The via-ն բազմաշերտ PCB-ի կարևոր բաղադրիչներից մեկն է, և հորատման արժեքը սովորաբար կազմում է PCB տախտակի արժեքի 30%-ից 40%-ը:Պարզ ասած, PCB-ի վրա յուրաքանչյուր անցք կարելի է անվանել via:
Via-ի հիմնական հայեցակարգը.
Գործառույթի տեսանկյունից վիան կարելի է բաժանել երկու կատեգորիայի. մեկը օգտագործվում է որպես էլեկտրական միացում շերտերի միջև, իսկ մյուսը՝ որպես սարքի ամրացում կամ դիրքավորում։Եթե գործընթացից, ապա այդ անցքերը ընդհանուր առմամբ բաժանվում են երեք կատեգորիայի՝ կույր անցքեր, թաղված անցքեր և անցքեր:
Կույր անցքերը գտնվում են տպագիր տպատախտակի վերևի և ներքևի մակերևույթների վրա և ունեն որոշակի խորություն մակերևույթի միացման և ներքևի ներքին շղթայի միացման համար, իսկ անցքերի խորությունը սովորաբար չի գերազանցում որոշակի հարաբերակցությունը (բացվածք):
Թաղված փոսը վերաբերում է տպագիր տպատախտակի ներքին շերտում գտնվող միացման անցքին, որը չի տարածվում տախտակի մակերեսի վրա:Վերոհիշյալ երկու տիպի անցքերը տեղակայված են տպատախտակի ներքին շերտում, որն ավարտվում է անցքի ձևավորման գործընթացով մինչև շերտավորումը, և մի քանի ներքին շերտեր կարող են համընկնել անցքի ձևավորման ժամանակ:
Երրորդ տեսակը կոչվում է միջանցքային անցքեր, որոնք անցնում են ամբողջ տպատախտակով և կարող են օգտագործվել ներքին փոխկապակցման հասնելու կամ որպես բաղադրիչների տեղադրման դիրքավորման անցքեր:Քանի որ անցքի անցքը ավելի հեշտ է ձեռք բերել գործընթացում, և արժեքը ավելի ցածր է, տպագիր տպատախտակների ճնշող մեծամասնությունը օգտագործում է այն, այլ ոչ թե մյուս երկուսը անցքերի միջով:Հետևյալ անցքերը, առանց հատուկ հրահանգների, համարվում են անցքեր.
Դիզայնի տեսանկյունից վիան հիմնականում բաղկացած է երկու մասից, մեկը հորատման անցքի միջնամասն է, իսկ մյուսը` եռակցման բարձիկի տարածքը հորատման անցքի շուրջ:Այս երկու մասերի չափը որոշում է via-ի չափը:
Ակնհայտ է, որ բարձր արագությամբ, բարձր խտության PCB-ի նախագծում դիզայներները միշտ ցանկանում են, որ անցքը հնարավորինս փոքր լինի, որպեսզի ավելի շատ լարերի տեղ մնա, բացի այդ, որքան փոքր է միջանցքը, նրա սեփական մակաբուծական հզորությունը փոքր է, ավելի հարմար: բարձր արագությամբ սխեմաների համար.
Այնուամենայնիվ, անցքի չափի կրճատումը բերում է նաև ծախսերի ավելացման, և անցքի չափը չի կարող անորոշ ժամանակով կրճատվել, այն սահմանափակվում է հորատման և էլեկտրապատման տեխնոլոգիայով. որքան փոքր է անցքը, այնքան երկար է տևում հորատումը, այնքան ավելի հեշտ է: կենտրոնից շեղվելն է.Երբ անցքի խորությունը 6 անգամ ավելի է, քան անցքի տրամագիծը, անհնար է ապահովել, որ անցքի պատը միատեսակ պատված լինի պղնձով:
Օրինակ, եթե սովորական 6-շերտ PCB տախտակի հաստությունը (անցքի խորությունը) 50 Mil է, ապա հորատման նվազագույն տրամագիծը, որը PCB արտադրողները կարող են ապահովել նորմալ պայմաններում, կարող է հասնել միայն 8Mil-ի:Լազերային հորատման տեխնոլոգիայի զարգացման հետ մեկտեղ հորատման չափերը կարող են լինել նաև ավելի ու ավելի փոքր, իսկ անցքի տրամագիծը, ընդհանուր առմամբ, փոքր է կամ հավասար է 6 Mils-ին, մենք կոչվում ենք միկրոանցքեր:
Միկրոանցքները հաճախ օգտագործվում են HDI (բարձր խտության փոխկապակցման կառուցվածք) նախագծման մեջ, և միկրոանցքերի տեխնոլոգիան կարող է թույլ տալ, որ անցքը ուղղակիորեն փորվի բարձիկի վրա, ինչը մեծապես բարելավում է միացման աշխատանքը և խնայում է լարերի տարածությունը:The via-ն հայտնվում է որպես հաղորդման գծի դիմադրության ընդհատման կետ՝ առաջացնելով ազդանշանի արտացոլում:Ընդհանրապես, անցքի համարժեք դիմադրությունը մոտ 12%-ով ցածր է հաղորդման գծից, օրինակ, 50 ohms հաղորդման գծի դիմադրությունը կկրճատվի 6 ohms-ով, երբ այն անցնում է անցքով (մասնավորապես և միջանցքի չափը, ափսեի հաստությունը նույնպես կապված է, այլ ոչ թե բացարձակ նվազում):
Այնուամենայնիվ, դիմադրողականության ընդհատման միջոցով առաջացած արտացոլումը իրականում շատ փոքր է, և դրա արտացոլման գործակիցը միայն.
(44-50) / (44 + 50) = 0,06
Վայից բխող խնդիրներն ավելի շատ կենտրոնացած են մակաբուծական հզորության և ինդուկտիվության ազդեցության վրա:
Via-ի մակաբուծական հզորություն և ինդուկտիվություն
Բուն վիայի մեջ կա մակաբույծ թափառող հզորություն:Եթե դրված շերտի վրա զոդման դիմադրության գոտու տրամագիծը D2 է, ապա զոդման բարձիկի տրամագիծը D1 է, PCB տախտակի հաստությունը՝ T, իսկ ենթաշերտի դիէլեկտրական հաստատունը՝ ε, անցքի մակաբուծական հզորությունը։ մոտավորապես կազմում է.
C=1.41εTD1/(D2-D1)
Շղթայի վրա մակաբուծական հզորության հիմնական ազդեցությունը ազդանշանի բարձրացման ժամանակի երկարացումն է և շղթայի արագության նվազեցումը:
Օրինակ, 50 Mils հաստությամբ PCB-ի համար, եթե միջանցքի տրամագիծը 20 Mils է (հորատման անցքի տրամագիծը 10 Mils), իսկ զոդման դիմադրության գոտու տրամագիծը 40 Mils, ապա մենք կարող ենք մոտավորել մակաբույծի հզորությունը: միջոցով վերը նշված բանաձևով.
C=1.41x4.4x0.050x0.020/(0.040-0.020)=0.31pF
Հզորության այս մասով առաջացած բարձրացման ժամանակի փոփոխության չափը մոտավորապես հետևյալն է.
T10-90=2.2C(Z0/2)=2.2x0.31x(50/2)=17.05ps
Այս արժեքներից երևում է, որ թեև մեկ միջանցքի մակաբուծական հզորությամբ առաջացած բարձրացման հետաձգման օգտակարությունն այնքան էլ ակնհայտ չէ, եթե գծում մի քանի անգամ օգտագործվի միջանցքը շերտերի միջև անցնելու համար, ապա կօգտագործվեն բազմաթիվ անցքեր, և դիզայնը պետք է ուշադիր դիտարկվի:Իրական նախագծում մակաբույծի հզորությունը կարող է կրճատվել՝ ավելացնելով անցքի և պղնձի տարածքի միջև հեռավորությունը (Anti-pad) կամ նվազեցնելով բարձիկի տրամագիծը:
Բարձր արագությամբ թվային սխեմաների նախագծման ժամանակ մակաբուծական ինդուկտիվության պատճառած վնասը հաճախ ավելի մեծ է, քան մակաբուծական հզորության ազդեցությունը:Դրա մակաբույծ շարքի ինդուկտիվությունը կթուլացնի շրջանցող կոնդենսատորի ներդրումը և կթուլացնի ողջ էներգահամակարգի զտման արդյունավետությունը:
Մենք կարող ենք օգտագործել հետևյալ էմպիրիկ բանաձևը, որպեսզի պարզապես հաշվարկենք միջանցքային մոտավորության պարազիտային ինդուկտիվությունը.
L=5.08h[ln(4h/d)+1]
Այնտեղ, որտեղ L-ը վերաբերում է via-ի ինդուկտիվությանը, h-ը via-ի երկարությունն է, իսկ d-ը կենտրոնական անցքի տրամագիծն է:Բանաձևից երևում է, որ վիայի տրամագիծը քիչ ազդեցություն ունի ինդուկտիվության վրա, մինչդեռ վիայի երկարությունը ամենամեծ ազդեցությունն ունի ինդուկտիվության վրա։Դեռ օգտագործելով վերը նշված օրինակը, անցքից դուրս ինդուկտիվությունը կարող է հաշվարկվել հետևյալ կերպ.
L=5.08x0.050[ln(4x0.050/0.010)+1]=1.015nH
Եթե ազդանշանի բարձրացման ժամանակը 1 վս է, ապա դրա համարժեք դիմադրության չափը հետևյալն է.
XL=πL/T10-90=3,19Ω
Նման դիմադրությունը չի կարող անտեսվել բարձր հաճախականության հոսանքի առկայության դեպքում, մասնավորապես, նշեք, որ հոսանքի շերտը և ձևավորումը միացնելիս շրջանցող կոնդենսատորը պետք է անցնի երկու անցքից, որպեսզի անցքի մակաբույծ ինդուկտիվությունը բազմապատկվի:
Ինչպե՞ս օգտագործել via-ն:
Անցքի մակաբուծական բնութագրերի վերը նշված վերլուծության միջոցով մենք կարող ենք տեսնել, որ բարձր արագությամբ PCB նախագծման մեջ պարզ թվացող անցքերը հաճախ մեծ բացասական ազդեցություն են ունենում շղթայի ձևավորման վրա:Փոսի մակաբուծական ազդեցության հետևանքով առաջացած անբարենպաստ հետևանքները նվազեցնելու համար դիզայնը կարող է հնարավորինս լինել.
Արժեքի և ազդանշանի որակի երկու ասպեկտներից ընտրեք վիա չափսի ողջամիտ չափը:Անհրաժեշտության դեպքում կարող եք դիտարկել տարբեր չափերի միջանցքների օգտագործումը, օրինակ՝ էլեկտրամատակարարման կամ հողային լարերի անցքերի համար, կարող եք դիտարկել ավելի մեծ չափսի օգտագործումը՝ դիմադրողականությունը նվազեցնելու համար, իսկ ազդանշանային լարերի համար՝ կարող եք օգտագործել ավելի փոքր միջանցք:Իհարկե, քանի որ վիայի չափը փոքրանում է, կբարձրանա նաև համապատասխան արժեքը
Վերևում քննարկված երկու բանաձևերից կարելի է եզրակացնել, որ ավելի բարակ PCB տախտակի օգտագործումը նպաստում է մակաբույծի երկու պարազիտային պարամետրերի կրճատմանը:
ՊՔԲ-ի սալիկի վրա ազդանշանային լարերը հնարավորինս չպետք է փոխվեն, այսինքն՝ աշխատեք չօգտագործել ավելորդ մուտքեր:
Շրջանակները պետք է փորված լինեն էլեկտրամատակարարման և գետնի քորոցների մեջ:Որքան կարճ է կապարը քորոցների և միջանցքների միջև, այնքան լավ:Մի քանի անցքեր կարող են զուգահեռաբար փորվել՝ համարժեք ինդուկտիվությունը նվազեցնելու համար:
Տեղադրեք որոշ հիմնավորված անցքեր ազդանշանի փոփոխության միջանցքների մոտ՝ ազդանշանի մոտակա օղակը ապահովելու համար:Դուք նույնիսկ կարող եք մի քանի ավելցուկային գետնին անցքեր տեղադրել PCB տախտակի վրա:
Բարձր խտությամբ PCB տախտակների համար կարող եք հաշվի առնել միկրո անցքերի օգտագործումը: