Наскрізний отвір (VIA) є важливою частиною багатошарова друкована плата, а вартість буріння отворів зазвичай становить від 30% до 40% вартості виготовлення друкованої плати. Простіше кажучи, кожен отвір на друкованій платі можна назвати прохідним отвором. За функціональністю отвір можна розділити на дві категорії: одна використовується для електричного з’єднання між шарами; Інший використовується для фіксації або позиціонування пристрою.

З точки зору процесу, ці наскрізні отвори, як правило, поділяються на три категорії, а саме: сліпий через, закопаний через і через наскрізний. Сліпі отвори розташовані на верхній і нижній поверхнях друкованої плати і мають певну глибину для підключення поверхневої схеми до внутрішньої схеми нижче. Глибина отворів зазвичай не перевищує певного співвідношення (апертури). Поховані отвори – це отвори для з’єднання у внутрішньому шарі друкованої плати, які не поширюються на поверхню друкованої плати. Два типи отворів розташовані у внутрішньому шарі друкованої плати, який завершується процесом формування наскрізних отворів перед ламінуванням, а кілька внутрішніх шарів можуть перекриватися під час формування наскрізного отвору. Третій тип, який називається наскрізними отворами, проходить по всій платі і може використовуватися для внутрішніх з’єднань або як монтажні та локальні отвори для компонентів. Оскільки наскрізний отвір легше впроваджувати в процесі роботи, його вартість нижча, тому більшість друкованих плат використовують саме його, а не інші два види наскрізних отворів. Наступні наскрізні отвори без особливого пояснення вважатимуться наскрізними.

Скільки ви знаєте про дизайнерські отвори для друкованих плат

З точки зору конструкції, наскрізний отвір складається переважно з двох частин, одна-це отвір посередині, а інший-область колодки навколо свердління, як показано на малюнку нижче. Розмір цих двох частин визначає розмір наскрізного отвору. Очевидно, що в конструкції високошвидкісної друкованої плати високої щільності дизайнер завжди хоче, щоб отвір було якомога меншим, цей зразок може залишити більше місця для електропроводки, крім того, чим менший отвір, його власна паразитна ємність менша, більше підходить для швидкісного контуру. Але зменшення розміру отвору одночасно призводить до збільшення вартості, а розмір отвору неможливо безмежно зменшити, він обмежується свердлінням (свердлом) та обшивкою (обшивка) та іншими технологіями: чим менше отвір, тим чим довше займається свердління, тим легше відхилитися від центру; Коли глибина отвору більше ніж у 6 разів перевищує діаметр отвору, неможливо гарантувати рівномірне мідне покриття стінки отвору. Наприклад, поточна нормальна товщина (через глибину отвору) 6-шарової плати друкованої плати становить близько 50 міліметрів, тому мінімальний діаметр свердління, який можуть надати виробники друкованих плат, може досягати лише 8 міліметрів. Паразитна ємність самого отвору існує до землі, якщо діаметр ізолюючого отвору дорівнює D2, діаметр отвору – D1, товщина друкованої плати – Т, а діелектрична проникність підкладки – ε, паразитна ємність отвору приблизно: C = 1.41εTD1/ (D2-D1)

The main effect of parasitic capacitance on the circuit is to prolong the signal rise time and reduce the circuit speed. Наприклад, для друкованої плати товщиною 50Mil, якщо внутрішній діаметр отвору 10Mil, діаметр колодки 20Mil, а відстань між прокладкою та мідною підлогою 32Mil, ми можемо наблизити паразитну ємність отвору за вищенаведеною формулою: C = 1.41 × 4.4 × 0.050 × 0.020/ (0.032-0.020) = 0.517 пФ, зміна часу зростання, спричинене цією частиною ємності, становить: T10-90 = 2.2C (Z0/ 2) = 2.2 × 0.517x (55/ 2) = 31.28пс. З цих значень стає зрозуміло, що хоча вплив паразитної ємності з одного отвору на затримку зростання не є очевидним, дизайнери повинні бути обережними, якщо для перемикання між шарами використовується декілька отворів.

При проектуванні високошвидкісних цифрових схем паразитна індуктивність паразитної індуктивності через отвір часто більша за вплив паразитної ємності. Його паразитна послідовна індуктивність послабить внесок обхідної ємності та зменшить ефективність фільтрації всієї системи живлення. Ми можемо просто обчислити паразитну індуктивність наближення наскрізного отвору, використовуючи таку формулу: L = 5.08 год [ln (4h/d) +1], де L позначає індуктивність наскрізних отворів, h-довжина наскрізного отвору отвір, а D – діаметр центрального отвору. З рівняння видно, що діаметр отвору мало впливає на індуктивність, тоді як довжина отвору має найбільший вплив на індуктивність. Ще використовуючи наведений вище приклад, індуктивність з отвору можна обчислити як L = 5.08 × 0.050 [ln (4 × 0.050/0.010) +1] = 1.015nh. Якщо час зростання сигналу дорівнює 1 нс, то еквівалентний розмір імпедансу дорівнює: XL = πL/T10-90 = 3.19 ω. Цей опір не можна ігнорувати за наявності струму високої частоти. Зокрема, обхідний конденсатор повинен пройти через два отвори, щоб з’єднати шар живлення з пластом, таким чином подвоюючи паразитну індуктивність отвору.

Завдяки наведеному вище аналізу паразитичних характеристик отвору ми можемо побачити, що у високошвидкісному дизайні друкованої плати, здавалося б, простий отвір часто приносить великі негативні наслідки конструкції схеми. Для того, щоб зменшити несприятливі наслідки паразитарного впливу отвору, ми можемо зробити максимально можливе в конструкції: 1. З двох аспектів вартості та якості сигналу виберіть розумний розмір отвору. Наприклад, для 6-10 шарів конструкції друкованої плати модуля MEMORY краще вибрати 10/20mil (свердління/накладку) через отвір, для якоїсь щільної дошки невеликого розміру ви також можете спробувати використовувати 8/18mil через отвір. За сучасних технологій було б важко використовувати менші отвори. Для живлення або заземлення дроту через отвори можна вважати використання більшого розміру для зменшення імпедансу.

2. Дві формули, розглянуті вище, показують, що використання більш тонких друкованих плат допомагає зменшити два паразитні параметри через отвори.

3. сигнальна проводка на друкованій платі не повинна максимально змінювати шар, тобто намагатися не використовувати зайві отвори.

4. Штирі блоку живлення та землю слід просвердлити поблизу. Чим коротший провід між штифтами та отворами, тим краще, оскільки вони призведуть до збільшення індуктивності. Водночас кабелі живлення та заземлення повинні бути якомога товщі, щоб зменшити опір.

5. Розмістіть кілька отворів заземлення біля отворів зміни сигнального шару, щоб забезпечити найближчу петлю для сигналу. Ви навіть можете поставити на друковану плату багато додаткових заземлених отворів. Звичайно, вам потрібно бути гнучким у своєму дизайні. Розглянута вище модель наскрізних отворів-це ситуація, коли в кожному шарі є прокладки. Іноді ми можемо зменшити або навіть видалити прокладки в деяких шарах. Особливо у випадку, коли щільність отвору дуже велика, це може призвести до утворення перерізаної канавки в мідному шарі, щоб вирішити таку проблему на додаток до переміщення розташування отвору, ми також можемо розглянути отвір в мідному шарі, щоб зменшити розмір прокладки.