Pada masa kini, reka bentuk PCB berkelajuan tinggi telah digunakan secara meluas dalam begitu banyak bidang seperti telekomunikasi, komputer serta pemprosesan grafik dan imej, dan semua produk bernilai tambah berteknologi tinggi direka ke arah penggunaan kuasa yang rendah, sinaran elektromagnet yang rendah, kebolehpercayaan yang tinggi, peminiaturan dan ringan. Untuk mencapai sasaran tersebut, reka bentuk dan pelaksanaan teknologi lubang tembus (THT) adalah sangat penting dalam reka bentuk PCB berkelajuan tinggi.
Teknologi Lubang Tembus
Lubang tembus ialah salah satu bahagian penting untuk reka bentuk PCB berbilang lapisan. Lubang tembus terdiri daripada tiga bahagian: via, pad dan kawasan pengasingan satah kuasa, yang boleh ditunjukkan dalam imej berikut. THT diperoleh dengan menyadur satu lapisan logam pada dinding lubang melalui pemendapan kimia supaya kerajang kuprum daripada setiap lapisan dalaman atau satah papan litar boleh disambungkan antara satu sama lain. Kedua-dua belah lubang tembus dibentuk sebagai pad biasa, yang kedua-duanya boleh disambungkan terus dengan jejak pada lapisan atas dan bawah atau boleh juga dibiarkan tidak bersambung. Lubang tembus memainkan peranan dalam sambungan elektrik, penetapan dan pemposisian komponen.
Sejauh berkaitan dengan THT, lubang tembus secara amnya diklasifikasikan kepada via tembus, via buta dan via tertanam:
a. Lubang melalui viamelalui semua lapisan papan litar, sesuai untuk penyambungan dalaman atau berfungsi sebagai lubang pemposisian. Oleh kerana via lubang tembus boleh dicapai dengan teknologi pada kos yang rendah, ia digunakan secara meluas oleh kebanyakan PCB.
b. Buta melaluimerujuk kepada lubang yang bertanggungjawab untuk sambungan antara jejak permukaan dan jejak dalaman di bawah pada kedalaman tertentu. Nisbah antara kedalaman via dan diameter via biasanya tidak melebihi nilai tertentu.
c. Dikebumikan melaluimerujuk kepada penyambungan melalui yang terletak di lapisan dalaman, yang tidak dapat dilihat dari rupa papan PCB kerana ia tidak dibawa keluar ke permukaan papan litar.
Kedua-dua via buta dan via tertanam terletak pada lapisan dalaman papan litar dan ia dihasilkan sebelum proses laminasi.
Kapasitan Parasit dalam THT
Lubang tembus mempunyai kapasitans parasit ke bumi. Diameter via pengasingan pada satah bumi ialahD2; diameter pad lubang tembus ialahD1; ketebalan PCB ialahT; pemalar dielektrik bahan substrat ialahε. Kemudian, kapasitans parasit lubang tembus boleh dikira dengan formulaC=1.41εTD1/(D2-D1)
Pengaruh utama kapasitans parasit terhadap litar ialah memanjangkan masa naik isyarat dan menurunkan kelajuan operasi litar. Oleh itu, lebih rendah kapasitans parasit, lebih baik.
Induktans Parasit dalam THT
Lubang tembus juga mempunyai induktans parasit. Dalam proses reka bentuk litar digital berkelajuan tinggi, bahaya yang disebabkan oleh induktans parasit biasanya lebih besar daripada yang disebabkan oleh kapasitans parasit. Induktans siri parasit akan melemahkan fungsi kapasitans pintasan dan mengurangkan kesan penapisan keseluruhan sistem kuasa. Apabila induktans sesuatu lubang tembus ditunjukkan sebagaiL, melalui panjang lubangh, diameter via sebagaidinduktansi parasit lubang tembus boleh dikira dengan mematuhi formulaL=5.08h[Dalam(4h/d)+1]
Berdasarkan formula itu, diameter lubang tembus jarang dikaitkan dengan induktans dan unsur terbesar yang mempengaruhi induktans ialah panjang lubang tembus.
Bukan THT (termasuk via buta dan via tertanam)
Apabila melibatkan bukan THT, penggunaan via buta dan via tertanam berupaya mengurangkan saiz PCB dan meningkatkan kualiti dengan ketara termasuk bilangan lapisan,menambah baik keserasian elektromagnet (EMC)dan meminimumkan kos. Selain itu, tugas reka bentuk akan menjadi jauh lebih mudah. Dalam proses reka bentuk PCB dan pembuatan PCB tradisional, lubang tembus biasanya menimbulkan banyak isu. Pertama, ia mengambil sebahagian besar ruang berkesan. Kedua, ketumpatan lubang tembus yang terlalu tinggi membawa cabaran kepada pengesanan dalaman papan PCB.
Dalam reka bentuk PCB, walaupun saiz pad dan lubang tembus sentiasa dikurangkan, nisbah aspek akan meningkat apabila ketebalan papan berkurang secara tidak berkadar dan kebolehpercayaan akan berkurang apabila nisbah aspek meningkat. Dengan pematangan teknologi penggerudian laser dan teknologi etsa kering plasma, via buta kecil dan via tertanam tanpa THT telah menjadi satu kemungkinan lain. Apabila diameter lubang tersebut ialah 0.3mm, parameter parasit akan menjadi satu per sepuluh daripada via tradisional dengan kebolehpercayaan PCB meningkat.
Dengan penggunaan tanpa THT, bilangan lubang tembus besar pada papan PCB akan berkurang, jadi lebih banyak ruang boleh ditinggalkan untuk pengesanan litar. Ruang selebihnya boleh digunakan sebagai pelindung kawasan besar bagi meningkatkan prestasi EMI/RFI. Selain itu, lebih banyak ruang selebihnya juga boleh digunakan sebagai pelindung separa untuk komponen dalaman dan kabel rangkaian utama supaya ia dapat menampilkan prestasi elektrik yang optimum. Penggunaan via tanpa THT memudahkan pin komponen menembusi, sekali gus memudahkan pengesanan litar bagi komponen pin berketumpatan tinggi seperti komponen BGA (ball grid array).
Reka Bentuk THT dalam PCB Biasa
Kapasitans parasit dan induktans parasit jarang memberi pengaruh ketara pada lubang tembus semasa fasa reka bentuk PCB biasa. Bagi reka bentuk PCB 1 hingga 4 lapisan, lubang tembus dengan diameter seperti 0.36mm, 0.61mm atau 1.02mm boleh dipilih masing-masing untuk via, pad dan kawasan pengasingan dalam satah bumi. Beberapa jejak isyarat dengan keperluan khas boleh menggunakan lubang tembus dengan diameter 0.41mm, 0.81mm dan 1.32mm.
Reka Bentuk THT dalam PCB Kelajuan Tinggi
Selaras dengan sifat parasit THT yang disebutkan di atas, kita dapat melihat bahawa THT yang kelihatan ringkas cenderung membawa kesan negatif yang besar kepada reka bentuk litar dalamreka bentuk PCB berkelajuan tinggi. Untuk mengurangkan kesan buruk yang berpunca daripada kesan parasit THT, petua berikut disediakan sebagai rujukan:
a.Saiz THT yang sesuai perlu dipilih. Bagi reka bentuk PCB dengan berbilang lapisan dan kepadatan biasa, THT hendaklah dipilih dengan parameter lubang tembus masing-masing 0.25mm, 0.51mm dan 0.91mm untuk via, pad dan kawasan pengasingan. PCB berkepadatan tinggi juga boleh memilih lubang tembus dengan parameter 0.20mm, 0.46mm dan 0.86mm untuk via, pad dan kawasan pengasingan. Bukan THT juga boleh dipilih. Untuk lubang tembus yang berkaitan dengan kuasa atau tanah, lubang tembus bersaiz besar boleh dipilih untuk mengurangkan impedans.
b.Semakin besar kawasan pengasingan dalam satah kuasa, semakin baik. Dari segi ketumpatan lubang tembus, nilaiD1biasanya merupakan jumlahD2dan 0.41mm.
c.Adalah paling optimum untuk menyusun jejak isyarat tanpa merentasi lapisan, iaitu bilangan lubang tembus harus diminimumkan.
d.PCB yang lebih nipis dimanfaatkan untuk membantu mengurangkan parameter parasit.
e.Lubang tembus hendaklah diletakkan sedekat mungkin dengan pin kuasa dan tanah, dan jejak antara THT dan pin hendaklah sesingkat mungkin kerana ini akan meningkatkan sifat induktans. Selain itu, jejak kuasa dan tanah boleh dibuat setebal mungkin untuk mengurangkan impedans.
Sudah tentu, isu khusus perlu dianalisis secara khusus semasa fasa reka bentuk PCB. Dua aspek lain yang tidak dapat dielakkan ialah kos dan kualiti isyarat. Pertimbangan seimbang perlu diambil semasa reka bentuk PCB berkelajuan tinggi untuk mendapatkan kualiti isyarat yang optimum dengan kos yang boleh diterima.
Reka bentuk PCB berkelajuan tinggi memerlukan pengendalian THT yang berkesan untuk meminimumkan kesan parasit dan meningkatkan integriti isyarat. Reka bentuk yang menggabungkan konsep baharu seperti via buta dan tertanam memberikan kecekapan lebih tinggi, saiz lebih kecil, dan kebolehpercayaan untuk elektronik moden.
PCBCart menyediakan penyelesaian PCB pakar dengan kepakaran dalam THT dan teknologi via terkini, memastikan ketepatan dan prestasi tahap tinggi. Pendekatan tersuai kami memenuhi pelbagai keperluan, menawarkan reka bentuk kos rendah dan terbaik dalam kelasnya. Percayakan PCBCart untuk keperluan PCB berprestasi tinggi anda. Mohon sebut harga sekarang dan manfaatkan kepakaran kami untuk meningkatkan projek elektronik anda.
Minta Sebut Harga Susun Atur & Reka Bentuk PCB Lanjutan Anda
Anda mungkin juga berminat dengan:
•Cara Mereka Bentuk Vias Buta/Tertanam dalam Litar Digital Kelajuan Tinggi
•Patutkah Pad Bukan Fungsian Dibuang atau Dikekalkan pada Via PCB Kelajuan Tinggi?
•Penyelidikan mengenai Reka Bentuk PCB Berkelajuan Tinggi dalam Sistem Aplikasi Tertanam
•Cara Mereka Bentangan Imej untuk PCB Berkelajuan Tinggi
•Perkhidmatan Pembuatan PCB Ciri Penuh daripada PCBCart
•Perkhidmatan Pemasangan PCB Turnkey Lanjutan daripada PCBCart
