Ang via mao ang usa sa importante nga mga bahin sa multi-layer PCB, ug ang gasto sa drilling kasagaran account alang sa 30% ngadto sa 40% sa gasto sa PCB board. Sa yanong pagkasulti, ang matag buslot sa PCB matawag nga via.
Ang sukaranan nga konsepto sa pinaagi sa:
Gikan sa punto sa panglantaw sa function, ang via mahimong bahinon ngadto sa duha ka mga kategoriya: ang usa gigamit ingon nga usa ka electrical koneksyon tali sa mga lut-od, ug ang lain nga gigamit ingon nga usa ka pag-ayo o positioning sa device. Kung gikan sa proseso, kini nga mga lungag sagad gibahin sa tulo nga mga kategorya, nga mao ang buta nga mga lungag, gilubong nga mga lungag ug pinaagi sa mga lungag.
Ang mga buta nga mga lungag nahimutang sa ibabaw ug sa ubos nga mga ibabaw sa giimprinta nga circuit board ug adunay usa ka giladmon alang sa koneksyon sa ibabaw nga sirkito ug sa sulod nga sirkito sa ubos, ug ang giladmon sa mga lungag kasagaran dili molapas sa usa ka ratio (aperture).
Ang gilubong nga lungag nagtumong sa lungag sa koneksyon nga nahimutang sa sulod nga layer sa giimprinta nga circuit board, nga dili moabot sa ibabaw sa board. Ang labaw sa duha ka mga matang sa mga lungag nahimutang sa sulod nga layer sa circuit board, nga nahuman pinaagi sa pinaagi sa lungag proseso sa pag-umol sa wala pa lamination, ug pipila ka mga sulod nga mga sapaw mahimong nagsapaw sa panahon sa pagporma sa pinaagi sa lungag.
Ang ikatulo nga tipo gitawag nga through-hole, nga moagi sa tibuuk nga circuit board ug magamit aron makab-ot ang internal nga interconnection o ingon mga lungag sa pagpahimutang sa pag-install alang sa mga sangkap. Tungod kay ang pinaagi sa lungag mas sayon nga makab-ot sa proseso ug ang gasto mas ubos, ang kadaghanan sa mga printed circuit boards naggamit niini, kay sa laing duha pinaagi sa mga lungag. Ang mosunod nga mga lungag, nga walay espesyal nga mga instruksyon, giisip nga pinaagi sa mga lungag.
Gikan sa usa ka disenyo nga punto sa panglantaw, ang usa ka via kay gilangkuban sa duha ka bahin, ang usa mao ang tunga-tunga sa drilling hole, ug ang lain mao ang welding pad area sa palibot sa drilling hole. Ang gidak-on niining duha ka bahin nagtino sa gidak-on sa via.
Dayag nga, sa high-speed, high-density nga disenyo sa PCB, ang mga tigdesinyo kanunay gusto nga ang lungag ingon ka gamay kutob sa mahimo, aron mas daghang wiring space ang mabiyaan, dugang pa, ang mas gamay sa via, ang kaugalingon nga parasitic capacitance mas gamay, mas angay. alang sa high-speed nga mga sirkito.
Bisan pa, ang pagkunhod sa gidak-on sa via nagdala usab ug pagtaas sa gasto, ug ang gidak-on sa lungag dili mapakunhod hangtod sa hangtod, limitado kini sa teknolohiya sa pag-drill ug electroplating: kung gamay ang lungag, mas dugay ang pag-drill, mas dali kini. mao ang pagtipas gikan sa sentro; Kung ang giladmon sa lungag labaw pa sa 6 ka beses ang diyametro sa lungag, imposible nga masiguro nga ang bungbong sa lungag mahimong parehas nga giputos sa tumbaga.
Pananglitan, kung ang gibag-on (pinaagi sa giladmon sa lungag) sa usa ka normal nga 6-layer nga PCB board mao ang 50Mil, nan ang minimum nga diyametro sa pag-drill nga mahatag sa mga tiggama sa PCB sa ilawom sa normal nga mga kondisyon mahimo ra makaabut sa 8Mil. Uban sa pag-uswag sa teknolohiya sa pag-drill sa laser, ang gidak-on sa drilling mahimo usab nga mas gamay ug mas gamay, ug ang diametro sa lungag kasagaran mas ubos o katumbas sa 6Mils, gitawag kita nga microhole.
Ang mga microhole sagad gigamit sa disenyo sa HDI (high density interconnect structure), ug ang teknolohiya sa microhole makapahimo sa lungag nga direktang ma-drill sa pad, nga makapauswag pag-ayo sa performance sa sirkito ug makaluwas sa wiring space. Ang via makita isip usa ka breakpoint sa impedance discontinuity sa transmission line, hinungdan sa usa ka pagpamalandong sa signal. Kasagaran, ang katumbas nga impedance sa lungag mga 12% nga mas ubos kaysa sa transmission line, pananglitan, ang impedance sa usa ka 50 ohms transmission line makunhuran sa 6 ohms kung kini moagi sa lungag (partikular ug ang gidak-on sa via, ang gibag-on sa plato may kalabutan usab, dili usa ka hingpit nga pagkunhod).
Bisan pa, ang pagpamalandong nga gipahinabo sa impedance discontinuity pinaagi sa tinuud gamay ra, ug ang koepisyent sa pagpamalandong niini mao ra:
(44-50)/(44 + 50) = 0.06
Ang mga problema nga mitumaw gikan sa via mas gikonsentrar sa mga epekto sa parasitic capacitance ug inductance.
Pinaagi sa Parasitic capacitance ug Inductance
Adunay usa ka parasitic stray capacitance sa pinaagi mismo. Kung ang diametro sa solder resistance zone sa gibutang nga layer mao ang D2, ang diametro sa solder pad mao ang D1, ang gibag-on sa PCB board mao ang T, ug ang dielectric nga kanunay sa substrate mao ang ε, ang parasitic capacitance sa through hole gibana-bana nga:
C=1.41εTD1/(D2-D1)
Ang nag-unang epekto sa parasitic capacitance sa circuit mao ang pagpalugway sa pagtaas sa oras sa signal ug pagpakunhod sa gikusgon sa circuit.
Pananglitan, alang sa usa ka PCB nga adunay gibag-on nga 50Mil, kung ang diametro sa via pad mao ang 20Mil (ang diyametro sa drilling hole mao ang 10Mils) ug ang diyametro sa solder resistance zone mao ang 40Mil, nan mahimo natong banabanaon ang parasitic capacitance sa pinaagi sa pormula sa ibabaw:
C=1.41x4.4x0.050x0.020/(0.040-0.020)=0.31pF
Ang kantidad sa pagbag-o sa oras sa pagtaas nga gipahinabo sa kini nga bahin sa kapasidad halos:
T10-90=2.2C(Z0/2)=2.2x0.31x(50/2)=17.05ps
Makita gikan sa kini nga mga kantidad nga bisan kung ang gamit sa paglangan sa pagtaas nga gipahinabo sa parasitic capacitance sa usa ka via dili kaayo klaro, kung ang via gigamit daghang beses sa linya aron magbalhin sa taliwala sa mga sapaw, daghang mga lungag ang gamiton, ug ang disenyo kinahanglang tagdon pag-ayo. Sa aktuwal nga disenyo, ang parasitic capacitance mahimong mapakunhod pinaagi sa pagdugang sa gilay-on tali sa lungag ug sa tumbaga nga dapit (Anti-pad) o pagkunhod sa diametro sa pad.
Sa disenyo sa high-speed digital circuits, ang kadaot nga gipahinabo sa parasitic inductance kasagaran mas dako pa kay sa impluwensya sa parasitic capacitance. Ang parasitic series inductance niini makapahuyang sa kontribusyon sa bypass capacitor ug makapahuyang sa pagka-epektibo sa pagsala sa tibuok nga sistema sa kuryente.
Mahimo natong gamiton ang mosunod nga empirical nga pormula aron lamang makalkulo ang parasitic inductance sa usa ka through-hole approximation:
L=5.08h[ln(4h/d)+1]
Diin ang L nagtumong sa inductance sa via, h mao ang gitas-on sa via, ug d ang diametro sa sentral nga lungag. Makita gikan sa pormula nga ang diametro sa via adunay gamay nga impluwensya sa inductance, samtang ang gitas-on sa via adunay pinakadako nga impluwensya sa inductance. Gigamit gihapon ang pananglitan sa ibabaw, ang out-of-hole inductance mahimong makalkula ingon:
L=5.08x0.050[ln(4x0.050/0.010)+1]=1.015nH
Kung ang pagtaas sa oras sa signal mao ang 1ns, nan ang katumbas nga gidak-on sa impedance mao ang:
XL=πL/T10-90=3.19Ω
Ang ingon nga impedance dili mahimong ibaliwala sa presensya sa high-frequency nga kasamtangan pinaagi sa, ilabi na, timan-i nga ang bypass capacitor kinahanglan nga moagi sa duha ka mga lungag sa dihang magkonektar sa power layer ug sa pagporma, aron ang parasitic inductance sa lungag modaghan.
Unsaon paggamit ang via?
Pinaagi sa pag-analisar sa ibabaw sa mga parasitic nga kinaiya sa lungag, atong makita nga sa high-speed nga disenyo sa PCB, ang daw yano nga mga lungag kasagarang magdala ug dakong negatibong epekto sa disenyo sa sirkito. Aron makunhuran ang dili maayo nga mga epekto nga gipahinabo sa parasitic nga epekto sa lungag, ang disenyo mahimong kutob sa mahimo:
Gikan sa duha ka aspeto sa gasto ug kalidad sa signal, pagpili og usa ka makatarunganon nga gidak-on sa pinaagi sa gidak-on. Kung gikinahanglan, mahimo nimong ikonsiderar ang paggamit sa lainlaing mga gidak-on sa vias, sama sa suplay sa kuryente o mga lungag sa wire sa yuta, mahimo nimong hunahunaon ang paggamit sa usa ka mas dako nga gidak-on aron makunhuran ang impedance, ug alang sa mga signal wiring, mahimo nimong gamiton ang usa ka gamay nga via. Siyempre, samtang ang gidak-on sa via mikunhod, ang katumbas nga gasto motaas usab
Ang duha ka mga pormula nga gihisgutan sa ibabaw mahimong makahinapos nga ang paggamit sa usa ka thinner PCB board mao ang maayo sa pagkunhod sa duha ka parasitic lantugi sa pinaagi sa
Ang signal wiring sa PCB board kinahanglan nga dili usbon kutob sa mahimo, sa ato pa, sulayi nga dili mogamit sa wala kinahanglana nga vias.
Ang Vias kinahanglang i-drill sa mga pin sa power supply ug sa yuta. Ang mas mubo nga tingga tali sa mga pin ug sa vias, mas maayo. Ang daghang mga lungag mahimong ma-drill nga managsama aron makunhuran ang katumbas nga inductance.
Ibutang ang pipila ka grounded through-hole duol sa through-hole sa pagbag-o sa signal aron mahatagan ang labing duol nga loop alang sa signal. Mahimo pa nimo ibutang ang pipila ka sobra nga mga lungag sa yuta sa PCB board.
Alang sa taas nga tulin nga mga tabla sa PCB nga adunay taas nga densidad, mahimo nimong ikonsiderar ang paggamit sa mga micro-hole.