ثنائي الفينيل متعدد الكلور عبر مشاركة مهارات التصميم
يعد Via أحد المكونات المهمة لثنائي الفينيل متعدد الكلور متعدد الطبقات ، وعادة ما تمثل تكلفة الحفر 30٪ إلى 40٪ من تكلفة تصنيع ثنائي الفينيل متعدد الكلور. ببساطة ، يمكن تسمية كل ثقب على ثنائي الفينيل متعدد الكلور عبر. من وجهة نظر الوظيفة ، يمكن تقسيم الفتحات إلى فئتين: واحدة تستخدم للتوصيلات الكهربائية بين الطبقات. يستخدم الآخر لتثبيت أو تحديد المواقع. من حيث العملية ، تنقسم الفتحات بشكل عام إلى ثلاث فئات ، وهي الفتحات العمياء ، والفتحات المدفونة ومن خلال الفتحات.
توجد الفتحات العمياء على الأسطح العلوية والسفلية للوحة الدوائر المطبوعة ولها عمق معين. يتم استخدامها لربط خط السطح والخط الداخلي الأساسي. لا يتجاوز عمق الحفرة عادة نسبة معينة (فتحة). يشير الثقب المدفون إلى فتحة التوصيل الموجودة في الطبقة الداخلية للوحة الدوائر المطبوعة ، والتي لا تمتد إلى سطح لوحة الدائرة. يوجد نوعان من الثقوب المذكورين أعلاه في الطبقة الداخلية للوحة الدائرة ، ويتم إكمالهما من خلال عملية تشكيل من خلال الفتحة قبل التصفيح ، وقد تتداخل عدة طبقات داخلية أثناء تكوين العبر. النوع الثالث يسمى ثقب من خلال الفتحة ، والتي تخترق لوحة الدائرة بأكملها ويمكن استخدامها للتوصيل البيني الداخلي أو كفتحة تحديد المواقع لتركيب المكونات. نظرا لأن الثقب من خلال الثقب أسهل في العملية والتكلفة أقل ، يتم استخدامه في معظم لوحات الدوائر المطبوعة بدلا من النوعين الآخرين من الثقوب. تعتبر الثقوب المذكورة أدناه ، ما لم ينص على خلاف ذلك ، على أنها ثقوب عبر الثقوب.
1. من وجهة نظر التصميم ، يتكون العبر بشكل أساسي من جزأين ، أحدهما هو فتحة الحفر في المنتصف ، والآخر هو منطقة الوسادة حول فتحة الحفر. يحدد حجم هذين الجزأين حجم عبر. من الواضح ، في تصميم ثنائي الفينيل متعدد الكلور عالي السرعة وعالي الكثافة ، يأمل المصممون دائما أنه كلما كان الثقب أصغر ، كان ذلك أفضل ، بحيث يمكن ترك مساحة أكبر من الأسلاك على السبورة. بالإضافة إلى ذلك ، كلما كان الثقب أصغر ، كانت السعة الطفيلية الخاصة به. كلما كان أصغر ، كلما كان أكثر ملاءمة للدوائر عالية السرعة. ومع ذلك ، فإن تقليل حجم الثقب يؤدي أيضا إلى زيادة في التكلفة ، ولا يمكن تقليل حجم الفتحات إلى أجل غير مسمى. إنه محدود بتقنيات العملية مثل الحفر والطلاء: كلما كان الثقب أصغر ، زاد الحفر كلما طالت مدة الثقب ، كان من الأسهل الانحراف عن الوضع المركزي ؛ وعندما يتجاوز عمق الحفرة 6 أضعاف قطر الحفرة المحفورة ، لا يمكن ضمان أن جدار الثقب يمكن طلاؤه بشكل موحد بالنحاس. على سبيل المثال ، يبلغ سمك (من خلال عمق الثقب) للوحة PCB العادية المكونة من 6 طبقات حوالي 50 مل ، وبالتالي فإن الحد الأدنى لقطر الحفر الذي يمكن أن يوفره مصنعو ثنائي الفينيل متعدد الكلور يمكن أن يصل إلى 8 مل فقط.
ثانيا ، السعة الطفيلية للثقب عبر نفسه لها سعة طفيلية على الأرض. إذا كان من المعروف أن قطر فتحة العزل على الطبقة الأرضية من عبر هو D2 ، فإن قطر اللوحة عبر هو D1 ، وسمك لوحة ثنائي الفينيل متعدد الكلور هو T ، وثابت العزل الكهربائي لركيزة اللوحة هو ε ، والسعة الطفيلية للعبر تقريب: C = 1.41εTD1 / (D2-D1) التأثير الرئيسي للسعة الطفيلية للعبر على الدائرة هو تمديد ارتفاع وقت الإشارة وتقليل سرعة الدائرة. على سبيل المثال ، بالنسبة لثنائي الفينيل متعدد الكلور بسمك 50 مل ، إذا تم استخدام عبر بقطر داخلي يبلغ 10 مل وقطر وسادة يبلغ 20 مل ، وكانت المسافة بين الوسادة ومنطقة النحاس المطحون 32 مل ، فيمكننا تقريب عبر باستخدام الصيغة أعلاه السعة الطفيلية تقريبا: C = 1.41x4.4x0.050x0.020 / (0.032-0.020) = 0.517pF ، تغيير وقت الارتفاع الناجم عن هذا الجزء من السعة هو: T10-90 = 2.2C (Z0 / 2) = 2.2 x0.517x (55/2) = 31.28ps. يمكن رؤيته من هذه القيم ؟؟ أنه على الرغم من أن تأثير تأخير الارتفاع الناجم عن السعة الطفيلية لطريق واحد ليس واضحا ، إذا تم استخدام Via عدة مرات في التتبع للتبديل بين الطبقات ، فلا يزال يتعين على المصمم التفكير بعناية.
3. الحث الطفيلي للفتحات وبالمثل ، هناك محاثات طفيلية جنبا إلى جنب مع السعات الطفيلية في الفتحات. في تصميم الدوائر الرقمية عالية السرعة ، غالبا ما يكون الضرر الناجم عن المحاثات الطفيلية للفتحات أكبر من تأثير السعة الطفيلية. سيؤدي محاثة السلسلة الطفيلية إلى إضعاف مساهمة المكثف الجانبي وإضعاف تأثير الترشيح لنظام الطاقة بأكمله. يمكننا ببساطة حساب الحث الطفيلي التقريبي ل a via بالصيغة التالية: L = 5.08h [ln (4h / d) + 1] حيث يشير L إلى محاثة عبر ، h هو طول عبر ، و d هو مركز قطر الثقب. يمكن ملاحظة من الصيغة أن قطر العبر له تأثير ضئيل على الحث ، وأن طول العبر له التأثير الأكبر على الحث. مع الاستمرار في استخدام المثال أعلاه ، يمكن حساب محاثة العبر على النحو التالي: L = 5.08x0.050 [ln (4x0.050 / 0.010) + 1] = 1.015nH. إذا كان وقت صعود الإشارة هو 1ns ، فإن مقاومتها المكافئة هي: XL = πL / T10-90 = 3.19Ω. لم يعد من الممكن تجاهل هذه المعاوقة عند مرور التيار عالي التردد. يجب إيلاء اهتمام خاص لحقيقة أن المكثف الجانبي يحتاج إلى المرور عبر فتحتين عند توصيل طبقة الطاقة والطبقة الأرضية ، بحيث يتضاعف الحث الطفيلي للعبر.
4. عبر التصميم في ثنائي الفينيل متعدد الكلور عالي السرعة. من خلال التحليل أعلاه للخصائص الطفيلية للفتحات ، يمكننا أن نرى أنه في تصميم ثنائي الفينيل متعدد الكلور عالي السرعة ، غالبا ما تجلب الفتحات التي تبدو بسيطة سلبيات كبيرة لتصميم الدائرة. أثر. من أجل تقليل الآثار الضارة الناجمة عن التأثيرات الطفيلية للفتحات ، يمكن القيام بما يلي في التصميم قدر الإمكان:
1. من جانبي التكلفة وجودة الإشارة ، حدد حجما معقولا من الفتحات. على سبيل المثال ، بالنسبة لتصميم وحدة ذاكرة 6-10 طبقات ثنائي الفينيل متعدد الكلور ، من الأفضل استخدام فتحات 10 / 20 مل (محفورة / وسادة). بالنسبة لبعض الألواح الصغيرة الحجم عالية الكثافة ، يمكنك أيضا محاولة استخدام 8/18Mil. ثقب. في ظل الظروف الفنية الحالية ، من الصعب استخدام فتحات أصغر. بالنسبة للطاقة أو الفتحات الأرضية ، يمكنك التفكير في استخدام حجم أكبر لتقليل المقاومة.
2. يمكن استنتاج الصيغتين اللتين تمت مناقشتهما أعلاه أن استخدام ثنائي الفينيل متعدد الكلور أرق مفيد لتقليل المعلمتين الطفيليتين عبر.
3. حاول ألا تغير طبقات آثار الإشارة على لوحة PCB ، أي حاول ألا تستخدم فتحات غير ضرورية.
4. يجب حفر دبابيس الطاقة والأرض في مكان قريب ، ويجب أن يكون الرصاص بين المعبر والدبوس قصيرا قدر الإمكان ، لأنها ستزيد من الحث. في الوقت نفسه ، يجب أن تكون أسلاك الطاقة والأرض سميكة قدر الإمكان لتقليل المقاومة.
5. ضع بعض الفتحات المؤرضة بالقرب من فتحات طبقة الإشارة لتوفير أقرب حلقة للإشارة. من الممكن أيضا وضع عدد كبير من الفتحات الأرضية الزائدة عن الحاجة على لوحة ثنائي الفينيل متعدد الكلور. بالطبع ، يجب أن يكون التصميم مرنا. نموذج عبر الذي تمت مناقشته سابقا هو الحالة التي توجد فيها وسادات على كل طبقة. في بعض الأحيان ، يمكننا تقليل أو حتى إزالة وسادات بعض الطبقات. خاصة عندما تكون كثافة الفتحات عالية جدا ، فقد يؤدي ذلك إلى تكوين أخدود كسر يفصل الحلقة في الطبقة النحاسية. لحل هذه المشكلة ، بالإضافة إلى تحريك موضع المسار عبر ، يمكننا أيضا التفكير في وضع العبر على الطبقة النحاسية. يتم تقليل حجم الوسادة.
توجد الفتحات العمياء على الأسطح العلوية والسفلية للوحة الدوائر المطبوعة ولها عمق معين. يتم استخدامها لربط خط السطح والخط الداخلي الأساسي. لا يتجاوز عمق الحفرة عادة نسبة معينة (فتحة). يشير الثقب المدفون إلى فتحة التوصيل الموجودة في الطبقة الداخلية للوحة الدوائر المطبوعة ، والتي لا تمتد إلى سطح لوحة الدائرة. يوجد نوعان من الثقوب المذكورين أعلاه في الطبقة الداخلية للوحة الدائرة ، ويتم إكمالهما من خلال عملية تشكيل من خلال الفتحة قبل التصفيح ، وقد تتداخل عدة طبقات داخلية أثناء تكوين العبر. النوع الثالث يسمى ثقب من خلال الفتحة ، والتي تخترق لوحة الدائرة بأكملها ويمكن استخدامها للتوصيل البيني الداخلي أو كفتحة تحديد المواقع لتركيب المكونات. نظرا لأن الثقب من خلال الثقب أسهل في العملية والتكلفة أقل ، يتم استخدامه في معظم لوحات الدوائر المطبوعة بدلا من النوعين الآخرين من الثقوب. تعتبر الثقوب المذكورة أدناه ، ما لم ينص على خلاف ذلك ، على أنها ثقوب عبر الثقوب.
1. من وجهة نظر التصميم ، يتكون العبر بشكل أساسي من جزأين ، أحدهما هو فتحة الحفر في المنتصف ، والآخر هو منطقة الوسادة حول فتحة الحفر. يحدد حجم هذين الجزأين حجم عبر. من الواضح ، في تصميم ثنائي الفينيل متعدد الكلور عالي السرعة وعالي الكثافة ، يأمل المصممون دائما أنه كلما كان الثقب أصغر ، كان ذلك أفضل ، بحيث يمكن ترك مساحة أكبر من الأسلاك على السبورة. بالإضافة إلى ذلك ، كلما كان الثقب أصغر ، كانت السعة الطفيلية الخاصة به. كلما كان أصغر ، كلما كان أكثر ملاءمة للدوائر عالية السرعة. ومع ذلك ، فإن تقليل حجم الثقب يؤدي أيضا إلى زيادة في التكلفة ، ولا يمكن تقليل حجم الفتحات إلى أجل غير مسمى. إنه محدود بتقنيات العملية مثل الحفر والطلاء: كلما كان الثقب أصغر ، زاد الحفر كلما طالت مدة الثقب ، كان من الأسهل الانحراف عن الوضع المركزي ؛ وعندما يتجاوز عمق الحفرة 6 أضعاف قطر الحفرة المحفورة ، لا يمكن ضمان أن جدار الثقب يمكن طلاؤه بشكل موحد بالنحاس. على سبيل المثال ، يبلغ سمك (من خلال عمق الثقب) للوحة PCB العادية المكونة من 6 طبقات حوالي 50 مل ، وبالتالي فإن الحد الأدنى لقطر الحفر الذي يمكن أن يوفره مصنعو ثنائي الفينيل متعدد الكلور يمكن أن يصل إلى 8 مل فقط.
ثانيا ، السعة الطفيلية للثقب عبر نفسه لها سعة طفيلية على الأرض. إذا كان من المعروف أن قطر فتحة العزل على الطبقة الأرضية من عبر هو D2 ، فإن قطر اللوحة عبر هو D1 ، وسمك لوحة ثنائي الفينيل متعدد الكلور هو T ، وثابت العزل الكهربائي لركيزة اللوحة هو ε ، والسعة الطفيلية للعبر تقريب: C = 1.41εTD1 / (D2-D1) التأثير الرئيسي للسعة الطفيلية للعبر على الدائرة هو تمديد ارتفاع وقت الإشارة وتقليل سرعة الدائرة. على سبيل المثال ، بالنسبة لثنائي الفينيل متعدد الكلور بسمك 50 مل ، إذا تم استخدام عبر بقطر داخلي يبلغ 10 مل وقطر وسادة يبلغ 20 مل ، وكانت المسافة بين الوسادة ومنطقة النحاس المطحون 32 مل ، فيمكننا تقريب عبر باستخدام الصيغة أعلاه السعة الطفيلية تقريبا: C = 1.41x4.4x0.050x0.020 / (0.032-0.020) = 0.517pF ، تغيير وقت الارتفاع الناجم عن هذا الجزء من السعة هو: T10-90 = 2.2C (Z0 / 2) = 2.2 x0.517x (55/2) = 31.28ps. يمكن رؤيته من هذه القيم ؟؟ أنه على الرغم من أن تأثير تأخير الارتفاع الناجم عن السعة الطفيلية لطريق واحد ليس واضحا ، إذا تم استخدام Via عدة مرات في التتبع للتبديل بين الطبقات ، فلا يزال يتعين على المصمم التفكير بعناية.
3. الحث الطفيلي للفتحات وبالمثل ، هناك محاثات طفيلية جنبا إلى جنب مع السعات الطفيلية في الفتحات. في تصميم الدوائر الرقمية عالية السرعة ، غالبا ما يكون الضرر الناجم عن المحاثات الطفيلية للفتحات أكبر من تأثير السعة الطفيلية. سيؤدي محاثة السلسلة الطفيلية إلى إضعاف مساهمة المكثف الجانبي وإضعاف تأثير الترشيح لنظام الطاقة بأكمله. يمكننا ببساطة حساب الحث الطفيلي التقريبي ل a via بالصيغة التالية: L = 5.08h [ln (4h / d) + 1] حيث يشير L إلى محاثة عبر ، h هو طول عبر ، و d هو مركز قطر الثقب. يمكن ملاحظة من الصيغة أن قطر العبر له تأثير ضئيل على الحث ، وأن طول العبر له التأثير الأكبر على الحث. مع الاستمرار في استخدام المثال أعلاه ، يمكن حساب محاثة العبر على النحو التالي: L = 5.08x0.050 [ln (4x0.050 / 0.010) + 1] = 1.015nH. إذا كان وقت صعود الإشارة هو 1ns ، فإن مقاومتها المكافئة هي: XL = πL / T10-90 = 3.19Ω. لم يعد من الممكن تجاهل هذه المعاوقة عند مرور التيار عالي التردد. يجب إيلاء اهتمام خاص لحقيقة أن المكثف الجانبي يحتاج إلى المرور عبر فتحتين عند توصيل طبقة الطاقة والطبقة الأرضية ، بحيث يتضاعف الحث الطفيلي للعبر.
4. عبر التصميم في ثنائي الفينيل متعدد الكلور عالي السرعة. من خلال التحليل أعلاه للخصائص الطفيلية للفتحات ، يمكننا أن نرى أنه في تصميم ثنائي الفينيل متعدد الكلور عالي السرعة ، غالبا ما تجلب الفتحات التي تبدو بسيطة سلبيات كبيرة لتصميم الدائرة. أثر. من أجل تقليل الآثار الضارة الناجمة عن التأثيرات الطفيلية للفتحات ، يمكن القيام بما يلي في التصميم قدر الإمكان:
1. من جانبي التكلفة وجودة الإشارة ، حدد حجما معقولا من الفتحات. على سبيل المثال ، بالنسبة لتصميم وحدة ذاكرة 6-10 طبقات ثنائي الفينيل متعدد الكلور ، من الأفضل استخدام فتحات 10 / 20 مل (محفورة / وسادة). بالنسبة لبعض الألواح الصغيرة الحجم عالية الكثافة ، يمكنك أيضا محاولة استخدام 8/18Mil. ثقب. في ظل الظروف الفنية الحالية ، من الصعب استخدام فتحات أصغر. بالنسبة للطاقة أو الفتحات الأرضية ، يمكنك التفكير في استخدام حجم أكبر لتقليل المقاومة.
2. يمكن استنتاج الصيغتين اللتين تمت مناقشتهما أعلاه أن استخدام ثنائي الفينيل متعدد الكلور أرق مفيد لتقليل المعلمتين الطفيليتين عبر.
3. حاول ألا تغير طبقات آثار الإشارة على لوحة PCB ، أي حاول ألا تستخدم فتحات غير ضرورية.
4. يجب حفر دبابيس الطاقة والأرض في مكان قريب ، ويجب أن يكون الرصاص بين المعبر والدبوس قصيرا قدر الإمكان ، لأنها ستزيد من الحث. في الوقت نفسه ، يجب أن تكون أسلاك الطاقة والأرض سميكة قدر الإمكان لتقليل المقاومة.
5. ضع بعض الفتحات المؤرضة بالقرب من فتحات طبقة الإشارة لتوفير أقرب حلقة للإشارة. من الممكن أيضا وضع عدد كبير من الفتحات الأرضية الزائدة عن الحاجة على لوحة ثنائي الفينيل متعدد الكلور. بالطبع ، يجب أن يكون التصميم مرنا. نموذج عبر الذي تمت مناقشته سابقا هو الحالة التي توجد فيها وسادات على كل طبقة. في بعض الأحيان ، يمكننا تقليل أو حتى إزالة وسادات بعض الطبقات. خاصة عندما تكون كثافة الفتحات عالية جدا ، فقد يؤدي ذلك إلى تكوين أخدود كسر يفصل الحلقة في الطبقة النحاسية. لحل هذه المشكلة ، بالإضافة إلى تحريك موضع المسار عبر ، يمكننا أيضا التفكير في وضع العبر على الطبقة النحاسية. يتم تقليل حجم الوسادة.