VIA është një nga përbërësit e rëndësishëm të PCB me shumë shtresa, dhe kostoja e shpimit zakonisht përbën 30% deri 40% të kostos së bordit PCB. Ta themi thjesht, çdo vrimë në PCB mund të quhet Via.
Koncepti themelor i VIA:
Nga pikëpamja e funksionit, VIA mund të ndahet në dy kategori: njëra përdoret si një lidhje elektrike midis shtresave, dhe tjetra përdoret si një fiksim ose pozicionim i pajisjes. Nëse nga procesi, këto vrima zakonisht ndahen në tre kategori, përkatësisht vrima të verbër, vrima të varrosura dhe përmes vrimave.
Vrimat e verbër janë të vendosura në sipërfaqet e sipërme dhe të poshtme të tabelës së qarkut të shtypur dhe kanë një thellësi të caktuar për lidhjen e qarkut sipërfaqësor dhe qarkut të brendshëm më poshtë, dhe thellësia e vrimave zakonisht nuk tejkalon një raport të caktuar (hapje).
Vrima e varrosur i referohet vrimës së lidhjes të vendosur në shtresën e brendshme të bordit të qarkut të shtypur, i cili nuk shtrihet në sipërfaqen e bordit. Dy llojet e mësipërme të vrimave janë të vendosura në shtresën e brendshme të bordit të qarkut, i cili përfundon nga procesi i formimit të vrimave para petëzimit, dhe disa shtresa të brendshme mund të mbivendosen gjatë formimit të vrimës përmes.
Lloji i tretë quhet përmes vrimave, 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 përbërësit. Për shkak se vrima përmes është më e lehtë për tu arritur në proces dhe kostoja është më e ulët, shumica e bordeve të qarkut të shtypur e përdorin atë, sesa dy të tjerët përmes vrimave. Vrimat e mëposhtme, pa udhëzime të veçanta, konsiderohen si përmes vrimave.
Nga pikëpamja e projektimit, A VIA është e përbërë 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 modelin PCB me shpejtësi të lartë, me densitet të lartë, projektuesit gjithmonë duan 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 vet parazitar është më i vogël, më i përshtatshëm për qarqet me shpejtësi të lartë.
Sidoqoftë, ulja e madhësisë së VIA sjell gjithashtu një rritje të kostove, dhe madhësia e vrimës nuk mund të zvogëlohet për një kohë të pacaktuar, ajo është e kufizuar nga shpimi dhe teknologjia elektropluese: sa më e vogël të jetë vrima, aq më e gjatë merr shpimi, aq më e lehtë është të devijohet nga qendra; Kur thellësia e vrimës është më shumë se 6 herë diametri i vrimës, është e pamundur të sigurohet që muri i vrimës mund të jetë i lyer në mënyrë të njëtrajtshme me bakër.
Për shembull, nëse trashësia (përmes thellësisë së vrimës) të një bordi PCB normal me 6 shtresa është 50mil, atëherë diametri minimal i shpimit që prodhuesit e PCB mund të sigurojnë në kushte normale mund të arrijë vetëm 8mil. Me zhvillimin e teknologjisë së shpimit lazer, madhësia e shpimit mund të jetë gjithashtu më e vogël dhe më e vogël, dhe diametri i vrimës është përgjithësisht më pak se ose i barabartë me 6mils, ne quhemi mikrooles.
Mikroholet shpesh përdoren në hartimin e HDI (struktura e ndërlidhjes me densitet të lartë), dhe teknologjia e mikrohole 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 e ndërprerjes së rezistencës në linjën e transmetimit, duke shkaktuar një reflektim të sinjalit. Në përgjithësi, rezistenca ekuivalente e vrimës është rreth 12% më e ulët se linja e transmetimit, për shembull, impedanca e një linje transmetimi 50 ohms do të zvogëlohet me 6 ohms kur kalon nëpër vrimë (konkretisht dhe madhësia e VIA, trashësia e pllakës është gjithashtu e lidhur, jo një ulje absolute).
Sidoqoftë, reflektimi i shkaktuar nga ndërprerja e rezistencës përmes është në të vërtetë shumë e vogël, dhe koeficienti i tij i reflektimit është vetëm:
(44-50)/(44 + 50) = 0.06
Problemet që rrjedhin nga VIA janë më të përqendruara në efektet e kapacitetit parazitar dhe induktancës.
Kapaciteti dhe induktanca parazitare Via
Ekziston një kapacitet i humbur parazitare në Via vetë. Nëse diametri i zonës së rezistencës së bashkimit në shtresën e shtruar është D2, diametri i jastëkut të bashkimit është D1, trashësia e bordit PCB është t, dhe konstanta dielektrike e substratit është ε, kapaciteti parazitar i vrimës përmes vrimës është afërsisht:
C = 1.41εtd1/(d2-d1)
Efekti kryesor i kapacitetit parazitar në qark është të zgjasë kohën e ngritjes së sinjalit dhe të zvogëlojë shpejtësinë e qarkut.
Për shembull, për një PCB me një trashësi prej 50mil, nëse diametri i jastëkut përmes jastëkut është 20mil (diametri i vrimës së shpimit është 10mils) dhe diametri i zonës së rezistencës së bashkimit është 40mil, atëherë ne mund të përafrojmë kapacitetin parazitar të përmes formulës së mësipërme:
C = 1.41x4.4x0.050x0.020/(0.040-0.020) = 0.31pf
Sasia e ndryshimit të kohës në rritje të 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 në rritje të shkaktuar nga kapaciteti parazitar i një të vetme VIA nuk është shumë e qartë, 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 modelin aktual, kapaciteti parazitar mund të zvogëlohet duke rritur distancën midis vrimës dhe zonës së bakrit (anti-pad) ose duke zvogëluar diametrin e jastëkut.
Në hartimin e qarqeve dixhitale me shpejtësi të lartë, dëmi i shkaktuar nga induktanca parazitare është shpesh më i madh se ndikimi i kapacitetit parazitar. Induksioni i saj 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 e mëposhtme empirike për të llogaritur thjesht induksionin parazitar të një përafrimi përmes vrimës:
L = 5.08h [ln (4h/d) +1]
Kur L i referohet induktancës së VIA, H është gjatësia e Via, dhe D është diametri i vrimës qendrore. Nga formula mund të shihet se diametri i VIA ka pak ndikim në induktancë, ndërsa gjatësia e VA -së ka ndikimin më të madh në induktancë. Ende duke përdorur shembullin e mësipërm, induksioni jashtë vrimës mund të llogaritet si:
L = 5.08x0.050 [ln (4x0.050/0.010) +1] = 1.015nh
Nëse koha e ngritjes së sinjalit është 1NS, 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 induksioni parazitar i vrimës të shumohet.
Si ta përdorim VAJ?
Përmes analizës së mësipërme të karakteristikave parazitare të vrimës, ne mund të shohim se në modelin e PCB me shpejtësi të lartë, vrimat në dukje të thjeshta shpesh sjellin efekte të mëdha negative në hartimin e qarkut. Për të zvogëluar efektet e dëmshme 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 përmes. Nëse është e nevojshme, mund të merrni parasysh përdorimin e madhësive të ndryshme të Vias, të tilla si për furnizimin me energji elektrike ose vrimat e telit tokësor, mund të merrni parasysh përdorimin e një madhësie më të madhe për të zvogëluar rezistencën, dhe për instalime elektrike të sinjalit, mund të përdorni një më të vogël përmes. Sigurisht, ndërsa madhësia e VIA zvogëlohet, kostoja përkatëse gjithashtu do të rritet
Të dy formulat e diskutuara më lart mund të konkludohen se përdorimi i një bordi më të hollë PCB është i favorshëm për të zvogëluar dy parametrat parazitarë të VIA
Instalimi i sinjalit në bordin e PCB nuk duhet të ndryshohet sa më shumë që të jetë e mundur, domethënë, përpiquni të mos përdorni Vias të panevojshme.
VAS duhet të shpohet në kunjat e furnizimit me energji elektrike dhe tokës. Sa më e shkurtër të jetë plumbi midis kunjve dhe Vias, aq më mirë. Vrima të shumta mund të shpohen paralelisht për të zvogëluar induksionin ekuivalent.
Vendosni disa vrima të bazuara pranë vrimave të ndryshimit të sinjalit për të siguruar lakin më të afërt për sinjalin. Ju madje mund të vendosni disa vrima të tepërta tokësore në bordin e PCB.
Për bordet PCB me shpejtësi të lartë me densitet të lartë, mund të merrni parasysh përdorimin e mikro-vrimave.