A via hè unu di i cumpunenti impurtanti di u PCB multi-layer, è u costu di perforazione di solitu cuntene 30% à 40% di u costu di u PCB.Simply put, ogni burato nantu à u PCB pò esse chjamatu via.
U cuncettu basi di via:
Da u puntu di vista di u funziunamentu, a via pò esse divisa in dui categurie: unu hè utilizatu cum'è una cunnessione elettrica trà i strati, è l'altru hè usatu cum'è una fissazione o pusizioni di u dispusitivu.Se da u prucessu, sti buchi sò generalmente divisu in trè categurie, à dì i buchi cechi, i buchi intarrati è i buchi attraversu.
I buchi cecchi sò situati nantu à a superficia superiore è in fondu di u circuitu stampatu è anu una certa prufundità per a cunnessione di u circuitu di a superficia è u circuitu internu sottu, è a prufundità di i buchi di solitu ùn supera micca un certu rapportu (apertura).
U pirtusu intarratu si riferisce à u pirtusu di cunnessione situatu in a capa interna di u circuitu stampatu, chì ùn si estende micca à a superficia di u bordu.I dui tipi di buchi sopra sò situati in a strata interna di u circuitu, chì hè cumpletata da u prucessu di mudificazione di u foru prima di a laminazione, è parechji strati interni ponu esse sovrapposti durante a furmazione di u foru.
U terzu tipu hè chjamatu through-holes, chì passanu per tuttu u circuitu di circuitu è pò esse usatu per ottene l'interconnessione interna o cum'è i buchi di pusizioni d'installazione per i cumpunenti.Perchè u foru passante hè più faciule da ottene in u prucessu è u costu hè più bassu, a vasta maiuranza di i circuiti stampati l'utilizanu, piuttostu cà l'altri dui fori attraversu.I buchi seguenti, senza struzzioni spiciali, sò cunsiderati cum'è fori passanti.
Da un puntu di vista di disignu, una via hè principalmente cumpostu di dui parti, unu hè a mità di u pirtusu drilling, è l 'altru hè a zona pad saldatura attornu à u pirtusu drilling.A dimensione di sti dui parti determina a dimensione di via.
Ovviamente, in u disignu di PCB d'alta velocità è d'alta densità, i diseggiani volenu sempre u pirtusu u più chjucu pussibule, perchè più spaziu di cablaggio pò esse lasciatu, in più, u più chjucu u via, a so propria capacità parasita hè più chjuca, più adatta. per i circuiti à alta velocità.
In ogni casu, a riduzzione di a dimensione di via porta ancu un aumentu di i costi, è a dimensione di u foru ùn pò micca esse ridutta indefinitu, hè limitata da a tecnulugia di perforazione è galvanica: u più chjucu u burato, u più longu u drilling dura, u più faciule hè. hè di svià da u centru;Quandu a prufundità di u pirtusu hè più di 6 volte u diametru di u pirtusu, hè impussibile di assicurà chì u muru di u pirtusu pò esse uniformi di ramu.
Per esempiu, se u spessore (attraversu a prufundità di u foru) di una scheda PCB normale di 6 strati hè 50Mil, allora u diametru minimu di perforazione chì i pruduttori di PCB ponu furnisce in cundizioni normali pò ghjunghje solu à 8Mil.Cù u sviluppu di a tecnulugia di perforazione laser, a dimensione di a perforazione pò ancu esse più chjuca è più chjuca, è u diamitru di u pirtusu hè generalmente menu o uguale à 6Mils, simu chjamati microholes.
I microhole sò spessu usati in u disignu HDI (struttura di interconnessione d'alta densità), è a tecnulugia di microhole pò permette chì u foru sia direttamente perforatu nantu à u pad, chì migliurà assai u rendiment di u circuitu è salva u spaziu di cablaggio.A via appare cum'è un puntu di rupture di discontinuità di impedenza nantu à a linea di trasmissione, pruvucannu una riflessione di u signale.In generale, l'impedenza equivalente di u pirtusu hè di circa 12% più bassu di a linea di trasmissione, per esempiu, l'impedenza di una linea di trasmissione di 50 ohms serà ridutta da 6 ohms quandu passa per u burato (specificamente è a dimensione di a via, u spessore di a piastra hè ancu ligata, micca una riduzione assoluta).
Tuttavia, a riflessione causata da a discontinuità di l'impedenza via hè in realtà assai chjuca, è u so coefficient di riflessione hè solu:
(44-50)/(44 + 50) = 0,06
I prublemi chì nascenu da a via sò più cuncintrati nantu à l'effetti di a capacità parasita è inductance.
Capacità Parassita di Via è Induttanza
Ci hè una capacità parassita parassita in a via stessa.Se u diametru di a zona di resistenza di saldatura nantu à a strata posata hè D2, u diametru di u pad di saldatura hè D1, u spessore di a scheda PCB hè T, è a constante dielettrica di u sustrato hè ε, a capacità parassita di u foru passante. hè circa:
C=1,41εTD1/(D2-D1)
L'effettu principale di a capacità parasitica nantu à u circuitu hè di allargà u tempu di crescita di u signale è di riduce a velocità di u circuitu.
Per esempiu, per un PCB cù un spessore di 50Mil, se u diametru di a via pad hè 20Mil (u diametru di u foru di perforazione hè 10Mil) è u diametru di a zona di resistenza di saldatura hè 40Mil, allora pudemu approssimativamente a capacità parasitica di via da a formula sopra:
C=1,41x4,4x0,050x0,020/(0,040-0,020)=0,31pF
A quantità di cambiamentu di u tempu di crescita causata da sta parte di a capacità hè apprussimatamente:
T10-90=2.2C(Z0/2)=2.2x0.31x(50/2)=17.05ps
Si pò esse vistu da sti valori chì ancu s'è l 'utilità di u ritardu di risalita causatu da a capacità parassita di una sola via ùn hè micca assai evidenti, se u via hè utilizatu parechje volte in a linea per cambià trà strati, i buchi multipli seranu utilizati. è u disignu deve esse cunsideratu currettamente.In u disignu propiu, a capacità parasitica pò esse ridutta aumentendu a distanza trà u pirtusu è l'area di cobre (Anti-pad) o riducendu u diametru di u pad.
In u disignu di circuiti digitale d'alta veloce, u dannu causatu da l'induttanza parasita hè spessu più grande di l'influenza di a capacità parasita.A so induttanza di serie parassita debilitarà a cuntribuzione di u condensatore di bypass è debilitarà l'efficacità di filtrazione di tuttu u sistema di putere.
Pudemu aduprà a seguente formula empirica per calculà simpricimenti l'induttanza parassita di una approssimazione di u foru:
L=5.08h[ln(4h/d)+1]
Induve L si riferisce à l'induttanza di via, h hè a lunghezza di via, è d hè u diametru di u pirtusu cintrali.Pò esse vistu da a formula chì u diametru di a via hà pocu influenza nantu à l'induttanza, mentre chì a durata di a via hà a più grande influenza nantu à l'induttanza.Sempre aduprendu l'esempiu di sopra, l'induttanza fora di u foru pò esse calculata cum'è:
L=5,08x0,050[ln(4x0,050/0,010)+1]=1,015nH
Se u tempu di salita di u signale hè 1ns, allora a so dimensione di impedenza equivalente hè:
XL=πL/T10-90=3,19Ω
Tali impedenza ùn pò esse ignorata in a prisenza di currenti d'alta freccia à traversu, in particulare, nutate chì u condensatore di bypass deve passà per dui buchi quandu culliganu a capa di putenza è a furmazione, cusì chì l'induttanza parasita di u pirtusu serà multiplicata.
Cumu aduprà a via?
Per mezu di l'analisi di sopra di e caratteristiche parasitiche di u pirtusu, pudemu vede chì in u disignu di PCB d'alta velocità, i buchi apparentemente simplici spessu portanu grandi effetti negativi à u disignu di u circuitu.Per riduce l'effetti avversi causati da l'effettu parasitariu di u pirtusu, u disignu pò esse quantu pussibule:
Da i dui aspetti di u costu è a qualità di u signale, sceglite una dimensione raghjone di a dimensione di via.In casu di necessariu, pudete cunsiderà aduprà diverse dimensioni di vias, cum'è per l'alimentazione elettrica o fori di filu di terra, pudete cunsiderà aduprà una dimensione più grande per riduce l'impedenza, è per u filatu di signale, pudete aduprà una via più chjuca.Di sicuru, cum'è a dimensione di a via diminuisce, u costu currispundente hà ancu cresce
E duie formule discussate sopra ponu esse cunclusu chì l'usu di una scheda PCB più fina hè favurevule à riduce i dui paràmetri parassiti di a via.
U filatu di signale nantu à u PCB ùn deve esse cambiatu quantu pussibule, vale à dì, pruvate micca di utilizà vias innecessarii.
Vias deve esse drilled in i pins di lu putiri è a terra.U più cortu u piombu trà i pins è i vias, u megliu.Fori multipli ponu esse perforati in parallelu per riduce l'induttanza equivalente.
Pone alcuni fori passanti in terra vicinu à i fori passanti di u cambiamentu di signale per furnisce u ciclu più vicinu per u signale.Pudete ancu mette un pocu di buchi di terra eccessivu nantu à a scheda PCB.
Per schede PCB d'alta velocità cù alta densità, pudete cunsiderà aduprà micro-buchi.