Переходное отверстие на печатной плате — это небольшое просверленное отверстие, используемое для электрического соединения различных Слои печатной платы, что позволяет передавать сигналы и питание между ними. Поскольку печатные платы становятся все более миниатюрными, а конструкции — более сложными, выбор правильного переходного отверстия для печатной платы становится критически важным. В этом блоге рассматриваются пять распространенных типов переходных отверстий для печатных плат и факторы, которые следует учитывать при выборе, а также помощь инженерам и проектировщикам в принятии обоснованных решений.
5 Общие Виды Печатные платы Виас
Здесь мы представляем пять типов переходных отверстий на печатных платах, которые подходят для различных требований к проектированию.
Сквозное отверстие Vias
Сквозные отверстия проникают сверху до нижнего слоя по всей печатной плате. Такие отверстия печатной платы обычно используются в монтажных отверстиях компонентов или внутренних соединениях. Производство простое, так как они не требуют точного контроля глубины при сверлении печатной платы.
Сквозные переходные отверстия обладают определенными преимуществами:
Сильная связь: Сквозные отверстия создают прочную электрическую и механическую связь между слоями печатной платы.
Лучшее управление теплом: Их структура способствует регулированию тепла посредством эффективной передачи тепла.
Доступ для переработки и тестирования: Благодаря доступу к этим переходным отверстиям на печатной плате с обеих сторон, переделка и тестирование будут проще.
Но у них есть и некоторые недостатки:
Больший размер сверления: Минимальный размер сверления сквозного отверстия обычно больше, чем у других отверстий, что ограничивает плотность.
Использование пространства: Сквозные отверстия занимают место на всех слоях, сокращая доступное пространство для трассировки.
Проблемы целостности сигнала: Они действуют как заглушки на высокой частоте, отражая сигналы.
Слепой Vias
Глухие переходные отверстия соединяют внешний слой печатной платы (верхний или нижний слой) с по крайней мере одним или несколькими внутренними слоями, но не проходят полностью через всю печатную плату. По сравнению со сквозными переходными отверстиями, эти переходные отверстия печатной платы открыты только с одной стороны печатной платы. Глухие переходные отверстия сложны в изготовлении из-за необходимости точного контроля глубины отверстия. Обычно они создаются с помощью лазерного сверления или сверления контролируемой глубины, а затем для создания электрического соединения используется гальванопокрытие.
Глухие переходные отверстия обеспечивают значительные преимущества в конструкциях с высокой плотностью монтажа:
Эффективное использование пространства: Глухие переходные отверстия не занимают места на всех слоях печатной платы, освобождая место для дополнительных дорожек и компонентов печатной платы.
Уменьшение количества слоев и стоимости: Для сложных печатных плат глухие переходные отверстия могут сократить общее количество слоев и снизить общую стоимость производства печатной платы.
Улучшенные высокочастотные характеристики: Более короткие переходные отверстия в печатной плате улучшают высокочастотные характеристики за счет снижения паразитной индуктивности и емкости.
Гибкость в дизайне: Разработчики печатных плат могут оптимизировать соединения между слоями, не влияя на всю структуру.
Похороненный Vias
Скрытые переходные отверстия соединяют по крайней мере два внутренних слоя в многослойная печатная плата и не видны на внешних слоях. Они требуют внутреннего покрытия перед нанесением двух внешних слоев на плату. Это сквозное отверстие печатной платы может использоваться для формирования прямых соединений между определенными внутренними слоями, что дает разработчикам большую гибкость в проектировании сложных схем.
Заглубленные переходные отверстия имеют ряд замечательных преимуществ:
Повышенная целостность сигнала: Скрытые переходные отверстия создают более прямые и короткие пути между внутренними слоями, что сводит к минимуму отражения сигнала и снижает перекрестные помехи, что особенно важно в высокоскоростных конструкциях.
Улучшенное соответствие требованиям ЭМС: Внутренние свойства скрытых переходных отверстий помогают подавлять электромагнитные излучения, тем самым улучшая общее соответствие требованиям ЭМС.
Оптимизированное использование пространства: Скрытые переходные отверстия освобождают больше места на плате за счет сокращения занимаемого пространства на поверхности и внутренних слоях, что позволяет размещать на печатной плате компоненты с более высокой плотностью размещения и оптимизировать трассировку.
Несмотря на множество преимуществ, изготовление скрытого переходного отверстия также имеет некоторые ограничения:
Последовательное ламинирование: Сверление и металлизация каждого набора скрытых отверстий должны выполняться отдельно, а затем необходимо ламинировать дополнительные слои. Каждый дополнительный набор скрытых отверстий увеличивает время производства и сложность процесса.
Точное выравнивание и контроль ламинирования: Скрытые переходные отверстия должны сохранять точное положение на разных этапах ламинирования, в противном случае могут возникнуть ошибки в подключении сигналов. Поэтому в процессе производства требуются высокоточные методы выравнивания и контроль усадки и смещения ламинирования.
Требования к расширенному осмотру: Скрытые переходные отверстия закрыты внутренним слоем, поэтому для проверки их формы, заполнения и целостности соединений необходимо высокоточное контрольно-измерительное оборудование, например, рентгеновское.
Микропереходы
Микроотверстия — это небольшие отверстия, обычно менее 150 микрон в диаметре, с идеальным соотношением сторон 0.75:1 (соотношение диаметра к глубине) и глубиной не более 0.25 мм. Микроотверстия обычно используются в сложных многослойных печатных платах для соединения соседних внутренних слоев или поверхностных слоев с внутренними слоями. Микроотверстия позволяют создавать более плотные и сложные конструкции печатных плат, что очень важно в конструкциях HDI. Эти отверстия на плате играют важную роль в миниатюризации печатных плат, что имеет решающее значение для носимых устройств, смартфонов и устройств IoT. Ниже приведены три распространенных типа микроотверстий:
Сложенные переходные отверстия представляют собой микроотверстия, расположенные вертикально слоями друг над другом, создающие взаимосвязь между тремя или более проводящими слоями.
Пропустить переходы создавать связи между несмежными слоями, пропуская один или несколько слоев, что сокращает маршрутизацию в сложных конструкциях с высокой плотностью соединений.
Ступенчатые переходные отверстия предполагают размещение микроотверстий в несколько смещенных местах между слоями по сравнению с их прямым вертикальным расположением, как при укладке отверстий друг на друга.
Переходное отверстие в колодке
Via in pad размещается непосредственно в металлической площадке компонента поверхностного монтажа, например, мелкошаговых BGA, и особенно полезна в конструкциях с высокой плотностью. Это обеспечивает более прямое соединение между компонентами и печатной платой, уменьшая длину дорожек, улучшая целостность сигнала и улучшая управление температурой. via-in-pad может сэкономить место и упростить маршрутизацию критических сигналов, но это создает трудности пайки и потенциальные проблемы с надежностью.
Ключевые факторы учитывать, когда Выбор Соответствующий Печатная плата через
При выборе подходящего переходного отверстия на печатной плате для проекта важно учитывать следующие 6 факторов, чтобы обеспечить оптимальную производительность, надежность и технологичность печатной платы.
С помощью Tип
Выбор правильного типа переходного отверстия имеет решающее значение для достижения оптимальной межслойной связности. Сквозные переходные отверстия подходят для относительно простых конструкций, в то время как глухие и скрытые переходные отверстия повышают гибкость маршрутизации в многослойных печатных платах, а микропереходные отверстия идеально подходят для Печатные платы HDIТип переходного отверстия на печатной плате зависит от сложности печатной платы, требований к сигналу, технологичности и потребностей проекта.
Размер переходного отверстия
Размер переходного отверстия печатной платы обычно варьируется в зависимости от требований к конструкции печатной платы и возможностей производителя. Меньшие переходные отверстия позволяют создавать конструкции с более высокой плотностью, но увеличивают сложность и стоимость производства. В то время как большие переходные отверстия имеют большую тепло- и электропроводность, но занимают больше места. Компромисс между размером переходного отверстия и требованиями к конструкции печатной платы (т. е. пропускной способностью по току и плотностью разводки) является ключом к получению прочной и эффективной печатной платы.
С помощью Tolerance
Печатная плата через допуск определяет допустимое отклонение размера отверстия. Производители печатных плат обычно предоставляют внутренние руководства, которые рекомендуют диапазон допусков для размера отверстия на основе их производственного процесса, точности оборудования, свойств материала и т. д.
Поддержать Правильно Tехнологии
Глухие и скрытые переходные отверстия необходимо изготавливать с использованием последовательного процесса ламинирования, поэтому проектирование стека печатной платы имеет решающее значение. На этапе проектирования необходимо вести тесную коммуникацию с производителем печатной платы для рационального проектирования стека печатной платы и выбора подходящей технологии для улучшения качества и технологичности печатной платы.
IPC Gрекомендации
При проектировании переходного отверстия печатной платы важно соблюдать IPC стандарты, которые включают ключевые правила, такие как расстояние между отверстиями. Класс 2, Класс 3, Класс 3DS и военные руководящие принципы проектирования IPC особенно важны, и различные уровни IPC подходят для различных сценариев применения.
Кольцевое кольцо
Кольцевое кольцо представляет собой медное кольцо вокруг переходного отверстия, и его размер напрямую влияет на надежность и производительность переходного отверстия. Учитывая факторы допуска, такие как расширение или сжатие материала и отклонение положения сверла, кольцевое кольцо должно поддерживать достаточную площадь меди, чтобы обеспечить стабильное электрическое соединение с дорожкой на определенном слое до покрытия переходного отверстия печатной платы. Классы IPC 2 и 3 предъявляют различные требования к кольцевым кольцам, а класс 3 требует более строгого контроля допуска, чтобы гарантировать стабильное электрическое соединение в высоконадежных приложениях.
типичный Uses of Печатная плата VМСФО
сигнал Rпикник
PCB via обычно используется для прямой маршрутизации сигналов между различными слоями печатной платы. Сквозное отверстие via является адекватным решением для большинства печатных плат. Глухие и скрытые via могут использоваться в более плотных конструкциях, где меньше места. При правильном расположении печатных плат via сигналы могут эффективно передаваться без помех или задержек.
Побег Rпикник
Более крупные компоненты поверхностного монтажа часто используют сквозные переходные отверстия для маршрутизации выхода или разветвления. Иногда используются глухие переходные отверстия или микропереходные отверстия, а переходные отверстия в контактной площадке используются на очень плотных корпусах, таких как BGA с большим количеством выводов.
Мощность Rпикник
Отверстия PCB для питания и заземления обычно ограничиваются большими сквозными отверстиями, поскольку они способны проводить больше тока. Глухие отверстия также могут использоваться для экономии места в конструкциях с высокой плотностью.
Сшивание VМСФО
Эти сквозные отверстия печатной платы устанавливают несколько соединений с плоскостью и обычно реализуются как сквозные или глухие отверстия. Например, чувствительная область схемы может быть окружена металлической полосой со стратегически расположенными сквозными отверстиями, соединяющими ее с плоскостью заземления для экранирования от электромагнитных помех.
Тепловой VМСФО
Тепловые отверстия могут эффективно рассеивать тепло, выделяемое компонентами, через внутренний медный слой, предотвращать локальный перегрев и повышать надежность и срок службы компонентов.
Takeaways
Отверстие PCB via напрямую влияет на производительность печатной платы, надежность и стоимость производства. Проектировщики и инженеры должны рассматривать выбор отверстия PCB via как критический шаг в процессе проектирования печатной платы, поскольку он вносит значительный вклад в успех конечного продукта. При выборе отверстий печатной платы необходимо учитывать требования к применению, возможности производителя печатной платы и отраслевые стандарты, чтобы сделать оптимальный выбор.
