Via er einn af mikilvægum þáttum fjöllaga PCB og kostnaður við boranir nemur venjulega 30% til 40% af kostnaði við PCB borð. Einfaldlega sagt, hvert gat á PCB er hægt að kalla gegnum.
Grunnhugmyndin um gegnum:
Frá sjónarhóli virkni er hægt að skipta gegnum gegnum í tvo flokka: annar er notaður sem raftenging milli laganna og hinn er notaður til að festa eða staðsetja tækið. Ef frá ferlinu eru þessar holur almennt skipt í þrjá flokka, þ.e. blindhol, niðurgrafin holur og gegnum holur.
Blindhol eru staðsett á efri og neðri yfirborði prentplötunnar og hafa ákveðna dýpt fyrir tengingu yfirborðsrásarinnar og innri hringrásarinnar að neðan, og dýpt holanna fer venjulega ekki yfir ákveðið hlutfall (op).
Grafið gat vísar til tengiholsins sem er staðsett í innra lagi prentuðu hringrásarinnar, sem nær ekki til yfirborðs borðsins. Ofangreindar tvær gerðir af holum eru staðsettar í innra lagi hringrásarplötunnar, sem er lokið með gegnum holumótunarferlinu fyrir lagskiptingu, og nokkur innri lög geta skarast við myndun gegnumholsins.
Þriðja tegundin er kölluð gegnumgöt, sem fara í gegnum allt hringrásarborðið og hægt er að nota til að ná innri samtengingu eða sem uppsetningarholur fyrir íhluti. Vegna þess að auðveldara er að ná í gegnum gatið í ferlinu og kostnaðurinn er lægri, nota langflest prentplötur það frekar en hinar tvær gegnumholurnar. Eftirfarandi holur, án sérstakra leiðbeininga, eru taldar í gegnum holur.
Frá hönnunarsjónarmiði er gegnumgangur aðallega samsettur úr tveimur hlutum, annar er miðja borholunnar og hinn er suðupúðasvæðið í kringum borholið. Stærð þessara tveggja hluta ákvarðar stærð via.
Augljóslega, í háhraða, háþéttni PCB hönnun, vilja hönnuðirnir alltaf hafa gatið eins lítið og mögulegt er, þannig að hægt sé að skilja eftir meira raflagnarpláss, auk þess, því minni sem gegnum er, er eigin sníkjurýmd þess minni, hentugra fyrir háhraða hringrásir.
Hins vegar hefur minnkun á gegnumstærð einnig í för með sér aukinn kostnað og ekki er hægt að minnka stærð holunnar endalaust, hún er takmörkuð af borunar- og rafhúðun tækni: því minni sem gatið er, því lengri tíma sem borunin tekur, því auðveldara er það. er að víkja frá miðju; Þegar dýpt holunnar er meira en 6 sinnum þvermál holunnar er ómögulegt að tryggja að holuveggurinn sé jafnhúðaður með kopar.
Til dæmis, ef þykkt (í gegnum holudýpt) á venjulegu 6 laga PCB borði er 50Mil, þá getur lágmarks borþvermál sem PCB framleiðendur geta veitt við venjulegar aðstæður aðeins náð 8Mil. Með þróun leysiborunartækni getur stærð borunarinnar einnig verið minni og minni og þvermál holunnar er almennt minna en eða jafnt og 6Mils, við erum kölluð örhol.
Örhol eru oft notuð í HDI (high density interconnect structure) hönnun og örholatækni getur gert það kleift að bora gatið beint á púðann, sem bætir afköst hringrásarinnar til muna og sparar raflögn. Via birtist sem brotpunktur ósamfellu viðnáms á flutningslínunni, sem veldur endurspeglun merksins. Almennt er jafngildi viðnám gatsins um 12% lægra en flutningslínan, til dæmis mun viðnám 50 ohm flutningslínu minnka um 6 ohm þegar hún fer í gegnum gatið (sérstaklega og stærð gegnum, plötuþykktin er líka tengd, ekki alger minnkun).
Hins vegar er endurkastið af völdum viðnámsósamfellunnar í raun mjög lítið og endurkaststuðull hennar er aðeins:
(44-50)/(44 + 50) = 0,06
Vandamálin sem stafa af gegnum gegnum eru meira einbeitt að áhrifum sníkjudýra rýmd og inductance.
Via's Parasitic capacitance og Inductance
Það er sníkjudýralaus rýmd í gegnum sjálft. Ef þvermál lóðaviðnámssvæðisins á lagða laginu er D2, er þvermál lóðmálmúðans D1, þykkt PCB borðsins er T og rafstuðull undirlagsins er ε, sníkjurýmd gegnumholunnar er um það bil:
C=1,41εTD1/(D2-D1)
Helstu áhrif sníkjurýmdarinnar á hringrásina eru að lengja hækkunartíma merksins og draga úr hraða hringrásarinnar.
Til dæmis, fyrir PCB með þykkt 50Mil, ef þvermál gegnumpúðans er 20Mil (þvermál borholunnar er 10Mils) og þvermál lóðaviðnámssvæðisins er 40Mil, þá getum við nálgast sníkjurýmdina. gegnum með formúlunni hér að ofan:
C=1,41x4,4x0,050x0,020/(0,040-0,020)=0,31pF
Magn hækkunartímabreytingar sem stafar af þessum hluta rýmdarinnar er í grófum dráttum:
T10-90=2,2C(Z0/2)=2,2x0,31x(50/2)=17,05ps
Það má sjá af þessum gildum að þótt notagildi hækkunar seinkun sem stafar af sníkjurýmd stakrar gegnumrásar sé ekki mjög augljós, ef gegnumgangurinn er notaður nokkrum sinnum í línunni til að skipta á milli laga, þá verða mörg göt notuð, og hönnunin ætti að íhuga vandlega. Í raunverulegri hönnun er hægt að draga úr sníkjurýmdinni með því að auka fjarlægðina milli gatsins og koparsvæðisins (Anti-pad) eða minnka þvermál púðans.
Við hönnun háhraða stafrænna hringrása er skaðinn af völdum sníkjuvirkja oft meiri en áhrif sníkjurýmdarinnar. Sníkjuvirki þess mun veikja framlag framhjáveituþéttisins og veikja síunarvirkni alls raforkukerfisins.
Við getum notað eftirfarandi reynsluformúlu til að einfaldlega reikna út sníkjuframleiðni nálgunar í gegnum holu:
L=5,08klst[ln(4klst/d)+1]
Þar sem L vísar til inductance á via, h er lengd via, og d er þvermál miðgatsins. Það má sjá af formúlunni að þvermál gegnumstreymis hefur lítil áhrif á inductance, á meðan lengd via gegnum hefur mest áhrif á inductance. Með því að nota dæmið hér að ofan er hægt að reikna út-af holu inductance sem:
L=5,08x0,050[ln(4x0,050/0,010)+1]=1,015nH
Ef hækkunartími merksins er 1ns, þá er samsvarandi viðnámsstærð þess:
XL=πL/T10-90=3,19Ω
Ekki er hægt að hunsa slíka viðnám í viðurvist hátíðnistraums í gegnum, sérstaklega, athugaðu að framhjáhaldsþéttirinn þarf að fara í gegnum tvö göt þegar rafmagnslagið og myndunin eru tengd, þannig að sníkjuvirki gatsins verði margfaldaður.
Hvernig á að nota gegnum?
Með ofangreindri greiningu á sníkjudýraeiginleikum holunnar getum við séð að í háhraða PCB hönnun, hafa að því er virðist einfaldar holur oft mikil neikvæð áhrif á hönnun hringrásarinnar. Til að draga úr skaðlegum áhrifum af völdum sníkjudýraáhrifa holunnar getur hönnunin verið eins langt og hægt er:
Af tveimur þáttum kostnaðar og merkjagæða, veldu hæfilega stærð af gegnum stærð. Ef nauðsyn krefur geturðu íhugað að nota mismunandi stærðir af gegnumrásum, svo sem fyrir aflgjafa eða jarðvírahol, þú getur íhugað að nota stærri stærð til að draga úr viðnáminu og fyrir merkjalagnir geturðu notað minni gegnum. Að sjálfsögðu, eftir því sem stærð gegnumstreymis minnkar, mun samsvarandi kostnaður einnig aukast
Formúlurnar tvær sem fjallað er um hér að ofan má álykta að notkun þynnri PCB borðs sé til þess fallin að draga úr tveimur sníkjubreytum í gegnum
Ekki ætti að breyta merkjalagnunum á PCB borðinu eins langt og hægt er, það er að segja, reyndu að nota ekki óþarfa gegnum.
Bora verður í gegnum pinna aflgjafa og jörðu. Því styttra sem leiðið er á milli pinna og gegnumganga, því betra. Hægt er að bora mörg göt samhliða til að draga úr sambærilegri inductance.
Settu nokkur jarðtengd gegnumgöt nálægt gegnumholunum á merkjabreytingunni til að fá næstu lykkju fyrir merkið. Þú getur jafnvel sett nokkur umfram jarðgöt á PCB borðið.
Fyrir háhraða PCB plötur með miklum þéttleika geturðu íhugað að nota örholur.