A Via a többrétegű PCB egyik fontos alkotóeleme, és a fúrás költsége általában a PCB-táblák költségeinek 30–40% -át teszi ki. Egyszerűen fogalmazva: a NYÁK minden lyukát Via -nak lehet nevezni.
A VIA alapfogalma:
A funkció szempontjából a Via két kategóriába sorolható: az egyiket a rétegek közötti elektromos csatlakozásként használják, a másikat pedig az eszköz rögzítésére vagy elhelyezésére használják. Ha a folyamatból, ezeket a lyukakat általában három kategóriába sorolják, nevezetesen a vak lyukak, az eltemetett lyukak és a lyukakon keresztül.
A vak lyukak a nyomtatott áramkör felső és alsó felületén helyezkednek el, és bizonyos mélységgel rendelkeznek a felületi áramkör és az alsó belső áramkör csatlakoztatásához, és a lyukak mélysége általában nem haladja meg a bizonyos arányt (rekesz).
Az eltemetett lyuk a nyomtatott áramkör belső rétegében található csatlakozási lyukra utal, amely nem terjed ki a tábla felületére. A fenti két típusú lyukak az áramköri lap belső rétegében helyezkednek el, amelyet a laminálás előtti átmenő formázási eljárás fejez be, és több belső réteg átfedésben lehet az átmenő lyuk kialakulása során.
A harmadik típust átmenő lyukaknak hívják, amelyek áthaladnak a teljes áramköri lapon, és felhasználhatók a belső összekapcsolás elérésére vagy az alkatrészek telepítésére. Mivel az átmenő lyukat könnyebben lehet elérni a folyamatban, és a költségek alacsonyabbak, a nyomtatott áramköri táblák túlnyomó többsége a másik kettőt a lyukakon keresztül használja. A következő lyukakat, speciális utasítások nélkül, lyukakon keresztül tekinthetők.
Tervezési szempontból az A VIA elsősorban két részből áll, az egyik a fúrási lyuk közepe, a másik pedig a fúrási lyuk körüli hegesztőpad területe. E két rész mérete meghatározza a Via méretét.
Nyilvánvaló, hogy a nagysebességű, nagy sűrűségű PCB-kialakításban a tervezők mindig a lehető legkisebben akarják a lyukat, hogy több huzalozási hely maradjon, amellett, hogy minél kisebb a VIA, a saját parazita kapacitása kisebb, nagysebességű áramkörökhöz is alkalmas.
Ugyanakkor a Via méretének csökkentése szintén növeli a költségek növekedését, és a lyuk méretét nem lehet határozatlan ideig csökkenteni, a fúrási és galvanizáló technológia korlátozza: minél kisebb a lyuk, annál hosszabb ideig tart a fúrás, annál könnyebb eltérni a központtól; Ha a lyuk mélysége a lyuk átmérőjének több mint 6 -szoros, akkor lehetetlen biztosítani, hogy a lyuk falát egyenletesen lehessen rézzel.
Például, ha a normál 6-rétegű NYÁK-tábla vastagsága (a lyuk mélységén) 50 millió, akkor a minimális fúrási átmérő, amelyet a NYÁK-gyártók normál körülmények között nyújthatnak, csak a 8 millió elérést érhetik el. A lézerfúrási technológiák fejlesztésével a fúrás mérete egyre kisebb lehet, és a lyuk átmérője általában kevesebb vagy egyenlő, mint 6mil, mikrokankáknak nevezzük.
A mikrokalylákat gyakran használják a HDI (nagy sűrűségű összekapcsolási szerkezet) tervezésében, és a mikroholos technológia lehetővé teszi a lyuk közvetlen fúrását a padon, ami jelentősen javítja az áramkör teljesítményét és megtakarítja a vezetékhelyet. A Via az impedancia -folytonosság töréspontjaként jelenik meg az átviteli vonalon, ami a jel tükröződését okozza. Általában a lyuk ekvivalens impedanciája körülbelül 12% -kal alacsonyabb, mint az átviteli vonal, például az 50 ohmos átviteli vonal impedanciája 6 ohmmal csökken, amikor áthalad a lyukon (konkrétan és a Via méretének, a lemez vastagsága szintén összefügg, nem pedig abszolút redukcióval).
Az impedancia -folytonosság által okozott reflexió azonban valójában nagyon kicsi, és a reflexiós együtthatója csak:
(44-50)/(44 + 50) = 0,06
A Via -ból származó problémák inkább a parazita kapacitás és az induktivitás hatásaira koncentrálnak.
Via parazita kapacitása és induktivitása
Parazita kóbor kapacitás van a VIA -ban. Ha a forrasztási ellenállás zóna átmérője a fektetett rétegen D2, akkor a forrasztott pad átmérője D1, a PCB -tábla vastagsága t, és a szubsztrátum dielektromos állandója ε, akkor az átmenő lyuk parazita kondenzációja körülbelül:
C = 1,41εtd1/(D2-D1)
A parazita kapacitás fő hatása az áramkörre az, hogy meghosszabbítsa a jel emelkedési idejét és csökkentse az áramkör sebességét.
Például egy 50 millió vastagságú PCB esetében, ha a VIA PAD átmérője 20 millió (a fúrási lyuk átmérője 10 millió), és a forrasztási ellenállás zóna átmérője 40 millió, akkor megközelíthetjük a fenti képlet által a VIA -n keresztüli parazitikus kapacitást:
C = 1,41x4.4x0.050x0.020/(0,040-0,020) = 0,31pf
A kapacitás ezen része által okozott emelkedési idő változásának mértéke nagyjából:
T10-90 = 2,2C (Z0/2) = 2,2x0,31x (50/2) = 17,05ps
Ezekből az értékekből látható, hogy bár az egyéni parazita kapacitás által okozott emelkedés késleltetésének hasznossága nem nagyon nyilvánvaló, ha a Via -t többször használják a vonalban a rétegek közötti váltáshoz, több lyukat fognak használni, és a tervezést alaposan meg kell fontolni. A tényleges kialakításban a parazita kapacitás csökkenthető a lyuk és a réz területe (anti-PAD) közötti távolság növelésével vagy a pad átmérőjének csökkentésével.
A nagysebességű digitális áramkörök kialakításában a parazita induktivitás által okozott károk gyakran nagyobb, mint a parazita kapacitás hatása. Parazita sorozatú induktivitása gyengíti a bypass kondenzátor hozzájárulását és gyengíti az egész energiarendszer szűrési hatékonyságát.
A következő empirikus képletet használhatjuk az átmenő lyukú közelítés parazita induktivitásának egyszerű kiszámításához:
L = 5,08h [ln (4h/d) +1]
Ahol L a Via induktivitására utal, H a Via hossza, és D a központi lyuk átmérője. A képletből látható, hogy a Via átmérője kevés hatással van az induktivitásra, míg a Via hossza a legnagyobb hatással van az induktivitásra. Még a fenti példát használva a lyukon kívüli induktivitás kiszámítható:
L = 5,08x0,050 [ln (4x0,050/0,010) +1] = 1,015nh
Ha a jel emelkedési ideje 1NS, akkor annak egyenértékű impedanciája:
Xl = πl/t10-90 = 3,19Ω
Az ilyen impedanciát nem lehet figyelmen kívül hagyni a nagyfrekvenciás áram jelenlétében, különösen, vegye figyelembe, hogy a bypass kondenzátornak két lyukon kell áthaladnia az energiaréteg és a képződés összekapcsolásakor, hogy a lyuk parazita induktivitását megsokszorozzák.
Hogyan lehet használni a Via -t?
A lyuk parazita jellemzőinek fenti elemzésével láthatjuk, hogy a nagysebességű PCB-kialakításban a látszólag egyszerű lyukak gyakran nagy negatív hatást gyakorolnak az áramkör tervezésére. A lyuk parazita hatása által okozott káros hatások csökkentése érdekében a kialakítás a lehető legjobban lehet:
A költségek és a jelminőség két aspektusából válassza ki a méret ésszerű méretét. Szükség esetén fontolóra veheti a különféle méretű VIA -k használatát, például a tápegység vagy az őrölt huzal lyukakhoz, fontolhatja meg egy nagyobb méret használatát az impedancia csökkentése érdekében, és a jelvezetékekhez használhat egy kisebb VIA -t. Természetesen, mivel a Via -csökkenések mérete a megfelelő költségek is növekedni fognak
A fent tárgyalt két képlet arra a következtetésre juthat, hogy egy vékonyabb PCB tábla használata elősegíti a Via két parazita paraméterének csökkentését
A PCB -táblán lévő jelvezetékeket nem szabad a lehető legnagyobb mértékben megváltoztatni, vagyis próbálja meg nem használni a felesleges VIA -kat.
A VIAS -t a tápegység és a talaj csapjaiba kell fúrni. Minél rövidebb az ólom a csapok és a vias között, annál jobb. Több lyuk párhuzamosan fúrható az egyenértékű induktivitás csökkentése érdekében.
Helyezzen néhány földelt lyukat a jelváltozás átmenő lyukak közelében, hogy a jelhez legközelebbi hurkot biztosítson. Még néhány felesleges őrlési lyukat is elhelyezhet a PCB táblára.
A nagy sebességű nagy sűrűségű PCB-táblák esetében megfontolhatja a mikrokaromok használatát.