ВІА є однією з важливих компонентів багатошарової друкованої плати, а вартість буріння зазвичай становить 30% до 40% від вартості плати друкованої плати. Простіше кажучи, кожен отвір на друкованій друкованій платі можна назвати AIS.
Основна концепція VIA:
З точки зору функції, VAI можна розділити на дві категорії: один використовується як електричний зв’язок між шарами, а другий використовується як фіксація або розташування пристрою. Якщо з процесу, ці отвори, як правило, поділяються на три категорії, а саме сліпі отвори, поховані отвори та через отвори.
Сліпих отворів розташовані на верхній та нижній поверхнях друкованої плати та мають певну глибину для з'єднання поверхневого ланцюга та внутрішнього ланцюга внизу, а глибина отворів зазвичай не перевищує певного співвідношення (діафрагма).
Похований отвір відноситься до отвору з'єднання, розташованого у внутрішньому шарі друкованої плати, який не поширюється на поверхню дошки. Наведені два типи отворів розташовані у внутрішньому шарі платної плати, який завершується процесом лиття до отвору перед ламінуванням, і кілька внутрішніх шарів можуть бути перекриті під час утворення отвору через отвір.
Третій тип викликається крізь отвори, які проходять через всю плату та можуть бути використані для досягнення внутрішнього взаємозв'язку або як отвори для встановлення для встановлення компонентів. Оскільки отвір через отвір легше досягти в процесі, а вартість нижча, переважна більшість друкованих дощок використовують його, а не інші два через отвори. Наступні дірки, без спеціальних інструкцій, вважаються через отвори.
З точки зору проектування, AIS в основному складається з двох частин, одна - середина свердлового отвору, а інша - площа зварювальної колодки навколо свердлового отвору. Розмір цих двох частин визначає розмір VIA.
Очевидно, що у високошвидкісній конструкції друкованої плати високої щільності дизайнери завжди хочуть, щоб отвір якомога менший, так що більше проводного простору можна було б залишити, крім того, чим менша ВІА, власна паразитарна ємність менша, більш придатна для високошвидкісних ланцюгів.
Однак зменшення розміру VIA також призводить до збільшення витрат, і розмір отвору не може бути зменшено на невизначений термін, він обмежений шляхом буріння та електроплюзації: чим менший отвір, тим довше береться буріння, тим легше відхилятися від центру; Коли глибина отвору більше 6 разів перевищує діаметр отвору, неможливо гарантувати, що стінка отвору можна рівномірно покрити міддю.
Наприклад, якщо товщина (через глибину отвору) нормальної 6-шарової плати PCB становить 50 мільйонів, то мінімальний діаметр буріння, який виробники друкованої плати можуть забезпечити в нормальних умовах, може досягти лише 8 млн. З розвитком технології лазерного буріння розмір буріння також може бути меншим і меншим, а діаметр отвору, як правило, менший або дорівнює 6 млн, нас називають мікромолами.
Мікроли часто використовуються в конструкції HDI (конструкція взаємозв'язку високої щільності), а технологія мікрошлунків може дозволити безпосередньо просвердлити отвір на майданчику, що значно покращує продуктивність схеми та економить проміжок проводки. Віра відображається як точка розриву розриву імпедансу на лінії передачі, що спричиняє відображення сигналу. Як правило, еквівалентний опір отвору приблизно на 12% нижчий, ніж лінія електропередачі, наприклад, опір лінії пропускної пропускання 50 Ом зменшиться на 6 Ом, коли він проходить через отвір (конкретно і розмір ВІА, товщина пластини також пов'язана, а не абсолютне зменшення).
Однак відображення, спричинене розривами імпедансу через, насправді дуже мало, і його коефіцієнт відбиття є лише:
(44-50)/(44 + 50) = 0,06
Проблеми, що виникають внаслідок ВІА, більш зосереджені на наслідках паразитарної ємності та індуктивності.
Ві -паразитарна ємність та індуктивність
У самі ВІА є паразитарна бродяча ємність. Якщо діаметр зони опору припою на закладеному шарі - D2, діаметр припою - D1, товщина плати друкованої плати - t, а діелектрична константа підкладки - ε, паразитарна ємність через отвір приблизно: приблизно: приблизно:
C = 1,41εTD1/(D2-D1)
Основним ефектом паразитарної ємності на ланцюг є продовження часу підйому сигналу та зменшення швидкості ланцюга.
Наприклад, для друкованої плати з товщиною 50 млн, якщо діаметр VIA -колодки становить 20 млн (діаметр свердління отвору 10 млн), а діаметр зони опору припою - 40 млн.
C = 1,41x4.4x0.050x0.020/(0.040-0.020) = 0.31pf
Кількість зміни часу, спричиненого цією частиною ємності, приблизно:
T10-90 = 2,2c (Z0/2) = 2,2x0.31x (50/2) = 17.05PS
З цих значень видно, що хоча корисність затримки зростання, спричинена паразитарною ємністю одного VAI, не дуже очевидна, якщо VIA використовується кілька разів у лінії для перемикання між шарами, буде використано кілька отворів, а конструкцію слід ретельно розглянути. У фактичній конструкції паразитарна ємність може бути зменшена за рахунок збільшення відстані між отвором та областю міді (анти-пасажиста) або зменшенням діаметра колодки.
У розробці високошвидкісних цифрових ланцюгів шкода, заподіяна паразитарною індуктивністю, часто більша, ніж вплив паразитарної ємності. Його індуктивність паразитарних рядів послабить внесок обходу конденсатора та послабить ефективність фільтрації всієї системи живлення.
Ми можемо використовувати наступну емпіричну формулу для простого обчислення паразитарної індуктивності наближення через отвір:
L = 5,08 год [Ln (4H/D) +1]
Де L відноситься до індуктивності VIA, H - довжина vi, а d - діаметр центральної ями. З формули видно, що діаметр ВІА мало впливає на індуктивність, тоді як довжина ВІА має найбільший вплив на індуктивність. Ще використовуючи наведений вище приклад, індуктивність поза отвором можна обчислити як:
L = 5.08x0.050 [Ln (4x0.050/0.010) +1] = 1,015NH
Якщо час підйому сигналу становить 1ns, то його еквівалентний розмір опору становить:
Xl = πl/t10-90 = 3,19ω
Такий опір не може бути ігнорований у присутності високочастотного струму через, зокрема, зауважте, що об'їзний конденсатор повинен пройти через два отвори при підключенні шару живлення та утворення, щоб паразитарна індуктивність отвору множилася.
Як користуватися VIA?
Завдяки наведеному вище аналізі паразитарних характеристик отвору ми можемо побачити, що в дизайні високошвидкісної друкованої плати, здавалося б, прості отвори часто приносять великі негативні ефекти в конструкцію схеми. Для того, щоб зменшити несприятливі наслідки, спричинені паразитарним ефектом отвору, конструкція може бути якомога далі:
З двох аспектів якості витрат та сигналу вибирайте розумний розмір розміру VIA. Якщо необхідно, ви можете розглянути можливість використання різних розмірів VIAS, наприклад, для джерела живлення або отворів для заземлення, ви можете розглянути можливість використання більшого розміру для зменшення імпедансу, а для проводки сигналу ви можете використовувати менший через. Звичайно, у міру зменшення розміру VIA відповідна вартість також збільшиться
Дві, що обговорюються вище
Проводка сигналу на платі PCB не повинна змінюватися якомога далі, тобто намагайтеся не використовувати непотрібні увії.
Віас повинен бути просвердлений у шпильки живлення та землі. Чим коротший ведучий між шпильками та віасами, тим краще. Кілька отворів можна пробурити паралельно для зменшення еквівалентної індуктивності.
Покладіть кілька заземлених отворів біля отворів зміни сигналу, щоб забезпечити найближчий цикл для сигналу. Ви навіть можете розмістити зайві наземні отвори на платі PCB.
Для високошвидкісних композицій з високою щільністю ви можете розглянути можливість використання мікро-отворів.