Via da geruza anitzeko PCBren osagai garrantzitsuenetako bat, eta zulatze kostuak normalean% 30 eta% 40 dira PCB taularen kostuaren% 40ra. Besterik gabe, pcb-ko zulo bakoitza Via deitu daiteke.
Via-ren oinarrizko kontzeptua:
Funtzioaren ikuspuntutik, bidea bi kategoriatan banatu daiteke: bata geruzen arteko lotura elektriko gisa erabiltzen da eta bestea gailuaren finkapen edo kokapen gisa erabiltzen da. Prozesutik bada, zulo hauek orokorrean hiru kategoriatan banatzen dira, hots, zulo itsuak, lurperatutako zuloak eta zuloen bidez.
Zulo itsuak inprimatutako zirkuituaren goiko eta beheko gainazalean kokatuta daude eta azpiko zirkuitua eta barruko zirkuitua konexiorako nolabaiteko sakonera dute eta zuloen sakontasunak ez du nolabaiteko erlazio bat (irekiera) gainditzen.
Buriedeko zuloak inprimatutako zirkuituaren barruko barruko geruzaren barruan kokatutako konexio zuloa aipatzen du, eta ez da taularen azalera hedatzen. Aurreko bi zulo motak zirkuitu-taularen barruko geruzaren barruan daude, zuloaren moldura prozesuaren bidez, laminazioaren aurretik, eta barruko hainbat geruza gainezka egon daitezke zuloaren eraketan zehar.
Hirugarren mota honako zulo deitzen da, zirkuitu taula osoan zehar igarotzen direnak eta barneko interkonexioak edo instalazioen kokapen-zulo gisa erabil daitezke osagaiak. Zuloa prozesuan lortzea errazagoa delako eta kostua txikiagoa delako, inprimatutako zirkuitu taulen gehiengoak erabiltzen du, beste biak zuloen bidez baino. Hurrengo zuloak, argibide berezirik gabe, zuloen bidez hartzen dira.
Diseinu-ikuspuntutik, bi zatiz osatuta dago batez ere, zulaketa zuloaren erdia da, eta bestea zulatzeko zuloaren inguruko soldadura-gunea da. Bi zati horien tamainak bidez zehazten du.
Jakina, abiadura handiko PCB diseinuan, diseinatzaileek ahalik eta zuloa ahalik eta txikiena nahi dute, gainera, kableatu espazioa gehiago utzi ahal izateko, gain, txikiagoa, bere gaitasun parasitiko propioa txikiagoa da abiadura handiko zirkuituetarako.
Hala ere, Via tamaina murrizteak kostuen gehikuntza ere sortzen du eta ezin da mugagabean murriztu, zulaketa eta teknologia elektrikoaren arabera mugatzen da: zenbat eta zulo txikiagoa izan, orduan eta errazagoa da erdigunetik desbideratzea; Zuloaren sakontasuna zuloaren diametroa 6 aldiz baino gehiago denean, ezinezkoa da zulo horma kobrearekin uniformeki estalita egon daitekeela.
Adibidez, 6 geruzako PCB taula normal baten lodiera (zuloaren sakontasunaren bidez) 50mil bada, orduan PCB fabrikatzaileek baldintza normaletan eman ditzaketen gutxieneko zulaketa diametroa 8milo baino ezin da egin. Laser zulatzeko teknologia garatzearekin batera, zulaketaren tamaina txikiagoa eta txikiagoa izan daiteke, eta zuloaren diametroa 6milo baino txikiagoa edo berdina da, mikroholes deitzen zaigu.
Mikroholes askotan HDI (dentsitate handiko interkonektatu egitura) diseinuan erabiltzen dira, eta mikroomole teknologiak zuloa zuzenean zulatu ahal izango du, eta horrek asko hobetzen du zirkuituaren errendimendua eta kableatuaren espazioa aurrezten duena. Via transmisio-lerroan etenik gabeko puntuaren etenaldi gisa agertzen da, seinalearen isla eraginez. Oro har, adibidez, enpresentzako inpedantzia baliokidea transmisio-lerroa baino txikiagoa da, adibidez, 50 ohm transmisio-lerroaren inpedantzia 6 ohm murriztuko da zulora pasatzen denean (zehazki eta bidearen tamaina ere, plaka lodiera ere erlazionatuta dagoela, ez erabateko murrizketa ere.
Hala ere, etengabeko etenaldiak eragindako hausnarketa oso txikia da eta bere hausnarketa koefizientea bakarrik da:
(44-50) / (44 + 50) = 0,06
Via bidez sortutako arazoak kontzentratzen dira parasitoaren gaitasun eta indukzioaren eraginetan.
VIAren gaitasun parasitikoaren eta inductance
Via bere kabuz kapazitate parasitoa dago. Soldaduraren aurkako erresistentziaren eremuaren diametroa d2 da, soldaduraren diametroa D1 da, PCBko taularen lodiera t da, eta substratuaren konstante dielektrikoa ε da, gutxi gorabehera:
C = 1.41εtd1 / (D2-D1)
Zirkuituan dagoen ahalmen parasitikoaren eragin nagusia seinalearen igoeraren denbora luzatzea eta zirkuituaren abiadura murriztea da.
Adibidez, 50mil-en lodiera duen PCB batentzat, Via Pad-en diametroa 20mil bada (zulaketa zuloaren diametroa 10 milioi da) eta soldaduraren erresistentzia eremuaren diametroa 40 urtekoa da.
C = 1.41x4.4x0.050x0.020 / (0,040-0.020) = 0,31pf
Gaitasunaren zati honek eragindako igoeraren zenbatekoa gutxi gorabehera:
T10-90 = 2.2c (z0 / 2) = 2.2x0.31x (50/2) = 17.05ps
Balio horietatik ikus daiteke, hau da, bakar baten gaitasun parasitikoaren gorakadaren atzerapenaren erabilgarritasuna ez dela oso nabaria izan, lerroan hainbat aldiz erabiltzen bada lerroen artean aldatzeko, zulo ugari erabiliko dira eta diseinua arretaz aztertu beharko da. Benetako diseinuan, gaitasun parasitoa murriztu daiteke zuloaren eta kobrezko eremuaren (anti-pad) arteko distantzia handituz edo padaren diametroa murriztuz.
Abiadura handiko zirkuitu digitalen diseinuan, parasitoaren induktasuna eragindako kalteak parasitoen gaitasunaren eragina baino handiagoa da. Bere serie parasitikoen induktazioak saihesbidearen kondentsadorearen ekarpena ahulduko du eta potentzia sistema osoaren iragazteko eraginkortasuna ahultzen du.
Formula enpiriko hau erabil dezakegu zulo baten hutxaren hutxaren parasitoa kalkulatzeko:
L = 5.08h [ln (4h / d) +1]
Via-ren induktasuna aipatzen duenean, H-ren luzera da, eta D zulo zentralaren diametroa da. Via-ren diametroak indukzioan eragin txikia duen formulatik ikus daiteke, eta Via-ren iraupenak indukzioan eragin handiena du. Goiko adibidea erabiliz, zulotik kanpoko induktazioa honela kalkulatu daiteke:
L = 5.08x0.050 [LN (4x0.050 / 0,010) +1] = 1.015nh
Seinalearen gorakada 1ns bada, orduan bere inpedantzia-tamaina baliokidea da:
Xl = πL / t10-90 = 3.19ω
Ezin da horrelakoek maiztasun handiko korrontearen aurrean, kontuan hartu, bereziki, saihesbidearen kondentsadoreak bi zuloetatik pasatu behar dituela, potentzia geruza eta eraketa konektatzean, zuloaren indukzio parasitoa biderkatuko dela.
Nola erabili bidea?
Zuloaren ezaugarri parasitoak azterketaren bidez, ikus dezakegu abiadura handiko PCB diseinuan, itxuraz zulo sinpleek askotan eragin negatibo handiak ekartzen dituzte zirkuituaren diseinura. Zuloaren efektu parasitoak eragindako ondorio kaltegarriak murrizteko, diseinua ahal den neurrian izan daiteke:
Kostuaren eta seinalearen kalitatearen bi alderdietatik, aukeratu zentzuzko tamainaren tamaina. Beharrezkoa izanez gero, via tamaina desberdinak erabiltzea pentsa dezakezu, hala nola, energia hornidura edo lurreko alanbre zuloetarako, inpedantzia murrizteko eta seinale kableak erabil ditzakezu, txikiagoa erabil dezakezu. Jakina, jaitsiera bidez, dagokion kostua ere handituko da
Arestian eztabaidatutako bi formulak ondorioztatu daitezke PCB taula meheago baten erabilerak bideoaren bi parametro parasitoak murrizteko balio duela
PCBko taulan dagoen seinale kableak ez dira aldatu behar, hau da, saiatu alferrikako via erabiltzen.
Vias horniduraren eta lurraren pinetan zulatu behar da. Laburragoa da pinen eta vias artean, hobe. Zulo anitz zulatu daitezke paraleloan, indukantzia baliokidea murrizteko.
Jarri seinalea aldatzeko zuloetatik gertu dauden zulo batzuk, seinalea gertuen dagoen begizta emateko. Beheko beheko zulo batzuk ere jar ditzakezu PCB taulan.
Dentsitate handiko PCBko tauletarako, mikro-zuloak erabil ditzakezu.