Mae'r via yn un o gydrannau pwysig PCB aml-haen, ac mae cost drilio fel arfer yn cyfrif am 30% i 40% o gost bwrdd PCB.Yn syml, gellir galw pob twll ar y PCB yn via.
Y cysyniad sylfaenol o'r trwy:
O safbwynt swyddogaeth, gellir rhannu'r via yn ddau gategori: defnyddir un fel cysylltiad trydanol rhwng yr haenau, a defnyddir y llall fel gosod neu osod y ddyfais.Os o'r broses, mae'r tyllau hyn yn gyffredinol wedi'u rhannu'n dri chategori, sef tyllau dall, tyllau wedi'u claddu a thyllau trwodd.
Mae tyllau dall wedi'u lleoli ar arwynebau uchaf a gwaelod y bwrdd cylched printiedig ac mae ganddynt ddyfnder penodol ar gyfer cysylltiad y cylched arwyneb a'r gylched fewnol isod, ac nid yw dyfnder y tyllau fel arfer yn fwy na chymhareb benodol (agoriad).
Mae'r twll claddedig yn cyfeirio at y twll cysylltiad sydd wedi'i leoli yn haen fewnol y bwrdd cylched printiedig, nad yw'n ymestyn i wyneb y bwrdd.Mae'r ddau fath uchod o dyllau wedi'u lleoli yn haen fewnol y bwrdd cylched, sy'n cael ei gwblhau gan y broses fowldio twll trwodd cyn lamineiddio, a gellir gorgyffwrdd sawl haen fewnol wrth ffurfio'r twll trwodd.
Gelwir y trydydd math yn dyllau trwodd, sy'n mynd trwy'r bwrdd cylched cyfan a gellir ei ddefnyddio i gyflawni rhyng-gysylltiad mewnol neu fel tyllau lleoli gosod ar gyfer cydrannau.Oherwydd bod y twll trwodd yn haws i'w gyflawni yn y broses a bod y gost yn is, mae mwyafrif helaeth y byrddau cylched printiedig yn ei ddefnyddio, yn hytrach na'r ddau dyllau trwodd arall.Mae'r tyllau canlynol, heb gyfarwyddiadau arbennig, yn cael eu hystyried fel tyllau trwodd.
O safbwynt dylunio, mae via yn cynnwys dwy ran yn bennaf, un yw canol y twll drilio, a'r llall yw ardal y pad weldio o amgylch y twll drilio.Mae maint y ddwy ran hyn yn pennu maint y via.
Yn amlwg, mewn dyluniad PCB cyflym, dwysedd uchel, mae'r dylunwyr bob amser eisiau'r twll mor fach â phosib, fel y gellir gadael mwy o le gwifrau, yn ogystal, y lleiaf yw'r trwy, mae ei gynhwysedd parasitig ei hun yn llai, yn fwy addas ar gyfer cylchedau cyflym.
Fodd bynnag, mae lleihau maint y via hefyd yn arwain at gynnydd mewn costau, ac ni ellir lleihau maint y twll am gyfnod amhenodol, mae'n gyfyngedig gan dechnoleg drilio ac electroplatio: po leiaf yw'r twll, po hiraf y mae'r drilio yn ei gymryd, yr hawsaf ydyw. yw gwyro o'r canol;Pan fydd dyfnder y twll yn fwy na 6 gwaith diamedr y twll, mae'n amhosibl sicrhau y gellir platio wal y twll yn unffurf â chopr.
Er enghraifft, os yw trwch (trwy ddyfnder twll) bwrdd PCB 6-haen arferol yn 50Mil, yna dim ond 8Mil y gall y diamedr drilio lleiaf y gall gweithgynhyrchwyr PCB ei ddarparu o dan amodau arferol gyrraedd 8Mil.Gyda datblygiad technoleg drilio laser, gall maint y drilio hefyd fod yn llai ac yn llai, ac mae diamedr y twll yn gyffredinol yn llai na neu'n hafal i 6Mils, fe'n gelwir yn ficrodyllau.
Defnyddir microdyllau yn aml mewn dyluniad HDI (strwythur rhyng-gysylltu dwysedd uchel), a gall technoleg microdwll ganiatáu i'r twll gael ei ddrilio'n uniongyrchol ar y pad, sy'n gwella perfformiad y gylched yn fawr ac yn arbed y gofod gwifrau.Mae'r via yn ymddangos fel torbwynt o ddiffyg parhad rhwystriant ar y llinell drosglwyddo, gan achosi adlewyrchiad o'r signal.Yn gyffredinol, mae rhwystriant cyfatebol y twll tua 12% yn is na'r llinell drosglwyddo, er enghraifft, bydd rhwystriant llinell drosglwyddo 50 ohms yn cael ei leihau 6 ohm pan fydd yn mynd trwy'r twll (yn benodol a maint y via, mae trwch y plât hefyd yn gysylltiedig, nid gostyngiad absoliwt).
Fodd bynnag, mae'r adlewyrchiad a achosir gan y diffyg parhad rhwystriant trwy yn fach iawn mewn gwirionedd, a'i gyfernod adlewyrchiad yn unig yw:
(44-50)/(44 + 50) = 0.06
Mae'r problemau sy'n codi o'r via yn canolbwyntio'n fwy ar effeithiau cynhwysedd parasitig ac anwythiad.
Trwy gynhwysedd Parasitig ac Anwythiad
Mae cynhwysedd crwydr parasitig yn y trwy ei hun.Os yw diamedr y parth gwrthiant solder ar yr haen wedi'i osod yn D2, diamedr y pad sodr yw D1, trwch y bwrdd PCB yw T, a chysonyn dielectrig y swbstrad yw ε, cynhwysedd parasitig y twll trwodd yn fras:
C=1.41εTD1/(D2-D1)
Prif effaith y cynhwysedd parasitig ar y gylched yw ymestyn amser codiad y signal a lleihau cyflymder y gylched.
Er enghraifft, ar gyfer PCB â thrwch o 50Mil, os yw diamedr y pad trwy gyfrwng yn 20Mil (diamedr y twll drilio yw 10Mil) a diamedr y parth ymwrthedd sodr yw 40Mil, yna gallwn frasamcanu cynhwysedd parasitig y via gan y fformiwla uchod:
C=1.41x4.4x0.050x0.020/(0.040-0.020)=0.31pF
Mae swm y newid amser codi a achosir gan y rhan hon o'r cynhwysedd yn fras:
T10-90=2.2C(Z0/2)=2.2x0.31x(50/2)=17.05ps
Gellir gweld o'r gwerthoedd hyn, er nad yw defnyddioldeb yr oedi cynnydd a achosir gan gynhwysedd parasitig un via yn amlwg iawn, os defnyddir y via sawl gwaith yn y llinell i newid rhwng haenau, bydd tyllau lluosog yn cael eu defnyddio, a dylid ystyried y dyluniad yn ofalus.Yn y dyluniad gwirioneddol, gellir lleihau'r cynhwysedd parasitig trwy gynyddu'r pellter rhwng y twll a'r ardal gopr (Gwrth-pad) neu leihau diamedr y pad.
Wrth ddylunio cylchedau digidol cyflym, mae'r niwed a achosir gan inductance parasitig yn aml yn fwy na dylanwad y cynhwysedd parasitig.Bydd ei inductance cyfres parasitig yn gwanhau cyfraniad y cynhwysydd ffordd osgoi ac yn gwanhau effeithiolrwydd hidlo'r system bŵer gyfan.
Gallwn ddefnyddio’r fformiwla empirig ganlynol i gyfrifo anwythiad parasitig brasamcan twll trwodd:
L=5.08a[ln(4h/d)+1]
Lle mae L yn cyfeirio at inductance via, h yw hyd y via, a d yw diamedr y twll canolog.Gellir gweld o'r fformiwla mai ychydig iawn o ddylanwad sydd gan ddiamedr y via ar yr anwythiad, tra bod hyd y via yn dylanwadu fwyaf ar yr anwythiad.Gan ddefnyddio'r enghraifft uchod o hyd, gellir cyfrifo'r anwythiad y tu allan i'r twll fel:
L=5.08x0.050[ln(4x0.050/0.010)+1]=1.015nH
Os yw amser codiad y signal yn 1ns, yna ei faint rhwystriant cyfatebol yw:
XL=πL/T10-90=3.19Ω
Ni ellir anwybyddu rhwystriant o'r fath ym mhresenoldeb cerrynt amledd uchel trwy, yn benodol, nodwch fod angen i'r cynhwysydd ffordd osgoi fynd trwy ddau dwll wrth gysylltu'r haen bŵer a'r ffurfiad, fel bod inductance parasitig y twll yn cael ei luosi.
Sut i ddefnyddio'r via?
Trwy'r dadansoddiad uchod o nodweddion parasitig y twll, gallwn weld, mewn dyluniad PCB cyflym, bod tyllau sy'n ymddangos yn syml yn aml yn dod ag effeithiau negyddol mawr i ddyluniad y gylched.Er mwyn lleihau'r effeithiau andwyol a achosir gan effaith parasitig y twll, gall y dyluniad fod cyn belled ag y bo modd:
O'r ddwy agwedd ar gost ac ansawdd y signal, dewiswch faint rhesymol o'r maint via.Os oes angen, gallwch ystyried defnyddio vias o wahanol feintiau, megis ar gyfer cyflenwad pŵer neu dyllau gwifrau daear, gallwch ystyried defnyddio maint mwy i leihau'r rhwystriant, ac ar gyfer gwifrau signal, gallwch ddefnyddio trwy gyfrwng llai.Wrth gwrs, wrth i faint y via leihau, bydd y gost gyfatebol hefyd yn cynyddu
Gellir casglu'r ddwy fformiwla a drafodir uchod bod defnyddio bwrdd PCB teneuach yn ffafriol i leihau dau baramedr parasitig y via
Ni ddylid newid y gwifrau signal ar y bwrdd PCB cyn belled ag y bo modd, hynny yw, ceisiwch beidio â defnyddio vias diangen.
Rhaid drilio vias i binnau'r cyflenwad pŵer a'r ddaear.Po fyrraf yw'r plwm rhwng y pinnau a'r vias, gorau oll.Gellir drilio tyllau lluosog yn gyfochrog i leihau'r anwythiad cyfatebol.
Rhowch rai tyllau trwodd ar y ddaear ger tyllau trwodd y newid signal i ddarparu'r ddolen agosaf ar gyfer y signal.Gallwch hyd yn oed osod rhai tyllau tir gormodol ar y bwrdd PCB.
Ar gyfer byrddau PCB cyflymder uchel gyda dwysedd uchel, gallwch ystyried defnyddio micro-dyllau.