Via je jednou z důležitých součástí vícevrstvých desek plošných spojů a náklady na vrtání obvykle tvoří 30% až 40% nákladů na výrobu PCB. Jednoduše řečeno, každý otvor na desce plošných spojů lze nazvat průchodem. Z hlediska funkce lze průchody rozdělit do dvou kategorií: jedna se používá pro elektrické spojení mezi vrstvami; druhý se používá pro upevňovací nebo polohovací zařízení. Z hlediska procesu jsou prokovy obecně rozděleny do tří kategorií, a to slepé prokovy, zakopané prokovy a průchozí prokovy.
Slepé průchody jsou umístěny na horním a spodním povrchu desky s plošnými spoji a mají určitou hloubku. Používají se ke spojení povrchové linie a spodní vnitřní linie. Hloubka otvoru obvykle nepřesahuje určitý poměr (clonu). Zakopaný otvor označuje spojovací otvor umístěný ve vnitřní vrstvě desky s plošnými spoji, který nesahá až k povrchu desky plošných spojů. Výše uvedené dva typy otvorů jsou umístěny ve vnitřní vrstvě desky plošných spojů a jsou dokončeny procesem vytváření průchozích otvorů před laminací a během vytváření průchodu se může překrývat několik vnitřních vrstev. Třetí typ se nazývá průchozí otvor, který proniká celou deskou plošných spojů a lze jej použít pro vnitřní propojení nebo jako polohovací otvor pro montáž součásti. Protože průchozí otvor je v procesu snazší realizovat a náklady jsou nižší, používá se ve většině desek plošných spojů namísto dalších dvou druhů průchozích otvorů. Níže uvedené průchozí otvory, pokud není uvedeno jinak, jsou považovány za průchozí otvory.
1. Z konstrukčního hlediska se průchod skládá hlavně ze dvou částí, jednou je vyvrtaný otvor uprostřed a druhou je oblast podložky kolem vyvrtaného otvoru. Velikost těchto dvou částí určuje velikost průchodu. Je zřejmé, že při vysokorychlostním designu desek plošných spojů s vysokou hustotou návrháři vždy doufají, že čím menší je průchozí otvor, tím lépe, aby na desce mohlo zůstat více prostoru pro kabeláž. navíc, čím menší je průchozí otvor, tím parazitní kapacita je sama o sobě. Čím menší je, tím je vhodnější pro vysokorychlostní obvody. Zmenšení velikosti otvoru však také přináší zvýšení nákladů a velikost prokovů nelze zmenšovat donekonečna. Je omezena procesními technologiemi, jako je vrtání a pokovování: čím menší je otvor, tím více vrtání Čím déle otvor trvá, tím snazší je odchýlit se od středové polohy; A když hloubka otvoru přesáhne 6násobek průměru vyvrtaného otvoru, nelze zaručit, že stěna otvoru může být rovnoměrně pokovena mědí. Například tloušťka (hloubka průchozího otvoru) normální 6vrstvé desky plošných spojů je asi 50 Mil, takže minimální průměr vrtání, který mohou výrobci desek plošných spojů poskytnout, může dosáhnout pouze 8 Mil.
Za druhé, parazitní kapacita samotného průchozího otvoru má parazitní kapacitu vůči zemi. Pokud je známo, že průměr izolačního otvoru na zemnící vrstvě průchodu je D2, průměr podložky průchodu je D1 a tloušťka desky plošných spojů je T, Dielektrická konstanta substrátu desky je ε a parazitní kapacita průchodu je přibližně: C = 1,41εTD1 / (D2-D1) Hlavním účinkem parazitní kapacity průchodu na obvodu je rozšíření doba náběhu signálu a snížit rychlost obvodu. Například pro desku plošných spojů o tloušťce 50Mil, pokud je použit průchod s vnitřním průměrem 10Mil a průměrem podložky 20Mil a vzdálenost mezi podložkou a zemnící měděnou oblastí je 32Mil, pak můžeme aproximovat průchod pomocí výše uvedeného vzorce Parazitní kapacita je zhruba: C = 1,41 x 4,4 x 0,050 x 0,020 / (0,032-0,020) = 0,517 pF, změna doby náběhu způsobená touto částí kapacity je: T10-90=2.2C(Z0/2)=2.2 x0.517x(55/2)=31.28ps. Z těchto hodnot je patrné ?? Ačkoli účinek zpoždění náběhu způsobeného parazitní kapacitou jednoho průchodu není zřejmý, pokud je průchod použit vícekrát ve stopě pro přepínání mezi vrstvami, měl by konstruktér stále pečlivě zvážit.
3. Parazitní indukčnost prokovů Podobně existují parazitní indukčnosti spolu s parazitními kapacitami ve prokovech. Při návrhu vysokorychlostních digitálních obvodů je poškození způsobené parazitními indukčnostmi průchodů často větší než dopad parazitní kapacity. Jeho parazitní sériová indukčnost oslabí příspěvek obtokového kondenzátoru a oslabí filtrační účinek celého energetického systému. Můžeme jednoduše vypočítat přibližnou parazitní indukčnost průchodu pomocí následujícího vzorce: L=5.08h[ln(4h/d)+1], kde L odkazuje na indukčnost průchodu, h je délka průchodu a d je střed Průměr otvoru. Ze vzorce je patrné, že průměr průchodu má malý vliv na indukčnost a délka průchodu má největší vliv na indukčnost. Stále pomocí výše uvedeného příkladu lze indukčnost průchodu vypočítat jako: L=5.08x0.050[ln(4x0.050/0.010)+1]=1.015nH. Pokud je doba náběhu signálu 1ns, pak je jeho ekvivalentní impedance: XL=πL/T10-90=3.19Ω. Takovou impedanci již nelze ignorovat, když prochází vysokofrekvenční proud. Zvláštní pozornost je třeba věnovat skutečnosti, že přemosťovací kondenzátor musí při připojení výkonové vrstvy a zemnící vrstvy projít dvěma průchody, aby se parazitní indukčnost průchodu zdvojnásobila.
4. Prostřednictvím designu ve vysokorychlostní desce plošných spojů. Prostřednictvím výše uvedené analýzy parazitních charakteristik prokovů můžeme vidět, že při vysokorychlostním návrhu desek plošných spojů zdánlivě jednoduché prokovy často přinášejí velká negativa do návrhu obvodu. efekt. Aby se omezily nepříznivé vlivy způsobené parazitními vlivy prokovů, lze v návrhu v maximální možné míře provést následující:
1. Ze dvou aspektů nákladů a kvality signálu vyberte přiměřenou velikost průchodů. Například pro návrh PCB 6-10vrstvého paměťového modulu je lepší použít průchody 10/20Mil (vrtané / podložky). U některých desek malé velikosti s vysokou hustotou můžete také zkusit použít 8/18Mil. díra. Za současných technických podmínek je obtížné používat menší prokovy. U napájecích nebo zemních průchodů můžete zvážit použití větší velikosti pro snížení impedance.
2. Ze dvou výše diskutovaných vzorců lze vyvodit závěr, že použití tenčí desky plošných spojů je výhodné pro snížení dvou parazitních parametrů prokovu.
3. Snažte se neměnit vrstvy signálových stop na desce plošných spojů, to znamená snažit se nepoužívat zbytečné průchody.
4. Napájecí a zemnící kolíky by měly být vyvrtány poblíž a vodič mezi průchodem a kolíkem by měl být co nejkratší, protože zvýší indukčnost. Současně by napájecí a zemnící vodiče měly být co nejsilnější, aby se snížila impedance.
5. Umístěte několik uzemněných průchodů do blízkosti průchodů signální vrstvy, abyste vytvořili nejbližší smyčku pro signál. Na desku plošných spojů je dokonce možné umístit velké množství nadbytečných zemnících průchodů. Samozřejmě, design musí být flexibilní. Výše diskutovaný model via je případ, kdy jsou na každé vrstvě podložky. Někdy můžeme zmenšit nebo dokonce odstranit vycpávky některých vrstev. Zvláště když je hustota prokovů velmi vysoká, může to vést k vytvoření praskací drážky, která odděluje smyčku v měděné vrstvě. K vyřešení tohoto problému můžeme kromě přesunutí polohy průchodu zvážit také umístění průchodu na měděnou vrstvu. Velikost podložky je zmenšena.
01 Ledna