Виа е една од важните компоненти на повеќеслојната ПХБ, а трошоците за дупчење обично сочинуваат 30% до 40% од цената на плочата за ПХБ. Едноставно кажано, секоја дупка на ПХБ може да се нарече преку.
Основниот концепт на преку:
Од гледна точка на функцијата, преку може да се подели во две категории: едната се користи како електрично поврзување помеѓу слоевите, а другата се користи како прицврстување или позиционирање на уредот. Ако од процесот, овие дупки генерално се поделени во три категории, имено слепи дупки, закопани дупки и преку дупки.
Слепите дупки се наоѓаат на горната и долната површина на плочата за печатено коло и имаат одредена длабочина за поврзување на површинското коло и внатрешното коло подолу, а длабочината на дупките обично не надминува одреден сооднос (бленда).
Закопаната дупка се однесува на отворот за поврзување сместен во внатрешниот слој на плочата за печатено коло, кој не се протега на површината на плочата. Горенаведените два типа на дупки се наоѓаат во внатрешниот слој на плочката на колото, кој е завршен со процесот на обликување преку дупка пред ламиниране, а неколку внатрешни слоеви може да се преклопат за време на формирањето на проодната дупка.
Третиот тип се нарекува проодни дупки, кои минуваат низ целата табла на колото и може да се користат за да се постигне внатрешна меѓусебна врска или како дупки за позиционирање на инсталацијата за компонентите. Бидејќи пропустливата дупка е полесно да се постигне во процесот и цената е помала, огромното мнозинство на печатени плочки ја користат, наместо другите две низ дупки. Следниве дупчиња, без посебни упатства, се сметаат како проодни дупки.
Од дизајнерска гледна точка, Via е главно составена од два дела, едниот е средината на дупката за дупчење, а другиот е површината на перницата за заварување околу дупката за дупчење. Големината на овие два дела ја одредува големината на преку.
Очигледно, во дизајнот на ПХБ со голема брзина и со висока густина, дизајнерите секогаш сакаат дупката што е можно помала, за да може да се остави повеќе простор за ожичување, покрај тоа, колку е помала виа, неговиот паразитски капацитет е помал, посоодветен за кола со голема брзина.
Сепак, намалувањето на големината на via, исто така, носи зголемување на трошоците, а големината на дупката не може да се намалува на неодредено време, таа е ограничена со технологијата на дупчење и галванизација: колку е помала дупката, толку подолго трае дупчењето, толку е полесно е да се отстапи од центарот; Кога длабочината на дупката е повеќе од 6 пати поголема од дијаметарот на дупката, невозможно е да се осигура дека ѕидот на дупката може да биде подеднакво обложен со бакар.
На пример, ако дебелината (длабочината на дупката) на нормална 6-слојна плоча на ПХБ е 50 Mil, тогаш минималниот дијаметар на дупчење што производителите на ПХБ можат да го обезбедат во нормални услови може да достигне само 8 Милиони. Со развојот на технологијата за ласерско дупчење, големината на дупчењето исто така може да биде помала и помала, а дијаметарот на дупката е генерално помал или еднаков на 6 Mils, ние се нарекуваме микродупки.
Микродупките често се користат во дизајнот на HDI (структура за меѓусебно поврзување со висока густина), а технологијата на микродупки може да дозволи дупката директно да се дупчи на подлогата, што значително ги подобрува перформансите на колото и го заштедува просторот за жици. Виа се појавува како точка на прекин на дисконтинуитетот на импедансата на далноводот, предизвикувајќи одраз на сигналот. Општо земено, еквивалентната импеданса на дупката е околу 12% помала од далекуводот, на пример, импедансата на далновод од 50 оми ќе се намали за 6 оми кога ќе помине низ дупката (конкретно и големината на преку, дебелината на плочата е исто така поврзана, а не апсолутно намалување).
Сепак, рефлексијата предизвикана од дисконтинуитетот на импедансата е всушност многу мала, а неговиот коефициент на рефлексија е само:
(44-50)/(44 + 50) = 0,06
Проблемите кои произлегуваат од виа се повеќе концентрирани на ефектите на паразитската капацитивност и индуктивност.
Преку паразитски капацитет и индуктивност
Постои паразитска залутана капацитивност во самата виа. Ако дијаметарот на зоната на отпорност на лемење на поставениот слој е D2, дијаметарот на подлогата за лемење е D1, дебелината на ПХБ плочата е T, а диелектричната константа на подлогата е ε, паразитската капацитивност на проодната дупка е приближно:
C=1,41εTD1/(D2-D1)
Главниот ефект на паразитската капацитивност на колото е да го продолжи времето на пораст на сигналот и да ја намали брзината на колото.
На пример, за ПХБ со дебелина од 50 Mils, ако дијаметарот на перницата е 20 Mils (дијаметарот на дупката за дупчење е 10 Mils) и дијаметарот на зоната на отпорност на лемење е 40 Mils, тогаш можеме да ја приближиме паразитската капацитивност на преку преку горната формула:
C=1,41x4,4x0,050x0,020/(0,040-0,020)=0,31pF
Износот на промена на времето на пораст предизвикан од овој дел од капацитетот е приближно:
T10-90=2.2C(Z0/2)=2.2x0.31x(50/2)=17.05ps
Од овие вредности може да се види дека иако корисноста на доцнењето на издигнувањето предизвикано од паразитската капацитивност на единечна вија не е многу очигледна, ако вијалата се користи неколку пати во линијата за префрлување помеѓу слоевите, ќе се користат повеќе дупки. а дизајнот треба внимателно да се разгледа. Во вистинскиот дизајн, паразитската капацитивност може да се намали со зголемување на растојанието помеѓу дупката и бакарната површина (Anti-pad) или со намалување на дијаметарот на подлогата.
Во дизајнот на дигиталните кола со голема брзина, штетата предизвикана од паразитската индуктивност е често поголема од влијанието на паразитската капацитивност. Неговата паразитска сериска индуктивност ќе го ослаби придонесот на бајпас-кондензаторот и ќе ја ослаби ефективноста на филтрирањето на целиот електроенергетски систем.
Можеме да ја користиме следнава емпириска формула за едноставно пресметување на паразитската индуктивност на приближување преку дупка:
L=5,08h[ln(4h/d)+1]
Каде што L се однесува на индуктивноста на via, h е должината на via, а d е дијаметарот на централната дупка. Од формулата може да се види дека дијаметарот на вијалата има мало влијание врз индуктивноста, додека должината на виа има најголемо влијание врз индуктивноста. Сепак, користејќи го горенаведениот пример, индуктивноста надвор од дупката може да се пресмета како:
L=5,08x0,050[ln(4x0,050/0,010)+1]=1,015nH
Ако времето на пораст на сигналот е 1ns, тогаш неговата еквивалентна големина на импеданса е:
XL=πL/T10-90=3,19Ω
Таквата импеданса не може да се игнорира во присуство на висока фреквентна струја низ, особено, забележете дека бајпас кондензаторот треба да помине низ две дупки при поврзување на слојот за напојување и формацијата, така што паразитската индуктивност на дупката ќе се множи.
Како да се користи преку?
Преку горната анализа на паразитските карактеристики на дупката, можеме да видиме дека во дизајнот на ПХБ со голема брзина, навидум едноставните дупки честопати носат големи негативни ефекти врз дизајнот на колото. Со цел да се намалат негативните ефекти предизвикани од паразитскиот ефект на дупката, дизајнот може да биде колку што е можно:
Од двата аспекти на трошоците и квалитетот на сигналот, изберете разумна големина на големината на преку. Доколку е потребно, можете да размислите за користење на различни големини на виси, како што се отвори за напојување или за заземјување на жица, можете да размислите за користење поголема големина за да ја намалите импедансата, а за ожичување на сигналот, можете да користите помала преку. Се разбира, како што се намалува големината на вијалата, ќе се зголеми и соодветниот трошок
Од двете формули дискутирани погоре може да се заклучи дека употребата на потенка ПХБ плоча е погодна за намалување на двата паразитски параметри на преку
Инсталирањето на сигналот на ПХБ-плочката не треба да се менува колку што е можно повеќе, односно обидете се да не користите непотребни виси.
Висите мора да се дупчат во игличките на напојувањето и земјата. Колку е пократко доводот помеѓу игличките и висините, толку подобро. Може да се дупчат повеќе дупки паралелно за да се намали еквивалентната индуктивност.
Поставете неколку заземјени отвори во близина на пропустливите дупки на промената на сигналот за да ја обезбедите најблиската јамка за сигналот. Можете дури и да поставите некои вишок дупки за заземјување на плочата за ПХБ.
За ПХБ плочи со голема брзина со голема густина, можете да размислите за користење микро-дупки.