Vida çox qatlı PCB-nin vacib komponentlərindən biridir və qazma dəyəri adətən PCB lövhəsinin dəyərinin 30% -dən 40% -ə qədərini təşkil edir. Sadə dillə desək, PCB-dəki hər bir çuxur bir keçid adlandırıla bilər.
Vitanın əsas konsepsiyası:
Funksiya nöqteyi-nəzərindən ötürücü iki kateqoriyaya bölünə bilər: biri təbəqələr arasında elektrik əlaqəsi kimi, digəri isə cihazın bərkidilməsi və ya yerləşdirilməsi kimi istifadə olunur. Əgər prosesə görə, bu deşiklər ümumiyyətlə üç kateqoriyaya bölünür, yəni kor deşiklər, basdırılmış deliklər və deşiklər.
Kor deşiklər çap dövrə lövhəsinin yuxarı və aşağı səthlərində yerləşir və səth dövrəsinin və aşağıda olan daxili sxemin birləşdirilməsi üçün müəyyən bir dərinliyə malikdir və deşiklərin dərinliyi adətən müəyyən nisbətdən (apertura) keçmir.
Basdırılmış çuxur, lövhənin səthinə uzanmayan, çap dövrə lövhəsinin daxili təbəqəsində yerləşən əlaqə çuxuruna aiddir. Yuxarıdakı iki növ deşik dövrə lövhəsinin daxili təbəqəsində yerləşir, bu, laminasiyadan əvvəl çuxurun qəlibləmə prosesi ilə tamamlanır və keçid çuxurunun formalaşması zamanı bir neçə daxili təbəqə üst-üstə düşə bilər.
Üçüncü növə bütün dövrə lövhəsindən keçən deşiklər deyilir və daxili qarşılıqlı əlaqəyə nail olmaq üçün və ya komponentlər üçün quraşdırma yerləşdirmə delikləri kimi istifadə edilə bilər. Prosesdə keçid çuxuruna nail olmaq daha asan olduğundan və dəyəri daha az olduğundan, çap dövrə lövhələrinin böyük əksəriyyəti digər iki deşikdən daha çox ondan istifadə edir. Aşağıdakı deşiklər, xüsusi təlimatlar olmadan, deşiklər kimi qəbul edilir.
Dizayn nöqteyi-nəzərindən bir vida əsasən iki hissədən ibarətdir, biri qazma çuxurunun ortası, digəri isə qazma çuxurunun ətrafındakı qaynaq yastığı sahəsidir. Bu iki hissənin ölçüsü via ölçüsünü təyin edir.
Aydındır ki, yüksək sürətli, yüksək sıxlıqlı PCB dizaynında dizaynerlər həmişə çuxurun mümkün qədər kiçik olmasını istəyirlər ki, daha çox naqil sahəsi qalsın, əlavə olaraq, kanal nə qədər kiçik olsa, öz parazit tutumu daha kiçik, daha uyğundur. yüksək sürətli dövrələr üçün.
Bununla belə, kanal ölçüsünün azalması həm də xərclərin artmasına səbəb olur və çuxurun ölçüsünü qeyri-müəyyən şəkildə azaltmaq mümkün deyil, qazma və elektrokaplama texnologiyası ilə məhdudlaşdırılır: çuxur nə qədər kiçik olsa, qazma bir o qədər asan olur. mərkəzdən kənara çıxmaqdır; Çuxurun dərinliyi çuxurun diametrindən 6 dəfə çox olduqda, çuxur divarının mis ilə bərabər şəkildə örtülməsini təmin etmək mümkün deyil.
Məsələn, normal 6 qatlı PCB lövhəsinin qalınlığı (deşik dərinliyi) 50Mildirsə, PCB istehsalçılarının normal şəraitdə təmin edə biləcəyi minimum qazma diametri yalnız 8Mil-ə çata bilər. Lazer qazma texnologiyasının inkişafı ilə qazma ölçüsü də daha kiçik və daha kiçik ola bilər və çuxurun diametri ümumiyyətlə 6Mils-dən az və ya bərabərdir, bizə mikro dəliklər deyilir.
Mikrodəliklər tez-tez HDI (yüksək sıxlıqlı qarşılıqlı əlaqə strukturu) dizaynında istifadə olunur və mikrodəlik texnologiyası çuxurun birbaşa yastiqciq üzərində qazılmasına imkan verə bilər ki, bu da dövrənin işini xeyli yaxşılaşdırır və naqillər sahəsinə qənaət edir. Transmissiya, siqnalın əks olunmasına səbəb olan ötürmə xəttində empedans kəsilməsinin kəsilmə nöqtəsi kimi görünür. Ümumiyyətlə, çuxurun ekvivalent empedansı ötürmə xəttindən təxminən 12% aşağıdır, məsələn, 50 ohm ötürmə xəttinin empedansı deşikdən keçəndə 6 ohm azalacaq (xüsusilə və kanalın ölçüsü, boşqab qalınlığı da mütləq azalma ilə əlaqəli deyil).
Bununla belə, vasitəsilə impedans kəsilməsinin yaratdığı əks əslində çox kiçikdir və onun əks əmsalı yalnız:
(44-50)/(44 + 50) = 0,06
Vidadan yaranan problemlər daha çox parazitar tutum və endüktansın təsirləri üzərində cəmlənir.
Via-nın Parazit Kapasitansı və İndüktansı
Kanalın özündə bir parazit sızan tutum var. Əgər döşənmiş təbəqədəki lehim müqavimət zonasının diametri D2, lehim yastığının diametri D1, PCB lövhəsinin qalınlığı T və substratın dielektrik davamlılığı ε, keçid çuxurunun parazit tutumu. təxminəndir:
C=1.41εTD1/(D2-D1)
Parazitar tutumun dövrəyə əsas təsiri siqnalın yüksəlmə müddətini uzatmaq və dövrənin sürətini azaltmaqdır.
Məsələn, qalınlığı 50Mil olan bir PCB üçün, keçid yastığının diametri 20Mil (qazma çuxurunun diametri 10Mils) və lehim müqavimət zonasının diametri 40Mil olarsa, onda biz parazit tutumunu təxmin edə bilərik. yuxarıdakı düsturla keçid:
C=1,41x4,4x0,050x0,020/(0,040-0,020)=0,31pF
Kapasitansın bu hissəsinin səbəb olduğu yüksəlmə vaxtının dəyişməsinin miqdarı təxminən belədir:
T10-90=2.2C(Z0/2)=2.2x0.31x(50/2)=17.05ps
Bu dəyərlərdən görünür ki, tək bir kanalın parazit tutumunun səbəb olduğu yüksəlmə gecikməsinin faydası çox açıq olmasa da, qatlar arasında keçid üçün xətt xəttində bir neçə dəfə istifadə olunarsa, çoxlu deşiklərdən istifadə ediləcək, və dizaynı diqqətlə nəzərdən keçirmək lazımdır. Faktiki dizaynda, parazit tutumu deşik və mis sahəsi (Anti-pad) arasındakı məsafəni artırmaq və ya yastığın diametrini azaltmaqla azalda bilər.
Yüksək sürətli rəqəmsal sxemlərin dizaynında parazitar endüktansın vurduğu zərər çox vaxt parazitar tutumun təsirindən daha böyükdür. Onun parazit seriyası endüktansı bypass kondansatörünün töhfəsini zəiflədəcək və bütün enerji sisteminin filtrləmə effektivliyini zəiflədəcəkdir.
Delikli yaxınlaşmanın parazit endüktansını sadəcə hesablamaq üçün aşağıdakı empirik düsturdan istifadə edə bilərik:
L=5.08h[ln(4saat/gün)+1]
Burada L via endüktansına istinad edir, h via uzunluğu, d isə mərkəzi çuxurun diametridir. Düsturdan görünə bilər ki, endüktansa endüktansa daha çox kanalın uzunluğunun təsir etdiyi halda, diametrinin endüktansa az təsiri var. Yuxarıdakı nümunədən istifadə edərək, çuxurdan kənar endüktans aşağıdakı kimi hesablana bilər:
L=5,08x0,050[ln(4x0,050/0,010)+1]=1,015nH
Siqnalın yüksəlmə vaxtı 1ns-dirsə, onun ekvivalent empedansının ölçüsü:
XL=πL/T10-90=3,19Ω
Yüksək tezlikli cərəyanın mövcudluğunda belə bir impedans nəzərə alına bilməz, xüsusən də qeyd edin ki, bypass kondansatörünün güc qatını və formalaşmasını birləşdirərkən iki deşikdən keçməsi lazımdır ki, çuxurun parazit endüktansı çoxalacaq.
viadan necə istifadə etmək olar?
Çuxurun parazitar xüsusiyyətlərinin yuxarıdakı təhlili vasitəsilə yüksək sürətli PCB dizaynında sadə görünən dəliklərin çox vaxt dövrənin dizaynına böyük mənfi təsirlər gətirdiyini görə bilərik. Çuxurun parazitar təsirindən yaranan mənfi təsirləri azaltmaq üçün dizayn mümkün qədər uzaq ola bilər:
Xərc və siqnal keyfiyyətinin iki aspektindən ötürücü ölçüsünün ağlabatan ölçüsünü seçin. Zəruri hallarda, enerji təchizatı və ya torpaq naqilləri üçün deşiklər kimi müxtəlif ölçülü vitalardan istifadə etməyi nəzərdən keçirə bilərsiniz, empedansı azaltmaq üçün daha böyük ölçüdən istifadə edə bilərsiniz və siqnal naqilləri üçün daha kiçik bir keçiddən istifadə edə bilərsiniz. Təbii ki, via ölçüsü azaldıqca müvafiq xərclər də artacaq
Yuxarıda müzakirə edilən iki düsturdan belə nəticəyə gəlmək olar ki, daha incə bir PCB lövhəsinin istifadəsi, iki parazitar parametrin azaldılması üçün əlverişlidir.
PCB lövhəsindəki siqnal naqilləri mümkün qədər dəyişdirilməməlidir, yəni lazımsız vizalardan istifadə etməməyə çalışın.
Vialar enerji təchizatı və yerin sancaqlarına qazılmalıdır. Sancaqlar və vidalar arasındakı keçid nə qədər qısa olsa, bir o qədər yaxşıdır. Ekvivalent endüktansı azaltmaq üçün paralel olaraq bir neçə deşik qazıla bilər.
Siqnal üçün ən yaxın döngəni təmin etmək üçün siqnal dəyişikliyinin keçid dəliklərinin yaxınlığında bir neçə torpaqlanmış keçid deşikləri qoyun. Siz hətta PCB lövhəsində bəzi artıq torpaq deşikləri yerləşdirə bilərsiniz.
Yüksək sıxlığa malik yüksək sürətli PCB lövhələri üçün mikro deşiklərdən istifadə etməyi düşünə bilərsiniz.