Perėjimas yra vienas iš svarbių daugiasluoksnės PCB komponentų, o gręžimo kaina paprastai sudaro nuo 30% iki 40% PCB plokštės kainos.Paprasčiau tariant, kiekviena PCB skylė gali būti vadinama perėjimu.
Pagrindinė via koncepcija:
Funkciniu požiūriu „via“ galima suskirstyti į dvi kategorijas: viena naudojama kaip elektros jungtis tarp sluoksnių, o kita – kaip prietaiso tvirtinimas arba padėtis.Jei proceso metu šios skylės paprastai skirstomos į tris kategorijas, būtent aklinas angas, palaidotas skyles ir kiaurymes.
Aklinos skylės yra viršutiniame ir apatiniame spausdintinės plokštės paviršiuose ir turi tam tikrą gylį, skirtą paviršiaus grandinės ir vidinės grandinės prijungimui žemiau, o skylių gylis paprastai neviršija tam tikro santykio (diafragmos).
Užkasta anga reiškia jungties angą, esančią spausdintinės plokštės vidiniame sluoksnyje, kuri nesitęsia iki plokštės paviršiaus.Pirmiau minėti dviejų tipų skylės yra vidiniame plokštės sluoksnyje, kuris užbaigiamas formuojant kiaurymę prieš laminavimą, o kai kurie vidiniai sluoksniai gali būti persidengti formuojant kiaurymę.
Trečiasis tipas vadinamas kiaurymėmis, kurios praeina per visą plokštę ir gali būti naudojamos vidiniam sujungimui arba kaip sudedamųjų dalių montavimo padėties skylės.Kadangi proceso metu lengviau pasiekti kiaurymę, o kaina mažesnė, didžioji dauguma spausdintinių plokščių naudoja ją, o ne kitas dvi skyles.Šios skylės be specialių nurodymų laikomos kiaurymėmis.
Projektavimo požiūriu angą daugiausia sudaro dvi dalys: viena yra gręžimo angos vidurys, o kita – suvirinimo padėklo sritis aplink gręžimo angą.Šių dviejų dalių dydis lemia via dydį.
Akivaizdu, kad didelės spartos, didelio tankio PCB projektavimo metu dizaineriai visada nori, kad skylė būtų kuo mažesnė, kad būtų galima palikti daugiau vietos laidams, be to, kuo mažesnis perėjimas, jo paties parazitinė talpa yra mažesnė, tinkamesnė didelės spartos grandinėms.
Tačiau sumažinus angų dydį, didėja ir sąnaudos, o skylės dydis negali būti mažinamas neribotą laiką, jį riboja gręžimo ir galvanizavimo technologija: kuo mažesnė skylė, tuo ilgiau gręžiama, tuo lengviau. yra nukrypti nuo centro;Kai skylės gylis yra daugiau nei 6 kartus didesnis už skylės skersmenį, neįmanoma užtikrinti, kad skylės sienelė būtų vienodai padengta variu.
Pavyzdžiui, jei įprastos 6 sluoksnių PCB plokštės storis (angos gylis) yra 50 milijonų, tada minimalus gręžimo skersmuo, kurį PCB gamintojai gali pateikti įprastomis sąlygomis, gali siekti tik 8 milijonus.Tobulėjant lazerinio gręžimo technologijai, gręžimo dydis taip pat gali būti vis mažesnis ir mažesnis, o skylės skersmuo paprastai yra mažesnis arba lygus 6Mils, mes vadiname mikroangomis.
Mikroskylės dažnai naudojamos projektuojant HDI (didelio tankio sujungimo struktūrą), o mikroskylių technologija gali leisti skylę išgręžti tiesiai ant padėklo, o tai labai pagerina grandinės veikimą ir taupo laidų vietą.Perėjimas rodomas kaip impedanso pertraukos taškas perdavimo linijoje, sukeliantis signalo atspindį.Paprastai lygiavertė skylės varža yra maždaug 12% mažesnė nei perdavimo linijos, pavyzdžiui, 50 omų perdavimo linijos varža sumažės 6 omamis, kai ji praeis per skylę (konkrečiai ir perėjimo dydis, plokštės storis taip pat yra susijęs, o ne absoliutus sumažėjimas).
Tačiau atspindys, kurį sukelia impedanso nepertraukiamumas per, iš tikrųjų yra labai mažas, o jo atspindžio koeficientas yra tik:
(44-50) / (44 + 50) = 0,06
Problemos, kylančios iš via, yra labiau sutelktos į parazitinės talpos ir induktyvumo poveikį.
Per parazitinę talpą ir induktyvumą
Pačiame perėjime yra parazitinė kintamoji talpa.Jei litavimo varžos zonos skersmuo ant klojamo sluoksnio yra D2, litavimo padėklo skersmuo yra D1, PCB plokštės storis yra T, o pagrindo dielektrinė konstanta yra ε, kiaurymės parazitinė talpa yra maždaug:
C=1,41εTD1/(D2-D1)
Pagrindinis parazitinės talpos poveikis grandinei yra pailginti signalo kilimo laiką ir sumažinti grandinės greitį.
Pavyzdžiui, PCB, kurio storis 50Mil, jei perėjimo trinkelės skersmuo yra 20Mil (gręžimo skylės skersmuo yra 10Mil), o atsparumo litavimui zonos skersmuo yra 40Mil, tada galime apytiksliai apskaičiuoti parazitinę talpą. per pagal aukščiau pateiktą formulę:
C = 1,41x4,4x0,050x0,020 / (0,040-0,020) = 0,31 pF
Kilimo laiko pokyčio dydis, kurį sukelia ši talpos dalis, yra maždaug:
T10-90 = 2,2 C (Z0/2) = 2,2 x 0,31 x (50/2) = 17,05 ps
Iš šių verčių matyti, kad nors kilimo delsos, kurią sukelia vieno perėjimo parazitinė talpa, naudingumas nėra labai akivaizdus, jei perėjimas kelis kartus naudojamas eilutėje perjungti sluoksnius, bus naudojamos kelios skylės, ir dizainas turi būti kruopščiai apgalvotas.Faktinėje konstrukcijoje parazitinė talpa gali būti sumažinta padidinus atstumą tarp skylės ir vario srities (Anti-pad) arba sumažinus trinkelės skersmenį.
Projektuojant didelės spartos skaitmenines grandines, parazitinio induktyvumo daroma žala dažnai yra didesnė nei parazitinės talpos įtaka.Jo parazitinis nuoseklus induktyvumas susilpnins aplinkkelio kondensatoriaus indėlį ir susilpnins visos maitinimo sistemos filtravimo efektyvumą.
Galime naudoti šią empirinę formulę, kad paprasčiausiai apskaičiuotume parazitinį induktyvumą per skylę:
L=5,08h[ln(4h/d)+1]
Kur L reiškia perėjimo induktyvumą, h yra perėjimo ilgis, o d yra centrinės angos skersmuo.Iš formulės matyti, kad angų skersmuo turi mažai įtakos induktyvumui, o vijo ilgis turi didžiausią įtaką induktyvumui.Vis dar naudojant aukščiau pateiktą pavyzdį, induktyvumas už skylės gali būti apskaičiuotas taip:
L = 5,08 x 0,050 [ln (4x0,050/0,010) + 1] = 1,015 nH
Jei signalo kilimo laikas yra 1 ns, tada jo lygiavertis varžos dydis yra:
XL=πL/T10-90=3,19Ω
Tokios varžos negalima ignoruoti esant aukšto dažnio srovei, ypač atkreipkite dėmesį, kad jungiant maitinimo sluoksnį ir formavimą, apėjimo kondensatorius turi praeiti per dvi skyles, kad skylės parazitinis induktyvumas būtų dauginamas.
Kaip naudotis via?
Atlikdami aukščiau pateiktą skylės parazitinių charakteristikų analizę, matome, kad didelės spartos PCB konstrukcijoje iš pažiūros paprastos skylės dažnai turi didelį neigiamą poveikį grandinės dizainui.Siekiant sumažinti neigiamus padarinius, kuriuos sukelia parazitinis skylės poveikis, dizainas gali būti kiek įmanoma didesnis:
Iš dviejų kainos ir signalo kokybės aspektų pasirinkite pagrįstą perėjimo dydžio dydį.Jei reikia, galite apsvarstyti galimybę naudoti skirtingų dydžių perėjimus, pvz., maitinimo šaltinio ar įžeminimo laidų angoms, galite apsvarstyti galimybę naudoti didesnį dydį, kad sumažintumėte varžą, o signalo laidams galite naudoti mažesnį perėjimą.Žinoma, mažėjant „via“ dydžiui, padidės ir atitinkamos išlaidos
Iš dviejų pirmiau aptartų formulių galima daryti išvadą, kad naudojant plonesnę PCB plokštę, galima sumažinti du parazitinius perėjimo parametrus.
Nereikėtų kiek įmanoma keisti signalo laidų PCB plokštėje, ty stenkitės nenaudoti nereikalingų perėjimų.
Vios turi būti įgręžtos į maitinimo šaltinio kaiščius ir žemę.Kuo trumpesnis laidas tarp kaiščių ir angų, tuo geriau.Norint sumažinti lygiavertį induktyvumą, lygiagrečiai gali būti išgręžtos kelios skylės.
Įdėkite keletą įžemintų angų šalia signalo keitimo angų, kad būtų sukurta artimiausia signalo kilpa.Jūs netgi galite įdėti keletą perteklinių įžeminimo skylių ant PCB plokštės.
Didelio tankio didelės spartos PCB plokštėms galite naudoti mikro skylutes.