Częstym pytaniem przy projektowaniu złożonych płytek drukowanych dla zaawansowanej elektroniki jest to, czy do trasowania połączeń między warstwami należy używać przelotek piętrowych czy naprzemiennych.. Przelotki działają jak ścieżki przewodzące przez wewnętrzne warstwy wielowarstwowych płytek drukowanych. Zrozumienie kluczowych różnic między przelotkami układanymi pionowo jedna na drugiej a przesuwaniem ich w poziomie umożliwia wybór odpowiedniego podejścia do danej aplikacji i złożoności płytki. W tym blogu przedstawiono te dwa typy przelotek i porównano je pod różnymi względami, aby pomóc Ci dokonać świadomego wyboru między nimi podczas projektowania płytki drukowanej.
Ułożone przez w PCB
PCB układane w stosy to rodzaj PCB przez stosowany w płytkach drukowanych do wykonywania połączeń elektrycznych pomiędzy niesąsiadującymi ze sobą warstwami, zapewniając zoptymalizowane rozwiązanie do prowadzenia pionowego w jednej kompaktowej strukturze. Konstruowany poprzez wywiercenie pojedynczego otworu w dwóch lub więcej sąsiadujących warstwach PCB, a następnie pokrycie ścianek otworów w celu elektrycznego połączenia przelotek, ułożone w stos przelotki umożliwiają skróty między odległymi warstwami bez konieczności poziomego wyznaczania trasy przez warstwy pomiędzy nimi. Dzięki możliwości usprawnienia ścieżek routingu śledzenia pomiędzy wieloma warstwami płytki, ułożone w stos przelotki pomagają zmniejszyć zatory i bałagan w obwodzie w porównaniu z alternatywnymi metodami połączeń. Oferuje skondensowane wymiary i zasięg wielowarstwowy, Ułożone w stos przelotki stały się niezbędne w przypadku złożonych, gęste płytki PCB wymagające płynnego przesyłania sygnałów pomiędzy wieloma warstwami. Integracja wydajnego projektu z łącznością, Przelotki łączone w PCB zapewniają wszechstronność, oszczędzające miejsce przejścia między warstwami.
Rozłożone przez w PCB
Przelotki schodkowe są rodzajem przelotek używanych w interkonekty o dużej gęstości (HDI) płytki z obwodami drukowanymi do tworzenia połączeń warstwa po warstwie bez konieczności bezpośredniego ustawiania przelotek. Konstruowane poprzez przesunięcie położenia przelotek na sąsiednich warstwach, a następnie wiercenie otworów pod kątem, przesunięte przelotki zapobiegają fizycznemu kontaktowi sąsiadujących ze sobą przelotek. Ten kątowy, pośrednie ustawienie eliminuje potrzebę wypełniania miedzią wokół zazwyczaj ułożonych w stos platerowanych przelotek, usprawnienie produkcji. Działając jako ślepe i zakopane połączenia pomiędzy warstwami wewnętrznymi i zewnętrznymi, Przesunięte przelotki umożliwiają krótsze i bardziej wydajne ścieżki trasowania, które nie są możliwe w przypadku pionowych łączenia przelotek. Podczas projektowania należy zachować szczególną ostrożność podczas określania odpowiednich odstępów między przelotkami, aby zapewnić minimalne prześwity separacji. Fizyczne oddzielanie przelotek wymaga bardziej złożonych układów i operacji wiercenia, naprzemienne przelotki eliminują niepotrzebne wymagania dotyczące wypełnienia metalem i zapewniają unikalne możliwości prowadzenia. Ostatecznie, Połączona funkcjonalność naprzemiennych przelotek przekłada się na większą gęstość, płytki drukowane o wyższej wydajności.
Jaka jest różnica między skumulowaną i naprzemienną?
- Wydajność kosmiczna
Ułożone przelotki: Układając przelotki w pionowej kolumnie przez wszystkie warstwy, Ułożone w stos przelotki zajmują minimalną niezbędną powierzchnię, ponieważ idealnie nakładają się na warstwy. Dzięki temu idealnie sprawdzają się tam, gdzie przestrzeń jest ograniczona. Kondensacja pionowa pozwala również na zbliżenie połączeń.
Przesunięte przelotki: Ponieważ przelotki naprzemienne celowo zmieniają pozycję na naprzemiennych warstwach, wokół każdej przelotki na każdej warstwie należy zaprojektować dodatkowy prześwit, aby zachować odstępy. This consumes more total board area compared to stacked vias. But the shifting does eliminate vertical alignment which helps with crosstalk.
- Crosstalk Issues
Ułożone przelotki: With vertically stacked vias, the risk of electrical crosstalk interfering with high-speed signals is increased along that axis. Noise can propagate easier across layers when vias directly line up. Additional spacing helps control crosstalk.
Przesunięte przelotki: By offsetting vias between layers, staggered vias avoid continuous vertical alignment which greatly reduces the likelihood of crosstalk issues by eliminating the vertical coupling path. Noise is isolated between layers.
- Filling Requirement
Ułożone przelotki: Because electrical connectivity through all layers is critical with stacked vias, they usually require conductive hole filling between layers, typically with electroplated copper. This ensures robust, niezawodny kontakt elektryczny na całej głębokości pionowej kolumny przelotowej, nawet jeśli ściany otworów przelotowych są niespójne.
Przesunięte przelotki: Dla przelotek schodkowych, przewodzące wypełnianie otworów pomiędzy warstwami jest zazwyczaj potrzebne tylko w przypadku przelotek łączących się z najbardziej zewnętrznymi warstwami PCB. Połączenia pośrednie mogą pozostać wypełnione powietrzem, o ile pomiędzy sąsiednimi przelotkami zostanie zaprojektowane wystarczające zachodzenie na siebie, aby uwzględnić niewspółosiowość warstw.
- Poprzez aranżację
Ułożone przelotki: Przelotki skumulowane to przelotki, które bezpośrednio zachodzą na siebie i są połączone wieloma warstwami płytki drukowanej. Tworzą pionową kolumnę przechodzącą przez różne warstwy, zasadniczo układanie jednego na drugim wzdłuż tego samego położenia współrzędnych osi x-y na różnych warstwach płyty. Minimalizuje to całkowitą powierzchnię zajmowaną przez deskę.
Przesunięte przelotki: Przelotki schodkowe opisują zamierzone przesunięcie umieszczenia przelotek na kolejnych warstwach PCB. Zamiast układać je pionowo, przesunięte przelotki przesuwają nieznacznie położenie przelotek na naprzemiennych warstwach, aby zapobiec bezpośredniemu ułożeniu wywierconych otworów w jednej linii. W układzie płytki zaprojektowano celowe przesunięcie.
- Wpływy ekonomiczne
Ułożone przelotki: Trudne wymagania dotyczące precyzji w przypadku ułożonych w stos przelotek prowadzą bezpośrednio do zwiększonego współczynnika odrzuceń w przypadku wystąpienia błędów produkcyjnych. Strata złomu wynikająca z niskiej wydajności wyraźnie zwiększa koszty przeróbek.
Przesunięte przelotki: Procesy produkcyjne umożliwiają łatwiejsze dostosowanie luźniejszych, przesuniętych tolerancji przy mniejszych stratach złomu, poprawiając w ten sposób wydajność produkcyjną i oszczędzając koszty. Dzięki temu skalowanie do większych wolumenów jest ekonomiczne.
Słowa końcowe
W podsumowaniu, stacked vias and staggered vias both offer unique strengths that serve specific needs during wielowarstwowa płytka drukowana projekt. Stacked vias maximize space by efficiently lining up paths between layers. W międzyczasie, staggered vias enhance electrical isolation and simplify fabrication. When designing boards, electrical engineers weigh size constraints, manufacturing methods, timelines, and performance needs to determine ideal via placement strategies. By leveraging a mix of stacked and staggered vias when appropriate rather than rigidly sticking to one approach, engineers can enhance layout optimization and ensure production yield for innovative yet reliable PCB solutions. Evaluating tradeoffs allows embracing the complementary advantages of both vertically connecting and horizontally offsetting vias based on circuit requirements.
