La via è uno dei componenti importanti del PCB multistrato e il costo della perforazione di solito rappresenta dal 30% al 40% del costo di produzione del PCB. In poche parole, ogni foro sul PCB può essere chiamato via. Dal punto di vista della funzione, le vie possono essere suddivise in due categorie: una viene utilizzata per i collegamenti elettrici tra gli strati; l'altro viene utilizzato per il fissaggio o il posizionamento di dispositivi. In termini di processo, le vie sono generalmente suddivise in tre categorie, vale a dire vie cieche, vie interrate e vie passanti.
I via ciechi si trovano sulle superfici superiore e inferiore del circuito stampato e hanno una certa profondità. Vengono utilizzati per collegare la linea di superficie e la linea interna sottostante. La profondità del foro di solito non supera un certo rapporto (apertura). Il foro interrato si riferisce al foro di connessione situato nello strato interno del circuito stampato, che non si estende fino alla superficie del circuito stampato. I due tipi di fori sopra menzionati si trovano nello strato interno del circuito stampato e sono completati da un processo di formatura a foro passante prima della laminazione e diversi strati interni possono essere sovrapposti durante la formazione della via. Il terzo tipo è chiamato foro passante, che penetra nell'intero circuito stampato e può essere utilizzato per l'interconnessione interna o come foro di posizionamento per il montaggio di componenti. Poiché il foro passante è più facile da realizzare nel processo e il costo è inferiore, viene utilizzato nella maggior parte dei circuiti stampati al posto degli altri due tipi di fori passanti. I fori di via menzionati di seguito, se non diversamente specificato, sono considerati fori di passaggio.
1. Dal punto di vista del design, una via è composta principalmente da due parti, una è il foro al centro e l'altra è l'area del pad attorno al foro. La dimensione di queste due parti determina la dimensione del via. Ovviamente, nella progettazione di PCB ad alta velocità e ad alta densità, i progettisti sperano sempre che più piccolo è il foro di passaggio, meglio è, in modo da poter lasciare più spazio di cablaggio sulla scheda. Inoltre, più piccolo è il foro di via, la capacità parassita è propria. Più è piccolo, più è adatto per circuiti ad alta velocità. Tuttavia, la riduzione della dimensione del foro comporta anche un aumento dei costi e la dimensione delle vie non può essere ridotta indefinitamente. È limitato da tecnologie di processo come la foratura e la placcatura: più piccolo è il foro, maggiore è la perforazione Più lungo è il foro, più facile è deviare dalla posizione centrale; E quando la profondità del foro supera 6 volte il diametro del foro praticato, non si può garantire che la parete del foro possa essere uniformemente placcata con rame. Ad esempio, lo spessore (profondità del foro passante) di una normale scheda PCB a 6 strati è di circa 50 mil, quindi il diametro minimo di foratura che i produttori di PCB possono fornire può raggiungere solo 8 mil.
In secondo luogo, la capacità parassita del foro di via stesso ha una capacità parassita al suolo. Se è noto che il diametro del foro di isolamento sullo strato di terra della via è D2, il diametro della piazzola della via è D1 e lo spessore della scheda PCB è T, la costante dielettrica del substrato della scheda è ε e la capacità parassita della via è approssimativamente: C = 1.41εTD1 / (D2-D1) L'effetto principale della capacità parassita della via sul circuito è quello di estendere il tempo di salita del segnale e ridurre la velocità del circuito. Ad esempio, per un PCB con uno spessore di 50 Mil, se viene utilizzato un via con un diametro interno di 10Mil e un diametro del pad di 20Mil e la distanza tra il pad e l'area di rame di terra è 32Mil, allora possiamo approssimare il via utilizzando la formula sopra La capacità parassita è approssimativamente: C = 1,41x4,4x0,050x0,020 / (0,032-0,020) = 0,517 pF, la variazione del tempo di salita causata da questa parte della capacità è: T10-90=2.2C(Z0/2)=2.2 x0.517x(55/2)=31.28ps. Si può vedere da questi valori ?? Sebbene l'effetto del ritardo di salita causato dalla capacità parassita di una singola via non sia ovvio, se la via viene utilizzata più volte nella traccia per passare da uno strato all'altro, il progettista dovrebbe comunque considerare attentamente.
3. Induttanza parassita dei via Allo stesso modo, ci sono induttanze parassite insieme a capacità parassite nei via. Nella progettazione di circuiti digitali ad alta velocità, il danno causato dalle induttanze parassite delle vie è spesso maggiore dell'impatto della capacità parassita. La sua induttanza in serie parassita indebolirà il contributo del condensatore di bypass e indebolirà l'effetto filtrante dell'intero sistema di alimentazione. Possiamo semplicemente calcolare l'induttanza parassita approssimativa di una via con la seguente formula: L=5.08h[ln(4h/d)+1] dove L si riferisce all'induttanza della via, h è la lunghezza della via e d è il centro Il diametro del foro. Si può vedere dalla formula che il diametro della via ha una piccola influenza sull'induttanza e la lunghezza della via ha la maggiore influenza sull'induttanza. Sempre utilizzando l'esempio precedente, l'induttanza della via può essere calcolata come: L=5.08x0.050[ln(4x0.050/0.010)+1]=1.015nH. Se il tempo di salita del segnale è di 1ns, allora la sua impedenza equivalente è: XL=πL/T10-90=3.19Ω. Tale impedenza non può più essere ignorata quando passa la corrente ad alta frequenza. Particolare attenzione dovrebbe essere prestata al fatto che il condensatore di bypass deve passare attraverso due vie quando si collega lo strato di alimentazione e lo strato di terra, in modo che l'induttanza parassita della via raddoppi.
4. Via design in PCB ad alta velocità. Attraverso l'analisi di cui sopra delle caratteristiche parassite dei via, possiamo vedere che nella progettazione di PCB ad alta velocità, i via apparentemente semplici spesso portano grandi negativi alla progettazione dei circuiti. effetto. Al fine di ridurre gli effetti negativi causati dagli effetti parassitari delle vie, nella progettazione si può fare il più possibile quanto segue:
1. Tra i due aspetti del costo e della qualità del segnale, selezionare una dimensione ragionevole dei via. Ad esempio, per la progettazione di PCB del modulo di memoria a 6-10 strati, è meglio utilizzare vie da 10/20 Mil (forato/pad). Per alcune schede di piccole dimensioni ad alta densità, puoi anche provare a utilizzare 8/18Mil. buco. Nelle attuali condizioni tecniche, è difficile utilizzare vie più piccole. Per le vie di alimentazione o di terra, si può prendere in considerazione l'utilizzo di una dimensione maggiore per ridurre l'impedenza.
2. Le due formule discusse sopra possono essere concluse che l'uso di un PCB più sottile è vantaggioso per ridurre i due parametri parassiti della via.
3. Cerca di non modificare gli strati delle tracce del segnale sulla scheda PCB, vale a dire, cerca di non utilizzare via non necessari.
4. I pin di alimentazione e di terra devono essere forati nelle vicinanze e il cavo tra la via e il pin deve essere il più corto possibile, perché aumenteranno l'induttanza. Allo stesso tempo, i cavi di alimentazione e di terra dovrebbero essere il più spessi possibile per ridurre l'impedenza.
5. Posizionare alcuni via con messa a terra vicino ai via dello strato del segnale per fornire il loop più vicino per il segnale. È anche possibile posizionare un gran numero di vie di terra ridondanti sulla scheda PCB. Naturalmente, il design deve essere flessibile. Il modello di via discusso in precedenza è il caso in cui sono presenti piazzole su ogni strato. A volte, possiamo ridurre o addirittura rimuovere i cuscinetti di alcuni strati. Soprattutto quando la densità dei via è molto elevata, può portare alla formazione di un solco di rottura che separa l'anello nello strato di rame. Per risolvere questo problema, oltre a spostare la posizione della via, possiamo anche considerare di posizionare la via sullo strato di rame. La dimensione del pad è ridotta.
01 gennaio