Via geruza anitzeko PCBaren osagai garrantzitsuenetako bat da, eta zulaketaren kostua PCB plakaren kostuaren% 30 eta% 40 bitartekoa da normalean. Besterik gabe, PCBko zulo bakoitza bide bat dei daiteke.
Bidearen oinarrizko kontzeptua:
Funtzioaren ikuspuntutik, via bi kategoriatan bana daiteke: bata geruzen arteko konexio elektriko gisa erabiltzen da, eta bestea gailua finkatzeko edo kokatzeko. Prozesutik bada, zulo hauek, oro har, hiru kategoriatan banatzen dira, hots, zulo itsuak, lurperatutako zuloak eta zeharkako zuloak.
Zulo itsuak zirkuitu inprimatuaren plakaren goiko eta beheko gainazaletan kokatzen dira eta sakonera jakin bat dute gainazaleko zirkuitua eta beheko barruko zirkuitua konektatzeko, eta zuloen sakonerak normalean ez du ratio jakin bat (irekidura) gainditzen.
Lurperatutako zuloak zirkuitu inprimatuko plakaren barneko geruzan dagoen konexio-zuloari egiten dio erreferentzia, plakaren gainazalera hedatzen ez dena. Goiko bi zulo motak zirkuitu-plakaren barruko geruzan daude, laminatu aurretik zulo bidezko moldura-prozesuarekin osatzen dena, eta barruko hainbat geruza gainjar daitezke zuloaren eraketan zehar.
Hirugarren motari zeharkako zuloak deritzo, zirkuitu-plaka osoa zeharkatzen dutenak eta barne-interkonexioa lortzeko edo osagaien instalazioak kokatzeko zulo gisa erabil daitezke. Prozesuan zeharreko zuloa errazagoa denez eta kostua txikiagoa denez, zirkuitu inprimatuen plaken gehiengoak erabiltzen du, beste bi zulo bidezkoak baino. Ondorengo zuloak, argibide berezirik gabe, zeharkako zulotzat hartzen dira.
Diseinuaren ikuspuntutik, bide bat bi zatiz osatuta dago batez ere, bata zulatzeko zuloaren erdialdea da, eta bestea zulatzeko zuloaren inguruko soldadura-kutxaren eremua da. Bi zati horien tamainak zehazten du bidearen tamaina.
Jakina, abiadura handiko eta dentsitate handiko PCB diseinuan, diseinatzaileek beti nahi dute zuloa ahalik eta txikiena, beraz, kableatzeko espazio gehiago utzi ahal izango da, gainera, zenbat eta txikiagoa izan bide, bere kapazitate parasitoa txikiagoa da, egokiagoa. abiadura handiko zirkuituetarako.
Dena den, bidearen tamaina murrizteak kostuen igoera ere ekartzen du, eta zuloaren tamaina ezin da mugagabe murriztu, zulaketa eta galvanizazio teknologiak mugatzen du: zenbat eta txikiagoa izan zuloa, zenbat eta luzeagoa izan zulaketak, orduan eta errazagoa da. erdigunetik aldentzea da; Zuloaren sakonera zuloaren diametroa baino 6 aldiz handiagoa denean, ezinezkoa da zuloaren horma uniformeki kobrez estali daitekeela ziurtatzea.
Esate baterako, 6 geruzako PCB plaka arrunt baten lodiera (zuloaren sakonera) 50 mil-koa bada, orduan PCB fabrikatzaileek baldintza normaletan eman dezaketen zulaketa-diametro minimoa 8 mil-era baino ez da irits daiteke. Laser zulaketa teknologiaren garapenarekin, zulaketaren tamaina ere gero eta txikiagoa izan daiteke, eta zuloaren diametroa, oro har, 6Mil baino txikiagoa edo berdina da, mikrozulo deitzen zaigu.
Mikrozuloak sarritan erabiltzen dira HDI (dentsitate handiko interkonexio-egitura) diseinuan, eta mikrozuloen teknologiak zuloa zuzenean zulatzeko aukera eman dezake, eta horrek asko hobetzen du zirkuituaren errendimendua eta kableatuaren espazioa aurrezten du. Via transmisio-linean inpedantzia etenaren eten-puntu gisa agertzen da, seinalearen isla eraginez. Orokorrean, zuloaren inpedantzia baliokidea transmisio-lerroa baino % 12 inguru txikiagoa da, adibidez, 50 ohm-ko transmisio-lerro baten inpedantzia 6 ohmiotan murriztuko da zulotik igarotzean (zehazki eta bidearen tamaina, plakaren lodiera ere erlazionatuta dago, ez erabateko murrizketa).
Hala ere, bidezko inpedantzia etenaldiak eragindako islada oso txikia da, eta bere islapen koefizientea besterik ez da:
(44-50)/(44 + 50) = 0,06
Viatik sortzen diren arazoak kontzentratuta daude kapazitate eta induktantzia parasitoaren ondorioetan.
Via-ren kapazitantzia eta induktantzia parasitoa
Bidean bertan kapazitate galdu parasito bat dago. Jarritako geruzan soldadura-erresistentzia-eremuaren diametroa D2 bada, soldadura-kustilen diametroa D1 da, PCB plakaren lodiera T da eta substratuaren konstante dielektrikoa ε da, zuloaren kapazitate parasitoa. gutxi gorabehera:
C=1,41εTD1/(D2-D1)
Zirkuituan kapazitate parasitoaren eragin nagusia seinalearen igoera denbora luzatzea eta zirkuituaren abiadura murriztea da.
Adibidez, 50Mil-ko lodiera duen PCB baterako, bidezko padaren diametroa 20Mil bada (zulatzeko zuloaren diametroa 10Mil da) eta soldadura-erresistentzia-eremuaren diametroa 40Mil bada, orduan parasito-kapazitatera hurbil dezakegu. bidez, goiko formula honen bidez:
C=1,41x4,4x0,050x0,020/(0,040-0,020)=0,31pF
Kapazitatearen zati honek eragindako igoera-denboraren aldaketa, gutxi gorabehera:
T10-90=2.2C(Z0/2)=2.2x0.31x(50/2)=17.05ps
Balio horietatik ikus daiteke bide bakar baten kapazitate parasitoak eragindako igoera-atzerapenaren erabilgarritasuna oso agerikoa ez den arren, bide hori geruza batetik bestera aldatzeko linean hainbat aldiz erabiltzen bada, zulo anitz erabiliko dira. eta diseinua arretaz aztertu behar da. Benetako diseinuan, kapazitantzia parasitoa murriztu daiteke zuloaren eta kobrearen eremuaren arteko distantzia handituz (Anti-pad) edo padaren diametroa murriztuz.
Abiadura handiko zirkuitu digitalen diseinuan, induktantzia parasitoak eragindako kaltea sarritan handiagoa da kapazitantzia parasitoaren eragina baino. Bere serie parasitoen induktantziak bypass-kondentsadorearen ekarpena ahulduko du eta potentzia sistema osoaren iragazketa-eraginkortasuna ahulduko du.
Honako formula enpiriko hau erabil dezakegu zuloaren hurbilketa baten induktantzia parasitarioa besterik gabe kalkulatzeko:
L=5,08h[ln(4h/d)+1]
L via-ren induktantziari dagokionean, h via-ren luzera da, eta d erdiko zuloaren diametroa. Formulatik ikus daiteke bidearen diametroak eragin txikia duela induktantzian, bidearen luzerak, berriz, induktantzian eragin handiena. Oraindik ere goiko adibidea erabiliz, zulotik kanpoko induktantzia honela kalkula daiteke:
L=5,08x0,050[ln(4x0,050/0,010)+1]=1,015nH
Seinalearen igoera denbora 1ns bada, bere inpedantzia-tamaina baliokidea hau da:
XL=πL/T10-90=3,19Ω
Inpedantzia hori ezin da alde batera utzi maiztasun handiko korrontearen aurrean, batez ere, kontuan izan bypass kondentsadoreak bi zulotik igaro behar dituela potentzia-geruza eta eraketa konektatzean, zuloaren induktanza parasitoa biderkatuko dela.
Nola erabili via?
Zuloaren ezaugarri parasitoen gaineko azterketaren bidez, abiadura handiko PCB diseinuan, itxuraz zulo soilak sarritan efektu negatibo handiak ekartzen dituztela zirkuituaren diseinuan ikus dezakegu. Zuloaren efektu parasitoak eragindako ondorio kaltegarriak murrizteko, diseinua ahal den neurrian izan daiteke:
Kostuaren eta seinalearen kalitatearen bi alderdietatik, aukeratu bidearen tamaina zentzuzko bat. Beharrezkoa izanez gero, bide-tamaina desberdinak erabiltzea kontuan hartu dezakezu, hala nola elikadura-iturrirako edo lurreko kable-zuloetarako, tamaina handiagoa erabiltzea kontuan hartu dezakezu inpedantzia murrizteko, eta seinale-kableatzeko, bide txikiagoa erabil dezakezu. Noski, bidearen tamaina txikiagotu ahala, dagokion kostua ere handituko da
Goian eztabaidatutako bi formulek ondoriozta daiteke PCB plaka meheagoa erabiltzeak bidearen bi parasito parasitoak murrizteko lagungarria dela.
PCB plakaren seinale-kableatzea ez da ahal den neurrian aldatu behar, hau da, saiatu behar ez diren biderik ez erabiltzen.
Vias elikadura-iturri eta lurrean zulatu behar dira. Pinen eta bideen arteko beruna zenbat eta laburragoa izan, orduan eta hobeto. Zulo anitz egin daitezke paraleloan induktantzia baliokidea murrizteko.
Jarri lurrerako zulo batzuk seinale-aldaketaren zuloetatik gertu seinaleari hurbilen dagoen begizta emateko. Lurrean gehiegizko zulo batzuk ere jar ditzakezu PCB plakan.
Dentsitate handiko abiadura handiko PCB plaketarako, mikro-zuloak erabiltzea kontuan hartu dezakezu.