Via është një nga komponentët e rëndësishëm të PCB me shumë shtresa dhe kostoja e shpimit zakonisht përbën 30% deri në 40% të kostos së pllakës PCB.E thënë thjesht, çdo vrimë në PCB mund të quhet një via.
Koncepti themelor i via:
Nga pikëpamja e funksionit, via mund të ndahet në dy kategori: njëra përdoret si lidhje elektrike midis shtresave dhe tjetra përdoret si fiksim ose pozicionim i pajisjes.Nëse nga procesi, këto vrima përgjithësisht ndahen në tri kategori, përkatësisht vrima të verbër, vrima të groposura dhe vrima nëpër vrima.
Vrimat e verbër janë të vendosura në sipërfaqet e sipërme dhe të poshtme të tabelës së qarkut të printuar dhe kanë një thellësi të caktuar për lidhjen e qarkut të sipërfaqes dhe qarkut të brendshëm poshtë, dhe thellësia e vrimave zakonisht nuk e kalon një raport të caktuar (hapje).
Vrima e groposur i referohet vrimës së lidhjes që ndodhet në shtresën e brendshme të tabelës së qarkut të printuar, e cila nuk shtrihet në sipërfaqen e tabelës.Dy llojet e mësipërme të vrimave janë të vendosura në shtresën e brendshme të tabelës së qarkut, e cila përfundon me procesin e formimit përmes vrimës përpara petëzimit, dhe disa shtresa të brendshme mund të mbivendosen gjatë formimit të vrimës së kalimit.
Lloji i tretë quhet vrima përmes, të cilat kalojnë nëpër të gjithë tabelën e qarkut dhe mund të përdoren për të arritur ndërlidhjen e brendshme ose si vrima të pozicionimit të instalimit për komponentët.Për shkak se vrima e kalimit është më e lehtë për t'u arritur gjatë procesit dhe kostoja është më e ulët, shumica dërrmuese e bordeve të qarkut të printuar e përdorin atë, në vend të dy të tjerave.Vrimat e mëposhtme, pa udhëzime të veçanta, konsiderohen si vrima të kalueshme.
Nga pikëpamja e projektimit, një via përbëhet kryesisht nga dy pjesë, njëra është mesi i vrimës së shpimit dhe tjetra është zona e jastëkut të saldimit rreth vrimës së shpimit.Madhësia e këtyre dy pjesëve përcakton madhësinë e via.
Natyrisht, në dizajnin me PCB me shpejtësi të lartë dhe me densitet të lartë, projektuesit e duan gjithmonë vrimën sa më të vogël të jetë e mundur, në mënyrë që të lihet më shumë hapësirë për instalime elektrike, përveç kësaj, sa më e vogël të jetë via, kapaciteti i tij parazitar është më i vogël, më i përshtatshëm. për qarqet me shpejtësi të lartë.
Megjithatë, zvogëlimi i madhësisë via sjell gjithashtu një rritje të kostove, dhe madhësia e vrimës nuk mund të zvogëlohet pafundësisht, ajo kufizohet nga teknologjia e shpimit dhe elektrikimit: sa më e vogël të jetë vrima, aq më shumë zgjat shpimi, aq më e lehtë është. është të devijoni nga qendra;Kur thellësia e vrimës është më shumë se 6 herë diametri i vrimës, është e pamundur të sigurohet që muri i vrimës të jetë i veshur në mënyrë uniforme me bakër.
Për shembull, nëse trashësia (përmes thellësisë së vrimës) e një pllake normale PCB me 6 shtresa është 50 Mil, atëherë diametri minimal i shpimit që prodhuesit e PCB-ve mund të ofrojnë në kushte normale mund të arrijë vetëm 8 Mil.Me zhvillimin e teknologjisë së shpimit me lazer, madhësia e shpimit gjithashtu mund të jetë gjithnjë e më e vogël, dhe diametri i vrimës në përgjithësi është më i vogël ose i barabartë me 6 Mils, ne quhemi mikrovrima.
Mikrovrimat përdoren shpesh në dizajnin HDI (struktura e ndërlidhjes me densitet të lartë) dhe teknologjia e mikrovrimave mund të lejojë që vrima të shpohet drejtpërdrejt në jastëk, gjë që përmirëson shumë performancën e qarkut dhe kursen hapësirën e instalimeve elektrike.Via shfaqet si një pikë ndërprerjeje e ndërprerjes së rezistencës në linjën e transmetimit, duke shkaktuar një reflektim të sinjalit.Në përgjithësi, impedanca ekuivalente e vrimës është rreth 12% më e ulët se linja e transmetimit, për shembull, impedanca e një linje transmetimi 50 ohmë do të reduktohet me 6 ohmë kur kalon përmes vrimës (veçanërisht dhe madhësia e via, trashësia e pllakës është gjithashtu e lidhur, jo një reduktim absolut).
Megjithatë, reflektimi i shkaktuar nga ndërprerja e impedancës është në fakt shumë i vogël dhe koeficienti i reflektimit të tij është vetëm:
(44-50)/(44 + 50) = 0,06
Problemet që dalin nga via janë më të përqendruara në efektet e kapacitetit parazitar dhe induktivitetit.
Nëpërmjet kapacitetit parazitar dhe induktivitetit
Ekziston një kapacitet parazitar endacak në vetë via.Nëse diametri i zonës së rezistencës së saldimit në shtresën e shtruar është D2, diametri i jastëkut të saldimit është D1, trashësia e tabelës së PCB-së është T dhe konstanta dielektrike e nënshtresës është ε, kapaciteti parazitar i vrimës së kalimit është afërsisht:
C=1.41εTD1/(D2-D1)
Efekti kryesor i kapacitetit parazitar në qark është zgjatja e kohës së ngritjes së sinjalit dhe zvogëlimi i shpejtësisë së qarkut.
Për shembull, për një PCB me trashësi 50 Mil, nëse diametri i jastëkut është 20 Mils (diametri i vrimës së shpimit është 10 Mils) dhe diametri i zonës së rezistencës së saldimit është 40 Mil, atëherë mund të përafrojmë kapacitetin parazitar të via sipas formulës së mësipërme:
C=1,41x4,4x0,050x0,020/(0,040-0,020)=0,31pF
Sasia e ndryshimit të kohës së ngritjes së shkaktuar nga kjo pjesë e kapacitetit është afërsisht:
T10-90=2.2C(Z0/2)=2.2x0.31x(50/2)=17.05ps
Nga këto vlera mund të shihet se megjithëse dobia e vonesës së ngritjes së shkaktuar nga kapaciteti parazitar i një via të vetme nuk është shumë e dukshme, nëse via përdoret disa herë në linjë për të kaluar midis shtresave, do të përdoren vrima të shumta. dhe dizajni duhet të konsiderohet me kujdes.Në dizajnin aktual, kapaciteti parazitar mund të reduktohet duke rritur distancën midis vrimës dhe zonës së bakrit (Anti-pad) ose duke zvogëluar diametrin e jastëkut.
Në projektimin e qarqeve dixhitale me shpejtësi të lartë, dëmi i shkaktuar nga induktiviteti parazitar është shpesh më i madh se ndikimi i kapacitetit parazitar.Induktiviteti i tij i serisë parazitare do të dobësojë kontributin e kondensatorit të anashkalimit dhe do të dobësojë efektivitetin e filtrimit të të gjithë sistemit të energjisë.
Ne mund të përdorim formulën empirike të mëposhtme për të llogaritur thjesht induktivitetin parazitar të një përafrimi të vrimës:
L=5,08 orë[ln(4 orë/d)+1]
Ku L i referohet induktivitetit të via-së, h është gjatësia e via-së dhe d është diametri i vrimës qendrore.Nga formula mund të shihet se diametri i via-s ka pak ndikim në induktivitetin, ndërsa gjatësia e via-s ka ndikimin më të madh në induktancë.Ende duke përdorur shembullin e mësipërm, induktanca jashtë vrimës mund të llogaritet si:
L=5,08x0,050[ln(4x0,050/0,010)+1]=1,015nH
Nëse koha e rritjes së sinjalit është 1 ns, atëherë madhësia e tij ekuivalente e rezistencës është:
XL=πL/T10-90=3,19Ω
Një rezistencë e tillë nuk mund të injorohet në prani të rrymës me frekuencë të lartë përmes, në veçanti, vini re se kondensatori i anashkalimit duhet të kalojë nëpër dy vrima kur lidh shtresën e energjisë dhe formimin, në mënyrë që induktiviteti parazitar i vrimës të shumëfishohet.
Si të përdorni via?
Nëpërmjet analizës së mësipërme të karakteristikave parazitare të vrimës, mund të shohim se në projektimin e PCB-ve me shpejtësi të lartë, vrimat në dukje të thjeshta shpesh sjellin efekte të mëdha negative në projektimin e qarkut.Për të zvogëluar efektet negative të shkaktuara nga efekti parazitar i vrimës, dizajni mund të jetë sa më shumë që të jetë e mundur:
Nga dy aspektet e kostos dhe cilësisë së sinjalit, zgjidhni një madhësi të arsyeshme të madhësisë via.Nëse është e nevojshme, mund të konsideroni përdorimin e madhësive të ndryshme të viave, të tilla si për furnizimin me energji elektrike ose vrimat e telit të tokëzimit, mund të konsideroni përdorimin e një madhësie më të madhe për të reduktuar rezistencën, dhe për instalime elektrike të sinjalit, mund të përdorni një via më të vogël.Natyrisht, me zvogëlimin e madhësisë së via-s, kostoja përkatëse do të rritet gjithashtu
Dy formulat e diskutuara më sipër mund të konkludohet se përdorimi i një bordi PCB më të hollë është i favorshëm për reduktimin e dy parametrave parazitarë të via
Lidhja e sinjalit në tabelën PCB nuk duhet të ndryshohet sa më shumë që të jetë e mundur, domethënë, përpiquni të mos përdorni via të panevojshme.
Vias duhet të shpohen në kunjat e furnizimit me energji elektrike dhe në tokë.Sa më i shkurtër të jetë plumbi midis kunjave dhe viave, aq më mirë.Vrima të shumta mund të shpohen paralelisht për të zvogëluar induktancën ekuivalente.
Vendosni disa vrima të tokëzuara pranë vrimave të kalimit të ndryshimit të sinjalit për të siguruar qarkun më të afërt për sinjalin.Mund të vendosni edhe disa vrima të tepërta të tokës në tabelën e PCB-së.
Për pllaka PCB me shpejtësi të lartë me densitet të lartë, mund të konsideroni përdorimin e mikrovrimave.