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Capacitancia parasitaria e Inductancia parasitaria del orificio de la placa de PCB
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Capacitancia parasitaria e Inductancia parasitaria del orificio de la placa de PCB

Capacitancia parasitaria e Inductancia parasitaria del orificio de la placa de PCB

2022-08-09
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Author:pcb

1. Aprobación

A travéS del agujero eS una parte importante de la estructura multicapa PCB Board, Los costos de perforación suelen representar entre el 30% y el 4.0% de los costos de perforación PCB Board Producción. En resumen, Cada agujero en un PCB se puede llamar a través del agujero. Desde el punto de vista funcional, El orificio se puede dividir en dos tipos: uno se utiliza para la conexión eléctrica entre capas; Otro para la fijación o localización de dispositivos. En cuanto al proceso, Estos orificios se clasifican generalmente en tres categorías:, Orificio ciego, A través del agujero enterrado, Y a través del orificio. Los agujeros ciegos se encuentran en la parte superior e inferior de la placa de circuito impreso, Tener cierta profundidad, Para conectar bucles de superficie y bucles internos de fondo, and the depth of the hole usually does not exceed a certain ratio (diameter). El orificio enterrado se refiere al orificio de conexión situado en la capa interna de la placa de circuito impreso., No se extiende a la superficie de la placa de circuito. Los dos tipos de agujeros se encuentran en la capa interna de la placa de circuito y se forman a través del proceso de formación de agujeros antes de la laminación.. Durante la formación del orificio, Varias capas internas pueden superponerse. El tercer tipo se llama a través del agujero, Penetra a través de todo el tablero y puede ser utilizado para interconexiones internas o como agujeros de posición de montaje para componentes. Debido a que el orificio es más fácil de realizar en el proceso, el costo es menor, La mayoría de las placas de circuitos impresos lo utilizan en lugar de los otros dos a través de agujeros. A menos que se especifique otra cosa, los siguientes orificios se considerarán orificios. Desde el punto de vista del diseño, El orificio se compone principalmente de dos partes:, Uno es el agujero Medio., El otro es el área de la almohadilla alrededor del agujero, Como se muestra en la siguiente figura:. El tamaño de estas dos partes determina el tamaño del orificio. Visiblemente, En el diseño de alta velocidad y alta densidad PCB Boards, Los diseñadores siempre quieren que el orificio sea más pequeño, Mejor, Para dejar más espacio de cableado en el tablero. Además, Cuanto más pequeño es el orificio, Cuanto mayor es su propia Capacitancia parasitaria, menor es, Más adecuado para circuitos de alta velocidad. Sin embargo,, La reducción del tamaño del agujero también aumenta el costo., Y el tamaño del orificio no puede reducirse infinitamente. Está limitado por técnicas de perforación y galvanoplastia: cuanto más pequeño es el agujero, Más tiempo de entrenamiento. Cuanto más tiempo, Cuanto más fácil es desviarse de la posición central; Cuando la profundidad del agujero supere seis veces el diámetro del agujero, No se puede garantizar un recubrimiento uniforme de cobre en la pared del agujero. Por ejemplo:, Espesor normal de 6 capas PCB Board (through hole depth) is about 50Mil, Por lo tanto, el diámetro del agujero es PCB Board El fabricante es muy pequeño y sólo puede alcanzar 8 mils.


2. Capacitancia parasitaria a través del agujero

El agujero mismo tiene Capacitancia parasitaria al suelo. Si se conoce que el diámetro del agujero de aislamiento a través del agujero es D2, el diámetro de la almohadilla de soldadura a través del agujero es D1, el espesor de la placa de PCB es T, y la constante dieléctrica del sustrato de la placa es Isla μ, La Capacitancia parasitaria del orificio es similar a: C = 1,41 μ. Por ejemplo, para una placa de PCB de 50 milímetros de espesor, si se utiliza un orificio con un diámetro interior de 10 milímetros, un diámetro de almohadilla de 20 milímetros y una distancia de 32 milímetros entre la almohadilla y el área de cobre de puesta a tierra, el orificio puede aproximarse mediante la fórmula anterior. La Capacitancia parasitaria es aproximadamente: C = 1,41 x 4,4 x 0050 x 0020 / (0032 - 0020) = 0517 PF. La variación del tiempo de subida causada por esta Capacitancia parcial es: T10 - 90 = 2,2c (Z0 / 2) = 2,2 X 0517 X (55 / 2) = 31,28 ps. A partir de estos valores se puede ver que, aunque el efecto de aumento lento causado por la Capacitancia parasitaria de un solo orificio no es obvio, el diseñador debe considerar cuidadosamente si el orificio se utiliza para cambiar entre capas en el rastro muchas veces.


3. Inductancia parasitaria a través del agujero

Del mismo modo, existe una Inductancia parasitaria junto con la Capacitancia parasitaria a través del agujero. En el diseño de circuitos digitales de alta velocidad, el daño causado por la Inductancia parasitaria a través del agujero es a menudo mayor que el efecto de la Capacitancia parasitaria. Su Inductancia parasitaria en serie debilitará la contribución del condensador de derivación y reducirá el efecto de filtrado de todo el sistema de energía. El diámetro del orificio tiene poca influencia en la Inductancia, mientras que la longitud del orificio tiene una gran influencia en la Inductancia. Sin embargo, utilizando el ejemplo anterior, l a Inductancia del orificio puede calcularse como: L = 5,08 x 0050 [ln (4x0,05 / 0010) 1] = 1,015nh. Si el tiempo de subida de la señal es de 1 ns, su impedancia equivalente es XL = 1 L / T10 - 90 = 3,19 L. Cuando la corriente de alta frecuencia pasa, esta impedancia ya no puede ser ignorada. Al conectar la capa de alimentación y la capa de puesta a tierra, el condensador de derivación debe pasar a través de dos a través de agujeros, por lo que la Inductancia parasitaria a través de agujeros se multiplica.


4. Diseño de agujeros en PCB de alta velocidad

A través del análisis anterior de las características parasitarias del orificio, podemos ver que en el diseño de PCB de alta velocidad, el orificio aparentemente simple a menudo traerá un gran impacto negativo en el diseño del circuito. Para reducir los efectos adversos del efecto parasitario a través del agujero, puede tratar de diseñar tanto como sea posible:

Teniendo en cuenta el costo y la calidad de la señal, se seleccionará un orificio de tamaño razonable. Por ejemplo, para el diseño de PCB de 6 - 10 capas de módulos de almacenamiento, es preferible utilizar un orificio de 10 / 20 mils (perforación / almohadilla). Para algunos circuitos pequeños de alta densidad, también puede probar 8 / 18 mils. A través del agujero. En las condiciones técnicas actuales, es difícil utilizar un orificio más pequeño. Para la fuente de alimentación o a través del agujero de tierra, considere el uso de un tamaño más grande para reducir la impedancia.

De las dos fórmulas discutidas anteriormente, se puede concluir que el uso de placas de PCB más delgadas es beneficioso para reducir los dos parámetros parasitarios del orificio.

Trate de no cambiar la capa de traza de señal en el PCB, es decir, trate de no usar agujeros innecesarios.

Los pines de alimentación y puesta a tierra deben estar lo más cerca posible del agujero de perforación. Cuanto más corto sea el plomo entre el orificio y el pin, mejor, ya que aumenta la Inductancia. Al mismo tiempo, la fuente de alimentación y los cables de puesta a tierra deben ser lo más gruesos posible para reducir la impedancia.

5) Place some grounded A través del agujero near the vias where the signal changes layers to provide a close return path for the signal. Incluso en PCB Board Gran cantidad. Por supuesto., flexibility is also required in the Diseño. El modelo a través del agujero discutido anteriormente es un caso en el que cada capa tiene almohadillas, A veces, Podemos reducir o incluso eliminar algunas capas de almohadillas. Especialmente cuando la densidad del orificio es muy alta, Esto puede conducir a la formación de interruptores en la capa de cobre. Para resolver el problema, Además de mover la posición del orificio, También podemos considerar la posibilidad de PCB Board A través del agujero en la capa de cobre. Reducción del tamaño de la almohadilla.