Via este una dintre componentele importante ale PCB-ului multistrat, iar costul găuririi reprezintă de obicei 30% până la 40% din costul de fabricație a PCB-urilor. Pur și simplu, fiecare gaură de pe PCB poate fi numită via. Din punct de vedere al funcției, viile pot fi împărțite în două categorii: una este utilizată pentru conexiunile electrice între straturi; celălalt este utilizat pentru fixarea sau poziționarea dispozitivelor. În ceea ce privește procesul, viile sunt în general împărțite în trei categorii, și anume căi oarbe, vii îngropate și vii de trecere.
Viile oarbe sunt situate pe suprafețele superioare și inferioare ale plăcii de circuite imprimate și au o anumită adâncime. Acestea sunt folosite pentru a conecta linia de suprafață și linia interioară subiacentă. Adâncimea găurii nu depășește de obicei un anumit raport (deschidere). Gaura îngropată se referă la orificiul de conectare situat în stratul interior al plăcii de circuite imprimate, care nu se extinde la suprafața plăcii de circuit. Cele două tipuri de găuri menționate mai sus sunt situate în stratul interior al plăcii de circuite și sunt completate de un proces de formare prin orificiu înainte de laminare, iar mai multe straturi interioare pot fi suprapuse în timpul formării via. Al treilea tip se numește orificiu de trecere, care pătrunde în întreaga placă de circuite și poate fi utilizat pentru interconectarea internă sau ca orificiu de poziționare de montare a componentelor. Deoarece orificiul de trecere este mai ușor de realizat în proces și costul este mai mic, este utilizat în majoritatea plăcilor de circuite imprimate în loc de celelalte două tipuri de găuri de trecere. Orificiile de trecere menționate mai jos, cu excepția cazului în care se specifică altfel, sunt considerate găuri de trecere.
1. Din punct de vedere al proiectării, o cale este compusă în principal din două părți, una este orificiul de găurire din mijloc, iar cealaltă este zona plăcuței din jurul găurii. Dimensiunea acestor două părți determină dimensiunea căii. Evident, în designul PCB de mare viteză și densitate ridicată, proiectanții speră întotdeauna că, cu cât orificiul de trecere este mai mic, cu atât mai bine, astfel încât să poată rămâne mai mult spațiu de cablare pe placă. În plus, cu cât orificiul de trecere este mai mic, capacitatea parazitară este proprie. Cu cât este mai mic, cu atât este mai potrivit pentru circuitele de mare viteză. Cu toate acestea, reducerea dimensiunii găurii aduce și o creștere a costurilor, iar dimensiunea viilor nu poate fi redusă la nesfârșit. Este limitat de tehnologii de proces, cum ar fi găurirea și placarea: cu cât gaura este mai mică, cu atât mai mult găurire Cu cât gaura durează mai mult, cu atât este mai ușor să deviați de la poziția centrală; Și când adâncimea găurii depășește de 6 ori diametrul găurii găurite, nu se poate garanta că peretele găurii poate fi placat uniform cu cupru. De exemplu, grosimea (adâncimea găurii) a unei plăci PCB normale cu 6 straturi este de aproximativ 50 mil, astfel încât diametrul minim de găurire pe care producătorii de PCB îl pot oferi poate ajunge doar la 8 mil.
În al doilea rând, capacitatea parazită a orificiului de trecere în sine are o capacitate parazită față de sol. Dacă se știe că diametrul orificiului de izolare de pe stratul de sol al căii este D2, diametrul plăcuței vii este D1, iar grosimea plăcii PCB este T, Constanta dielectrică a substratului plăcii este ε, iar capacitatea parazită a viei este aproximativ: C = 1.41εTD1/(D2-D1) Principalul efect al capacității parazite a viei pe circuit este de a extinde timpul de creștere a semnalului și reduce viteza circuitului. De exemplu, pentru un PCB cu o grosime de 50Mil, dacă se folosește o via cu un diametru interior de 10Mil și un diametru de pad de 20Mil și distanța dintre pad și zona de cupru măcinată este de 32Mil, atunci putem aproxima via folosind formula de mai sus Capacitatea parazită este aproximativ: C = 1.41x4.4x0.050x0.020 / (0.032-0.020) = 0.517pF, modificarea timpului de creștere cauzată de această parte a capacității este: T10-90=2.2C(Z0/2)=2.2 x0.517x(55/2)=31.28ps. Se poate vedea din aceste valori ?? că, deși efectul întârzierii de creștere cauzată de capacitatea parazită a unei singure VIA nu este evident, dacă VIA este folosită de mai multe ori în traseu pentru a comuta între straturi, proiectantul ar trebui totuși să se gândească cu atenție.
3. Inductanța parazitară a viilor În mod similar, există inductanțe parazite împreună cu capacități parazite în via. În proiectarea circuitelor digitale de mare viteză, daunele cauzate de inductanțele parazite ale vielor sunt adesea mai mari decât impactul capacității parazitare. Inductanța sa parazită în serie va slăbi contribuția condensatorului de bypass și va slăbi efectul de filtrare al întregului sistem de alimentare. Putem calcula pur și simplu inductanța parazită aproximativă a unei vii cu următoarea formulă: L=5.08h[ln(4h/d)+1] unde L se referă la inductanța via, h este lungimea via, iar d este centrul Diametrul găurii. Se poate vedea din formulă că diametrul căii are o mică influență asupra inductanței, iar lungimea căii are cea mai mare influență asupra inductanței. Folosind tot exemplul de mai sus, inductanța via-ului poate fi calculată ca: L=5.08x0.050[ln(4x0.050/0.010)+1]=1.015nH. Dacă timpul de creștere al semnalului este de 1ns, atunci impedanța sa echivalentă este: XL=πL/T10-90=3.19Ω. O astfel de impedanță nu mai poate fi ignorată atunci când trece curent de înaltă frecvență. O atenție deosebită trebuie acordată faptului că condensatorul de bypass trebuie să treacă prin două vii atunci când conectați stratul de putere și stratul de masă, astfel încât inductanța parazită a viai să se dubleze.
4. Prin design în PCB de mare viteză. Prin analiza de mai sus a caracteristicilor parazite ale vias, putem vedea că în proiectarea PCB de mare viteză, viile aparent simple aduc adesea mari aspecte negative proiectării circuitelor. efect. Pentru a reduce efectele adverse cauzate de efectele parazitare ale căilor, se pot face pe cât posibil următoarele în proiectare:
1. Din cele două aspecte ale costului și calității semnalului, selectați o dimensiune rezonabilă a căilor. De exemplu, pentru designul PCB al modulului de memorie cu 6-10 straturi, este mai bine să folosiți vii de 10/20Mil (găurite/pad). Pentru unele plăci de dimensiuni mici de înaltă densitate, puteți încerca și să utilizați 8/18Mil. gaură. În condițiile tehnice actuale, este dificil să folosiți vii mai mici. Pentru vii de alimentare sau de masă, puteți lua în considerare utilizarea unei dimensiuni mai mari pentru a reduce impedanța.
2. Cele două formule discutate mai sus pot fi concluzionate că utilizarea unui PCB mai subțire este benefică pentru a reduce cei doi parametri paraziți ai via.
3. Încercați să nu schimbați straturile urmelor de semnal de pe placa PCB, adică încercați să nu utilizați vii inutile.
4. Pinii de alimentare și de împământare trebuie găuriți în apropiere, iar cablul dintre via și știft trebuie să fie cât mai scurt posibil, deoarece vor crește inductanța. În același timp, cablurile de alimentare și de masă trebuie să fie cât mai groase posibil pentru a reduce impedanța.
5. Așezați niște vii împământate lângă viile stratului de semnal pentru a furniza cea mai apropiată buclă pentru semnal. Este chiar posibil să plasați un număr mare de vii de masă redundante pe placa PCB. Desigur, designul trebuie să fie flexibil. Modelul via discutat mai devreme este cazul în care există tampoane pe fiecare strat. Uneori, putem reduce sau chiar elimina tampoane ale unor straturi. Mai ales atunci când densitatea viilor este foarte mare, poate duce la formarea unei caneluri de rupere care separă bucla din stratul de cupru. Pentru a rezolva această problemă, pe lângă mutarea poziției via, putem lua în considerare și plasarea via-ului pe stratul de cupru. Dimensiunea tamponului este redusă.
01 Ian