Via adalah salah satu komponen penting PCB berbilang lapisan, dan kos penggerudian biasanya menyumbang 30% hingga 40% daripada kos papan PCB.Ringkasnya, setiap lubang pada PCB boleh dipanggil melalui.
Konsep asas melalui:
Dari sudut pandangan fungsi, via boleh dibahagikan kepada dua kategori: satu digunakan sebagai sambungan elektrik antara lapisan, dan satu lagi digunakan sebagai penetapan atau kedudukan peranti.Jika dari prosesnya, lubang-lubang ini secara umumnya terbahagi kepada tiga kategori iaitu lubang buta, lubang tertimbus dan lubang melalui.
Lubang buta terletak pada permukaan atas dan bawah papan litar bercetak dan mempunyai kedalaman tertentu untuk sambungan litar permukaan dan litar dalam di bawah, dan kedalaman lubang biasanya tidak melebihi nisbah tertentu (apertur).
Lubang yang tertimbus merujuk kepada lubang sambungan yang terletak di lapisan dalam papan litar bercetak, yang tidak meluas ke permukaan papan.Dua jenis lubang di atas terletak di lapisan dalam papan litar, yang disiapkan oleh proses pengacuan lubang melalui sebelum pelapisan, dan beberapa lapisan dalam mungkin bertindih semasa pembentukan lubang melalui.
Jenis ketiga dipanggil lubang-lubang, yang melalui seluruh papan litar dan boleh digunakan untuk mencapai interkoneksi dalaman atau sebagai lubang kedudukan pemasangan untuk komponen.Oleh kerana lubang melalui lebih mudah dicapai dalam proses dan kosnya lebih rendah, sebahagian besar papan litar bercetak menggunakannya, berbanding dua lubang melalui yang lain.Lubang berikut, tanpa arahan khas, dianggap sebagai lubang melalui.
Dari sudut reka bentuk, via terutamanya terdiri daripada dua bahagian, satu ialah bahagian tengah lubang penggerudian, dan satu lagi ialah kawasan pad kimpalan di sekeliling lubang penggerudian.Saiz kedua-dua bahagian ini menentukan saiz melalui.
Jelas sekali, dalam reka bentuk PCB berkelajuan tinggi, berketumpatan tinggi, pereka sentiasa mahukan lubang sekecil mungkin, supaya lebih banyak ruang pendawaian boleh ditinggalkan, di samping itu, lebih kecil melalui, kapasitansi parasitnya sendiri lebih kecil, lebih sesuai. untuk litar berkelajuan tinggi.
Walau bagaimanapun, pengurangan saiz melalui juga membawa peningkatan dalam kos, dan saiz lubang tidak boleh dikurangkan selama-lamanya, ia dihadkan oleh teknologi penggerudian dan penyaduran elektrik: semakin kecil lubang, semakin lama penggerudian mengambil masa, semakin mudah ia adalah untuk menyimpang dari pusat;Apabila kedalaman lubang lebih daripada 6 kali diameter lubang, adalah mustahil untuk memastikan bahawa dinding lubang boleh disalut secara seragam dengan tembaga.
Sebagai contoh, jika ketebalan (melalui kedalaman lubang) papan PCB 6 lapisan biasa ialah 50Mil, maka diameter penggerudian minimum yang boleh disediakan oleh pengeluar PCB dalam keadaan biasa hanya boleh mencapai 8Mil.Dengan perkembangan teknologi penggerudian laser, saiz penggerudian juga boleh menjadi lebih kecil dan lebih kecil, dan diameter lubang biasanya kurang daripada atau sama dengan 6Mils, kita dipanggil lubang mikro.
Microhole sering digunakan dalam reka bentuk HDI (high density interconnect structure), dan teknologi microhole boleh membenarkan lubang digerudi terus pada pad, yang meningkatkan prestasi litar dan menjimatkan ruang pendawaian.Via muncul sebagai titik putus ketakselanjaran impedans pada talian penghantaran, menyebabkan pantulan isyarat.Secara amnya, impedans setara lubang adalah kira-kira 12% lebih rendah daripada talian penghantaran, sebagai contoh, impedans talian penghantaran 50 ohm akan dikurangkan sebanyak 6 ohm apabila ia melalui lubang (khususnya dan saiz melalui, ketebalan plat juga berkaitan, bukan pengurangan mutlak).
Walau bagaimanapun, pantulan yang disebabkan oleh ketakselanjaran impedans melalui sebenarnya sangat kecil, dan pekali pantulannya hanya:
(44-50)/(44 + 50) = 0.06
Masalah yang timbul daripada via lebih tertumpu kepada kesan kemuatan parasit dan kearuhan.
Kemuatan dan Kearuhan Parasit Via
Terdapat kapasitans sesat parasit dalam melalui itu sendiri.Jika diameter zon rintangan pateri pada lapisan yang diletakkan ialah D2, diameter pad pateri ialah D1, ketebalan papan PCB ialah T, dan pemalar dielektrik substrat ialah ε, kemuatan parasit lubang melalui adalah lebih kurang:
C=1.41εTD1/(D2-D1)
Kesan utama kemuatan parasit pada litar adalah untuk memanjangkan masa kenaikan isyarat dan mengurangkan kelajuan litar.
Sebagai contoh, untuk PCB dengan ketebalan 50Mil, jika diameter pad melalui ialah 20Mil (diameter lubang penggerudian ialah 10Mils) dan diameter zon rintangan pateri ialah 40Mil, maka kita boleh menganggarkan kapasitansi parasit bagi melalui dengan formula di atas:
C=1.41x4.4x0.050x0.020/(0.040-0.020)=0.31pF
Jumlah perubahan masa kenaikan yang disebabkan oleh bahagian kapasitans ini adalah kira-kira:
T10-90=2.2C(Z0/2)=2.2x0.31x(50/2)=17.05ps
Ia boleh dilihat daripada nilai-nilai ini bahawa walaupun utiliti kelewatan kenaikan yang disebabkan oleh kapasitansi parasit satu melalui tidak begitu jelas, jika melalui digunakan beberapa kali dalam baris untuk bertukar antara lapisan, beberapa lubang akan digunakan, dan reka bentuk harus dipertimbangkan dengan teliti.Dalam reka bentuk sebenar, kemuatan parasit boleh dikurangkan dengan meningkatkan jarak antara lubang dan kawasan tembaga (Anti-pad) atau mengurangkan diameter pad.
Dalam reka bentuk litar digital berkelajuan tinggi, bahaya yang disebabkan oleh kearuhan parasit selalunya lebih besar daripada pengaruh kapasitans parasit.Kearuhan siri parasitnya akan melemahkan sumbangan kapasitor pintasan dan melemahkan keberkesanan penapisan keseluruhan sistem kuasa.
Kita boleh menggunakan formula empirikal berikut untuk mengira kearuhan parasit bagi penghampiran lubang melalui:
L=5.08j[ln(4j/h)+1]
Di mana L merujuk kepada kearuhan melalui, h ialah panjang melalui, dan d ialah diameter lubang pusat.Ia boleh dilihat daripada formula bahawa diameter melalui mempunyai sedikit pengaruh pada kearuhan, manakala panjang melalui mempunyai pengaruh terbesar pada kearuhan.Masih menggunakan contoh di atas, kearuhan luar lubang boleh dikira sebagai:
L=5.08x0.050[ln(4x0.050/0.010)+1]=1.015nH
Jika masa kenaikan isyarat ialah 1ns, maka saiz impedans yang setara ialah:
XL=πL/T10-90=3.19Ω
Impedans sedemikian tidak boleh diabaikan dengan kehadiran arus frekuensi tinggi melalui, khususnya, ambil perhatian bahawa kapasitor pintasan perlu melalui dua lubang apabila menyambungkan lapisan kuasa dan pembentukan, supaya induktansi parasit lubang akan didarabkan.
Bagaimana untuk menggunakan melalui?
Melalui analisis ciri-ciri parasit lubang di atas, kita dapat melihat bahawa dalam reka bentuk PCB berkelajuan tinggi, lubang yang kelihatan mudah sering membawa kesan negatif yang besar kepada reka bentuk litar.Untuk mengurangkan kesan buruk yang disebabkan oleh kesan parasit lubang, reka bentuk boleh sejauh mungkin:
Daripada dua aspek kos dan kualiti isyarat, pilih saiz yang munasabah bagi saiz melalui.Jika perlu, anda boleh mempertimbangkan untuk menggunakan saiz vias yang berbeza, seperti untuk bekalan kuasa atau lubang wayar tanah, anda boleh mempertimbangkan untuk menggunakan saiz yang lebih besar untuk mengurangkan impedans, dan untuk pendawaian isyarat, anda boleh menggunakan melalui yang lebih kecil.Sudah tentu, apabila saiz melalui berkurangan, kos yang sepadan juga akan meningkat
Kedua-dua formula yang dibincangkan di atas boleh disimpulkan bahawa penggunaan papan PCB yang lebih nipis adalah kondusif untuk mengurangkan dua parameter parasit melalui
Pendawaian isyarat pada papan PCB tidak boleh diubah sejauh mungkin, iaitu, cuba untuk tidak menggunakan vias yang tidak perlu.
Vias mesti digerudi ke dalam pin bekalan kuasa dan tanah.Lebih pendek petunjuk antara pin dan vias, lebih baik.Lubang berbilang boleh digerudi secara selari untuk mengurangkan kearuhan yang setara.
Letakkan beberapa lubang tembus yang dibumikan berhampiran lubang tembus bagi perubahan isyarat untuk menyediakan gelung terdekat untuk isyarat.Anda juga boleh meletakkan beberapa lubang tanah yang berlebihan pada papan PCB.
Untuk papan PCB berkelajuan tinggi dengan ketumpatan tinggi, anda boleh mempertimbangkan untuk menggunakan lubang mikro.