ukubwa wa sehemu hizi mbili huamua saizi ya shimo la kupitisha. Kwa wazi, katika muundo wa PCB yenye kasi kubwa, yenye msongamano mkubwa, mbuni kila wakati anataka shimo liwe ndogo iwezekanavyo, sampuli hii inaweza kuondoka nafasi zaidi ya wiring, kwa kuongeza, ndogo ya shimo, uwezo wake wa vimelea ni mdogo, zaidi yanafaa kwa mzunguko wa kasi. Lakini kupunguzwa kwa ukubwa wa shimo wakati huo huo huleta ongezeko la gharama, na ukubwa wa shimo hauwezi kupunguzwa bila kikomo, ni mdogo kwa kuchimba visima (kuchimba visima) na kupamba (kuweka) na teknolojia nyingine: shimo ndogo, muda zaidi inachukua kuchimba, ni rahisi zaidi kupotoka kutoka kwa nafasi ya katikati; Wakati kina cha shimo ni zaidi ya mara 6 ya kipenyo cha shimo, haiwezekani kuhakikisha safu ya shaba sare ya ukuta wa shimo. Kwa mfano, ikiwa unene (kupitia kina cha shimo) wa bodi ya PCB ya safu 6 ya kawaida ni 50Mil, basi kipenyo cha chini cha shimo ambacho watengenezaji wa PCB wanaweza kutoa ni 8Mil. Pamoja na maendeleo ya teknolojia ya kuchimba visima vya laser, ukubwa wa kuchimba visima pia unaweza kuwa mdogo na mdogo. Kwa ujumla, kipenyo cha shimo ni chini ya au sawa na 6Mils, tunaiita shimo ndogo. Microholes hutumiwa mara nyingi katika muundo wa HDI (muundo wa mwingiliano wa juu). Teknolojia ya microhole inaruhusu shimo kupigwa moja kwa moja kwenye pedi (VIA-in-pedi), ambayo inaboresha sana utendaji wa mzunguko na kuokoa nafasi ya wiring.

Shimo la kupitia kwenye mstari wa maambukizi ni hatua ya mapumziko ya kutoendelea kwa impedance, ambayo itasababisha kutafakari kwa ishara. Kwa ujumla, kizuizi sawa cha shimo la kupitia ni karibu 12% chini kuliko ile ya njia ya upitishaji. Kwa mfano, uzuiaji wa laini ya usafirishaji ya 50ohm itapungua kwa 6 ohm wakati inapita kupitia shimo (maalum pia inahusiana na saizi ya shimo la kupitisha na unene wa sahani, lakini sio kupungua kabisa). Hata hivyo, kutafakari kunasababishwa na kutoendelea kwa impedance kupitia shimo kwa kweli ni ndogo sana, na mgawo wake wa kutafakari ni tu :(44-50)/(44+50) =0.06. Matatizo yanayosababishwa na shimo yanazingatia zaidi ushawishi wa capacitance ya vimelea na inductance.

Capacitance ya vimelea na inductance kupitia shimo

Uwezo wa kupotea wa vimelea upo kwenye shimo yenyewe. Ikiwa kipenyo cha ukanda wa upinzani wa kulehemu wa shimo kwenye safu ya kuwekewa ni D2, kipenyo cha pedi ya kulehemu ni D1, unene wa bodi ya PCB ni T, na mara kwa mara ya dielectric ya substrate ni ε, uwezo wa vimelea. shimo ni takriban C = 1.41εTD1 / (D2-D1).

Athari kuu ya uwezo wa vimelea kwenye mzunguko ni kuongeza muda wa kuongezeka kwa ishara na kupunguza kasi ya mzunguko. Kwa mfano, kwa bodi ya PCB yenye unene wa 50Mil, ikiwa kipenyo cha pedi ya shimo ni 20Mil (kipenyo cha kisima ni 10Mils) na kipenyo cha block ya solder ni 40Mil, tunaweza kukadiria uwezo wa vimelea. shimo la kupitia kwa formula hapo juu: C=1.41×4.4×0.050×0.020/ (0.040-0.020) =0.31pF mabadiliko ya wakati wa kupanda yanayosababishwa na uwezo ni takribani yafuatayo: T10-90 = 2.2c (Z0 / 2) = 2.2 × 0.31x (50/2) = 17.05ps Kutoka kwa maadili haya, inaweza kuonekana kuwa ingawa athari za kuongezeka kwa kuchelewa na kupungua kunasababishwa na uwezo wa vimelea wa njia moja- shimo sio wazi sana, ikiwa shimo la kupitia-linalotumiwa kubadili kati ya tabaka kwa mara nyingi, mashimo mengi yatatumika. Kuwa mwangalifu katika muundo wako. Katika kubuni ya vitendo, uwezo wa vimelea unaweza kupunguzwa kwa kuongeza umbali kati ya shimo na ukanda wa kuwekewa shaba (anti-pedi) au kwa kupunguza kipenyo cha pedi. Katika kubuni ya mzunguko wa kasi wa digital, inductance ya vimelea ya njia ya shimo ni hatari zaidi kuliko ya uwezo wa vimelea. Utaftaji wake wa safu ya vimelea utapunguza mchango wa uwezo wa kupitisha na kupunguza ufanisi wa uchujaji wa mfumo mzima wa nguvu. Tunaweza tu kukokotoa upenyezaji wa vimelea wa ukadirio wa shimo kwa kutumia fomula ifuatayo ya majaribio: L=5.08h [ln (4h/d) +1]

Ambapo L inahusu inductance ya shimo, H ni urefu wa shimo, na D ni kipenyo cha shimo la kati. Inaweza kuonekana kutoka kwa equation kwamba kipenyo cha shimo kina ushawishi mdogo kwa inductance, wakati urefu wa shimo una ushawishi mkubwa juu ya inductance. Bado kutumia mfano hapo juu, inductance nje ya shimo inaweza kuhesabiwa kama:

L=5.08×0.050 [ln (4×0.050/0.010) +1] = 1.015nh Ikiwa muda wa kuongezeka kwa ishara ni 1ns, basi ukubwa wa impedance sawa ni: XL=πL/T10-90=3.19 ω. Impedans hii haiwezi kupuuzwa mbele ya sasa ya masafa ya juu. Hasa, capacitor ya kupita inapaswa kupita kupitia mashimo mawili ili kuunganisha safu ya usambazaji kwa malezi, na hivyo kuongeza kutuliza kwa vimelea kwa shimo.

Tatu, jinsi ya kutumia shimo

Kupitia uchambuzi wa hapo juu wa sifa za vimelea za mashimo, tunaweza kuona kwamba katika muundo wa kasi wa PCB, mashimo yanayoonekana kuwa rahisi mara nyingi huleta madhara makubwa kwa muundo wa mzunguko. Ili kupunguza athari mbaya za athari ya vimelea ya shimo, tunaweza kujaribu kufanya kama ifuatavyo katika muundo:

1. Kuzingatia gharama na ubora wa ishara, ukubwa wa shimo unaofaa huchaguliwa. Ikiwa ni lazima, fikiria kutumia ukubwa tofauti wa mashimo. Kwa mfano, kwa nyaya za umeme au ardhi, fikiria kutumia saizi kubwa ili kupunguza kizuizi, na kwa wiring ya ishara, tumia mashimo madogo. Kwa kweli, kadiri saizi ya shimo inavyopungua, gharama inayolingana itaongezeka.

2. Fomula mbili zilizojadiliwa hapo juu zinaonyesha kuwa matumizi ya bodi nyembamba za PCB husaidia kupunguza vigezo viwili vya vimelea vya utoboaji.

3. Wiring ya ishara kwenye bodi ya PCB haipaswi kubadili tabaka iwezekanavyo, yaani, usitumie mashimo yasiyo ya lazima iwezekanavyo.

4. Pini za usambazaji wa umeme na ardhi zinapaswa kuchimbwa kwenye shimo la karibu, na risasi kati ya shimo na pini inapaswa kuwa fupi iwezekanavyo. Mashimo mengi yanaweza kuzingatiwa kwa sambamba ili kupunguza upenyezaji sawa.

5. Baadhi ya mashimo ya ardhi yanawekwa karibu na mashimo ya kuweka alama ili kutoa kitanzi cha karibu zaidi cha ishara. Unaweza hata kuweka mashimo mengi ya ziada kwenye PCB. Kwa kweli, unahitaji kubadilika katika muundo wako. Mfano wa shimo uliojadiliwa hapo juu ni hali ambapo kuna pedi kwenye kila safu. Wakati mwingine, tunaweza kupunguza au hata kuondoa pedi katika tabaka zingine. Hasa katika hali ya wiani wa shimo ni kubwa sana, inaweza kusababisha kuundwa kwa gombo la mzunguko lililokatwa kwenye safu ya shaba, ili kutatua shida kama hiyo pamoja na kuhamisha eneo la shimo, tunaweza pia kuzingatia shimo kwenye safu ya shaba ili kupunguza saizi ya pedi.

6. Kwa bodi za PCB za kasi na wiani wa juu, mashimo madogo yanaweza kuzingatiwa.