ທາງຜ່ານແມ່ນຫນຶ່ງໃນອົງປະກອບທີ່ສໍາຄັນຂອງ PCB ຫຼາຍຊັ້ນ, ແລະຄ່າໃຊ້ຈ່າຍຂອງການເຈາະປົກກະຕິແລ້ວກວມເອົາ 30% ຫາ 40% ຂອງຄ່າໃຊ້ຈ່າຍຂອງກະດານ PCB.ເວົ້າງ່າຍໆ, ທຸກໆຂຸມໃນ PCB ສາມາດຖືກເອີ້ນວ່າຜ່ານ.
ແນວຄວາມຄິດພື້ນຖານຂອງການຜ່ານ:
ຈາກຈຸດຂອງການທໍາງານ, ທາງຜ່ານສາມາດແບ່ງອອກເປັນສອງປະເພດ: ຫນຶ່ງແມ່ນໃຊ້ເປັນການເຊື່ອມຕໍ່ໄຟຟ້າລະຫວ່າງຊັ້ນ, ແລະອີກອັນຫນຶ່ງແມ່ນໃຊ້ເປັນການແກ້ໄຂຫຼືການຈັດຕໍາແຫນ່ງຂອງອຸປະກອນ.ຖ້າຫາກວ່າຈາກຂະບວນການ, ຂຸມເຫຼົ່ານີ້ໂດຍທົ່ວໄປແບ່ງອອກເປັນສາມປະເພດ, ຄືຂຸມຕາບອດ, ຂຸມຝັງແລະຜ່ານຂຸມ.
ຮູຕາບອດແມ່ນຕັ້ງຢູ່ດ້ານເທິງແລະລຸ່ມຂອງແຜ່ນວົງຈອນພິມແລະມີຄວາມເລິກທີ່ແນ່ນອນສໍາລັບການເຊື່ອມຕໍ່ຂອງວົງຈອນຫນ້າດິນແລະວົງຈອນພາຍໃນຂ້າງລຸ່ມນີ້, ແລະຄວາມເລິກຂອງຮູປົກກະຕິແລ້ວບໍ່ເກີນອັດຕາສ່ວນທີ່ແນ່ນອນ (ຮູຮັບແສງ).
ຮູທີ່ຝັງໄວ້ຫມາຍເຖິງຮູເຊື່ອມຕໍ່ທີ່ຕັ້ງຢູ່ໃນຊັ້ນໃນຂອງແຜ່ນວົງຈອນພິມ, ເຊິ່ງບໍ່ໄດ້ຂະຫຍາຍໄປເຖິງຫນ້າດິນຂອງກະດານ.ທັງສອງປະເພດຂອງຂຸມຂ້າງເທິງນີ້ແມ່ນຢູ່ໃນຊັ້ນໃນຂອງຄະນະວົງຈອນ, ເຊິ່ງສໍາເລັດໂດຍຂະບວນການ molding ຂຸມກ່ອນທີ່ຈະ lamination, ແລະຊັ້ນໃນຫຼາຍອາດຈະ overlapped ໃນລະຫວ່າງການສ້າງຕັ້ງຂອງຮູຜ່ານ.
ປະເພດທີສາມແມ່ນເອີ້ນວ່າໂດຍຜ່ານຮູ, ເຊິ່ງຜ່ານກະດານວົງຈອນທັງຫມົດແລະສາມາດນໍາໃຊ້ເພື່ອບັນລຸການເຊື່ອມຕໍ່ພາຍໃນຫຼືເປັນຂຸມການຕິດຕັ້ງສໍາລັບອົງປະກອບ.ເນື່ອງຈາກວ່າຂຸມໂດຍຜ່ານແມ່ນງ່າຍທີ່ຈະບັນລຸໄດ້ໃນຂະບວນການແລະຄ່າໃຊ້ຈ່າຍຕ່ໍາ, ສ່ວນໃຫຍ່ຂອງແຜ່ນວົງຈອນພິມໄດ້ໃຊ້ມັນ, ແທນທີ່ຈະກ່ວາສອງອື່ນໆໂດຍຜ່ານຮູ.ຂຸມຕໍ່ໄປນີ້, ໂດຍບໍ່ມີຄໍາແນະນໍາພິເສດ, ຖືກພິຈາລະນາເປັນຮູ.
ຈາກທັດສະນະຂອງການອອກແບບ, ທາງຜ່ານແມ່ນປະກອບດ້ວຍສອງສ່ວນຕົ້ນຕໍ, ສ່ວນຫນຶ່ງແມ່ນກາງຂອງຂຸມເຈາະ, ແລະອີກດ້ານຫນຶ່ງແມ່ນພື້ນທີ່ການເຊື່ອມໂລຫະອ້ອມຮອບຂຸມເຈາະ.ຂະຫນາດຂອງທັງສອງພາກສ່ວນນີ້ກໍານົດຂະຫນາດຂອງຜ່ານ.
ແນ່ນອນ, ໃນການອອກແບບ PCB ທີ່ມີຄວາມໄວສູງ, ຄວາມຫນາແຫນ້ນສູງ, ຜູ້ອອກແບບສະເຫມີຕ້ອງການຂຸມຂະຫນາດນ້ອຍເທົ່າທີ່ເປັນໄປໄດ້, ເພື່ອໃຫ້ພື້ນທີ່ສາຍໄຟສາມາດປ່ອຍອອກໄປໄດ້, ນອກຈາກນັ້ນ, ຊ່ອງທາງຂະຫນາດນ້ອຍກວ່າ, ຄວາມຈຸຂອງແມ່ກາຝາກຂອງມັນແມ່ນຂະຫນາດນ້ອຍກວ່າ, ເຫມາະສົມກວ່າ. ສໍາລັບວົງຈອນຄວາມໄວສູງ.
ຢ່າງໃດກໍ່ຕາມ, ການຫຼຸດຜ່ອນຂະຫນາດທາງຜ່ານຍັງເຮັດໃຫ້ຄ່າໃຊ້ຈ່າຍເພີ່ມຂຶ້ນ, ແລະຂະຫນາດຂອງຂຸມບໍ່ສາມາດຫຼຸດລົງຢ່າງບໍ່ຢຸດຢັ້ງ, ມັນຖືກຈໍາກັດໂດຍເຕັກນິກການເຈາະແລະ electroplating: ຂຸມຂະຫນາດນ້ອຍກວ່າ, ການເຈາະໃຊ້ເວລາດົນ, ມັນງ່າຍຂຶ້ນ. ແມ່ນເພື່ອ deviate ຈາກສູນກາງ;ໃນເວລາທີ່ຄວາມເລິກຂອງຂຸມແມ່ນຫຼາຍກ່ວາ 6 ເທົ່າຂອງເສັ້ນຜ່າກາງຂອງຂຸມ, ມັນເປັນໄປບໍ່ໄດ້ທີ່ຈະຮັບປະກັນວ່າຝາຂຸມສາມາດໄດ້ຮັບການ plated ເປັນເອກະພາບດ້ວຍທອງແດງ.
ຕົວຢ່າງ, ຖ້າຄວາມຫນາ (ຜ່ານຄວາມເລິກຂຸມ) ຂອງກະດານ PCB 6 ຊັ້ນປົກກະຕິແມ່ນ 50Mil, ຫຼັງຈາກນັ້ນ, ເສັ້ນຜ່າກາງເຈາະຕໍາ່ສຸດທີ່ຜູ້ຜະລິດ PCB ສາມາດສະຫນອງພາຍໃຕ້ເງື່ອນໄຂປົກກະຕິສາມາດບັນລຸ 8Mil ເທົ່ານັ້ນ.ດ້ວຍການພັດທະນາເຕັກໂນໂລຢີການເຈາະດ້ວຍເລເຊີ, ຂະຫນາດຂອງການຂຸດເຈາະຍັງສາມາດຂະຫນາດນ້ອຍກວ່າແລະຂະຫນາດນ້ອຍກວ່າ, ແລະເສັ້ນຜ່າສູນກາງຂອງຂຸມໂດຍທົ່ວໄປແມ່ນຫນ້ອຍກວ່າຫຼືເທົ່າກັບ 6Mils, ພວກເຮົາເອີ້ນວ່າ microholes.
Microholes ມັກຈະຖືກນໍາໃຊ້ໃນການອອກແບບ HDI (ຄວາມຫນາແຫນ້ນສູງຂອງໂຄງສ້າງເຊື່ອມຕໍ່ກັນ), ແລະເຕັກໂນໂລຢີຂອງ microhole ສາມາດອະນຸຍາດໃຫ້ເຈາະຮູໂດຍກົງໃສ່ແຜ່ນ, ເຊິ່ງຊ່ວຍປັບປຸງການປະຕິບັດວົງຈອນຢ່າງຫຼວງຫຼາຍແລະປະຫຍັດພື້ນທີ່ສາຍໄຟ.ຜ່ານປະກົດວ່າເປັນຈຸດຢຸດຂອງ impedance discontinuity ໃນສາຍສົ່ງ, ເຊິ່ງກໍ່ໃຫ້ເກີດການສະທ້ອນຂອງສັນຍານ.ໂດຍທົ່ວໄປແລ້ວ, impedance ທຽບເທົ່າຂອງຮູແມ່ນປະມານ 12% ຕ່ໍາກວ່າສາຍສົ່ງ, ສໍາລັບການຍົກຕົວຢ່າງ, impedance ຂອງສາຍສົ່ງ 50 ohms ຈະຫຼຸດລົງ 6 ohms ເມື່ອມັນຜ່ານຮູ (ໂດຍສະເພາະແລະຂະຫນາດຂອງຜ່ານ, ຄວາມຫນາຂອງແຜ່ນແມ່ນຍັງກ່ຽວຂ້ອງ, ບໍ່ແມ່ນການຫຼຸດຜ່ອນຢ່າງແທ້ຈິງ).
ແນວໃດກໍ່ຕາມ, ການສະທ້ອນທີ່ເກີດຈາກການຂັດຂວາງ impedance ຜ່ານຕົວຈິງແມ່ນນ້ອຍຫຼາຍ, ແລະຄ່າສໍາປະສິດການສະທ້ອນຂອງມັນແມ່ນພຽງແຕ່:
(44–50)/(44+50) = 0.06
ບັນຫາທີ່ເກີດຂື້ນຈາກທາງຜ່ານແມ່ນມີຄວາມເຂັ້ມຂຸ້ນຫຼາຍຂຶ້ນຕໍ່ຜົນກະທົບຂອງຄວາມຈຸຂອງແມ່ກາຝາກແລະ inductance.
Via's Parasitic capacitance ແລະ inductance
ມີຄວາມອາດສາມາດຂອງແມ່ກາຝາກຢູ່ໃນທາງຜ່ານຕົວມັນເອງ.ຖ້າເສັ້ນຜ່າກາງຂອງເຂດຄວາມຕ້ານທານຂອງ solder ໃນຊັ້ນວາງແມ່ນ D2, ເສັ້ນຜ່າກາງຂອງແຜ່ນ solder ແມ່ນ D1, ຄວາມຫນາຂອງກະດານ PCB ແມ່ນ T, ແລະຄວາມຄົງທີ່ dielectric ຂອງ substrate ແມ່ນ ε, ຄວາມຈຸຂອງກາຝາກຂອງຮູຜ່ານ. ແມ່ນປະມານ:
C=1.41εTD1/(D2-D1)
ຜົນກະທົບຕົ້ນຕໍຂອງການ capacitance ກາຝາກໃນວົງຈອນແມ່ນການຍືດເວລາການເພີ່ມຂຶ້ນຂອງສັນຍານແລະຫຼຸດຜ່ອນຄວາມໄວຂອງວົງຈອນ.
ສໍາລັບຕົວຢ່າງ, ສໍາລັບ PCB ທີ່ມີຄວາມຫນາຂອງ 50Mil, ຖ້າຫາກວ່າເສັ້ນຜ່າກາງຂອງຜ່ານ pad ແມ່ນ 20Mil (ເສັ້ນຜ່າກາງຂອງຂຸມເຈາະແມ່ນ 10Mils) ແລະເສັ້ນຜ່າກາງຂອງເຂດຕ້ານ solder ແມ່ນ 40Mil, ຫຼັງຈາກນັ້ນພວກເຮົາສາມາດປະມານ capacitance ກາຝາກຂອງ. ໂດຍຜ່ານສູດຂ້າງເທິງ:
C=1.41x4.4x0.050x0.020/(0.040-0.020)=0.31pF
ຈໍານວນການປ່ຽນແປງເວລາເພີ່ມຂຶ້ນທີ່ເກີດຈາກສ່ວນຂອງ capacitance ນີ້ແມ່ນປະມານ:
T10-90=2.2C(Z0/2)=2.2x0.31x(50/2)=17.05ps
ມັນສາມາດເຫັນໄດ້ຈາກຄຸນຄ່າເຫຼົ່ານີ້ວ່າເຖິງແມ່ນວ່າຜົນປະໂຫຍດຂອງການຊັກຊ້າເພີ່ມຂຶ້ນທີ່ເກີດຈາກ capacitance ຂອງກາຝາກຂອງທໍ່ດຽວແມ່ນບໍ່ຊັດເຈນ, ຖ້າຜ່ານຖືກນໍາໃຊ້ຫຼາຍຄັ້ງໃນເສັ້ນເພື່ອປ່ຽນລະຫວ່າງຊັ້ນ, ຫຼາຍຮູຈະຖືກນໍາໃຊ້, ແລະການອອກແບບຄວນໄດ້ຮັບການພິຈາລະນາຢ່າງລະມັດລະວັງ.ໃນການອອກແບບຕົວຈິງ, capacitance ຂອງແມ່ກາຝາກສາມາດຫຼຸດລົງໂດຍການເພີ່ມໄລຍະຫ່າງລະຫວ່າງຂຸມແລະພື້ນທີ່ທອງແດງ (Anti-pad) ຫຼືຫຼຸດຜ່ອນເສັ້ນຜ່າກາງຂອງ pad ໄດ້.
ໃນການອອກແບບຂອງວົງຈອນດິຈິຕອນຄວາມໄວສູງ, ອັນຕະລາຍທີ່ເກີດຈາກ inductance ຂອງແມ່ກາຝາກແມ່ນມັກຈະຫຼາຍກ່ວາອິດທິພົນຂອງ capacitance ຂອງແມ່ກາຝາກ.inductance ຊຸດແມ່ກາຝາກຂອງມັນຈະເຮັດໃຫ້ການປະກອບສ່ວນຂອງ bypass capacitor ອ່ອນເພຍແລະເຮັດໃຫ້ປະສິດທິພາບການກັ່ນຕອງຂອງລະບົບພະລັງງານທັງຫມົດຫຼຸດລົງ.
ພວກເຮົາສາມາດນໍາໃຊ້ສູດ empirical ດັ່ງຕໍ່ໄປນີ້ພຽງແຕ່ການຄິດໄລ່ inductance ຂອງແມ່ກາຝາກຂອງການປະມານໂດຍຜ່ານຮູ:
L=5.08ຊມ[ln(4h/d)+1]
ບ່ອນທີ່ L ຫມາຍເຖິງ inductance ຂອງ via, h ແມ່ນຄວາມຍາວຂອງ via, ແລະ d ແມ່ນເສັ້ນຜ່າສູນກາງຂອງຮູກາງ.ມັນສາມາດເຫັນໄດ້ຈາກສູດທີ່ເສັ້ນຜ່າກາງຂອງ viavia ມີອິດທິພົນຫນ້ອຍຕໍ່ inductance, ໃນຂະນະທີ່ຄວາມຍາວຂອງ via ແມ່ນມີອິດທິພົນທີ່ສຸດຕໍ່ inductance.ຍັງໃຊ້ຕົວຢ່າງຂ້າງເທິງ, inductance ອອກຈາກຂຸມສາມາດຄິດໄລ່ໄດ້ຄື:
L=5.08x0.050[ln(4x0.050/0.010)+1]=1.015nH
ຖ້າເວລາເພີ່ມຂຶ້ນຂອງສັນຍານແມ່ນ 1ns, ຫຼັງຈາກນັ້ນຂະຫນາດ impedance ທຽບເທົ່າຂອງມັນແມ່ນ:
XL=πL/T10-90=3.19Ω
impedance ດັ່ງກ່າວບໍ່ສາມາດຖືກລະເລີຍໃນທີ່ປະທັບຂອງກະແສຄວາມຖີ່ສູງໂດຍຜ່ານການ, ໂດຍສະເພາະ, ສັງເກດວ່າ bypass capacitor ຈໍາເປັນຕ້ອງຜ່ານສອງຮູໃນເວລາທີ່ເຊື່ອມຕໍ່ຊັ້ນພະລັງງານແລະການສ້າງຕັ້ງ, ດັ່ງນັ້ນ inductance parasitic ຂອງຂຸມຈະໄດ້ຮັບການຄູນ.
ໃຊ້ຜ່ານທາງແນວໃດ?
ຜ່ານການວິເຄາະຂ້າງເທິງຂອງລັກສະນະກາຝາກຂອງຂຸມ, ພວກເຮົາສາມາດເຫັນໄດ້ວ່າໃນການອອກແບບ PCB ຄວາມໄວສູງ, ຮູທີ່ເບິ່ງຄືວ່າງ່າຍດາຍມັກຈະນໍາເອົາຜົນກະທົບທາງລົບອັນໃຫຍ່ຫຼວງຕໍ່ການອອກແບບຂອງວົງຈອນ.ເພື່ອຫຼຸດຜ່ອນຜົນກະທົບທາງລົບທີ່ເກີດຈາກຜົນກະທົບຂອງແມ່ກາຝາກຂອງຂຸມ, ການອອກແບບສາມາດເປັນໄປໄດ້:
ຈາກສອງດ້ານຂອງຄ່າໃຊ້ຈ່າຍແລະຄຸນນະພາບສັນຍານ, ເລືອກຂະຫນາດທີ່ເຫມາະສົມຂອງຂະຫນາດຜ່ານ.ຖ້າຈໍາເປັນ, ທ່ານສາມາດພິຈາລະນານໍາໃຊ້ຂະຫນາດທີ່ແຕກຕ່າງກັນຂອງ vias, ເຊັ່ນ: ສໍາລັບການສະຫນອງພະລັງງານຫຼືຂຸມສາຍດິນ, ທ່ານສາມາດພິຈາລະນານໍາໃຊ້ຂະຫນາດຂະຫນາດໃຫຍ່ເພື່ອຫຼຸດຜ່ອນ impedance, ແລະສໍາລັບສາຍສັນຍານ, ທ່ານສາມາດນໍາໃຊ້ຜ່ານຂະຫນາດນ້ອຍກວ່າ.ແນ່ນອນ, ເມື່ອຂະຫນາດຂອງທາງຜ່ານຫຼຸດລົງ, ຄ່າໃຊ້ຈ່າຍທີ່ສອດຄ້ອງກັນກໍ່ຈະເພີ່ມຂຶ້ນ
ທັງສອງສູດທີ່ໄດ້ປຶກສາຫາລືຂ້າງເທິງສາມາດສະຫຼຸບໄດ້ວ່າການນໍາໃຊ້ກະດານ PCB ບາງໆແມ່ນເອື້ອອໍານວຍຕໍ່ການຫຼຸດຜ່ອນສອງຕົວກໍານົດການ parasitic ຂອງຜ່ານ.
ສາຍສັນຍານຢູ່ໃນກະດານ PCB ບໍ່ຄວນຖືກປ່ຽນແປງເທົ່າທີ່ເປັນໄປໄດ້, ນັ້ນແມ່ນ, ພະຍາຍາມບໍ່ໃຊ້ສາຍທີ່ບໍ່ຈໍາເປັນ.
Vias ຕ້ອງໄດ້ຮັບການເຈາະເຂົ້າໄປໃນ pins ຂອງການສະຫນອງພະລັງງານແລະຫນ້າດິນ.ການນໍາພາລະຫວ່າງ pins ແລະ vias ສັ້ນກວ່າ, ທີ່ດີກວ່າ.ຫຼາຍຮູສາມາດຖືກເຈາະໃນຂະຫນານເພື່ອຫຼຸດຜ່ອນ inductance ທຽບເທົ່າ.
ວາງບາງຂຸມທີ່ມີພື້ນດິນຢູ່ໃກ້ກັບຮູຜ່ານຂອງການປ່ຽນແປງສັນຍານເພື່ອໃຫ້ວົງແຫວນທີ່ໃກ້ທີ່ສຸດສໍາລັບສັນຍານ.ທ່ານຍັງສາມາດວາງບາງຂຸມດິນເກີນຢູ່ໃນກະດານ PCB.
ສໍາລັບກະດານ PCB ຄວາມໄວສູງທີ່ມີຄວາມຫນາແຫນ້ນສູງ, ທ່ານສາມາດພິຈາລະນານໍາໃຊ້ຮູຈຸນລະພາກ.