Via je jedna od važnih komponenti višeslojnog PCB-a, a trošak bušenja obično iznose 30% do 40% troškova PCB ploče. Jednostavno rečeno, svaka rupa na PCB-u može se nazvati putem.
Osnovni koncept VIA:
Sa stajališta funkcije, putem se može podijeliti u dvije kategorije: jedan se koristi kao električni priključak između slojeva, a drugi se koristi kao pričvršćivanje ili pozicioniranje uređaja. Ako su iz procesa, ove rupe su uglavnom podijeljene u tri kategorije, naime slijepe rupe, zakopane rupe i kroz rupe.
Slepe rupe nalaze se na gornjim i donjim površinama ispisane ploče i imaju određenu dubinu za priključak površinskog kruga i unutrašnjeg kruga u nastavku, a dubina rupa obično ne prelazi određeni omjer (otvor).
Sahranjena rupa odnosi se na priključni otvor koji se nalazi u unutrašnjem sloju ispisanog pločice, koji se ne proteže na površinu ploče. Gore dvije vrste rupa nalaze se u unutrašnjem sloju krugove, koji je završen kroz proces oblikovanja rupa prije laminacije, a nekoliko unutrašnjih slojeva može se preklapati tokom formiranja kroz rupu.
Treća vrsta se zove kroz rupe, koji prolaze kroz cijelu ploču na krugu i može se koristiti za postizanje unutarnje interkonekcije ili kao rupe za pozicioniranje ugradnje za komponente. Budući da je kroz rupu lakše postići u procesu, a trošak je niža, velika većina tiskanih ploča za krugove ga koristi, a ne druga dva kroz rupe. Sljedeće rupe, bez posebnih uputstava, smatraju se kroz rupe.
Sa dizajnerskih gledišta, preko dva dijela, jedna je sredina rupe za bušenje, a druga je površina za zavarivanje oko rupe za bušenje. Veličina ova dva dijela određuje veličinu preko.
Očigledno, u velikoj brzini, visokog denziteta, dizajneri uvijek žele rupu što je manja, tako da se više prostora ožičenja može ostaviti, osim toga, manji je via, vlastiti parazitski kapacitet manji, pogodniji za krugove velike brzine.
Međutim, smanjenje preko veličine donosi i povećanje troškova, a veličina rupe ne može se smanjiti u nedogled, ograničena je tehnologijom bušenja i elektroplata: manja rupa, što je duže odstupanje od centra mjesta; Kada je dubina rupe više od 6 puta promjera rupe, nemoguće je osigurati da zid rupe može biti jednolično obloženi bakom.
Na primjer, ako je debljina (kroz dubinu rupa) normalnog 6-slojnog PCB ploče 50 kilometara, zatim minimalni promjer bušenja koji proizvođači PCB-a mogu pružiti u normalnim uvjetima mogu dostići samo 8mil. Uz razvoj laserskog bušenja, veličina bušenja može biti i manja i manja, a promjer rupe je uglavnom manji ili jednak 6mila, nazivamo se mikroholi.
Microhole se često koriste u HDI (visokoj konstrukcijskoj strukturi) dizajna, a tehnologija mikrohole može omogućiti rupu da se izravno izbuše na jastuku, što uvelike poboljšava performanse kruga i sprema prostor ožičenja i sprema prostor ožičenja i sprema prostor za ožičenje. Vijeo se pojavljuje kao prekida tačke za impedance na dalekovodu na dalekoj liniji, uzrokujući odraz signala. Općenito, ekvivalentna impedancija rupe je oko 12% niža od prijenosnog retka, na primjer, impedancija prijenosne linije od 50 ohma smanjit će se za 6 ohma kada prođe kroz rupu (posebno i veličina via, a ne u skladu je i na apsolutnoj redukciji).
Međutim, refleksija uzrokovana diskontinuijom impedancije putem je zapravo vrlo mala, a koeficijent refleksije je samo:
(44-50) / (44 + 50) = 0,06
Problemi koji proizlaze iz VIA više su koncentrirani na efekte parazitskog kapaciteta i induktivnosti.
Via Parazitski kapacitet i induktivnost
Postoji parazitski zalutao kapacitet u samo putem samog. Ako je promjer zona rezistencije na položenom sloju D2, promjer podloge za lemljenje je D1, debljina PCB ploče je t, a dielektrična konstanta supstrata je ε, parazitskim kapacitetom kroz rupu otprilike:
C = 1,41εtd1 / (D2-D1)
Glavni učinak parazitskog kapaciteta na krugu je produžiti vrijeme porasta signala i smanji brzinu kruga.
Na primjer, za PCB sa debljinom 50 milja, ako je promjer preko jastuka (promjer rupe za bušenje je 10mils) i promjer zone rezistencije za lemljenje je 40mil, tada možemo približiti parazitskim kapacitima preko gore navedene formule.
C = 1,41x4.4x0.050x0.020 / (0.040-0.020) = 0,31pf
Iznos promjene rasta uzrokovanog ovim dijelom kapaciteta je otprilike:
T10-90 = 2.2C (Z0 / 2) = 2,2x0,31x (50/2) = 17,05PS
Može se vidjeti iz tih vrijednosti koje iako korisnost odgađanja rasta uzrokovane parazitskim kapacitivnim kapacitonom jednog vila nije baš očita, ako se vi putem koristi nekoliko puta u redu za prebacivanje između slojeva, i dizajn treba pažljivo razmotriti. U stvarnom dizajnu, parazitski kapacitet može se smanjiti povećanjem udaljenosti između rupe i bakrene površine (anti-pad) ili smanjenje promjera jastučića.
U dizajnu digitalnih krugova velike brzine, šteta uzrokovana parazitskim induktivnosti često je veća od utjecaja parazitskog kapaciteta. Njegova induktivnost parazitske serije oslabit će doprinos zaobilaznog kondenzatora i oslabiti efikasnost filtriranja cijelog elektroenergetskog sustava.
Možemo koristiti sljedeću empirijsku formulu da bismo jednostavno izračunali parazitsku induktivnost aproksimacije kroz rupu:
L = 5.08h [ln (4h / d) +1]
Tamo gdje se odnosi na induktivnost preko Via, H je dužina via, a D je promjer središnje rupe. Može se vidjeti iz formule da promjer via ima malo utjecaja na induktivnost, dok dužina via ima najveći utjecaj na induktivnost. Još uvijek koristeći gornji primjer, induktivnost izvan rupe može se izračunati kao:
L = 5.08x0.050 [LN (4x0.050 / 0.010) +1] = 1.015NH
Ako je vrijeme porasta signala 1ns, onda je njegova ekvivalentna veličina impedancije:
Xl = πl / t10-90 = 3.19ω
Takva impedancija ne može se zanemariti u prisustvu visokofrekventne struje kroz, posebno, imajte na umu da će obilazno kondenzator treba proći kroz dvije rupe pri povezivanju sloja napajanja i formiranje, tako da će se pomnožiti parazitska induktivnost rupe.
Kako koristiti via?
Kroz gornju analizu parazitskih karakteristika rupe, možemo vidjeti da u brzini PCB dizajnu, naizgled jednostavne rupe često donose velike negativne efekte na dizajn kruga. Da bi se smanjili štetni efekti uzrokovani parazitskim efektom rupe, dizajn može biti što je moguće moguće:
Iz dva aspekta troškova i kvalitete signala odaberite razumnu veličinu putem veličine. Ako je potrebno, možete razmotriti različite veličine vijaca, kao što su za napajanje ili rupe za napajanje ili tlo žice, možete razmotriti veću veličinu za smanjenje impedancije i za ožičenje signala možete koristiti manji vi putem. Naravno, kao što je veličina VIA smanjuje, odgovarajući trošak će se takođe povećati
Dvije formule o kojima se raspravlja gore mogu se zaključiti da upotreba tanje PCB ploče pogoduje smanjenju dva parazitska parametara preko
Ožičenje signala na PCB ploči ne bi se trebalo mijenjati što je više moguće, odnosno pokušajte da ne koristite nepotrebne vijače.
Vias se mora izbušiti u igle napajanja i tla. Što je kraći vodstvo između igle i vijasa, to je bolje. Višestruke rupe mogu se izbušiti paralelno sa smanjenjem ekvivalentne induktivnosti.
Stavite neke uzemljene kroz rupe u blizini promene promjene signala kako biste pružili najbližu petlju za signal. Čak možete postaviti i neke višak rupa u prizemlju na PCB ploču.
Za velike brzine PCB ploče s velikom gustoćom možete razmotriti pomoću mikro rupa.