The via mangrupa salah sahiji komponén penting PCB multi-lapisan, sarta biaya pangeboran biasana akun pikeun 30% nepi ka 40% tina biaya dewan PCB. Kantun nempatkeun, unggal liang dina PCB bisa disebut via.
Konsep dasar tina via:
Tina sudut pandang fungsi, via tiasa dibagi jadi dua kategori: hiji dianggo salaku sambungan listrik antara lapisan, sareng anu sanésna dianggo salaku fixing atanapi posisi alat. Upama tina prosésna, ieu liang umumna dibagi jadi tilu katégori, nyaéta liang buta, liang kubur jeung liang ngaliwatan.
Liang buta lokasina di luhur jeung handap surfaces tina circuit board dicitak sarta boga jero tangtu pikeun sambungan tina sirkuit permukaan jeung sirkuit jero handap, sarta jero liang biasana teu ngaleuwihan rasio nu tangtu (aperture).
Liang anu dikubur nujul kana liang sambungan anu aya dina lapisan jero papan sirkuit anu dicitak, anu henteu dugi ka permukaan papan. Di luhur dua jenis liang anu lokasina di lapisan jero tina circuit board, nu geus réngsé ku prosés molding ngaliwatan liang saméméh lamination, sarta sababaraha lapisan jero bisa jadi tumpang tindih salila formasi liang ngaliwatan.
Tipe katilu disebut ngaliwatan-liang, nu ngaliwatan sakabéh circuit board sarta bisa dipaké pikeun ngahontal interkonéksi internal atawa salaku liang positioning instalasi pikeun komponén. Kusabab liang ngaliwatan leuwih gampang pikeun ngahontal dina prosés jeung ongkosna leuwih handap, Lolobana papan circuit dicitak make eta, tinimbang dua séjén ngaliwatan liang. liang handap, tanpa parentah husus, dianggap salaku ngaliwatan liang .
Ti sudut pandang desain, via utamana diwangun ku dua bagian, hiji nyaeta tengah liang pangeboran, sarta séjén nyaéta wewengkon las Pad sabudeureun liang pangeboran. Ukuran dua bagian ieu nangtukeun ukuran via.
Jelas, dina-speed tinggi, desain PCB-dénsitas tinggi, désainer salawasna hoyong liang sakumaha leutik-gancang, ku kituna leuwih spasi wiring bisa ditinggalkeun, sajaba, nu leutik via, capacitance parasit sorangan leuwih leutik, leuwih cocog. pikeun sirkuit-speed tinggi.
Nanging, pangurangan ukuran via ogé nyababkeun kanaékan biaya, sareng ukuran liang teu tiasa dikirangan salamina, diwatesan ku téknologi pangeboran sareng electroplating: langkung alit liang, langkung lami pangeboran, langkung gampang. nyaéta nyimpang ti pusat; Nalika jero liang leuwih ti 6 kali diaméter liang, mustahil pikeun mastikeun yén témbok liang bisa seragam plated kalawan tambaga.
Contona, upami ketebalan (ngaliwatan jero liang) papan PCB 6-lapisan normal nyaéta 50Mil, mangka diaméter pangeboran minimum nu pabrik PCB bisa nyadiakeun dina kaayaan normal ngan bisa ngahontal 8Mil. Kalayan ngembangkeun téknologi pangeboran laser, ukuran pangeboran ogé tiasa langkung alit sareng langkung alit, sareng diaméter liang umumna kirang atanapi sami sareng 6Mils, kami disebut microholes.
Microhole sering dianggo dina desain HDI (struktur interkonéksi dénsitas tinggi), sareng téknologi microhole tiasa ngijinkeun liang langsung dibor dina pad, anu ningkatkeun kamampuan sirkuit sareng ngahémat rohangan kabel. The via mucunghul salaku breakpoint of discontinuity impedansi dina jalur transmisi, ngabalukarkeun pantulan sinyal. Sacara umum, impedansi sarimbag tina liang sakitar 12% langkung handap tina jalur transmisi, contona, impedansi jalur transmisi 50 ohm bakal dikirangan ku 6 ohm nalika ngalangkungan liang (husus sareng ukuran via, ketebalan plat ogé patali, teu réduksi mutlak).
Tapi, pantulan anu disababkeun ku impedansi discontinuity via sabenerna leutik pisan, sareng koefisien pantulanna ngan ukur:
(44-50) / (44 + 50) = 0,06
Masalah anu timbul tina via anu langkung konsentrasi kana épék kapasitansi parasit sareng induktansi.
Via urang Parasitic capacitance na induktansi
Aya kapasitansi stray parasit dina via sorangan. Lamun diaméter zona lalawanan solder dina lapisan diteundeun nyaeta D2, diaméter pad solder nyaeta D1, ketebalan papan PCB nyaeta T, sarta konstanta diéléktrik tina substrat nyaeta ε, capacitance parasit tina liang ngaliwatan. nyaéta kira-kira:
C=1.41εTD1/(D2-D1)
Pangaruh utama kapasitansi parasit dina sirkuit nyaéta manjangkeun waktos naékna sinyal sareng ngirangan laju sirkuit.
Salaku conto, pikeun PCB kalayan ketebalan 50Mil, upami diaméter pad via 20Mil (diaméter liang pangeboran nyaéta 10Mils) sareng diaméter zona résistansi solder nyaéta 40Mil, maka urang tiasa perkiraan kapasitansi parasit. via ku rumus di luhur:
C=1,41x4,4x0,050x0,020/(0,040-0,020)=0,31pF
Jumlah parobahan waktos naékna disababkeun ku bagian tina kapasitansi ieu kasarna:
T10-90=2.2C(Z0/2)=2.2x0.31x(50/2)=17.05ps
Ieu bisa ditempo ti nilai ieu najan utilitas tina reureuh naékna disababkeun ku capacitance parasit tina hiji via tunggal teu pisan atra, lamun via dipaké sababaraha kali dina garis pikeun pindah antara lapisan, sababaraha liang bakal dipaké. jeung desain kudu taliti dianggap. Dina rarancang sabenerna, nu capacitance parasit bisa ngurangan ku cara ningkatkeun jarak antara liang jeung aréa tambaga (Anti-pad) atawa ngurangan diaméter Pad.
Dina rarancang sirkuit digital-speed tinggi, cilaka disababkeun ku induktansi parasit mindeng leuwih gede dibandingkeun pangaruh kapasitansi parasit. Induktansi runtuyan parasit na bakal ngaleuleuskeun kontribusi kapasitor bypass jeung ngaleuleuskeun efektivitas nyaring sakabeh sistem kakuatan.
Urang bisa make rumus empiris di handap pikeun saukur ngitung induktansi parasit tina pendekatan ngaliwatan-liang:
L=5.08j[ln(4j/d)+1]
Dimana L ngarujuk kana induktansi via, h nyaéta panjang via, sareng d nyaéta diaméter liang tengah. Ieu bisa ditempo ti rumus yén diaméter via boga pangaruh saeutik kana induktansi, sedengkeun panjang via boga pangaruh greatest on induktansi nu. Masih ngagunakeun conto di luhur, induktansi kaluar-of-liang bisa diitung salaku:
L=5,08x0,050[ln(4x0,050/0,010)+1]=1,015nH
Upami waktos naékna sinyal nyaéta 1ns, maka ukuran impedansi sarimbagna nyaéta:
XL=πL/T10-90=3.19Ω
Impedansi sapertos kitu teu tiasa dipaliré ku ayana arus frékuénsi luhur, khususna, perhatikeun yén kapasitor bypass kedah ngaliwat dua liang nalika nyambungkeun lapisan kakuatan sareng formasi, ku kituna induktansi parasit tina liang bakal dikalikeun.
Kumaha ngagunakeun via?
Ngaliwatan analisis luhur tina ciri parasit tina liang, urang bisa nempo yén dina desain PCB-speed tinggi, liang sigana basajan mindeng mawa éfék négatif hébat kana desain sirkuit. Pikeun ngirangan épék ngarugikeun anu disababkeun ku pangaruh parasit tina liang, desain tiasa sajauh mungkin:
Tina dua aspék biaya sareng kualitas sinyal, pilih ukuran anu wajar tina ukuran via. Upami diperlukeun, Anjeun bisa mertimbangkeun ngagunakeun ukuran béda tina vias, kayaning pikeun catu daya atawa liang kawat taneuh, Anjeun bisa mertimbangkeun ngagunakeun ukuran nu leuwih gede pikeun ngurangan impedansi, sarta pikeun wiring sinyal, Anjeun bisa make via leutik. Tangtosna, nalika ukuran via ngirangan, biaya anu saluyu ogé bakal ningkat
Dua rumus dibahas di luhur bisa dicindekkeun yén pamakéan papan PCB thinner kondusif pikeun ngurangan dua parameter parasit tina via.
The wiring sinyal dina dewan PCB teu kudu dirobah sajauh mungkin, nyaeta, coba teu make vias perlu.
Vias kedah dibor kana pin catu daya sareng taneuh. The pondok kalungguhan antara pin na vias, nu hadé. Sababaraha liang tiasa dibor paralel pikeun ngirangan induktansi sarimbag.
Teundeun sababaraha grounded ngaliwatan-liang deukeut ngaliwatan-liang robah sinyal pikeun nyadiakeun loop pangcaketna pikeun sinyal. Anjeun malah bisa nempatkeun sababaraha kaleuwihan liang taneuh dina dewan PCB.
Pikeun papan PCB speed tinggi kalawan dénsitas luhur, Anjeun bisa mertimbangkeun ngagunakeun mikro-liang.