Виата е една од важните компоненти на повеќеслојниот PCB, а цената на дупчење обично сочинува од 30% до 40% од цената на PCB таблата. Едноставно кажано, секоја дупка на PCB може да се нарече преку.
Основниот концепт на Виа:
Од гледна точка на функцијата, ВИА може да се подели во две категории: едната се користи како електрична врска помеѓу слоевите, а другиот се користи како фиксирање или позиционирање на уредот. Ако од процесот, овие дупки обично се поделени во три категории, имено слепи дупки, закопани дупки и преку дупки.
Слепите дупки се наоѓаат на горните и долните површини на таблата со печатено коло и имаат одредена длабочина за поврзување на површинското коло и внатрешното коло подолу, а длабочината на дупките обично не надминува одреден сооднос (отвор).
Погребаната дупка се однесува на дупката за поврзување лоцирана во внатрешниот слој на таблата со печатено коло, што не се протега на површината на таблата. Горенаведените два вида на дупки се наоѓаат во внатрешниот слој на таблата на колото, што е завршено со процесот на обликување на дупки пред ламиниране, а неколку внатрешни слоеви може да бидат преклопени за време на формирањето на дупката.
Третиот тип се нарекува преку дупки, кои минуваат низ целата табла и може да се користат за да се постигне внатрешна интерконекција или како дупки за позиционирање на инсталацијата за компонентите. Бидејќи преку дупката е полесно да се постигне во процесот и цената е помала, огромното мнозинство на табли за печатено коло го користат, а не другите две преку дупки. Следниве дупки, без посебни упатства, се сметаат за преку дупки.
Од гледна точка на дизајнот, А Виа главно е составена од два дела, едниот е средината на дупката за дупчење, а другата е подрачјето на подлогата за заварување околу дупката за дупчење. Големината на овие два дела ја одредува големината на преку.
Очигледно, во дизајнот со голема брзина, со голема густина, дизајнерите секогаш ја сакаат дупката што е можно помала, за да може да се остави повеќе простор за жици, покрај тоа, колку е помал преку, сопствената паразитска капацитивност е помала, посоодветна за брзи брзини.
Како и да е, намалувањето на големината на Виа исто така носи зголемување на трошоците, а големината на дупката не може да се намали на неодредено време, таа е ограничена со технологија за дупчење и електропланирање: колку е помала дупката, толку подолго трае дупчењето, толку е полесно да се отстапи од центарот; Кога длабочината на дупката е повеќе од 6 пати од дијаметарот на дупката, невозможно е да се осигура дека wallидот на дупката може да биде рамномерно позлатена со бакар.
На пример, ако дебелината (преку длабочина на дупката) на нормална 6-слој PCB табла е 50mil, тогаш минималниот дијаметар на дупчење што производителите на PCB можат да го обезбедат во нормални услови може да достигнат само 8mil. Со развојот на ласерска технологија за дупчење, големината на дупчењето исто така може да биде помала и помала, а дијаметарот на дупката е генерално помал или еднаков на 6 милји, ние сме наречени микрохоли.
Микрохолите често се користат во HDI (структура на интерконекција на висока густина), а технологијата на микрохол може да овозможи дупката да се дуплира директно на подлогата, што во голема мерка ги подобрува перформансите на колото и го заштедува просторот за жици. Виата се појавува како прекин на дисконтинуитетот на импедансата на далекуводот, предизвикувајќи одраз на сигналот. Општо, еквивалентната импеданса на дупката е околу 12% пониска од далекуводот, на пример, импедансата на далекуводот 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, одразот предизвикан од дисконтинуитетот на импедансата преку е всушност многу мала, а неговиот коефициент на рефлексија е само:
(44-50)/(44 + 50) = 0,06
Проблемите што произлегуваат од VIA се повеќе концентрирани на ефектите од паразитската капацитивност и индуктивност.
Паразитска капацитивност и индуктивност
Постои паразитски залутана капацитивност во самиот Виа. Ако дијаметарот на зоната на отпорност на лемење на поставениот слој е D2, дијаметарот на подлогата за лемење е D1, дебелината на PCB таблата е t, а диелектричната константа на подлогата е ε, паразитската капацитивност на дупката 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 ПЦБ со дебелина од 50 милји, ако дијаметарот на ВИА подлога е 20 мил (дијаметарот на дупката за дупчење е 10 милји), а дијаметарот на зоната на отпорност на лемење е 40 мил, тогаш можеме да ја приближиме паразитската капацитивност на преку горенаведениот формула:
C = 1.41x4.4x0.050x0.020/(0.040-0.020) = 0,31pf
Количината на промена на времето на пораст предизвикана 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 алатката на одложувањето на пораст предизвикана од паразитската капацитивност на сингл преку не е многу очигледна, доколку ВИА се користи неколку пати во линијата за да се префрли помеѓу слоевите, ќе се користат повеќе дупки, а дизајнот треба внимателно да се разгледа. Во реалниот дизајн, паразитската капацитивност може да се намали со зголемување на растојанието помеѓу дупката и областа на бакарот (анти-рампа) или намалување на дијаметарот на подлогата.
Во дизајнот на дигитални кола со голема брзина, штетата предизвикана од паразитската индуктивност е често поголема од влијанието на паразитската капацитивност. Неговата индуктивност на паразитската серија ќе го ослабне придонесот на бајпас кондензаторот и ќе ја ослабне ефикасноста на филтрирањето на целиот електроенергетски систем.
Можеме да ја користиме следната емпириска формула за едноставно да ја пресметаме паразитската индуктивност на приближување на дупката:
L = 5.08H [ln (4H/d) +1]
Онаму каде l се однесува на индуктивноста на преку, h е должината на преку, а Д е дијаметарот на централната дупка. Од формулата може да се види дека дијаметарот на VIA има мало влијание врз индуктивноста, додека должината на VIA има најголемо влијание врз индуктивноста. Уште 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 нејзината еквивалентна големина на импеданса е:
XL = πL/T10-90 = 3.19Ω
Ваквата импеданса не може да се игнорира во присуство на висока фреквенција струја преку, особено, да забележи дека бајпас кондензаторот треба да помине низ две дупки при поврзување на слојот на напојување и формирањето, така што ќе се размножува паразитската индуктивност на дупката.
Како да се користи преку?
Преку горенаведената анализа на паразитските карактеристики на дупката, можеме да видиме дека во брз дизајн на PCB, навидум едноставните дупки честопати носат големи негативни ефекти на 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 аспекта на трошоците и квалитетот на сигналот, изберете разумна големина на големината преку Виа. Доколку е потребно, можете да размислите да користите различни големини на VIA, како на пример за напојување или дупки за жица од земја, можете да размислите да користите поголема големина за да ја намалите импедансата и за сигнални жици, можете да користите помал преку. Се разбира, како што големината на ВИА се намалува, соодветната цена ќе се зголеми и
Двете формули дискутирани погоре може да се заклучи дека употребата на потенка PCB табла е погодна за намалување на двата паразитски параметри на преку
Wirичањето на сигналот на таблата PCB не треба да се менува колку што е можно, односно, обидете се да не користите непотребни вијали.
Виата мора да бидат дупчат во игличките на напојувањето и земјата. Колку е пократко водството помеѓу игличките и вијаците, толку подобро. Повеќе дупки може да се дупчат паралелно за да се намали еквивалентната индуктивност.
Ставете неколку заземјувани дупки во близина на дупките на промената на сигналот за да ја обезбедите најблиската јамка за сигналот. Можете дури и да поставите некои вишок дупки на земјата на таблата PCB.
За PCB табли со голема брзина со голема густина, можете да размислите да користите микро-дупки.