Kupitia ni mojawapo ya vipengele muhimu vya PCB ya safu nyingi, na gharama ya kuchimba visima kawaida huchangia 30% hadi 40% ya gharama ya bodi ya PCB.Kuweka tu, kila shimo kwenye PCB inaweza kuitwa via.
Dhana ya msingi ya kupitia:
Kutoka kwa mtazamo wa kazi, via vinaweza kugawanywa katika makundi mawili: moja hutumiwa kama uhusiano wa umeme kati ya tabaka, na nyingine hutumiwa kama kurekebisha au kuweka kifaa.Ikiwa kutoka kwa mchakato, mashimo haya kwa ujumla yamegawanywa katika makundi matatu, yaani mashimo ya vipofu, mashimo yaliyozikwa na kupitia mashimo.
Mashimo ya vipofu iko kwenye nyuso za juu na za chini za bodi ya mzunguko iliyochapishwa na kuwa na kina fulani cha kuunganishwa kwa mzunguko wa uso na mzunguko wa ndani chini, na kina cha mashimo kawaida hayazidi uwiano fulani (aperture).
Shimo la kuzikwa linahusu shimo la uunganisho lililo kwenye safu ya ndani ya bodi ya mzunguko iliyochapishwa, ambayo haina kupanua kwenye uso wa bodi.Aina mbili za mashimo hapo juu ziko kwenye safu ya ndani ya bodi ya mzunguko, ambayo inakamilishwa na mchakato wa ukingo wa shimo kabla ya lamination, na tabaka kadhaa za ndani zinaweza kuingiliana wakati wa kuunda shimo.
Aina ya tatu inaitwa kupitia-mashimo, ambayo hupitia bodi nzima ya mzunguko na inaweza kutumika kufikia muunganisho wa ndani au kama mashimo ya kuweka nafasi ya vifaa.Kwa sababu shimo la kupitia ni rahisi kufikia katika mchakato na gharama ni ya chini, idadi kubwa ya bodi za mzunguko zilizochapishwa huitumia, badala ya nyingine mbili kupitia mashimo.Mashimo yafuatayo, bila maagizo maalum, yanazingatiwa kama kupitia mashimo.
Kutoka kwa mtazamo wa kubuni, via ni hasa linajumuisha sehemu mbili, moja ni katikati ya shimo la kuchimba visima, na nyingine ni eneo la pedi la kulehemu karibu na shimo la kuchimba visima.Ukubwa wa sehemu hizi mbili huamua ukubwa wa via.
Kwa wazi, katika muundo wa PCB wa kasi ya juu, wa juu-wiani, wabunifu daima wanataka shimo ndogo iwezekanavyo, ili nafasi zaidi ya wiring iweze kushoto, kwa kuongeza, ndogo kupitia, uwezo wake wa vimelea ni ndogo, inafaa zaidi. kwa nyaya za kasi.
Hata hivyo, kupunguzwa kwa ukubwa wa via pia huleta ongezeko la gharama, na ukubwa wa shimo hauwezi kupunguzwa kwa muda usiojulikana, ni mdogo kwa kuchimba visima na teknolojia ya electroplating: shimo ndogo, muda mrefu wa kuchimba visima, ni rahisi zaidi. ni kupotoka kutoka katikati;Wakati kina cha shimo ni zaidi ya mara 6 ya kipenyo cha shimo, haiwezekani kuhakikisha kwamba ukuta wa shimo unaweza kuunganishwa sawasawa na shaba.
Kwa mfano, ikiwa unene (kupitia kina cha shimo) wa bodi ya PCB ya safu 6 ya kawaida ni 50Mil, basi kipenyo cha chini cha kuchimba visima ambacho wazalishaji wa PCB wanaweza kutoa chini ya hali ya kawaida kinaweza kufikia 8Mil tu.Pamoja na maendeleo ya teknolojia ya kuchimba visima vya laser, ukubwa wa kuchimba visima pia unaweza kuwa mdogo na mdogo, na kipenyo cha shimo kwa ujumla ni chini ya au sawa na 6Mils, tunaitwa microholes.
Microholes mara nyingi hutumiwa katika muundo wa HDI (muundo wa uunganisho wa juu wa wiani), na teknolojia ya microhole inaweza kuruhusu shimo moja kwa moja kuchimba kwenye pedi, ambayo inaboresha sana utendaji wa mzunguko na kuokoa nafasi ya wiring.Njia ya kupitia inaonekana kama kikomo cha kutoendelea kwa njia ya upitishaji, na kusababisha uakisi wa mawimbi.Kwa ujumla, kizuizi sawa cha shimo ni karibu 12% chini kuliko mstari wa maambukizi, kwa mfano, kizuizi cha mstari wa maambukizi ya ohms 50 kitapunguzwa na 6 ohms wakati unapita kwenye shimo (haswa na ukubwa wa via. unene wa sahani pia unahusiana, sio kupunguzwa kabisa).
Walakini, tafakari inayosababishwa na kutoendelea kwa kizuizi kupitia kwa kweli ni ndogo sana, na mgawo wake wa kuakisi ni:
(44-50)/(44 + 50) = 0.06
Matatizo yanayotokana na via yanajikita zaidi kwenye athari za uwezo wa vimelea na inductance.
Kupitia uwezo wa Vimelea na Uwezeshaji
Kuna uwezo wa kupotea wa vimelea kwenye via yenyewe.Ikiwa kipenyo cha eneo la upinzani wa solder kwenye safu iliyowekwa ni D2, kipenyo cha pedi ya solder ni D1, unene wa bodi ya PCB ni T, na mara kwa mara ya dielectric ya substrate ni ε, uwezo wa vimelea wa shimo kupitia shimo. ni takriban:
C=1.41εTD1/(D2-D1)
Athari kuu ya capacitance ya vimelea kwenye mzunguko ni kuongeza muda wa kuongezeka kwa ishara na kupunguza kasi ya mzunguko.
Kwa mfano, kwa PCB yenye unene wa 50Mil, ikiwa kipenyo cha pedi ya kupitia ni 20Mil (kipenyo cha shimo la kuchimba visima ni 10Mils) na kipenyo cha eneo la upinzani la solder ni 40Mil, basi tunaweza kukadiria uwezo wa vimelea. kupitia kwa formula hapo juu:
C=1.41x4.4x0.050x0.020/(0.040-0.020)=0.31pF
Kiasi cha mabadiliko ya wakati wa kupanda unaosababishwa na sehemu hii ya uwezo ni takriban:
T10-90=2.2C(Z0/2)=2.2x0.31x(50/2)=17.05ps
Inaweza kuonekana kutokana na maadili haya kwamba ingawa manufaa ya ucheleweshaji wa kupanda unaosababishwa na uwezo wa vimelea wa njia moja sio dhahiri sana, ikiwa via vitatumika mara kadhaa kwenye mstari kubadili kati ya tabaka, mashimo mengi yatatumika, na muundo unapaswa kuzingatiwa kwa uangalifu.Katika kubuni halisi, capacitance ya vimelea inaweza kupunguzwa kwa kuongeza umbali kati ya shimo na eneo la shaba (Anti-pedi) au kupunguza kipenyo cha pedi.
Katika kubuni ya nyaya za kasi za digital, madhara yanayosababishwa na inductance ya vimelea mara nyingi ni kubwa zaidi kuliko ushawishi wa uwezo wa vimelea.Inductance yake ya mfululizo wa vimelea itapunguza mchango wa capacitor ya bypass na kudhoofisha ufanisi wa kuchuja wa mfumo mzima wa nguvu.
Tunaweza kutumia fomula ifuatayo ya kimajaribio ili kukokotoa tu upenyezaji wa vimelea wa ukadiriaji wa shimo la kupitia shimo:
L=5.08h[ln(4h/d)+1]
Ambapo L inarejelea uingizaji wa via, h ni urefu wa via, na d ni kipenyo cha shimo la kati.Inaweza kuonekana kutoka kwa fomula kwamba kipenyo cha via kina ushawishi mdogo kwenye uingizaji hewa, ilhali urefu wa via una ushawishi mkubwa zaidi kwenye uingizaji hewa.Bado kwa kutumia mfano hapo juu, inductance ya nje ya shimo inaweza kuhesabiwa kama:
L=5.08x0.050[ln(4x0.050/0.010)+1]=1.015nH
Ikiwa wakati wa kuongezeka kwa ishara ni 1ns, basi ukubwa wake sawa wa impedance ni:
XL=πL/T10-90=3.19Ω
Impedans hiyo haiwezi kupuuzwa mbele ya sasa ya juu-frequency kupitia, hasa, kumbuka kwamba capacitor bypass inahitaji kupitisha mashimo mawili wakati wa kuunganisha safu ya nguvu na malezi, ili inductance ya vimelea ya shimo itaongezeka.
Jinsi ya kutumia via?
Kupitia uchambuzi hapo juu wa sifa za vimelea za shimo, tunaweza kuona kwamba katika muundo wa kasi wa PCB, mashimo yanayoonekana rahisi mara nyingi huleta madhara makubwa kwa muundo wa mzunguko.Ili kupunguza athari mbaya zinazosababishwa na athari ya vimelea ya shimo, kubuni inaweza kuwa iwezekanavyo:
Kutoka kwa vipengele viwili vya gharama na ubora wa mawimbi, chagua saizi inayokubalika ya saizi ya kupitia.Ikiwa ni lazima, unaweza kufikiria kutumia ukubwa tofauti wa vias, kama vile kwa usambazaji wa umeme au mashimo ya waya ya ardhini, unaweza kufikiria kutumia saizi kubwa ili kupunguza kizuizi, na kwa wiring ya ishara, unaweza kutumia njia ndogo.Kwa kweli, kadiri saizi ya njia inavyopungua, gharama inayolingana pia itaongezeka
Njia mbili zilizojadiliwa hapo juu zinaweza kuhitimishwa kuwa utumiaji wa bodi nyembamba ya PCB ni mzuri katika kupunguza vigezo viwili vya vimelea vya via.
Wiring ya ishara kwenye bodi ya PCB haipaswi kubadilishwa iwezekanavyo, yaani, jaribu kutumia vias zisizohitajika.
Vias lazima kuchimbwa kwenye pini za usambazaji wa umeme na ardhi.Ufupi wa risasi kati ya pini na vias, ni bora zaidi.Mashimo mengi yanaweza kuchimbwa kwa sambamba ili kupunguza inductance sawa.
Weka mashimo yaliyowekwa chini karibu na mashimo ya mabadiliko ya mawimbi ili kutoa kitanzi kilicho karibu zaidi cha mawimbi.Unaweza kuweka mashimo mengine ya ziada kwenye ubao wa PCB.
Kwa bodi za PCB za kasi na wiani mkubwa, unaweza kufikiria kutumia mashimo madogo.