один. Основна концепція переходів

Віа є одним із важливих компонентів багатошарова друкована плата, а вартість свердління зазвичай становить від 30% до 40% вартості виготовлення друкованих плат. Простіше кажучи, кожен отвір на друкованій платі можна назвати переходом.

З точки зору функції, переходи можна розділити на дві категорії: одна використовується для електричних з’єднань між шарами; інший використовується для фіксації або позиціонування пристроїв.

З точки зору процесу, ці переходи, як правило, поділяються на три категорії, а саме глухі переходи, заховані переходи та прохідні переходи. Глухі отвори розташовані на верхній і нижній поверхнях друкованої плати і мають певну глибину. Вони використовуються для з’єднання лінії поверхні та внутрішньої лінії. Глибина отвору зазвичай не перевищує певного коефіцієнта (апертури). Захований отвір відноситься до отвору для підключення, розташованому у внутрішньому шарі друкованої плати, який не поширюється на поверхню друкованої плати. Вищезгадані два типи отворів розташовані у внутрішньому шарі друкованої плати і завершуються процесом формування наскрізних отворів перед ламінуванням, і кілька внутрішніх шарів можуть перекриватися під час формування отвору. Третій тип називається наскрізним отвором, який пронизує всю друковану плату і може використовуватися для внутрішнього з’єднання або як установочний отвір для кріплення компонента. Оскільки наскрізний отвір легше реалізувати в процесі, а вартість менша, більшість друкованих плат використовують його замість двох інших типів прохідних отворів. Наступні прохідні отвори, якщо не вказано інше, вважаються прохідними отворами.

З точки зору дизайну, отвір в основному складається з двох частин, одна – це свердлильний отвір посередині, а інша – область колодки навколо отвору. Розмір цих двох частин визначає розмір отвору. Очевидно, що в конструкції високошвидкісної друкованої плати з високою щільністю дизайнери завжди сподіваються, що чим менший прохідний отвір, тим краще, так що на платі можна залишити більше місця для проводів. Крім того, чим менше прохідний отвір, тим самим паразитна ємність. Чим він менше, тим більше підходить для високошвидкісних ланцюгів. Однак зменшення розміру отвору також призводить до збільшення вартості, і розмір отвору не може бути зменшений нескінченно. Це обмежується технологічними технологіями, такими як свердління та покриття: чим менше отвір, тим свердло Чим довше отвір, тим легше відхилитися від центрального положення; і коли глибина отвору перевищує в 6 разів діаметр просвердленого отвору, не можна гарантувати, що стінка отвору може бути рівномірно покрита міддю. Наприклад, товщина (глибина наскрізного отвору) звичайної 6-шарової плати друкованої плати становить близько 50 міл, тому мінімальний діаметр свердління, який можуть надати виробники друкованих плат, може досягати лише 8 міл.

По-друге, паразитна ємність отвору

Сам прохід має паразитну ємність до землі. Якщо відомо, що діаметр ізоляційного отвору на шарі заземлення отвору дорівнює D2, діаметр контактної прокладки дорівнює D1, товщина плати друкованої плати дорівнює T, а діелектрична проникність підкладки плати дорівнює ε, Розмір паразитної ємності переходу становить приблизно: C=1.41εTD1/(D2-D1) Паразитна ємність переходу призведе до подовження часу наростання сигналу та зниження швидкості ланцюга. Наприклад, для друкованої плати товщиною 50 міліметрів, якщо використовується відхід з внутрішнім діаметром 10 міл і діаметром контактної площадки 20 міл, а відстань між контактною площадкою та зоною заземлення міді становить 32 міл, тоді ми можемо наблизити перехідний отвір. використовуючи наведену вище формулу Паразитна ємність приблизно становить: C=1.41×4.4×0.050×0.020/(0.032-0.020)=0.517pF, зміна часу наростання, викликана цією частиною ємності, становить: T10-90=2.2C(Z0 /2)=2.2 x0.517x(55/2)=31.28ps. З цих значень видно, що, хоча ефект затримки наростання, викликаний паразитною ємністю одного отвору, не є очевидним, якщо відхід використовується кілька разів у трасі для перемикання між шарами, проектувальнику все одно слід враховувати обережно.

По-третє, паразитна індуктивність отвору

Аналогічно, існують паразитні індуктивності разом із паразитною ємністю отворів. У розробці високошвидкісних цифрових схем шкода, завдана паразитною індуктивністю переходів, часто перевищує вплив паразитної ємності. Його паразитна послідовна індуктивність послабить внесок байпасного конденсатора і послабить ефект фільтрації всієї системи живлення. Ми можемо просто розрахувати приблизну паразитну індуктивність переходу за такою формулою: L=5.08h[ln(4h/d)+1] де L відноситься до індуктивності переходу, h – це довжина отвору, а d є центр Діаметр отвору. З формули видно, що діаметр отвору має незначний вплив на індуктивність, а довжина отвору має найбільший вплив на індуктивність. Все ще використовуючи наведений вище приклад, індуктивність переходу можна розрахувати як: L=5.08×0.050 [ln(4×0.050/0.010)+1]=1.015nH. Якщо час наростання сигналу становить 1 нс, то його еквівалентний опір: XL=πL/T10-90=3.19Ω. Такий імпеданс більше не можна ігнорувати при проходженні струмів високої частоти. Особливу увагу слід звернути на те, що байпасний конденсатор повинен проходити через два отвори при з’єднанні живлення і заземлення, так що паразитна індуктивність отворів буде зростати в геометричній прогресії.

По-четверте, завдяки конструкції на високошвидкісній друкованій платі

Завдяки наведеному вище аналізу паразитних характеристик отворів ми можемо побачити, що в високошвидкісних друкованих платах, здавалося б, прості перехідні переходи часто приносять великий негативний вплив на розробку схем. Щоб зменшити негативний вплив, спричинений паразитним впливом отворів, у конструкції можна зробити наступне:

1. З точки зору вартості та якості сигналу, виберіть прийнятний розмір через. Наприклад, для конструкції друкованої плати модуля пам’яті з 6-10 шарами краще використовувати 10/20Mil (просвердлені/прокладки) переходи. Для деяких дощок малого розміру високої щільності ви також можете спробувати використовувати 8/18Mil. отвір. За нинішніх технічних умов важко використовувати менші переходи. Для живлення або заземлення переходів можна розглянути можливість використання більшого розміру, щоб зменшити імпеданс.

2. За двома формулами, розглянутими вище, можна зробити висновок, що використання більш тонкої друкованої плати сприяє зменшенню двох паразитних параметрів отвору.

3. Намагайтеся не змінювати шари сигналу на платі друкованої плати, тобто намагайтеся не використовувати непотрібні переходи.

4. Виводи живлення та заземлення повинні бути просвердлені поблизу, а відвід між отвором і штифтом повинен бути якомога коротшим, оскільки вони підвищать індуктивність. У той же час проводи живлення та заземлення повинні бути максимально товстими, щоб знизити імпеданс.

5. Розмістіть кілька заземлених переходів біля отворів сигнального шару, щоб забезпечити найближчу петлю для сигналу. На платі друкованої плати можна навіть розмістити велику кількість зайвих переходів заземлення. Звичайно, дизайн повинен бути гнучким. Модель переходу, про яку йшлося раніше, є випадком, коли на кожному шарі є прокладки. Іноді ми можемо зменшити або навіть видалити прокладки деяких шарів. Особливо, коли щільність отворів дуже висока, це може призвести до утворення розривної канавки, яка розділяє петлю в мідному шарі. Щоб вирішити цю проблему, окрім переміщення положення отвору, ми також можемо розглянути можливість розміщення переходу на мідному шарі. Розмір колодки зменшується.