السعة الطفيلية والحث الطفيلي لـ Via

1. عبر

تعد Vias أحد المكونات المهمة لمركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور متعددة الطبقات ، وعادة ما تمثل تكلفة الحفر 30 في المائة إلى 40 في المائة من تكلفة تصنيع ثنائي الفينيل متعدد الكلور. ببساطة ، يمكن استدعاء كل ثقب على PCB باسم عبر. من منظور الوظيفة ، يمكن تقسيم vias إلى فئتين: الأولى تستخدم للتوصيل الكهربائي بين الطبقات ؛ يتم استخدام الآخر لتثبيت أو وضع الأجهزة. من حيث العملية ، يتم تقسيم هذه المنافذ عمومًا إلى ثلاث فئات ، وهي فيا أعمى ، وفيات مدفونة ومن خلال فيا. توجد الثقوب العمياء على الأسطح العلوية والسفلية للوحة الدائرة المطبوعة ولها عمق معين للاتصال بين الدائرة السطحية والدائرة الداخلية الأساسية. لا يتجاوز عمق الحفرة عادة نسبة معينة (الفتحة). تشير الثقوب المدفونة إلى ثقوب التوصيل الموجودة في الطبقة الداخلية للوحة الدائرة المطبوعة ، والتي لا تمتد إلى سطح لوحة الدائرة. يوجد النوعان أعلاه من الثقوب في الطبقة الداخلية للوحة الدائرة. قبل التصفيح ، يتم إتمام عملية التشكيل عبر الفتحة ، وقد تتداخل عدة طبقات داخلية أثناء تكوين الفتحة عبر الفتحة. النوع الثالث يسمى ثقب من خلال ، والذي يمر عبر لوحة الدائرة بأكملها ويمكن استخدامه لتحقيق الترابط الداخلي أو كفتحة تثبيت للمكونات. نظرًا لأنه من السهل تحقيق الثقب من خلال العملية والتكلفة أقل ، فإن معظم لوحات الدوائر المطبوعة تستخدمها بدلاً من النوعين الآخرين من فيا. تعتبر فيا المذكورة أدناه ، ما لم ينص على خلاف ذلك ، على أنها فيا. من وجهة نظر التصميم ، تتكون الـ via بشكل أساسي من جزأين ، أحدهما عبارة عن ثقب الحفر في المنتصف ، والآخر عبارة عن منطقة الوسادة حول فتحة الحفر ، كما هو موضح في الشكل أدناه. حجم هذين الجزأين يحدد حجم عبر. من الواضح أنه في تصميم ثنائي الفينيل متعدد الكلور عالي السرعة وعالي الكثافة ، يأمل المصمم دائمًا أنه كلما كانت الفتحة أصغر ، كان ذلك أفضل ، بحيث يمكن ترك مساحة أكبر للأسلاك على اللوحة. بالإضافة إلى ذلك ، كلما كانت الفتحة العابرة أصغر ، كانت السعة الطفيلية نفسها أصغر. كلما كانت أصغر ، كلما كانت مناسبة للدوائر عالية السرعة. ومع ذلك ، يؤدي تقليل حجم الفتحة أيضًا إلى زيادة التكلفة ، ولا يمكن تقليل حجم الفتحة عبر الفتحة إلى أجل غير مسمى. وهي محدودة بتقنية الحفر والطلاء: فكلما كانت الحفرة أصغر ، كلما كان من الأسهل الحفر. وعندما يتجاوز عمق الحفرة 6 أضعاف قطر الحفرة المحفورة ، فمن المستحيل التأكد من أن جدار الفتحة يمكن أن يكون مطليًا بالنحاس بالتساوي. على سبيل المثال ، يبلغ سمك (عمق الفتحة) لطبقة لوحة PCB العادية 6- حوالي 50 ميل ، لذا فإن قطر الحفر الذي يمكن أن توفره الشركات المصنعة لثنائي الفينيل متعدد الكلور صغير يصل إلى 8 ميل.

ثانيًا ، السعة الطفيلية لـ via

الحفرة نفسها لها سعة طفيلية على الأرض. إذا كان من المعروف أن قطر فتحة العزل على الطبقة الأرضية هو D2 ، فإن قطر الوسادة عبر الوسادة هو D1 ، وسمك لوحة PCB هو T ، وثابت العزل الكهربائي لركيزة اللوحة هو ε ، السعة الطفيلية للفتحة عبر الفتحة تقريبًا: C =1. 41εTD1 / (D 2- D1) التأثير الرئيسي للسعة الطفيلية للفتحة العابرة على الدائرة هو إطالة وقت صعود الإشارة وتقليل سرعة الدائرة. على سبيل المثال ، بالنسبة للوحة PCB بسمك 5 0 Mil ، إذا تم استخدام فتحة عبر قطرها الداخلي 1 0 Mil وقطر الوسادة 2 0 Mil ، والمسافة بين الوسادة ومنطقة الأرض النحاسية هي 32 ميل ، ثم يمكننا تقريب الفتحة عبر الصيغة أعلاه. السعة الطفيلية هي تقريبًا: C =1. 41x4.4x 0. {{30 }} 50x0.020 / (0. {{20}. 020) =0. 517pF ، وتغير وقت الارتفاع الناجم عن هذا الجزء من السعة هو: T 10-90=2. 2C (Z0 / 2) ) =2. 2 × 0.517 × (55/2) =31. 28 ثانية. من هذه القيم ، يمكن ملاحظة أنه على الرغم من أن تأثير إبطاء التأخير المتزايد الناجم عن السعة الطفيلية من خلال واحد ليس واضحًا ، إذا تم استخدام عبر عدة مرات في الأسلاك للتبديل بين الطبقات ، لا يزال المصمم بحاجة إلى اعتبرها بعناية.

3. الحث الطفيلي لل فيا

وبالمثل ، يوجد تحريض طفيلي بالإضافة إلى سعة طفيلية في الفتحة العابرة. في تصميم الدوائر الرقمية عالية السرعة ، غالبًا ما يكون الضرر الناجم عن الحث الطفيلي للفتحة العابرة أكبر من تأثير السعة الطفيلية. سوف يضعف الحث المتسلسل الطفلي مساهمة مكثف الالتفافية ويضعف تأثير الترشيح لنظام الطاقة بأكمله. يمكننا استخدام الصيغة التالية لحساب المحاثة الطفيلية التقريبية لـ via: () - إرشادات تصميم ثنائي الفينيل متعدد الكلور - حول Vias حيث يشير L إلى محاثة عبر ، و h هو طول طريق ، و d هو قطر مركز حفر حفرة. يمكن أن نرى من الصيغة أن قطر الفتحة العابرة له تأثير ضئيل على المحاثة ، لكن طول الفتحة العابرة له تأثير كبير على المحاثة. باستخدام المثال أعلاه ، يمكن حساب محاثة عبر كما يلي: L =5. 0 8x 0. 0 50 [ln (4x0.050 / 0.010) 1] =1. 015nH. إذا كان وقت صعود الإشارة هو 1ns ، فإن المعاوقة المكافئة لها هي: XL=πL / T 10-90=3. 19Ω. لم يعد من الممكن تجاهل هذه الممانعة عندما يكون هناك تيار عالي التردد يمر. على وجه الخصوص ، تجدر الإشارة إلى أن مكثف الالتفاف يحتاج إلى المرور عبر فتحتين عند توصيل طبقة الطاقة والطبقة الأرضية ، بحيث يتضاعف الحث الطفيلي للفتحات. 4. من خلال التصميم في PCB عالي السرعة من خلال التحليل أعلاه للخصائص الطفيلية لـ vias ، يمكننا أن نرى أنه في تصميم ثنائي الفينيل متعدد الكلور عالي السرعة ، غالبًا ما يكون للفتحات البسيطة تأثيرات سلبية كبيرة على تصميم الدوائر. تأثير.

من أجل تقليل الآثار الضارة الناجمة عن التأثيرات الطفيلية للفيا ، يمكننا أن نبذل قصارى جهدنا في التصميم:

1. بالنظر إلى كلاً من التكلفة وجودة الإشارة ، اختر حجمًا معقولًا من خلال الفتحة. على سبيل المثال ، بالنسبة 6-10 لطبقات تصميم وحدة الذاكرة ثنائي الفينيل متعدد الكلور ، فمن الأفضل استخدام 10/20 ميل (حفر / وسادة). بالنسبة لبعض الألواح عالية الكثافة وصغيرة الحجم ، يمكنك أيضًا محاولة استخدام 8 / 18Mil vias. فتحة. في ظل الظروف الفنية الحالية ، من الصعب استخدام فيا أصغر حجمًا. بالنسبة للفتحات الكهربائية أو الأرضية ، فكر في استخدام حجم أكبر لتقليل المقاومة.

2. من الصيغتين اللتين تمت مناقشتهما أعلاه ، يمكن استنتاج أن استخدام لوح ثنائي الفينيل متعدد الكلور أرق مفيد لتقليل المعلمتين الطفيلية لـ via.

3. حاول ألا تغير طبقة آثار الإشارة على ثنائي الفينيل متعدد الكلور ، أي حاول ألا تستخدم فتحات غير ضرورية.

4. يجب حفر دبابيس مصدر الطاقة والأرض عن طريق الثقوب القريبة. كلما كانت الخيوط أقصر بين الفتحات عبر والدبابيس ، كان ذلك أفضل ، لأنها ستزيد من الحث. في الوقت نفسه ، يجب أن تكون خيوط الطاقة والأرض سميكة قدر الإمكان لتقليل المقاومة.

5. ضع بعض المنافذ الأرضية بالقرب من المنافذ حيث تغير الإشارة الطبقات لتوفير حلقة قريبة للإشارة. بل إنه من الممكن وضع عدد كبير من قطع الأرض الزائدة عن الحاجة على ثنائي الفينيل متعدد الكلور. بالطبع ، هناك حاجة إلى المرونة في التصميم. النموذج عبر الذي تمت مناقشته أعلاه هو الحالة التي تحتوي فيها كل طبقة على وسادة ، وفي بعض الأحيان ، يمكننا تقليل أو حتى إزالة وسادات بعض الطبقات. خاصة في حالة وجود كثافة ثقب كبيرة جدًا ، فقد يتسبب ذلك في حدوث فتحة مكسورة تعزل الحلقة الموجودة على الطبقة النحاسية. لحل هذه المشكلة ، بالإضافة إلى تحريك موضع الـ via ، يمكننا أيضًا التفكير في وضع الـ via على الطبقة النحاسية. يتم تقليل حجم الوسادة.